高中含参不等式地恒成立问题整理版
高中数学不等式的恒成立问题
一、用一元二次方程根的判别式
有关含有参数的一元二次不等式问题,若能把不等式转化成二次函数或二次方程,通过根的判别式或数形结合思想,可使问题得到顺利解决。 基本结论总结
例1 对于x ∈R ,不等式恒成立,数m 的取值围。
例2:已知不等式04)2(2)2(2
<--+-x a x a 对于x ∈R恒成立,求参数a 的取值围. 解:要使04)2(2)2(2
<--+-x a x a 对于x ∈R恒成立,则只须满足:
(1)???<-+-<-0)2(16)2(4022
a a a 或 (2)??
?
??<-=-=-0
40)2(20
2a a 解(1)得??
?<<-<2
22
a a ,解(2)a =2
∴参数a 的取值围是-2<a ≤2.
练习1. 已知函数])1(lg[2
2
a x a x y +-+=的定义域为R ,数a 的取值围。
2.若对于x ∈R ,不等式恒成立,数m 的取值围。
3.若不等式的解集是R ,求m 的围。
4.x 取一切实数时,使3
47
2
+++kx kx kx 恒有意义,数k 的取值围.
例3.设22)(2
+-=mx x x f ,当),1[+∞-∈x 时,m x f ≥)(恒成立,数m 的取值围。
关键点拨:为了使在恒成立,构造一个新函数是解题的关键,再利用二次函数的图象性质进行分类讨论,使问题得到圆满解决。若二次不等式中x 的取值围有限制,则可利用根的分布解决问题。
y
解:m mx x x F -+-=22)(2
,则当),1[+∞-∈x 时,0)(≥x F 恒成立 当120)2)(1(4<<-<+-=?m m m 即时,0)(>x F 显然成立; 当0≥?时,如图,0)(≥x F 恒成立的充要条件为:
???
?
???
-≤--≥-≥?1
220)1(0m F 解得23-≤≤-m 。综上可得实数m 的取值围为)1,3[-。 例4 。已知1ax x )x (f 2+-=,求使不等式0)x (f <对任意]2,1[x ∈恒成立的a 的取值围。 解法1:数形结合
结合函数)x (f 的草图可知]2,1[x ,0)x (f ∈<时恒成立?
25a 0
a 25)2(f 0a 2)1(f >??
?<-=<-=得。所以a 的取值围是),25
(+∞。 解法2:转化为最值研究
4a 1)2a x ()x (f 22-
+-= 1. 若]2,1[)x (f ,3a 232a 在时即≤≤上的最大值,25a ,0a 25)2(f )x (f max ><-==得3a 25
≤<所以。
2. 若0a 2)1(f )x (f ]2,1[)x (f ,3a 2
3
2a max <-==>>上的最大值在时即,得2a >,所以3a >。
综上:a 的取值围是),2
5
(+∞。
注:1. 此处是对参a 进行分类讨论,每一类中求得的a 的围均合题意,故对每一类中所求得的a 的围求并集。
2. I x ,m )x (f ∈<恒成立)m (m )x (f max 为常数; )m (m )x (f I x ,m )x (f min 为常数恒成立>?∈> 解法3:分离参数
]2,1[x ,x 1
x a ]2,1[x ,01ax x 2∈+
>?∈<+-。设x
1x )x (g +=,
注:1. 运用此法最终仍归结为求函数)x (g 的最值,但由于将参数a 与变量x 分离,因此在求最值时避免了分类讨论,使问题相对简化。
2. 本题若将“]2,1[x ∈”改为“)2,1(x ∈”可类似上述三种方法完成。
仿解法1:?∈<)2,1(x ,0)x (f 25a 0
)2(f 0)1(f ≥??
?≤≤得即),25
[:a +∞的范围是 读者可仿解法2,解法3类似完成,但应注意等号问题,即此处2
5
a =
也合题。 例5. 已知:1ax x )x (f 2+-=求使]1,1[x 0)x (f -∈>对任意恒成立的a 的取值围。 解法1:数形结合结合)x (f 的草图可得:
??
?
?
?
??>--<≥-=?<-=?0
)1(f 1
2a 04a 04a 22或或???????>>≥-=?0)1(f 12a 0
4a 2得:)2,2(:a 2a 2-<<-的取值范围是即。 解法2:转化为最值研究
4a 1)2a x ()x (f 2
2-
+-= 1. 2a 204a 1)x (f ,2a 212a 12
min <<->-=≤≤-≤≤-得时即,所以2a 2<<-。
2. 若2a ,2a 0a 2)1(f )x (f ,2a 12a
min -<->>+=-=-<-<与得时即矛盾。
3. 若2a ,2a 0a 2)1(f )x (f ,2a 12
a
min ><>-==>>与得则时即矛盾。综上:a 的取值围是)2,2(-。
解法3:分离参数
1. 0x =时,不等式显然成立,即此时a 可为任意实数;
2. )0,1[x -∈时,x 1x a 01ax x 2+>?>+-。因为)0,1[x 1
x )x (g -+=在上单调递减,所以
2)1(g )x (g a max -=-=>;
3. ]1,0(x ∈时,x 1
x a 01ax x 2+
>+-。因为x
1x )x (g +=在(0,1)上单调递减,所以 2)1(g )x (g a min ==<。综上:a 的围是:)2,2(-。
注:本题中由于x 的取值可正可负,不便对参数a 直接分离,故采取了先对x 分类,再分离参数a ,最后对各类中
求得a 的围求交集,这与例1方法三中对各类中求得的a 的围求并集是不同的,应引起注意!
