“恒成立”条件下参数范围的求解策略

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  下面就数学中常见的恒成立条件下参数范围的求解问题作一总结。
  1.分离参数法
   若在等式或不等式中出现两个变量,其中一个变量的范围已知,另一个变量的范围为所求,且容易通过恒等变形将两个变量分别置于等号或不等号的两侧,则可将恒成立问题转化为函数的最值问题进行求解。
   在给出的不等式中,如果通过恒等变形不能直接解出参数,则可将两变量分别置于不等式的两边,即:若f(a)≥g(x)恒成立,只须求出g(x)max,则f(a)≥g(x)max,然后解不等式求出参数a的取值范围;若f(a)≤g(x)恒成立,只须求出g(x)min,则f(a)≤g(x)min,然后解不等式求出参数a的取值范围,问题还是转化为函数求最值。
  2.变换主元法(适用于一次函数型)
  在给出的含有两个变量的不等式中,我们习惯把变量x看成是主元(未知数),而把另一个变量a看成参数,在有些问题中这样的解题过程比较繁琐.如果把已知取值范围的变量作为主元,把要求取值范围的变量看作参数,则可得到意想不到的效果,使问题能更迅速地得到解决。
  例对于满足|p|≤2的所有实数p,求使不等式x2+px+1>2x+p恒成立的x的取值范围。
  分析:在不等式中出现了两个变量:x、p,并且是给出了p的范围要求x的相应范围,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]内关于p的一次函数函数值大于0恒成立求参变量x的范围的问题。
  解:原不等式可化为(x-1)p+x2-2x+1>0,令f(p)=(x-1)p+x2-2x+1>0,则原问题等价于f(p)>0在p∈[-2,2]上恒成立。
  方法一:x-1<0f(2)>0或x-1>0f(-2)>0∴x<-1或x>3。
  方法二:f(-2)>0f(2)>0即x2-4x+3>0x2-1>0解得:x>3或x<1x>1或x<-1
  ∴x<-1或x>3。
  评注:利用函数思想,变换主元,通过直线方程的性质求解。
  3.数形结合法
  先将不等式(等式)两端的式子进行合理的变形,然后把不等式(等式)两端的式子分别看作两个函数,且正确作出两个函数的图象,然后通过观察两图象(特别是交点时)的位置关系,判断参数的范围。
  评注:数形结合是数学中的一种基本思想方法,要养成从数、形两个方面去思考问题的习惯,这在高中数学的学习中是极为有益的。
  4.利用二次函数的性质
  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。常常有以下两类情况:
  (1)可化为二次函数在R上恒成立问题
  设f(x)=ax2+bx+c(a≠0),
  ①f(x)>0在x∈R上恒成立?圳a>0且△<0;
  ②f(x)<0在x∈R上恒成立?圳a<0且△<0。
  例对于x∈R,不等式x2-2x+3-m≥0恒成立,求实数m的取值范围。
  解:不妨设f(x)=x2-2x+3-m,其函数图象是开口向上的抛物线,为了使f(x)≥0(x∈R),只需△≤0,即(-2)2-4(3-m)≤0,
  解得m≤2?圯m∈(-∞,2]。
  评注:对于有关二次不等式ax2+bx+c>0(或<0)的问题,可设函数f(x)=ax2+bx+c,由a的符号确定其抛物线的开口方向,再根据图象与x轴的交点问题,由判别式进行解决。
  (2)可化为二次函数在闭区间上恒成立问题
  设f(x)=ax2+bx+c(a≠0)当a>0时,
  为了使f(x)≥k在x∈[-1,+∞)恒成立,构造一个新函数F(x)=f(x)-k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。
  (作者单位:甘肃省民勤县第四中学)
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