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不等式问题贯穿整个高中数学教学过程,从近几年的高考来看,不等式不仅是一类常见类型,更是一种解题工具.但由于初高中衔接严重脱节,所以在教学中常常会出现知识断链的情况,特别是新高一学生对不等式的解法接触不多,导致无从下手的局面,所以从必修1的集合开始就对不等式敬而远之,特别是对有些不等式的求解,常有同学因不会变通或思维定势,导致因运算过繁而计算终止或弃而不解.针对这种情况,本文就结合教学中的实例谈谈不等式的优化.
1. 找准分类标准,化简含参问题
例1 实数a为何值时,不等式(a2-1)x2-(a-1)x-1<0对任意x∈R恒成立?
解析 解决含参不等式的问题若对参数的分类标准无法把握,将会产生混乱的局面,更有可能产生重解或是漏解现象,本题的关键是对a2-1=0和a2-1≠0两种情况进行讨论,体现了分类讨论的思想.当a2-1≠0,即a≠±1时,原不等式的解集为R的条件是a2-1<0且Δ<0,解得-350的恒成立问题时必须对a=0,a≠0分类讨论,否则会漏解.已知不等式恒成立求参数范围的问题,涉及函数、方程、不等式,综合性较强,故要找好分类标准才能做到不重不漏.
2. 逆向思维,执果索因
例2 已知适合不等式|x2-4x+p|+|x-3|≤5的x的最大值为3,求p的值.
解析 按先去绝对值后解不等式再求最值的常规方法,势必很繁琐.由x的最大值为3,注意到“3”是不等式解的一个端点值,利用不等式的性质得“3”是对应方程|x2-4x+p|+|x-3|=5的一个解,代入得p=8或p=-2.
当p=8时,不等式为|x2-4x+8|+|x-3|≤5,因为x2-4x+8>0
所以,x≥3,且x2-4x+8+x-3≤5或x<3,且x2-4x+8+x-3≤5满足题意.
当p=-2时,不等式为|x2-4x-2|+|x-3|≤5.
易知5是不等式的解,故不等式有大于3的解,不满足题意.所以p=8
注意:先待定p后验证p,解法令人“拍案叫绝”.
3. 巧妙构造基本不等式求最值
例3 求函数y=x2+4x-1(x>1)的最小值.
解析 本题中的函数离基本不等式的基本形式相差较大,若想要运用基本不等式来解决,需要细心观察,通过二次构造才能达到目的,巧造在这里起到了关键的作用,需要同学们平时多去留意函数的基本形式,注意到函数y=x2+4x-1
=x2+41·(x 1)·x2 41+x-122=x2+16x2·216 8
当且仅当,1=1-x且x2=16x2即,x=2时y有最小值,最小值为8.
利用基本不等式来解决最值问题的时候切记注意到一正二定三相等,缺一不可.
3. 挖掘隐含条件,避开复杂讨论
例3 已知二次函数f(x)=-12x2+x,是否存在m,n使f(x)的定义域和值域分别为[m,n]和 [2m,2n]?说明理由.
解析 若就函数的对称轴和区间的相对位置来讨论,势必很繁.注意到函数
f(x)=-12x2+x=-12(x-1)2+12≤12,从而由2n≤12,即n≤14,又可知在区间[m,n]上函数f(x)为增函数,根据已知条件得
f(m)=2mf(n)=2n,-12m2+m=2m-12n2+n=2n,因为m 4. 积零为整,各异特征总体说明
例4 已知函数f(x)=x,g(x)=x2+a(x≥0),若不等式f(x)-ag(x)f(x)≤1在x[1,2]上恒成立,求整数a的取值范围.
解析 将f(x),g(x)代入得,不等式
x-a(x2+a)x≤1在x[1,2]上恒成立,整理
后即:0≤ax+ax≤2对x∈[1,2]上恒成立.设h(x)=ax+ax.
因为x≥0,a>0,只须证x∈[1,2]时h(x)max≤2即可,h(x)的最大值的讨论要考虑到a与区间[1,2]的关系,此时不妨放缓讨论,总体分析其特征,注意到h(x)max=max{h(1),h(2)},故问题的解只需h(1)≤2h(2)≤2,解得0 注:本题的解答实际上是一种“化整为零”分析,“积零为整”解决的解题方法.
5. 构建函数,利用导数处理高次问题
例5 问是否存在0.2 解析 从高次不等式出发显然无法完成解答,不妨转换视角从函数的角度、利用函数的性质来解决.设f(x)=x6-1.25x+0.25,考虑f(x)在(0.2,0.5)上的单调性.
因为f′(x)=6x5-54,显然当x∈(0.2,0.5)时f′(x)=6x5-54<0,
所以y=f(x)为单调减函数.又因为f(0.2)=0.66-1.25·0.2+0.25=0.26>0,
所以存在0.2 注:避开高次不等式,运用导数来研究函数性质是解决高次函数的一种利器.
6. 巧用图形,数形结合
对一些不能把数放在一侧的,可以利用对应函数的图象法求解.
例6 当x∈(1,2)时,不等式(x-1)2<logax恒成立,求a的取值范围.
分析 若将不等号两边分别设成两个函数,则左边为二次函数,右边为对数函数,故可以采用数形结合借助图象位置关系通过特指求解a的取值范围.
