在导数中常使用的参数不等式恒成立问题的一些常用方法
1 分离参数法
例 1:设()()()
???
???+-+++=n a n n x f x x x 121lg ,其中a 是实数,n 是任意给定的自然数且n ≥2,若()x f 当(]1,∞-∈x 时有意义, 求a 的取值范围。
例 2: 已知定义在R 上函数f(x)为奇函数,且在[)+∞,0上是增函数,对于任意R x ∈求实数m 范围,
使()()0cos 2432cos >-+-θθm m f f 恒成立。 例 3: 设0 1 2<-a x 求正实数b 的取值范围。 2 主参换位法 例4:若对于任意a (]1,1-∈,函数()()a x a x x f 2442 -+-=的值恒大于0,求x 的取值范围。 例 5: 对于(0,3)上的一切实数x,不等式()122-<-x m x 恒成立,求实数m 的取值范围。 3 构建函数法 (1) 构造一次函数 例6: 若对一切2≤p ,不等式()p x x p x +>++222 2log 21log log 恒成立,求实数x 的取值范围。 (2) 造二次函数 例7: 对于??????∈2,0πθ,022sin 2cos 2 <--+m m θθ恒成立,求实数m 的范围。 4 数形结合法 例8、已知对于一切x ,y ∈R ,不等式021828122 2 ≥--+-+a y x xy x x 恒成立,求实数a 的取值范围。 例9:若不等式0log 32 <-x x a 在?? ? ??∈31,0x 内恒成立,求实数a 的取值范围。 观察.试探.猜想.证明 例10: 已知对一切实数θ,不等式()03cos sin 424>+-+-a a θθ恒成立,试求实数a 的取值范围。 参考答案 1 分离参数法 分析一下这道题的特征:因为分母n 是正数,要使得()x f 当(]1,∞-∈x 有意义,分子 ()() a n n x x x +-+++12 1 就必须也是正数。并容易看出,可以将a 分离出来。 分析: 当(]1,∞-∈x 时,()x f 有意义,故有()??????? ???? ??-++??? ??+? ?? ??->?>+-+++x x x x x x n n n a a n n 11210121 令()??????? ???? ??-++??? ??+??? ??-=x x x n n n x 1121 ?,只要对()x ? 在(]1,∞-上的最大值,此不等式成立即可。故我们可以利 用函数的最值分离出参数a 。 解:由(]1,∞-∈x 时,()x f 有意义得:()0121>+-+++a n n x x x ?? ? ???????? ? ?-++?? ? ??+?? ? ??->?x x x n n n a 1121 ,由指数函数单调性知上式右边的函数()??? ???????? ??-++??? ??+??? ??-=x x x n n n x 1121 ?的最大值是 ()? ???????? ??-++?? ? ??+??? ??-=n n n n 1211 ?=()n -12 1,故 a>()n -121 一般地,利用最值分离参数法来确定不等式 ()0,≥λx f , ( D x ∈λ为实参数)恒成立中参数取值范 围的基本步骤: (1) 将参数与变量分离,即化为()()()()()x f f x f f 2221≤≥λλ或的形式; (2) 求()x f 2在∈x D 时的最大(或最小)值; (3) 解不等式()()()()x f x f f min 2max 21≤≥或λ 得λ的取值范围。 思想方法:把不等式中恒成立问题转化为求函数最值问题。适用题型:(1) 参数与变量能分离;(2) 函数的最值易求出。 例 2:解:∵ f(x)在R 上为奇函数,且在[)+∞,0上是增函数,∴f(x)在()+∞∞-,上为增函数,又 ∵ ()()0c o s 2432c o s >-+-θθm m f f ,∴ ()32cos -θf >-()θcos 24m m f -=()m m f 4cos 2-θ ∴ m m 4cos 232cos ->-θθ 即()θθ2cos 3cos 22->-m , ∵ 2-cos θ[]3,1∈, ∴ 2θθθθcos 2cos 24cos 22cos 32 --=-->m ,∴m>θ θθ θcos 22cos 2cos 2cos 22-- +=--]cos 22 cos 2[4θθ-+--= 令2-[]3,1,cos ∈=t t θ, ∴ m>4-??? ? ?+t t 2,即4-m 3,1∈t 上的最小值,∵()t t t g 2 +=≥22等号成立条件t=t 2,即[]3,12∈=t 成立,∴()22min =t g ,∴4- m<22即m>4-22,∴m 的取值范围为(4-22,+∞) 例 3:简析略解:此例看不出明显的恒成立问题,我们可以设法转化: 设集合A =}(){b a b a b a x x +-=<-,|, B=? ????? ??