例6. 已知:1ax x )x (f 2+-=,求使0)x (f >对任意]3,3[a -∈恒成立的x 的取值围。
解:01ax x 0)x (f 2>+->即习惯上视x 为主元而a 为辅元,但本题中是a 在]3,3[-上任意变化时不等式恒成立,故可将a 视为主元。
变更主元法:设1x a x )a (g 2++?-=,则)a (g 的图像为一直线,则]3,3[a ,0)a (g -∈>时恒成立?
?????>+-=>++=-0
1x 3x )3(g 0
1x 3x )3(g 22
即x 的围是:),253()253,(+∞+?---∞ 总之,处理不等式恒成立问题首先应分清谁是主元(哪一个变量在给定区间上任意变化,则该变量即为主元
相当于函数自变量),然后可数形结合或转化为最值研究。若易于将参变量分离的可先分离参变量再求最值,若需分类讨论则应注意分类标准和最后的小结(分清是求交集,还是求并集)。 二、 利用函数的最值(或值域) (1)对任意x 都成立
(2)对任意x 都成立。简单计作:大的大于最大的,小的小于最小的。由此看出,本类问题实质上是一类求函数的最值问题。
例1.已知函数),1[,2)(2+∞∈++=
x x a
x x x f ,若对任意),1[+∞∈x ,0)(>x f 恒成立,数a 的取值围。 解:若对任意),1[+∞∈x ,0)(>x f 恒成立,即对),1[+∞∈x ,02)(2>++=
x
a
x x x f 恒成立,
考虑到不等式的分母),1[+∞∈x ,只需022
>++a x x 在),1[+∞∈x 时恒成立而得 而抛物线a x x x g ++=2)(2
在),1[+∞∈x 的最小值03)1()(min >+==a g x g 得3->a 例2 已知a ax x x f -++=3)(2,若2)(],2,2[≥-∈x f x 恒成立,求a 的取值围.
解析 本题可以化归为求函数f (x )在闭区间上的最值问题,只要对于任意2)(],2,2[m in ≥-∈x f x .若2)(],2,2[≥-∈x f x 恒成立?2)(],2,2[m in
≥-∈?x f x ??????≥-=-=-≤-2
37)2
()(2
2
m in a f x f a
或???
????
≥--=-=≤-≤-243)2()(2222
m in a a a f x f a 或?????≥+==>-27)2()(22m in a f x f a ,即a 的取值围为]222,5[+--. 点评 对于含参数的函数在闭区间上函数值恒大于等于或小于等于常数问题,可以求函数最值的方法,只要利用
m x f >)(恒成立m x f >?m in )(;m x f <)(恒成立m x f
设函数是定义在(,)-∞+∞上的增函数,如果不等式2
(1)(2)f ax x f a --<-对于任意[0,1]x ∈恒成立,数a 的取值围。
分析:本题可利用函数的单调性把原不等式问题转化为212ax x a --<-对于任意[0,1]x ∈恒成立,从而转化为二次函数区间最值求解。 解:
()f x 是增函数2(1)(2)f ax x f a ∴--<-对于任意[0,1]x ∈恒成立
212ax x a ?--<-对于任意[0,1]x ∈恒成立
210x ax a ?++->对于任意[0,1]x ∈恒成立,令2
()1g x x ax a =++-,[0,1]x ∈,所以原问题min ()0g x ?>,
又min
(0),0
()(),2022,2g a a g x g a a >???=--≤≤?? <-??即2min 1,0()1,2042,2
a a a
g x a a a - >???=--+-≤≤?? <-?? 易求得1a <。
三、变更主元法
在解含参不等式时,有时若能换一个角度,变参数为主元,可以得到意想不到的效果,使问题能更迅速地得到解决。一般来说,已知存在围的量视为变量,而待求围的量视为参数. 用一次函数的性质 对于一次函数有:
例题1:已知不等式对任意的都成立,求的取值围.
