恒成立和有解问题分析

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  例 设[f(x)=2x2x+1],[g(x)=ax+5-2a(a>0)],若对任意[x1∈[0,1]],总存在[x0∈[0,1]]使得[g(x0)=f(x1)]成立.求[a]的范围.
  解析 [x∈[0,1]]时,[f(x)]的值域[A=[0,1]],
  [x∈[0,1]]时,[g(x)]的值域[B=[5-2a,5-a]].
  [?f(x1)∈A],[?x0]使[f(x1)=g(x0)∈B],即集合[A]中任意一个元素都在集合[B]中,
  [∴A?B].
  [∴5-2a≤0,5-a≥1?a∈[52,4].]
  变式1 设[f(x)=2x2x+1],[g(x)=ax+5-2a(a>0)],若对任意[x1∈[0,1]],总存在[x0∈[0,1]]使得[g(x0)>f(x1)]成立.求[a]的范围.
  解析 [g(x0)]比任意的[f(x1)]大,即[g(x0)>fmax(x)].
  问题等价于存在[x0∈[0,1]]使得[g(x0)>fmax(x)],即不等式[g(x)>fmax(x)]在[[0,1]]上有解.
  [∴gmax(x)>fmax(x)],即[5-a>1],[a<4].
  又[a>0],[∴0  变式2 设[f(x)=2x2x+1],[g(x)=ax+5-2a(a>0)],若对任意[x1∈[0,1]],总存在[x0∈[0,1]]使得[g(x0)  解析 [g(x0)]比任意的[f(x1)]小,即[g(x0)  问题等价于存在[x0∈[0,1]]使得[g(x0)  [∴gmin(x)52].
  点拨 以上三类问题都是从“任意”开始入手.
  变式3 设[f(x)=2x2x+1],[g(x)=ax+5-2a(a>0)],若对任意[x1,x2∈[0,1]],总有[g(x1)>f(x2)]恒成立.求[a]的范围.
  解析 首先将不等式[g(x1)>f(x2)]看成关于[x1]的不等式,把[x2]当作常数处理,问题等价于不等式[g(x)>f(x2)]在[[0,1]]上恒成立,即[gmin(x)>f(x2)].
  问题等价于任意[x2],使不等式[gmin(x)>f(x)]成立,即不等式[gmin(x)>f(x)]在[[0,1]]上恒成立,即[gmin(x)>fmax(x)].
  [∴5-2a>1],[a<2].
  又[a>0],[∴0  变式4 设[f(x)=2x2x+1],[g(x)=ax+5-2a(a>0)],若存在[x1,x2∈[0,1]],使得[g(x1)>f(x2)]成立.求[a]的范围.
  解析 首先将不等式[g(x1)>f(x2)]看成关于[x1]的不等式,把[x2]当作常数处理,问题等价于不等式[g(x)>f(x2)]在[[0,1]]上有解,即[gmax(x)>f(x2)].
  问题等价于存在[x2],使不等式[gmax(x)>f(x)]成立,即不等式[gmax(x)>f(x)]在[[0,1]]上有解,即[gmax(x)>fmin(x)].
  [∴5-a>0],[a<5].
  又[a>0],[∴0  点拨 处理含多个参数的问题时,控制变量是一种常用的方法:将一个字母看作变量,其他字母当作常数处理.
  变式5 设[f(x)=2x2x+1],[g(x)=ax+5-2a(a>0)],若对任意[x∈[0,1]],总有[g(x)>f(x)]恒成立.求[a]的范围.
  解析 问题等价于[H(x)=g(x)-f(x)>0]在[[0,1]]上恒成立,常用的處理方法有两种:方法1:分参. 方法2:[Hmin(x)>0]. (步骤略)
  点拨 变式3和变式5的比较:变式3中不等式左、右两边变量的取值相互独立,也就是说[x1],[x2]取值互不影响,可以相等也可以不等;而变式5中不等式左、右两边的变量是同一个变量,取值是一样的. 所以这是两类不同的问题,因此处理方法是不一样的.
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