馮剛
江蘇卷考試說(shuō)明中《不等式》一章有兩個(gè)C級(jí)要求,一是基本不等式,二是一元二次不等式,并未提及對(duì)“不等式恒成立問(wèn)題”的要求,而新高考中2008年第14題、2011年第19題,2014年第10題和第19題都涉及處理恒成立問(wèn)題,平時(shí)各大市的模考卷中解決此問(wèn)題的也有很多,而且要求較高,難度大。因此,筆者結(jié)合一線教學(xué)經(jīng)驗(yàn),歸納此類問(wèn)題的“三步走”策略。
第一步策略:常規(guī)思路
(一)可分一般的恒成立和特殊的恒成立兩類
1.一般的恒成立問(wèn)題可由三步解決:
例1.已知函數(shù)f(x)=2x.
(Ⅰ)求函數(shù)F(x)=f(x)+af(2x),x∈(-∞,0]的最大值;
(Ⅱ)若存在x∈(-∞,0),使f(2x)-af(x)>1成立,求a的取值范圍;
(Ⅲ)若當(dāng)x∈[0,3]時(shí),不等式f(x+1)≤f[(2x+a)2]恒成立,求a的取值范圍.
(Ⅰ)(Ⅱ)略
(Ⅲ)分析:對(duì)于恒成立問(wèn)題,第一步是認(rèn)清自變量和參數(shù),可與解不等式問(wèn)題對(duì)比理解。解關(guān)于x的不等式x2-2ax+(a2-1)≤0問(wèn)題過(guò)程為[x-(a-1)][x-(a+1)]≤0,即(a-1)≤x≤(a+1)。感受到a為參數(shù),x是自變量,即解不等式求的是自變量的范圍。而恒成立問(wèn)題已知的是自變量的范圍,求的是參數(shù)的范圍。如果沒(méi)認(rèn)清,可能會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題(見(jiàn)例2);第二步是看能否分離參數(shù),再根據(jù)示意圖找等價(jià)條件;第三步就是研究等價(jià)條件中的最值問(wèn)題。
2.特殊的恒成立一般有兩種情況:
(1)一次在閉區(qū)間上恒成立
例2.若不等式kx2-2x+1-k<0對(duì)滿足-2≤k≤2的所有k都成立,求x的取值范圍.
分析:如果按一般恒成立步驟,先認(rèn)清自變量和參數(shù),k為自變量,x為參數(shù),然后討論分離參數(shù),再找等價(jià)條件,較煩。
再深入分析,由于f(k)=kx2-2x+1-k為一次函數(shù),圖象是一條直線,無(wú)論這個(gè)圖象是單調(diào)增,還是與x軸平行或重合,只要保證兩端都小于0,那在閉區(qū)間上的所有函數(shù)值都小于0,甚至圖象是單調(diào)減時(shí)也只要保證兩端都小于0(如示意圖),因此,可以直接寫(xiě)出等價(jià)條件f(-2)<0f(2)<0。因此對(duì)于一次在閉區(qū)間上的恒成立這種特殊情況,只需要將閉區(qū)間兩端點(diǎn)值代入不等式即可。
(2)二次在R上恒成立
由此可見(jiàn),對(duì)于二次在R上恒成立的這種特殊情況,只需根據(jù)圖象利用Δ解決。
(二)針對(duì)用常規(guī)思路解決的恒成立問(wèn)題,一般可能考查五個(gè)難點(diǎn)
1.可能難在對(duì)不等式的處理。
2.可能難在認(rèn)清自變量和參數(shù),如例2,若分不清,可能看成關(guān)于x的二次不等式。
3.可能難在能不能分離參數(shù),如例1,明顯是方法一分離參數(shù)法簡(jiǎn)單,原因是如果能分離參數(shù),那第三步研究最值的函數(shù)就是不含參數(shù)的函數(shù),若不分離,那第三步研究最值的函數(shù)就是含參的函數(shù),因此能分離參數(shù)最好要分離參數(shù)。
4.可能難在最值問(wèn)題的處理,如例1,方法二要研究的是含有參數(shù)的二次函數(shù)在區(qū)間上的最值。
5.可能難在等價(jià)條件的“修正”。
第二步策略:應(yīng)用恒成立條件,縮小參數(shù)范圍
例4.若不等式(mx-1)[3m2-(x+1)m-1]≥0對(duì)于任意m∈(0,+∞)恒成立,則實(shí)數(shù)x的值是 .
分析:如果按第一步策略即常規(guī)方法,一是不大可能分離參數(shù),二是不分離參數(shù)時(shí)要研究的函數(shù)的最值又很難求。此時(shí)可由“解決恒成立問(wèn)題”的思路調(diào)整為“恒成立是條件”,因此,可取m∈(0,+∞)上的一個(gè)值代入不等式從而來(lái)縮小a的范圍,可能對(duì)分離參數(shù)有幫助。本題若取m=1,可得(x-1)2≤0?圯x=1。當(dāng)然這里比較特殊,取值代入后可直接求出參數(shù)的值,有時(shí)可能沒(méi)這樣特殊,求不出值,但此策略也可縮小參數(shù)的范圍,從而為分離參數(shù)法做好準(zhǔn)備。
第三步策略:數(shù)形結(jié)合
例5.已知函數(shù)f(x)=x2+mx-1,若對(duì)于任意x∈[m,m+1],都有f(x)<0成立,則實(shí)數(shù)m的取值范圍是 .
例6.設(shè)f(x)=4x3+mx2+(m-3)x+n(m,n∈R)在[0,1]上是單調(diào)減函數(shù),則m的取值范圍為 .
分析:此題先可轉(zhuǎn)化為f′(x)=12x2+2mx2+(x-3)≤0對(duì)于x∈[0,1]恒成立,前兩策略處理較煩,根據(jù)f′(x)示意圖,等價(jià)條件為f′(0)≤0f′(1)≤0?圯m≤-3。