尤佩泉
摘要:“含參數(shù)不等式”恒成立問(wèn)題是歷年高考的熱點(diǎn)題型,靈活多變、思辯性強(qiáng)。通過(guò)一題多解,對(duì)其進(jìn)行探究,總結(jié)出解題的思維和方法,從而發(fā)展思維能力和思維素養(yǎng),是學(xué)生掌握數(shù)學(xué)、學(xué)會(huì)“數(shù)學(xué)地思考”的關(guān)鍵。
關(guān)鍵詞:含參數(shù)不等式;縮小范圍
一、引例探究(浙江省名校新高考研究聯(lián)盟2016屆第一次聯(lián)考21題):
已知函數(shù)(R),若對(duì)任意 恒成立,求實(shí)數(shù)α的取值范圍.
分析:這是一道含參不等式恒成立的常見(jiàn)題型,對(duì)此類問(wèn)題的解析常見(jiàn)有以下幾種解法:
解法一(分離參數(shù)法):因?yàn)樵赱-2, -1]上恒成立,即在[-2,-1]上恒成立,令,則在[-2,-1]上恒小于0,所以g(x)在[-2,-1]上為減函數(shù),g(x)max ,所以。
解法二(參數(shù)討論法):
(1)當(dāng)時(shí),在[-2,-1]上恒成立,故f(x)在[-2, -1]上單調(diào)遞增,即。
(2)當(dāng)時(shí),令,對(duì)稱軸x=-1,則u(x)在[-2,-1]上單調(diào)遞增,又。
①當(dāng),即時(shí),在[-2,-1] 上恒成立,所以f(x)在[-2,-1]單調(diào)遞增,即,不合題意。
②當(dāng)時(shí),,不合題意,舍去。綜上所述:。
解法三(縮小范圍法):
由題意得,,即。
,因?yàn)椋?/p>
所以恒成立,故f (x)在[-2,-1]上單調(diào)遞增,要使恒成立,則,解得。
二、解后反思:
第一種方法是將原不等式中的a與x進(jìn)行分離,得到如 形式的不等式,再把求a的取值范圍問(wèn)題轉(zhuǎn)為求g(x)的最值問(wèn)題,解題思路簡(jiǎn)單明了,這方法稱為“分離參數(shù)法”,是處理恒成立問(wèn)題的常用方法。但本例求導(dǎo)及判斷單調(diào)性難度較大,學(xué)生不易掌握。第二種解法是通過(guò)對(duì)參數(shù)的討論,利用二次函數(shù)圖象和性質(zhì),求參數(shù)在不同范圍時(shí)函數(shù)最值,利用最值解決恒成立問(wèn)題,同時(shí)體現(xiàn)分類討論的數(shù)學(xué)思想,要求學(xué)生有較高的數(shù)學(xué)思辯能力,此方法稱為“參數(shù)討論法”。第三種解法是直接從已知條件出發(fā),根據(jù)題中所給自變量范圍,縮小參數(shù)的范圍,利用函數(shù)單調(diào)性確定最值,這樣可以避免討論或者減少討論,使要解決的問(wèn)題由復(fù)雜變?yōu)楹?jiǎn)單,不失為解決此類問(wèn)題最佳的選擇,筆者稱之為“縮小范圍法”。
三、深入推廣:
1、設(shè)函數(shù)
(1)求f (x)的單調(diào)區(qū)間;
(2)求所有實(shí)數(shù)a,使對(duì)[1,e]恒成立。注e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)。
解:(1)因?yàn)?,定義域?yàn)?所以,由于 ,所以f (x)的增區(qū)間為(0,a);減區(qū)間為。
(2)由題意得,。由(1)知,f (x)在[1,e]內(nèi)單調(diào)遞增,要使對(duì)恒成立,只要且 解得。
2、設(shè)函數(shù)
(1)當(dāng)時(shí),函數(shù) 處有極小值,求函數(shù)h (x)的單調(diào)遞增區(qū)間;
(2)若函數(shù)f (x)和f (x)有相同的極大值,且函數(shù)在區(qū)間上的最大值為-8e,求實(shí)數(shù)b的值。(其中e是自然對(duì)數(shù)的底數(shù))
解:(1)
的單調(diào)遞增區(qū)間是。
(2)函數(shù)g(x)的極大值為0,且b<0
而,
所以f (x)的極大值為
則 根據(jù)題意得
所以函數(shù)p(x)在[1,e2]上單調(diào)遞減,p(x)的最大值為
上述兩題的第二問(wèn)都是含參不等式恒成立問(wèn)題,我們從所給自變量范圍出發(fā),根據(jù)題設(shè)條件,縮小參數(shù)范圍,避免復(fù)雜討論,使解題過(guò)程更為優(yōu)化,更加清晰,是學(xué)生易于掌握的解題思路,值得探究。
四、總結(jié)規(guī)律:
本文所探討的“含參不等式”恒成立問(wèn)題是已知不等式在未知數(shù)的某一范圍內(nèi)恒成立,求參數(shù)的取值范圍,通常有三種解法,第一,分離參數(shù)法,第二,參數(shù)討論法,第三種解決辦法是理清題意,確定參數(shù)的取值范圍,以避免討論或縮小討論范圍。
以一道典型的試題為載體研究解題,通過(guò)一題多解,總結(jié)出解題思維和方法,解題的目的不只是為了獲得答案,而是從解題過(guò)程中,發(fā)展思維能力,提高數(shù)學(xué)素養(yǎng),對(duì)題目進(jìn)行研究是數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中不可或缺的核心內(nèi)容,數(shù)學(xué)解題的思維實(shí)質(zhì)是發(fā)生數(shù)學(xué)而不是“規(guī)則的簡(jiǎn)單重復(fù)”或“操作的生硬執(zhí)行”,這是掌握數(shù)學(xué)、學(xué)會(huì)“數(shù)學(xué)思維”的關(guān)鍵。