解:我们可以用改变主元的办法,将m 视为主变元,原不等式可化为 令是关于m 的一次函数。 由题意知解得∴x 的取值围是
关键点拨:利用函数思想,变换主元,通过直线方程的性质求解。评注:此类问题常因思维定势,学生易把它看成关于的不等式讨论,从而因计算繁琐出错或者中途夭折;若转换一下思路,把待求的x 为参数,以为变量,令则问题转化为求一次函数(或常数函数)的值在恒为负的问题,再来求解参数应满足的条件这样问题就轻而易举的得到解决了
例2.对任意]1,1[-∈a ,不等式024)4(2
>-+-+a x a x 恒成立,求x 的取值围。
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
044)2(2>+-+-x x a x 在]1,1[-∈a 上恒成立的问题。
解:令44)2()(2
+-+-=x x a x a f ,则原问题转化为0)(>a f 恒成立(]1,1[-∈a )。 当2=x 时,可得0)(=a f ,不合题意。当2≠x 时,应有???>->0
)1(0
)1(f f 解之得31> 故x 的取值围为),3()1,(+∞-∞ 。 例3 已知对于任意的a ∈[-1,1],函数f (x )=ax 2 +(2a -4)x +3-a >0 恒成立,求x 的取值围. 解析 本题按常规思路是分a =0时f (x )是一次函数,a ≠0时是二次函数两种情况讨论,不容易求x 的取值围。因此,我们不能总是把x 看成是变量,把a 看成常参数,我们可以通过变量转换,把a 看成变量,x 看成常参数,这 就转化一次函数问题,问题就变得容易求解。令g (a )=(x 2 +2x -1)a -4x+3在a ∈[-1,1]时,g (a )>0恒成立,则 ? ? ?>>-0)1(0 )1(g g ,得133133+-<<--x . 点评 对于含有两个参数,且已知一参数的取值围,可以通过变量转换,构造以该参数为自变量的函数,利用函数图象求另一参数的取值围。 例4 对于满足|p|≤2的所有实数p,求使不等式x 2 +px+1>2p+x 恒成立的x 的取值围。 分析:在不等式中出现了两个变量:x 、P,并且是给出了p 的围要求x 的相应围,直接从x 的不等式正面出发直接求解较难,若逆向思维把 p 看作自变量,x 看成参变量,则上述问题即可转化为在[-2,2]关于p 的一次函数函数值大于0恒成立求参变量x 的围的问题。 解:原不等式可化为 (x-1)p+x 2 -2x+1>0,令 f(p)= (x-1)p+x 2 -2x+1,则原问题等价于f(p)>0在p ∈[-2,2]上恒成立,故有: 方法一:10(2)0x f -? >?或10 (2)0 x f ->??->?∴x<-1或x>3. 方法二:(2)0(2)0f f ->??>?即?????>->+-0 10 3422 x x x 解得: ?? ?-<><>1 11 3x x x x 或或∴x<-1或x>3. 例5 已知a ax x x f -++=3)(2,若0)(],2,2[≥-∈x f x 恒成立,求a 的取值围. 解析 本题可以考虑f (x )的零点分布情况进行分类讨论,分无零点、零点在区间的左侧、零点在区间的右侧三种情 况,即Δ≤0或?????????≥≥--≤->?0)2(0)2(220f f a 或?????????≥≥-≥->?0 )2(0)2(2 20f f a ,即a 的取值围为[-7,2]. 点评 对于含参数的函数在闭区间上函数值恒大于等于零的问题,可以考虑函数的零点分布情况,要求对应闭区间 上函数图象在x 轴的上方或在x 轴上就行了. 设)0()(2 ≠++=a c bx ax x f (1)当0>a 时,],[0)(βα∈>x x f 在上恒成立?????>>-?????≤-≤?????><- ?0 )(2020)(2βββαααf a b a b f a b 或或, ],[0)(βα∈ )(0 )(βαf f (2)当0x x f 在上恒成立?? ?>>?0 )(0 )(βαf f ],[0)(βα∈ ?0 )(2020)(2βββαααf a b a b f a b 或或 例6 若[]2,2x ∈-时,不等式2 3x ax a ++≥恒成立,求a 的取值围。 解:设()23f x x ax a =++-,则问题转化为当[]2,2x ∈-时,()f x 的最小值非负。 (1) 当22a - <-即:4a >时,()()min 2730f x f a =-=-≥ 7 3 a ∴≤又4a >所以a 不存在; (2) 当222a -≤≤即:44a -≤≤时,()2min 3024a a f x f a ?? =-=--≥ ??? 62a ∴-≤≤ 又44a -≤≤ 42a ∴-≤≤ (3) 当22 a -> 即:4a <-时,()()min 270f x f a ==+≥ 7a ∴≥-又4a <-74a ∴-≤<- 综上所得:72a -≤≤ 四、分离参数法 此类问题可把要求的参变量分离出来,单独放在不等式的一侧,将另一侧看成新函数,于是将问题转化成新函数的最值问题: 若对于取值围的任一个数都有恒成立,则; 若对于取值围的任一个数都有恒成立,则. 例1.已知函数),1[,2)(2+∞∈++= x x a x x x f ,若对任意),1[+∞∈x ,0)(>x f 恒成立,数a 的取值围。 022>++a x x 在),1[+∞∈x 时恒成立,只要x x a 22-->在),1[+∞∈x 时恒成立。而易求得二次函数x x x h 2)(2--=在),1[+∞上的最大值为3-,所以3->a 。 