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有关不等式恒成立求参数的方法
摘 要: 本文举例谈谈不等式恒成立求参数的常用方法.
  关键词: 数学教学 不等式恒成立 参数 求解方法
  不等式恒成立问题是数学中常见的问题,经常与参数的范围联系在一起,是数学试题中的重要题型,涉及数学各部分知识,是不等式中的重点和难点,在高考中频频出现,也是高考中的一个难点.这类问题既有参数又含变量,学生往往望而生畏,常因处理不当而费时费力.怎样处理这类问题呢?函数是不等式恒成立的载体,因而运用转化思想将其转化为函数问题是一条捷径,在教学实践中笔者体会到,运用函数的有关性质求解既能解决问题又能减少运算量,可以化难为易,化繁为简,从而使问题更好地得到解决.下面笔者举例谈谈不等式恒成立求参数的常用方法.
  一、实根分布法
  涉及指定区间上一元二次不等式恒成立的问题,利用不等式与函数和方程之间的关系,根据“三个二次”的辩证统一关系,结合函数图像形状,考虑对称轴,顶点,区间端点,按照“三个二次”有实根分类讨论,列出不等式解决.
  例1:已知函数f(x)=x -2ax+2(a∈r),当x∈[-1,+∞]时, f(x)≥a恒成立,求实数a的取值范围.
  解:f(x)=(x-a) +2-a ,此二次函数图像的对称轴为x=a.
  (1)当a∈(-∞,-1)时,f(x)在∈[-1,+∞)上单调递增.f(x) =f(-1)=2a+3,要使f(x)≥a恒成立,只需f(x) ≥a,即2a+3≥a,∴-3≤a<-1;
  (2)当a∈[-1,+∞)时,f(x) =f(a)=2-a ,则,
  2-a ≥a,∴-1≤a≤1.
  综上所述,所求a的取值范围是[-3,1].
  二、分离参数法
  对于一些含参数不等式恒成立的问题,如果将不等式进行同解变形,将不等式中的变量与参数进行分离,即变量和参数分别位于不等式两边,然后通过构造变量函数,转化为求解新函数的值域或者最值问题,借助函数的最值消去变量,就能把问题转化为求只含有参数的不等式问题,一般有如下性质:①f(x)≤a,等价于f(x) ≤a;②f(x)≥a,等价于f(x) ≥a.
  例2:(2010年高考全国理20)已知函数f(x)=(x+1)lnx-x+1,
  (ⅰ)若λf′(x)≤x +ax+1,求a的取值范围;
  (ⅱ)(x-1)f(x)≥0.
  解:(ⅰ)∵f′(x)= +lnx-1=lnx+ ,(x>0)
  ∴xf′(x)=xlnx+1,由xf′(x)≤x +ax+1,得a≥lnx-x,令g(x)=lnx-x,则g′(x)= -1,当00,当x>1,g′(x)<0,∴x=1是最值点,g(x) =g(1)=-1,∴a≥-1,∴a的取值范围是[-1,+∞).
  (ⅱ)由(ⅰ)知g(x)=lnx-x≤g(1)=-1,∴lnx-x+1≤0,,
  当0  当x≥1时,f(x)=(x+1)lnx-x+1=xlnx+lnx-x+1,
  =lnx+x(lnx+ -1),
  =lnx-x(ln - +1)≥0.
  综上所述,(x-1)f(x)≥0.
  例3:已知函数f(x)=x +alnx,若函数g(x)=f(x)+ 在[1,4]上是减函数,求实数a的取值范围.
  解:由g(x)=x +alnx+ ,得g′(x)=2x+ - .
  因为函数g(x)=x +alnx+ 在[1,4]上是减函数
  则g′(x)≤0,在[1,4]上恒成立.
  所以不等式2x+ - ≤0在[1,4]上恒成立.
  即a≤ -2x 在[1,4]上恒成立.
  设h(x)= -2x ,显然h(x)在[1,4]上为减函数.
  所以h(x) =h(4)=- ,∴a的取值范围是(-∞,- ].
  三、数形结合法
  若含参数不等式参变量不能进行分离,则应构造关于变量的函数(如一元一次函数,一元二次函数),并结合函数图像使问题变得直观,从而形成解题思路,提高数学思维能力.
  例4:当x∈[0,1]时,求ax+1>0成立的a的取值范围.
  解:设f(x)=ax+1,当a=0时,ax+1>0显然成立.
  当a≠0时,f(x)为一次函数,欲使f(x)=ax+1>0,在[0,1]上恒成立,其图像为线段,即两端点恒在x轴上方,要使上式不等式恒成立只需f(0)>0,且f(1)>0,即1>0,a+1>0,故a>-1,因此a的取值范围是(-1,+∞).
  四、更换主元法
  某些含参数不等式恒成立问题,从主元入手非常困难或不可能时,可转换思维角度,将主元与参变量互换是关键,再用数形结合思想,效果事半功倍.
  例5:已知不等式x +px+1>2x+p.

>  (1)若不等式对于p∈[-2,2]恒成立,求实数x的取值范围;
  (2)若不等式对于2≤x≤4恒成立,求实数p的取值范围.
  分析:(1)若直接解关于x的不等式,再利用p∈[-2,2]求x的取值范围,显然相当复杂,因此视p为变量,x为常量,利用数形结合思想求x的取值范围.
  解:原不等式可化为(x-1)p+x -2x+1>0.
  令f(p)=(x-1)p+x -2x+1,由题意知f(p)>0在p∈[-2,2]上恒成立,其线段恒在x轴上方,即两端点在x轴上方,则
  则f(-2)=-2(x-1)+x -2x+1>0,且
  f(2)=2(x-1)+x -2x+1>0,即x -4x+3>0,且x -1>0.
  解得x>3或x<-1.
  故x的取值范围是(3,+∞)∪(-∞,-1).
  (2)视x为变量,p为常量,分离常量p
  不等式化为(x-1)p>-x +2x-1,
  ∵2≤x≤4,∴x-1>0,
  ∴p> =1-x时,在2≤x≤4恒成立.
  令g(x)=1-x,∵g(x)在x∈[2,4]上单调递减,g(x) =g(2)=-1,
  ∴p>g(x) =-1,故p的取值范围是(-1,+∞).
  总之,从以上解法中我们领略了解决不等式恒成立,求参数主要是善于运用函数思想进行等价转化处理.事实上,这些方法都不是孤立的,在具体解题实践中往往需要综合考虑,灵活运用,才能使问题得以顺利解决.但是,不管用哪种方法都渗透了数学最本质的思想,即把问题转化为讨论函数的有关性质处理,但必须理解并掌握基本题型,并能够将一些非基本题型经过适当变形转化为基本题型,然后用基本题型的常用方法处理.笔者认为掌握以上方法是解决求参数问题的关键.
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