+-=???<-21,2121|222a a a x x 由题设知A ?B ,则: 21 2-≥-a b a 21 2+≤+a b a 于是得不等式组: 21 2++-≤a a b 2 1 2+-≤a a b 又 =-+-212 a a 43212 +??? ? ? --a ,最小值为163; ,4121212 2+??? ??-=+-a a a 最小值为41; ∴ 163≤b , 即 :b 的取值范围是?? ? ??163,0 2 主参换位法 分析:若把它看成x 的二次函数,由于a, x 都要变,则函数的最小值很难求出,思路受阻。若视a 为主元,则给解题带来转机。 例4 :解:设 ()()4422+-+-=x x a x a g ,把它看成关于a 的直线,题意知,直线恒在横轴下方。 所以 ()01≥-g ()01>g ,解得: 1 例 5:分析: 一般的思路是求x 的表达式,利用条件求m 的取值范围。但求x 的表达式时,两边必须除以有关m 的式子,涉及对m 讨论,显得麻烦。 解:若设()()()()()m x m x m x x f 212122-+-=---=,把它看成是关于x 的直线 3 构建函数法 (1) 构造一次函数 例6:解: 原不等式变形为()()01log 2log 1log 22 22>+-+-x x x p ,现在考虑p 的一次函数: ()()()1l o g 2l o g 1l o g 22 22+-+-=x x x p p f ∴ ()0>p f 在(]2,2-∈p 上恒成立 ()()()01l o g 2l o g 1l o g 2222 22>+-+--=-x x x f ()()01l o g 2l o g 1l o g 222 22>+-+-=x x x , 解得: 8>x 或2 1 0< 的一次函数型。 (2) 造二次函数 例7:解: 原不等式变形为: 012sin 2sin 2<--+-m m θθ,即012sin 2sin 2>++-m m θθ,令 t =θsin ,[]1,0∈t ,∴ 01222>++-m mt t ,令()t f =1222++-m mt t ,∴ 题意为()t f >0在[]1,0∈t 上恒成立。 01 22-- m ()01 20>+=m f ,11220≤?--≤m ,?=()22m --4×1×(12+m )<0, 1122>?--m ()12211++-=m m g >0,解得 : 021<<-m 或10≤≤m 或1>m ∴ 2 1 ->m , 4 数形结合法 例8解:222222218 2810218281y x xy x x a a y x xy x x -+-+≤?≥--+-+要使原不等式恒成立min 222 }218281{y x xy x x a -+-+≤?,又2]22)9(2)9[(2222 22 2--+-+++-y y x x y xy x =2)29 ()(222--++-y x y x ,考虑到点M (x,x 9),N (y,-22y -)则点M 在曲线C 1:xy=9上, 点N 在曲线C 2:x 2+y 2=2(y ≤0)上。显然|MN|min =22223=-,此时a 6≤.故满足条件的a 的取值范围为]6,(-∞ 评析:对一些不等式两边的式子,函数模型较明显、函数图象较容易作出的,可以考虑作出函数图象,用函数图像的直观性解决不等式或方程的恒成立的问题,也非常容易得到意想不到的效果。 例9:解: 由题意知 : x x a log 32< 在?? ? ??∈31,0x 内恒成立。在同一坐标系内 分别作出23x y = 和 x y a l o g =的图象,因为??? ??∈31,0x 时,x y a log =的图象位于函数23x y =的图象上方, 当 a> 1时,显见不成立。故 0 可知:x y a log =的图象必须过点?? ? ??31,31 或在这个点的上方,则: 3131log ≥a ,∴271≥a ②,由 ①,② 知 : 127 1 <≤a ,∴ a 的取值范围为?? ? ???1,271 5. 观察.试探.猜想.证明法 例10:分析: 取θ=2π,则由032cos 2sin 424 >+-+??? ? ? -a a ππ解得: a>823。又取θ=0,π时均得: ,257 3>a 由此猜想: ,82 3 >a 由于当 823>a 时,对一切R ∈θ,∵0cos 2≥θ,3sin 4≥-θ,∴ ()03033c o s s i n 4424>+-+?>+-+-a a a a θθ恒成立,故 82 3 > a 为所求。 或