例2.已知函数]4,0(,4)(2∈--=x x x ax x f 时0)( 4-< 对]4,0(∈x 恒成立,令x x x x g 2 4)(-=,则min )(x g a < 由14 4)(2 -= -=x x x x x g 可知)(x g 在]4,0(上为减函数,故0)4()(min ==g x g ∴0 注:分离参数后,方向明确,思路清晰能使问题顺利得到解决。 编号:2007-HX-001 不等式恒成立、能成立、恰成立问题 [文档副标题] [日期] 福建省长乐第一中学教科室 [公司地址] 不等式恒成立、能成立、恰成立问题 一、不等式恒成立问题的处理方法 1、转换求函数的最值: (1)若不等式()A x f >在区间D 上恒成立,则等价于在区间D 上()min f x A >,?()f x 的下界大于A (2)若不等式()B x f <在区间D 上恒成立,则等价于在区间D 上()max f x B <,()f x 的上界小于A 例1、设f(x)=x 2 -2ax+2,当x ∈[-1,+∞]时,都有f(x)≥a 恒成立,求a 的取值范围。 例2、已知(),22x a x x x f ++= 对任意[)()0,,1≥+∞∈x f x 恒成立,试求实数a 的取值范围; 例 3、R 上的函数()x f 既是奇函数,又是减函数,且当?? ? ??∈2, 0πθ时,有() ()022sin 2cos 2>--++m f m f θθ恒成立,求实数m 的取值范围. 例4、已知函数)0(ln )(4 4>-+=x c bx x ax x f 在1=x 处取得极值3c --,其中a 、b 为常数. (1)试确定a 、b 的值; (2)讨论函数)(x f 的单调区间; (3)若对任意0>x ,不等式2 2)(c x f -≥恒成立,求c 的取值范围。 2、主参换位法 例5、若不等式a 10x -<对[]1,2x ∈恒成立,求实数a 的取值范围 例6、若对于任意1a ≤,不等式2 (4)420x a x a +-+->恒成立,求实数x 的取值范围 例7、已知函数32 3()(1)132 a f x x x a x = -+++,其中a 为实数.若不等式2()1f x x x a '--+>对任意(0)a ∈+∞,都成立,求实数x 的取值范围. 3、分离参数法 (1) 将参数与变量分离,即化为()()g f x λ≥(或()()g f x λ≤)恒成立的形式; (2) 求()f x 在x D ∈上的最大(或最小)值; (3) 解不等式()max ()g f x λ≥(或()()min g f x λ≤) ,得λ的取值范围。 适用题型:(1) 参数与变量能分离;(2) 函数的最值易求出。 例8、当(1,2)x ∈时,不等式2 40x mx ++<恒成立,则m 的取值范围是 . 恒成立问题是数学中常见问题,也是历年高考的一个热点。大多是在不等式中,已知一个变量的取值范围,求另一个变量的取值范围的形式出现。下面介绍几种常用的处理方法。 一、分离参数 在给出的不等式中,如果能通过恒等变形分离出参数,即:若()a f x ≥恒成立,只须求出()max f x ,则()m ax a f x ≥;若()a f x ≤恒成立,只须求出()min f x ,则()m in a f x ≤,转化为函数求最值。 例1、已知函数()lg 2a f x x x ??=+ - ???,若对任意[)2,x ∈+∞恒有()0f x >,试确定a 的取值范围。 解:根据题意得:21a x x + ->在[)2,x ∈+∞上恒成立, 即:23a x x >-+在[)2,x ∈+∞上恒成立, 设()23f x x x =-+,则()2 3924f x x ??=--+ ??? 当2x =时,()max 2f x = 所以2a > 例2、已知(],1x ∈-∞时,不等式() 21240x x a a ++-?>恒成立,求a 的取值范围。 解:令2x t =,(],1x ∈-∞ (]0,2t ∴∈ 所以原不等式可化为:22 1t a a t +-<, 要使上式在(]0,2t ∈上恒成立,只须求出()2 1t f t t +=在(]0,2t ∈上的最小值即可。 ()22211111124t f t t t t t +????==+=+- ? ? ???? 11,2t ??∈+∞???? ()()min 324f t f ∴== 234a a ∴-< 1322 a ∴-<< 二、分类讨论 在给出的不等式中,如果两变量不能通过恒等变形分别置于不等式的两边,则可利用分类讨论的思想来解决。 例3、若[]2,2x ∈-时,不等式2 3x ax a ++≥恒成立,求a 的取值范围。 解:设()2 3f x x ax a =++-,则问题转化为当[]2,2x ∈-时,()f x 的最小值非负。 (1) 当22a -<-即:4a >时,()()min 2730f x f a =-=-≥ 73 a ∴≤又4a >所以a 不存在; 含参数的一元二次不等式的解法 解含参数的一元二次不等式,通常情况下,均需分类讨论,那么如何讨论呢?对含参一元 二次不等式常用的分类方法有三种: 一、按 x 2项的系数 a 的符号分类,即 a 0,a 0,a 0; 例 1 解不等式: ax 2 a 2 x 1 0 分析: 本题二次项系数含有参数, a 2 2 4a a 2 4 0 ,故只需对二次项 系数进行分类讨论。 