解 设T1:f(x)=(x-1)2,T2:g(x)=logax,则T1的图象为右图所示的抛物线,要使对一切x∈(1,2),f(x)1,并且必须也只需g(x)>f(2)
故loga2>1,a>1, 1 7. 避重就轻,巧用性质
例7 设定义在[-2,2]上的偶函数f(x)在区间[0,2]上单调递减,若f(1-m)
1. 找准分类标准,化简含参问题
例1 实数a为何值时,不等式(a2-1)x2-(a-1)x-1<0对任意x∈R恒成立?
解析 解决含参不等式的问题若对参数的分类标准无法把握,将会产生混乱的局面,更有可能产生重解或是漏解现象,本题的关键是对a2-1=0和a2-1≠0两种情况进行讨论,体现了分类讨论的思想.当a2-1≠0,即a≠±1时,原不等式的解集为R的条件是a2-1<0且Δ<0,解得-350的恒成立问题时必须对a=0,a≠0分类讨论,否则会漏解.已知不等式恒成立求参数范围的问题,涉及函数、方程、不等式,综合性较强,故要找好分类标准才能做到不重不漏.
2. 逆向思维,执果索因
例2 已知适合不等式|x2-4x+p|+|x-3|≤5的x的最大值为3,求p的值.
解析 按先去绝对值后解不等式再求最值的常规方法,势必很繁琐.由x的最大值为3,注意到“3”是不等式解的一个端点值,利用不等式的性质得“3”是对应方程|x2-4x+p|+|x-3|=5的一个解,代入得p=8或p=-2.
当p=8时,不等式为|x2-4x+8|+|x-3|≤5,因为x2-4x+8>0
所以,x≥3,且x2-4x+8+x-3≤5或x<3,且x2-4x+8+x-3≤5满足题意.
当p=-2时,不等式为|x2-4x-2|+|x-3|≤5.
易知5是不等式的解,故不等式有大于3的解,不满足题意.所以p=8
注意:先待定p后验证p,解法令人“拍案叫绝”.
3. 巧妙构造基本不等式求最值
例3 求函数y=x2+4x-1(x>1)的最小值.
解析 本题中的函数离基本不等式的基本形式相差较大,若想要运用基本不等式来解决,需要细心观察,通过二次构造才能达到目的,巧造在这里起到了关键的作用,需要同学们平时多去留意函数的基本形式,注意到函数y=x2+4x-1
=x2+41·(x 1)·x2 41+x-122=x2+16x2·216 8
当且仅当,1=1-x且x2=16x2即,x=2时y有最小值,最小值为8.
利用基本不等式来解决最值问题的时候切记注意到一正二定三相等,缺一不可.
3. 挖掘隐含条件,避开复杂讨论
例3 已知二次函数f(x)=-12x2+x,是否存在m,n使f(x)的定义域和值域分别为[m,n]和 [2m,2n]?说明理由.
解析 若就函数的对称轴和区间的相对位置来讨论,势必很繁.注意到函数
f(x)=-12x2+x=-12(x-1)2+12≤12,从而由2n≤12,即n≤14,又可知在区间[m,n]上函数f(x)为增函数,根据已知条件得
f(m)=2mf(n)=2n,-12m2+m=2m-12n2+n=2n,因为m
例4 已知函数f(x)=x,g(x)=x2+a(x≥0),若不等式f(x)-ag(x)f(x)≤1在x[1,2]上恒成立,求整数a的取值范围.
解析 将f(x),g(x)代入得,不等式
x-a(x2+a)x≤1在x[1,2]上恒成立,整理
后即:0≤ax+ax≤2对x∈[1,2]上恒成立.设h(x)=ax+ax.
因为x≥0,a>0,只须证x∈[1,2]时h(x)max≤2即可,h(x)的最大值的讨论要考虑到a与区间[1,2]的关系,此时不妨放缓讨论,总体分析其特征,注意到h(x)max=max{h(1),h(2)},故问题的解只需h(1)≤2h(2)≤2,解得0 注:本题的解答实际上是一种“化整为零”分析,“积零为整”解决的解题方法.
5. 构建函数,利用导数处理高次问题
例5 问是否存在0.2
因为f′(x)=6x5-54,显然当x∈(0.2,0.5)时f′(x)=6x5-54<0,
所以y=f(x)为单调减函数.又因为f(0.2)=0.66-1.25·0.2+0.25=0.26>0,
所以存在0.2
6. 巧用图形,数形结合
对一些不能把数放在一侧的,可以利用对应函数的图象法求解.
例6 当x∈(1,2)时,不等式(x-1)2<logax恒成立,求a的取值范围.
分析 若将不等号两边分别设成两个函数,则左边为二次函数,右边为对数函数,故可以采用数形结合借助图象位置关系通过特指求解a的取值范围.
解 设T1:f(x)=(x-1)2,T2:g(x)=logax,则T1的图象为右图所示的抛物线,要使对一切x∈(1,2),f(x)
故loga2>1,a>1, 1 7. 避重就轻,巧用性质
例7 设定义在[-2,2]上的偶函数f(x)在区间[0,2]上单调递减,若f(1-m)
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