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专题十:参数取值问题的题型与方法(4课时)
求参数的取值范围的问题,在中学数学里比比皆是,这一讲,我们分四个方面来探讨
一、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边,则可将恒成立问题转化成函数的最值问题求解.
例1.已知当时,不等式恒成立,求实数的取值范围.
分析:在不等式中含有两个变量及,其中的范围已知(),另一变量的范围即为所求,故可考虑将及分离.
解:原不等式即:
要使上式恒成立,只需大于的最大值,故上述问题转化成求的最值问题.
,
∴,即,
上式等价于或,解得.
说明:注意到题目中出现了及,而,故若把换元成,则可把原不等式转化成关于的二次函数类型.
另解:即
,令,则,
整理得,恒成立.
设,则二次函数的对称轴为,
在内单调递减.
只需,即.(下同第一种解法)
例2.已知函数在定义域上是减函数,问是否存在实数,使不等式对一切实数恒成立?并说明理由.
分析:由单调性与定义域,原不等式等价于对于任意恒成立,这又等价于
对于任意恒成立.
不等式(1)对任意恒成立的充要条件是,即-----(3)
不等式(2)对任意恒成立的充要条件是,
即或,----------(4)
由(3)、(4)求交集,得,故存在适合题设条件.
说明:抽象函数与不等式的综合题常常需要利用单调性脱掉函数记号.
例3.设直线过点,和椭圆顺次交于、两点,试求的取值范围.
分析:本题中,绝大多数同学不难得到:,但从此后却一筹莫展, 问题的根源在于对题目的整体把握不够. 事实上,所谓求取值范围,不外乎两条路:其一是构造所求变量关于某个(或某几个)参数的函数关系式(或方程),这只需利用对应的思想实施;其二则是构造关于所求量的一个不等关系.
思路1: 从第一条想法入手,=已经是一个关系式,但由于有两个变量、,同时这两个变量的范围不好控制,所以自然想到利用第3个变量——直线的斜率. 问题就转化为如何将转化为关于的表达式,到此为止,将直线方程代入椭圆方程,消去得出关于的一元二次方程,其求根公式呼之欲出.
解1:当直线垂直于轴时,可求得;
当与轴不垂直时,设,直线的方程为:,代入椭圆方程,消去得,解之得
因为椭圆关于轴对称,点在轴上,所以只需考虑的情形.
当时,,,
所以 ===.
由 , 解得 ,
所以 ,综上 .
思路2: 如果想构造关于所求量的不等式,则应该考虑到:判别式往往是产生不等的根源. 由判别式值的非负性可以很快确定的取值范围,于是问题转化为如何将所求量与联系起来. 一般来说,韦达定理总是充当这种问题的桥梁,但本题无法直接应用韦达定理,原因在于不是关于的对称
关系式. 原因找到后,解决问题的
方法自然也就有了,即我们可以构
造关于的对称关系式.
解2:设直线的方程为:,代入椭圆方程,消去得
(*)
则 令,则,
在(*)中,由判别式可得 ,
从而有 ,所以,
解得.结合得. 综上,.
说明:范围问题不等关系的建立途径多多,诸如判别式法,均值不等式法,变量的有界性法,函数的性质法,数形结合法等等. 本题也可从数形结合的角度入手,给出又一优美解法.
二、直接根据图像判断
若把等式或不等式进行合理的变形后,能非常容易地画出等号或不等号两边函数的图象,则可以通过画图直接判断得出结果。尤其对于选择题、填空题这种方法更显方便、快捷.
例4.当时,不等式恒成立,求的取值范围.
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,图象是抛物线,右边为
常见的对数函数的图象,故可以通过图象求解.
解:设:,,则的图象为右图所示的抛物线,要使对一切,恒成立,显然,并且必须也只需当时的函数值大于等于的函数值.
故,,1a2.
例5.函数,其中在时函数恒正,求的范围.
解:排除对数的干扰,选为“主元”化函数为
,
一次(或常数)函数恒正,被线段端点“抬在” 轴的上方。故有:
,.
说明:给定一次函数,若在内恒有,则根据函数的图象(直线)可得上述结论等价于
ⅰ)或ⅱ)亦可合并定成
同理,若在内恒有,则有.
例6.对于满足的所有实数,求使不等式恒成立的的取值范围.
分析:在不等式中出现了两个字母:及关键在于该把哪个字母看成是一个变量,另一个作为常数。显然可将视作自变量,则上述问题即可转化为在内关于的一次函数大于0恒成立的问题.
略解:不等式即,设,则在上恒大于0,故有:
即解得:
∴或.
例7.设,当时,都有恒成立,求的取值范围。
分析:题目中要证明恒成立,若把移到等号的左边,则把原题转化成左边二次函数在区间时恒大于0的问题.
解:设.
ⅰ)当时,即时,对一
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