2 解 :∵ a 2 2 4a a 2 4 0 a 2 a 2 4 a 2 a 2 4 ∴当 a 0时,解集为 x|x a 2 a 4 或x a 2 a 4 2a 2a 当 a 0 时,不等式为 2x 1 0, 解集为 x| x 1 例 2 解不等式 ax 2 5ax 6a 0a 0 分析 因为 a 0, 0 ,所以我们只要讨论二次项系数的正负。 解 a(x 2 5x 6) a x 2 x 3 0 当 a 0时,解集为 x|x 2或x 3 ;当 a 0时,解集为 x|2 x 3 、按判别式 的符号分类,即 0, 0, 0 ; 例 3 解不等式 x 2 ax 4 0 分析 本题中由于 x 2 的系数大于 0, 故只需考虑 与根的情况。 解: ∵ a 2 16 ∴当 a 4,4 即 0 时,解集为 R ; 解得方程 2 ax 2 a 2 x 1 0 两根 x 1 a 2 a 2 4 2a , x 2 a 2 a 2 4 2a 当 a 0时 , 解集为 x| a 2 a 2 4 2a x a 2 a 2 4 2a 当 a 4即Δ=0时,解集为 x x R 且x a ; 当 a 4 或 a 4 即 0, 此时两根分别为 x 1 a a 16 , x 2 2 x 1 x 2 , a a 2 16 a a 2 16 x 或 x 〈 22 例 4 解不等式 m 2 1 x 2 4x 1 0 m R 2 2 2 2 解 因 m 2 1 0, ( 4)2 4 m 2 1 4 3 m 2 当 m 3或 m 3 ,即 0 时,解集为 R 。 2 三、按方程 ax bx c 0 的根 x 1 , x 2的大小来分类,即 x 1 x 2,x 1 x 2 ,x 1 x 2; 1 例 5 解不等式 x 2 (a )x 1 0 (a 0) a 1 分析: 此不等式可以分解为: x a (x ) 0 ,故对应的方程必有两解。本题 a 只需讨论两根的大小即可。 11 解: 原不等式可化为: x a (x ) 0 ,令 a ,可得: a 1 aa 11 ∴当 a 1或 0 a 1时, a ,故原不等式的解集为 x |a x ; a 1 当 a 1 或 a 1 时, a , 可得其解集为 ; a 11 当 1 a 0或a 1时, a ,解集为 x| x a a 例 6 解不等式 x 2 5ax 6a 2 0 , a 0 分析 此不等式 5a 2 24a 2 a 2 0 ,又不等式可分解为 x 2a (x 3a) 0 ,故 所以当 m 3 ,即 0 时,解集为 x| x 1 2 当 3 m 3 ,即 0 时,解集为 2 3 m 2 x 或 x m 2 1 2 m 2 1 3 m 2 ; ; a a 2 16 a a 16 ,显然 ∴不等式的解集为 不等式恒成立、能成立、恰成立问题分析及应用 一、不等式恒成立问题的处理方法 1、转换求函数的最值: (1)若不等式A x f >)(在区间D 上恒成立,则等价于在区间D 上A x f >min )(,即)(x f 的下界大于A (2)若不等式B x f <)(在区间D 上恒成立,则等价于在区间D 上B x f 2、主参换位法 例5.若不等式01<-ax 对[]2,1∈x 恒成立,求实数a 的取值范围. 例6.若对于任意1≤a ,不等式024)4(2>-+-+a x a x 恒成立,求实数x 的取值范围. 例7.已知函数1)1(2 33)(2 3+++-= x a x x a x f ,其中a 为实数.若不等式1)('2+-->a x x x f 对任意),0(+∞∈a 都成立,求实数x 的取值范围. 3、分离参数法 (1)将参数与变量分离,即化为)()(x f g ≥λ(或)()(x f g ≤λ)恒成立的形式; (2)求)(x f 在D x ∈上的最大(或最小)值; (3)解不等式max )()(x f g ≥λ(或min )()(x f g ≤λ),得λ的取值范围. 适用题型:(1)参数与变量能分离;(2)函数的最值易求出。 例8.当)2,1(∈x 时,不等式042 <++mx x 恒成立,求m 的取值范围. 高中数学不等式的恒成立问题不等式恒成立的问题既含参数又含变量,往往与函数、数列、方程、几何有机结合起来,具有形式灵活、思维性强、不同知识交汇等特点. 考题通常有两种设计方式:一是证明某个不等式恒成立,二是已知某个不等式恒成立,求其中的参数的取值范围.解决这类问题的方法关键是转化化归,通过等价转化可以把问题顺利解决,下面我就结合自己记得教学经验谈谈不等式的恒成立问题的处理方法。 一、构造函数法 在解决不等式恒成立问题时,一种最重要的思想方法就是构造适当的函数,即构造函数法,然后利用相关函数的图象和性质解决问题,同时注意在一个含多个变量的数学问题中,需要确定合适的变量和参数,从而揭示函数关系,使问题更加面目更加清晰明了,一般来说,已知存在范围的量视为变量,而待求范围的量视为参数. 例1 已知不等式对任意的都成立,求的取值范围. 解:由移项得:.不等式左侧与二次函数非常相似,于是我们可以设则不等式对满足的 一切实数恒成立对恒成立.当时, 即 解得故的取值范围是. 注:此类问题常因思维定势,学生易把它看成关于的不等式讨论,从而因计算繁琐出错或者中途夭折;若转换一下思路,把待求的x为参数,以为变量,令 则问题转化为求一次函数(或常数函数)的值在内恒为负的问题,再来求解参数应满足的条件这样问题就轻而易举的得到解决了。 二、分离参数法 在不等式中求含参数范围过程中,当不等式中的参数(或关于参数的代数式)能够与其它变量完全分离出来并,且分离后不等式其中一边的函数(或代数式)的最值或范围可求时,常用分离参数法. 