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摘 要:在求解不等式恒成立问题中,在不等式中反解出参数的表达式,利用
大于函数的最大值,则大于它的所有值;小于函数的最小值,则小于它的所有值想法。利用导数求出函数的最值,进而求出参数的取值范围。
关键词:函数的值域;单调性;导数;不等式;分离参数;等价转化
近几年的高考数学题中,对函数和导数的考察侧重于理解和应用,试题有一定的综合性,并与数学思想方法紧密结合,对分类讨论思想、函数与方程思想、数形结合思想等进行了深入的考察。
导数的主要应用之一是利用导数讨论函数的单调性,以及求参数的取值范围。在高考数学21题压轴题中,通常需要区分参数的不同情况进行讨论,再利用导数与函数的单调性之间的关系就可以解决问题,但往往解题时分类较多,解法很繁,若能反解出参变数a,转化为求函数的最值,进而求出参数范围,则过程简便很多。
结论若x∈A时,f(x)>a(或f(x)≥a)恒成立,则af(x)max(或a≥f(x)max)。
例1 若函数f(x)=x2 ax 1x在(12,
SymboleB@ )上是增函数,求实数a的取值范圍。
解:∵f′(x)=2x a-1x2≥0在(12,
SymboleB@ )上恒成立
即a≥1x2-2x在(12,
SymboleB@ )上恒成立
又y=1x2-2x在(12,
SymboleB@ )上单调递减
∴y<1122-2×12=3
∴a≥3
例2 已知函数f(x)=3x3-ax2 x-5在[1,2]上单调递增,求实数a的取值范围。
解法一 由题意得
f′(x)=9x2-2ax 1≥0在x∈[1,2]上恒成立,
即a≤12(9x 1x)在x∈[1,2]上恒成立。
设h(x)=9x 1x,又h′(x)=9-1x2,
当x∈[1,2]时,h′(x)>0,
∴h(x)在[1,2]上单调递增,
∴h(x)min=9 1=10,欲使a≤12(9x 1x)在x∈[1,2]上恒成立,
需a≤12(9x 1x)min,即a≤5。
解法二 由题意得
f′(x)=9x2-2ax 1≥0在x∈[1,2]上恒成立,
∴f′(x)min≥0,x∈[1,2]。
当a9≤1,即a≤9时,f′(x)在[1,2]上单调递增,
∴f′(x)min=10-2a。由a≤9
10-2a≥0得a≤5;
当1 f′(x)min=f(a9)=1-a29。由9 1-a29≥0得a∈;
当a9≥2,即a≥18时,f′(x)在[1,2]上单调递减,
∴f′(x)min=f′(2)=37-4a。由a≥18
37-4a≥0得a∈。
综上得a的范围是a≤5。
解法三 由题意得f′(x)=9x2-2ax 1。
当Δ≤0时,即4a2-36≤0,得-3≤a≤3,
f′(x)≥0在R上恒成立,所以f(x)在[1,2]上单调递增;
当Δ>0时,由f′(x)≥0得x≥a a2-99或x≤a-a2-99,由题意得
a a2-99≥2
a>3或a<-3或a a2-99≤1
a>3或a<-3,解得a<-3或3 综上得a的范围是a≤5。
由上面例题可知,运用分类讨论的方法去求参数的取值范围,分类种数较多,过程较繁,解题很容易出错。若反解出参数a,再利用函数单调性求出函数最值,进而求出参数取值范围,则可使解题过程简洁实用。
参考文献:
[1]邓保沧.骄子之路高考总复习[M].北京:光明日报出版社,2017:85-89.
[2]王江媛,雷旭波,黄丽雯,朱丽娜.2017年普通高等学校招生全国统一考试大纲的说明[M].北京:高等教育出版社,2016:152.
[3]陈爱中.挖掘隐含条件完善解题过程[J].北方论丛,2008(3):30-34.
作者简介:
王葆青,甘肃省兰州市,甘肃省兰州市第四中学。
大于函数的最大值,则大于它的所有值;小于函数的最小值,则小于它的所有值想法。利用导数求出函数的最值,进而求出参数的取值范围。
关键词:函数的值域;单调性;导数;不等式;分离参数;等价转化
近几年的高考数学题中,对函数和导数的考察侧重于理解和应用,试题有一定的综合性,并与数学思想方法紧密结合,对分类讨论思想、函数与方程思想、数形结合思想等进行了深入的考察。
导数的主要应用之一是利用导数讨论函数的单调性,以及求参数的取值范围。在高考数学21题压轴题中,通常需要区分参数的不同情况进行讨论,再利用导数与函数的单调性之间的关系就可以解决问题,但往往解题时分类较多,解法很繁,若能反解出参变数a,转化为求函数的最值,进而求出参数范围,则过程简便很多。
结论若x∈A时,f(x)>a(或f(x)≥a)恒成立,则a
例1 若函数f(x)=x2 ax 1x在(12,
SymboleB@ )上是增函数,求实数a的取值范圍。
解:∵f′(x)=2x a-1x2≥0在(12,
SymboleB@ )上恒成立
即a≥1x2-2x在(12,
SymboleB@ )上恒成立
又y=1x2-2x在(12,
SymboleB@ )上单调递减
∴y<1122-2×12=3
∴a≥3
例2 已知函数f(x)=3x3-ax2 x-5在[1,2]上单调递增,求实数a的取值范围。
解法一 由题意得
f′(x)=9x2-2ax 1≥0在x∈[1,2]上恒成立,
即a≤12(9x 1x)在x∈[1,2]上恒成立。
设h(x)=9x 1x,又h′(x)=9-1x2,
当x∈[1,2]时,h′(x)>0,
∴h(x)在[1,2]上单调递增,
∴h(x)min=9 1=10,欲使a≤12(9x 1x)在x∈[1,2]上恒成立,
需a≤12(9x 1x)min,即a≤5。
解法二 由题意得
f′(x)=9x2-2ax 1≥0在x∈[1,2]上恒成立,
∴f′(x)min≥0,x∈[1,2]。
当a9≤1,即a≤9时,f′(x)在[1,2]上单调递增,
∴f′(x)min=10-2a。由a≤9
10-2a≥0得a≤5;
当1
当a9≥2,即a≥18时,f′(x)在[1,2]上单调递减,
∴f′(x)min=f′(2)=37-4a。由a≥18
37-4a≥0得a∈。
综上得a的范围是a≤5。
解法三 由题意得f′(x)=9x2-2ax 1。
当Δ≤0时,即4a2-36≤0,得-3≤a≤3,
f′(x)≥0在R上恒成立,所以f(x)在[1,2]上单调递增;
当Δ>0时,由f′(x)≥0得x≥a a2-99或x≤a-a2-99,由题意得
a a2-99≥2
a>3或a<-3或a a2-99≤1
a>3或a<-3,解得a<-3或3 综上得a的范围是a≤5。
由上面例题可知,运用分类讨论的方法去求参数的取值范围,分类种数较多,过程较繁,解题很容易出错。若反解出参数a,再利用函数单调性求出函数最值,进而求出参数取值范围,则可使解题过程简洁实用。
参考文献:
[1]邓保沧.骄子之路高考总复习[M].北京:光明日报出版社,2017:85-89.
[2]王江媛,雷旭波,黄丽雯,朱丽娜.2017年普通高等学校招生全国统一考试大纲的说明[M].北京:高等教育出版社,2016:152.
[3]陈爱中.挖掘隐含条件完善解题过程[J].北方论丛,2008(3):30-34.
作者简介:
王葆青,甘肃省兰州市,甘肃省兰州市第四中学。