含参不等式恒成立问题的求解策略:含参不等式恒成立专题
“含参不等式恒成立问题”把不等式、函数、三角、几何等内容有机地结合起来,以覆盖知识点多、综合性强、解法灵活等特点而备受高考、竞赛命题者的青睐。另一方面,在解决这类问题的过程中涉及的“函数与方程”、“化归与转化”、“数形结合”、“分类讨论”等数学思想对锻炼学生的综合解题能力,培养其思维的灵活性、创造性都有着独到的作用。本文就结合实例谈谈这类问题的一般求解策略。
一、判别式法
若所求问题可转化为二次不等式,则可考虑应用判别式法解题。一般地,对于二次函数f(x)=ax2+bx+c(a≠0,x∈R),有
(1)f(x)>0对x∈R恒成立a>0,Δ0对x∈R恒成立,即有Δ=(a-1)2-4a213。
所以实数a的取值范围为(-
䥺SymboleB@ ,-1)∪(13,+
䥺SymboleB@ )。
若二次不等式中x的取值范围有限制,则可利用根的分布解决问题。
二、最值法
将不等式恒成立问题转化为求函数最值问题的一种处理方法,其一般类型有:
(1)f(x)>a恒成立a0恒成立,求实数a的取值范围。
解:若对任意x∈[1,+
䥺SymboleB@ ),f(x)>0恒成立,
即对x∈[1,+
䥺SymboleB@ ),f(x)=x2+2x+ax>0恒成立。
考虑到不等式的分母x∈[1,+
䥺SymboleB@ ),只需x2+2x+a>0在x∈[1,+
䥺SymboleB@ )时恒成立即可。
而抛物线g(x)=x2+2x+a在x∈[1,+
䥺SymboleB@ )的最小值gmin(x)=g(1)=3+a>0,得a>-3。
注:本题还可将f(x)变形为f(x)=x+ax+2,讨论其单调性从而求出f(x)的最小值。
三、分离变量法
若所给的不等式能通过恒等变形使参数与主元分离于不等式两端,从而问题转化为求主元函数的最值,进而求出参数范围。这种方法本质也还是求最值,但它思路更清晰,操作性更强。一般地,有:
(1)f(x)f(x)max
(2)f(x)>g(a)(a为参数)恒成立g(a)0在x∈[1,+
䥺SymboleB@ )时恒成立,只要a>-x2-2x在x∈[1,+
䥺SymboleB@ )上恒成立。而易求得二次函数h(x)=-x2-2x在[1,+
䥺SymboleB@ )上的最大值为-3,所以a>-3。
例3已知函数f(x)=ax-4x-x2,x∈(0,4]时f(x)0恒成立,求x的取值范围。
分析:题中的不等式是关于x的一元二次不等式,但若把a看成主元,则问题可转化为一次不等式(x-2)a+x2-4x+4>0在a∈[-1,1]上恒成立的问题。
解:令f(a)=(x-2)a+x2-4x+4,则原问题转化为f(a)>0恒成立(a∈[-1,1])。
当x=2时,可得f(a)=0,不合题意。
当x≠2时,应有f(1)>0,f(-1)>0,解之得x3。
故x的取值范围为(-
䥺SymboleB@ ,1)∪(3,+
䥺SymboleB@ )。
注:一般地,一次函数f(x)=kx+b(k≠0)在[α,β]上恒有f(x)>0的充要条件为f(α)>0,f(β)>0。
除上面几种方法外,我们还可以利用数形结合法求解含参不等式恒成立问题,因篇幅关系,本文不再说明。
由上可见,含参不等式恒成立问题因其覆盖知识点多,解决方法也多种多样,但其核心思想还是等价转化,抓住了这点,才能以“不变应万变”,当然这需要我们不断地去领悟、体会和总结。
(作者单位:湖北省麻城三中)