例2已知函数(为常数)是实数集上的奇函数,函数 在区间上是减函数. (Ⅰ)若对(Ⅰ)中的任意实数都有在上恒成立,求实数的取值范围. 解:由题意知,函数在区间上是减函数. 在上恒成立 注:此类问题可把要求的参变量分离出来,单独放在不等式的一侧,将另一侧看成新函数,于是将问题转化成新函数的最值问题:若对于取值范围内的任一个数 都有恒成立,则;若对于取值范围内的任一个数都有 恒成立,则. 三、数形结合法 如果不等式中涉及的函数、代数式对应的图象、图形较易画出时,可通过图象、图形的位置关系建立不等式求得参数范围. 例 3 已知函数若不等式恒成立,则实数的取值范围是 . 含参不等式专题 一、一元二次不等式含参问题 含参不等式的解法:由于解含参数不等式的主要目的是求未知数的取值集合,而不是求参数的范围,因此在分析含参数不等式时,把参数看成 是常数,确定不等式的类型,按相应类型不等式的解题方法进行转化;但 在求解过程中要审视参数对不等式类型、同解变形、解的结构等是否有不 确定性影响,若有不确定性则进行分类讨论,否则不予讨论。 解含参数的一元二次不等式,通常情况下,均需分类讨论,对含参一元二次不等式常用的分类方法有三种: (1)按2x 项的系数a 的符号分类,即0,0,0<=>a a a ; (2)按判别式?的符号分类,即0,0,0=?>?; (3)按方程02=++c bx ax 的根21,x x 的大小来分类,即2121,x x x x =<; 例题1:解x 的不等式:(1)042 >++ax x 。 (2) )(0122 R a a ax ∈>++ 例题2:解关于x 的不等式:(1).01)1(2 <++-x a ax (2) )(0)1(2 R k x k kx ∈>-+ 例题3:解不等式(1))0( 01)1(2≠<++-a x a a x . (2) ) (R a x ax ∈≥++22 2 二、一元二次不等式恒成立问题 1、不等式对任意实数恒成立,就是不等式的解集为R ,对于一元二次不等式ax 2+bx +c >0, 它的解集为R 的条件为??? a >0Δ<0;ax 2+bx +c <0的解集为R 的条件为??? a <0 Δ<0 ;0 2≥++c bx ax 的解集为R 的条件为?? ?≤?>00a ;02≤++c bx ax 的解集为R 的条件为???≤?<0 a . 2、对于一般恒成立问题: 方法一:转化为函数的最值(或值域)(1)m x f ≥)(对任意x 都成立 m x f ≥?min )(;(2)m x f ≤)(对任意x 都成立max )(x f m ≥?。简单计作:“大 的大于最大的,小的小于最小的”。 方法二:数形结合,如果不等式中涉及的函数、代数式对应的图象、图 形较易画出时,可通过图象、图形的位置关系建立不等式求得参数范围. 方法三:分离参数,把要求的参变量分离出来,单独放在不等式的一侧, 将另一侧看成新函数,于是将问题转化成新函数的最值问题;(1)对于取 值范围内的任一个数都有恒成立,则;(2)对于取值范围内的任一个数都有 恒成立,则 例题1:若)5lg(2b x x y --=的定义域为R,求b 范围。 例题2:已知关于x 的不等式01)2()2(2≥+---x a x a 恒成立,试求a 的取值范围. 例题3:已知1)(2+-=ax x x f ,求使不等式0)( 不等式恒成立、能成立、恰成立问题 一、不等式恒成立问题的处理方法 1、转换求函数的最值: (1)若不等式()A x f >在区间D 上恒成立,则等价于在区间D 上()min f x A >,?() f x 的下界大于A (2)若不等式()B x f <在区间D 上恒成立,则等价于在区间D 上()max f x B <,()f x 的上界小于A 例1、设f(x)=x2-2ax+2,当x ∈[-1,+∞]时,都有f(x)≥a 恒成立,求a 的取值范围。 例2、已知(), 22x a x x x f ++=对任意[)()0,,1≥+∞∈x f x 恒成立,试求实数a 的取值范围; 例3、R 上的函数()x f 既是奇函数,又是减函数,且当? ?? ? ?∈2,0πθ时,有()()022sin 2cos 2>--++m f m f θθ恒 成立,求实数m 的取值范围. 例4、已知函数 )0(ln )(4 4>-+=x c bx x ax x f 在1=x 处取得极值3c --,其中a 、b 为常数.(1)试确定a 、b 的值; (2)讨论函数)(x f 的单调区间; (3)若对任意0>x ,不等式2 2)(c x f -≥恒成立,求c 的取值范围。 2、主参换位法 例5、若不等式a 10x -<对[] 1,2x ∈恒成立,求实数a 的取值范围 例6、若对于任意 1 a ≤,不等式2 (4)420x a x a +-+->恒成立,求实数x 的取值范围 例7、已知函数 32 3()(1)132a f x x x a x = -+++,其中a 为实数.若不等式 2 ()1f x x x a '--+>对任意(0)a ∈+∞,都成立,求实数x 的取值范围. 3、分离参数法 (1) 将参数与变量分离,即化为()() g f x λ≥(或 ()() g f x λ≤)恒成立的形式; (2) 求 () f x 在x D ∈上的最大(或最小)值; (3) 解不等式 ()max ()g f x λ≥(或 ()()min g f x λ≤) ,得λ的取值范围。 适用题型:(1) 参数与变量能分离;(2) 函数的最值易求出。 例8、当(1,2)x ∈时,不等式2 40x mx ++<恒成立,则m 的取值范围是 . 