云南省红河州弥勒市一中 652300
摘 要:在近年的高考试题中,导数的应用一直是常考、常热、常难的内容。特别在这类函数问题的解决中,经常会遇到诸如指数函数、对数函数等比较复杂的函数与较为简单的函数(如一次函数、二次函数等)的和或商等,在某个不等式恒成立的情况下,求参数范围的问题。对这类问题的解决,也有不同的方法和技巧,在解决的过程中好的方法和技巧会使解题变得简单易行。本文就探讨函数问题中分离参数求参数范围的策略。
关键词:函数问题 参数范围 策略
对于函数问题中求参数范围问题的解决,大体有以下三种方法:分离常数法或分离参数法、分离函数法、利用函数的单调性、极值及其最值的方法。下边仅对分离常数(参数)法进行说明。
一、在给定区间上,含参数的不等式恒成立或有解的条件依据
例1:(2010年,福建师大附中20)已知函数f(x)=xlnx。(1)求函数f(x)的最小值。(2)若对所有的x≥1都有f(x)≥ax-1,求实数a的取值范围。
解:该题的解决采用的是直接分离常数(1)略。
(2)依题意,得f(x)≥ax-1在x∈[1,+∞)上恒成立。即a≤lnx+ 对于x∈[1,+∞)恒成立,令g(x)=lnx+ ,则g′(x) = - = (1- )。
当x≥1时,因为g′(x) = (1- )≥0,所以g(x)在x∈[1,+∞)内是增函数。
所以g(x)min=g(1)=1,所以a∈(-∞,1]。
例2:已知二次函数f(x)=ax2+bx+c,满足f(0)=f(1)=0,且f(x)的最小值是- 。(1)求f(x)的解析式。(2)对任意正数x,恒有f(x)+f( )≥(x+ )lnm,求实数m的取值范围。
解:本例的第二问是对含参数的式子lnm进行分离。
(1)略, f(x)=x2+x。
(2)由(1)知,f(x)+f( )=x2-x+ - =(x+ )2-2-(x+ ),
不等式f(x)+f( )≥(x+ )lnm①,可化为(x+ )2-2-(x+ )≥(x+ )lnm。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
因为x>0所以x+ ≥2(当且仅当x=1时取“=”),设x+ =t(t≥2),不等式①可化为t2-2-t≥t·lnm,lnm≤t- -1②对于t≥2恒成立。
因为t- -1在t∈[2,+∞)内是增函数,所以t- -1的最小值为2- -1=0。
所以lnm≤0所以0<m≤1。
对于分离参数这种解题方法,如果a>f(x),或a<f(x),在f(x)没有最小值和最大值的情况下,解题就变得更难。
二、利用分离参数方法的优势和劣势
例3:(2006全国1,21)已知函数f(x)=e-ax,(1)设a>0,讨论y=f(x)的单调性;(2)若对任意的x∈(0,1),恒有f(x)>1,求a的范围。
解:本题可以采用两种方法:导数应用法和分离常数法。
法1:f(x)的定义域(-∞,1)∪(1,+∞)。对f`(x)求导得f′(x)= e-ax。
①当a=2时,f′(x)= e-2x,f′(x)在(-∞,0),(0,1)和(1,+∞)上均大于0,所以f(x)在(-∞,1),(1,+∞)上为增函数。
②当0<a<2时,f′(x)>0,f(x)在(-∞,1),(1,+∞)上为增函数。
③当a>2时,0<<1,可得f(x)在(-∞,- ),( ,1),(1,+∞)上为增函数,f(x)在(- , )上为减函数。
法2:因为对任意的x∈(0,1),恒有f(x)>1,即e-ax>1,且>0,
所以e-ax>,lne-ax>ln,所以a< = ,令h(x)= ,h′(x)=,
令g(x)=-ln,g′(x)= >0,则g(x)在x∈(0,1)上是增函数,则g(x)>g(0)=0,h′(x)>0,所以h(x)在x∈(0,1) 上是增函数limh(x)=2,所以,当且仅当a∈(-∞,2]时,任意的x∈(0,1)恒有f(x)>1。
分离参数方法的应用避免了对函数的单调性的讨论及其分类讨论,但是对学生的计算能力、求函数导数能力要求极高,并且还需要老师对极限的内容有所补充。
三、对以上方法的应用和巩固
例4:已知函数f(x)= lnx,若对于任意的x∈(0,1)。恒有f(x)<-2,求实数a的取值范围。
解:当a=0时,该函数无意义。
当a<0时,x∈(0,1),1+x>0,则1-x>0,lnx<0,f(x)>0,此时f(x)<-2与之矛盾。当a>0时,由f(x)= lnx<-2,得-2a>lnx(分离出常数a)。
令g(x)=lnx,则g′(x)= ,令h(x)=2lnx+,则h′(x)=- <0,∴h(x)在x∈(0,1)内是减函数,∴h(x)>h(1)=0,∴g′(x)>0,则g(x)在x∈(0,1)内单调递增,g(x)>g(1),又∵limg(x)=lim=-2,∴-2a≥-2, ∴a≤1,∴0<a≤1。
参考文献
[1]吴成强《例谈一种分离函数技巧的应用》上旬.中学数学教学参考,2013,(9),25-27。
[2]首都师范大学出版社《三年高考两年模拟》.2011版。
论文作者:豆婷
论文发表刊物:《中小学教育》2018年第333期
论文发表时间:2018/9/17
标签:函数论文; 参数论文; 方法论文; 常数论文; 不等式论文; 导数论文; 调性论文; 《中小学教育》2018年第333期论文;