恒成立问题遭遇两个变量
作者:刘青青 发表时间:2021年05月31日 浏览量:67 分享到空间
在处理函数、不等式的有关问题时,涉及存在成立、恒成立的题目时,给出两个参变量的取值范围,求另一个量的范围,是学生在数学学习中遇到的一个难点问题。解决这类问题,一般要通过在两个不同的函数的最值之间构造不等式,通过解不等式最终求出量的范围。但学生在构建不等式时,对所给函数是取最大值还是最小值不易把握,不知所措。下面我们以一个题目为例,探讨求解这类题目的策略和方法。
先介绍两个重要结论:
设函数f(x)的定义域为集合A,M为一实数,则x∈A,f(x)≤M恒成立≤M,(x∈A,f(x)≥M恒成立≥M≤-M恒成立,两结论具有等价性,可相互转化)。
设函数f(x)的定义域为集合A,M为一实数, x∈A,使f(x)≤M成立≤M( x∈A,使f(x)≥M成立≥M≤-M成立,同样两结论具有等价性,可相互转化)。
例:设函数f(x)=2㏑x﹢,x∈〔1,e〕,及t∈〔1,2〕,f(x)≥-2mt+2恒成立,求m的取值范围。
分析:可令g(t)=-2mt+2,原问题即转化为x∈〔1,e〕,及t∈〔1,2〕时, f(x)≥g(t)恒成立,求m的取值范围。要求m的取值范围,需要构建关于m的不等式,我们可以转化为通过比较f(x)与g(t)的最值的大小来建立关于m的不等式给予解决。问题是对f(x)与g(t),是取最大值还是最小值?这才是解决这类问题的难点之所在。为解决这类问题,可采取把一边暂时看成定值,另一边的最值随之确定,最后在确定那一边的最值。如先把f(x)看成定值,应有f(x)≥,此时变为真正的定值,进而有≥。也可先把g(t)看成定值,转化为≥g(t),进而
≥。
解:由已知,有≥
=-=≥0在x≥1时成立
∴ 1≤x≤e时,f(x)单调递增
∴ 1≤x≤e时,=f(1)=1.
∴g(t)=-2mt+2≤1在1≤t≤2时恒成立。
只需m≥。
变式:
设f(x)=2㏑x﹢,g(t)=-2mt+2, x∈〔1,e〕,总存在t∈〔1,2〕,使f(x)≥g(t)成立,求m的取值范围。
分析:仿上例,先把f(x)与g(t)中的一个看成常量,如把g(t)看成常量,则转化为≥g(t),此时为定值,最终应有≥。
解:由已知,可得≥,仿上例=1,
∴ ≤1在1≤t≤2时恒成立,需
①或②或③
由①得,m∈,由②得1≤m≤2,由③得m>2。
由①、②、③得m≥1。
对于诸如f(x)≥g(t)“存在…成立”,“任意…恒成立”的问题中,变量x∈A,t∈B以任意,存在形式出现,有四种不同情形,最终要转化为关于f(x),g(t)的最值的不等式问题,结果如下:
(1) 任意x∈A,任意t∈B,f(x)≥g(t)恒成立≥。
(2) 任意x∈A,存在t∈B,f(x)≥g(t)成立≥。
(3) 存在x∈A,任意t∈B,f(x)≥g(t)成立≥。
(4) 存在x∈A,存在t∈B,f(x)≥g(t)成立≥。
这些结论靠死记硬背,记忆难度比较大,极易混淆。而用例题中介绍之方法,先固定一边,暂时看成常量,把另一边转化为最大或最小值,变为真正的常数,最后把这边也转化为最大值、最小值,得出关于所求未知变量的不等式。
就上例中的问题,还有两种不同的形式,大家可以不妨一试。
皖皖公网安备34010402700955号
皖ICP备05004075号-1