例9、已知函数321 ()3 3f x ax bx x =+++,其中0a ≠(1)当b a ,满足什么条件时,)(x f 取得极值?(2)已知0>a , 且)(x f 在区间(0,1]上单调递增,试用a 表示出b 的取值范围. 高中数学不等式的恒成立问题 一、用一元二次方程根的判别式 有关含有参数的一元二次不等式问题,若能把不等式转化成二次函数或二次方程,通过根的判别式或数形结合思想,可使问题得到顺利解决。 基本结论总结 例1 对于x ∈R ,不等式恒成立,求实数m 的取值范围。 例2:已知不等式04)2(2)2(2 <--+-x a x a 对于x ∈R恒成立,求参数a 的取值范围. 解:要使04)2(2)2(2 <--+-x a x a 对于x ∈R恒成立,则只须满足: (1)???<-+-<-0)2(16)2(4022 a a a 或 (2)?? ? ??<-=-=-0 40)2(20 2a a 解(1)得?? ?<<-<2 22 a a ,解(2)a =2 ∴参数a 的取值范围是-2<a ≤2. 练习 1. 已知函数])1(lg[2 2 a x a x y +-+=的定义域为R ,求实数a 的取值范围。 2.若对于x ∈R ,不等式恒成立,求实数m 的取值范围。 3.若不等式的解集是R ,求m 的范围。 4.x 取一切实数时,使3 47 2+++kx kx kx 恒有意义,求实数k 的取值范围. 例3.设22)(2 +-=mx x x f ,当),1[+∞-∈x 时,m x f ≥)(恒成立,求实数m 的取值范围。 关键点拨:为了使 在 恒成立,构造一个新函数 是解题的关键,再利用二次 函数的图象性质进行分类讨论,使问题得到圆满解决。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。 解:m mx x x F -+-=22)(2 ,则当),1[+∞-∈x 时,0)(≥x F 恒成立 当120)2)(1(4<<-<+-=?m m m 即时,0)(>x F 显然成立; 当0≥?时,如图,0)(≥x F 恒成立的充要条件为: ??? ? ??? -≤--≥-≥?1 220)1(0m F 解得23-≤≤-m 。综上可得实数m 的取值范围为)1,3[-。 例4 。已知1ax x )x (f 2+-=,求使不等式0)x (f <对任意]2,1[x ∈恒成立的a 的取值范围。 解法1:数形结合 结合函数)x (f 的草图可知]2,1[x ,0)x (f ∈<时恒成立? 25a 0 a 25)2(f 0a 2)1(f >?? ?<-=<-=得。所以a 的取值范围是),25 (+∞。 解法2:转化为最值研究 4a 1)2a x ()x (f 22- +-= 1. 若]2,1[)x (f ,3a 232a 在时即≤≤上的最大值,25a ,0a 25)2(f )x (f max ><-==得3a 25 ≤<所以。 2. 若0a 2)1(f )x (f ]2,1[)x (f ,3a 2 3 2a max <-==>>上的最大值在时即,得2a >,所以3a >。 综上:a 的取值范围是),2 5 (+∞。 注:1. 此处是对参a 进行分类讨论,每一类中求得的a 的范围均合题意,故对每一类中所求得的a 的范围求并集。 2. I x ,m )x (f ∈<恒成立)m (m )x (f max 为常数; )m (m )x (f I x ,m )x (f min 为常数恒成立>?∈> 解法3:分离参数 ]2,1[x ,x 1x a ]2,1[x ,01ax x 2∈+ >?∈<+-。设x 1 x )x (g +=, 注:1. 运用此法最终仍归结为求函数)x (g 的最值,但由于将参数a 与变量x 分离,因此在求最值时避免了分类讨论,使问题相对简化。 2. 本题若将“]2,1[x ∈”改为“)2,1(x ∈”可类似上述三种方法完成。 仿解法1:?∈<)2,1(x ,0)x (f 25a 0 )2(f 0)1(f ≥?? ?≤≤得即),25 [:a +∞的范围是 读者可仿解法2,解法3类似完成,但应注意等号问题,即此处2 5 a = 也合题。 O x y x -1 解决“含参数不等式的恒成立”问题的基本方法 “含参数不等式的恒成立”的问题,是近几年高考的热点,它往往以函数、数列、三角函数、解析几何为载体具有一定的综合性,解决这类问题,主要是运用等价转化的数学思想: 即一般地,若函数()x f 的定义域为D ,则当x ∈D 时,有()M x f ≥恒成立()M x f ≥?min (()M x f ≥有解?M max )(x f ≤);()M x f ≤恒成立()M x f ≤?m a x (()M x f ≤有解?M x f ≤m i n )().因而,含参数不等式的恒成立问题常根据不等式的结构特征,恰当地构造函数,等价转化为含参数的函数的最值讨论. 例一 定义在R 上的函数()x f 既是奇函数,又是减函数,且当?? ? ??∈2,0πθ时,有 () ()022s in 2c o s 2 >--++m f m f θθ恒成立,求实数m 的取值范围. 分析: 利用函数的单调性和奇偶性去掉映射符号f ,将“抽象函数”问题转化为常见的含参的二次函数在区间(0,1)上恒为正的问题.而对于()≥x f 0在给定区间[a ,b]上恒成立问题可以转化成为()x f 在[a ,b]上的最小值问题,若()x f 中含有参数,则要求对参数进行讨论。 【解析】由()()022sin 2cos 2>--++m f m f θθ得到:()()22sin 2cos 2--->+m f m f θθ 因为()x f 为奇函数, 故有()()22sin 2cos 2+>+m f m f θθ恒成立, 又因为()x f 为R 减函数, 从而有22sin 2cos 2+<+m m θθ对?? ? ??∈2,0πθ 设t =θsin ,则01222>++-m mt t 对于( )1,0∈t 恒成立, 在设函数()1222 ++-=m mt t t g ,对称轴为m t =. ①当0<=m t 时,()0120≥+=m g , 即21-≥m ,又0 备战2018高考数学黄金解题模板 含参不等式的存在性与恒成立问题 【高考地位】 含参不等式的恒成立问题越来越受到高考命题者的青睐,由于新课标高考对导数应用的加强,这些不等式的恒成立问题往往与导数问题交织在一起,这在近年的高考试题中不难看出这个基本的命题趋势. 解决这类问题的关键是揭开量词隐含的神秘面纱还函数问题本来面目,在高考中各种题型多以选择题、填空题和解答题等出现,其试题难度属高档题. 【方法点评】 方法一 判别式法 使用情景:含参数的二次不等式 解题模板:第一步 首先将所求问题转化为二次不等式; 第二步 运用二次函数的判别式对其进行研究讨论; 第三步 得出结论. 例1 设22)(2+-=mx x x f ,当),1[+∞-∈x 时,m x f ≥)(恒成立,求实数m 的取值范围 . ??? ????-≤--≥-≥?1220)1(0m F 解得23-≤≤-m 。 综上可得实数m 的取值范围为)1,3[-. 【点评】一般地,对于二次函数),0()(2R x a c bx ax x f ∈≠++=,有1)0)(>x f 对R x ∈恒成立 ???>?00a ;2)0)( (1)求()f x 的解析式; (2)若在区间[]1,1-上,不等式()2f x x m >+有解,求实数m 的取值范围. 【答案】(1)()21f x x x =-+;(2)(),5m ∈-∞. (2)∵在区间[]1,1-上,不等式()2f x x m >+有解, ∴2 31m x x <-+在区间[]1,1-上有解, 故只需m 小于函数()231g x x x =-+在区间[]1,1-上的最大值, 由二次函数可知当1x =-时,函数()g x 取最大值5, ∴实数m 的取值范围为()5-∞, 考点:1、求二次函数解析式;2、不等式能成立问题. 【方法点睛】本题首先考查二次函数解析式,已知函数类型求解析式时,可以采用待定系数法,第二问考 不等式中恒成立问题的解法研究 在不等式的综合题中,经常会遇到当一个结论对于某一个字母的某一个取值范围内所有值都成立的恒成立问题。 恒成立问题的基本类型: 类型1:设)0()(2≠++=a c bx ax x f ,(1)R x x f ∈>在0)(上恒成立 00>?且a ; (2)R x x f ∈<在0)(上恒成立00a 时,],[0)(βα∈>x x f 在上恒成立 ?????>>- ?????≤-≤?????><-?0 )(2020)(2βββαααf a b a b f a b 或或, ],[0)(βα∈ 含参数的一元二次不等式的解法 解含参数的一元二次不等式,通常情况下,均需分类讨论,那么如何讨论呢?对含参一元 二次不等式常用的分类方法有三种: 一、按2 x 项的系数a 的符号分类,即0,0,0<=>a a a ; 例1 解不等式:()0122 >+++x a ax 分析:本题二次项系数含有参数,()04422 2 >+=-+=?a a a ,故只需对二次项 系数进行分类讨论。 解:∵()04422 2 >+=-+=?a a a 解得方程 ()0122 =+++x a ax 两根,24221a a a x +---=a a a x 24 222++--= ∴当0>a 时,解集为?? ????????+---<++-->a a a x a a a x x 242242|22或 当0=a 时,不等式为012>+x ,解集为? ?????> 21|x x 当0?,所以我们只要讨论二次项系数的正负。 解 ()()032)65(2 >--=+-x x a x x a Θ ∴当0>a 时,解集为{}32|> 不等式恒成立、能成立、恰成立问题 一、不等式恒成立问题的处理方法 1、转换求函数的最值: (1)若不等式()A x f >在区间D 上恒成立,则等价于在区间D 上()min f x A >,?() f x 的 下界大于A (2)若不等式()B x f <在区间D 上恒成立,则等价于在区间D 上()max f x B <,()f x 的上界 小于A 例1、设f(x)=x2-2ax+2,当x ∈[-1,+∞]时,都有f(x)≥a 恒成立,求a 的取值范围。 例恒成立,试求实数a 的取值范围; 例数,且当 ? ?? ? ?∈2,0πθ时,有 f . 例4、已知函数 )0(ln )(4 4>-+=x c bx x ax x f 在1=x 处取得极值3c --,其中a 、b 为常数.(1)试确定a 、b 的值; (2)讨论函数)(x f 的单调区间; (3)若对任意0>x ,不等式2 2)(c x f -≥恒成立,求c 的取值范围。 2例 例恒成立,求实数x 的取值范围 例若不等式2 ()1 f x x x a '--+>对任意(0)a ∈+∞, 都成立,求实数x 的取值范围.不等式恒成立、能成立、恰成立问题
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