《高中数学 黄金100题系列 第23题 函数中存在性与恒成立问题 文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中数学 黄金100题系列 第23题 函数中存在性与恒成立问题 文（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、全国各地接二连三地发生了多起特大安全事故，造成严重的人员伤亡，特别是北京密云、吉林商厦等特大安全事故，引起了党中央和国务院的高度关注第23题 函数中存在性与恒成立问题函数的内容作为高中数学知识体系的核心，也是历年高考的一个热点在新课标下的高考越来越注重对学生的综合素质的考察，恒成立问题便是一个考察学生综合素质的很好途径，它主要涉及到一次函数、二次函数、三角函数、指数函数和对数函数等常见函数的图象和性质，渗透着换元、化归、数形结合、函数与方程等思想方法，在培养思维的灵活性、创造性等方面起到了积极的作用近几年的数学高考和各地的模考联考中频频出现存在性与恒成立问题，其形式逐渐多样化，但它们大都与函数
2、、导数知识密不可分解决高中数学函数的存在性与恒成立问题常用以下几种方法：函数性质法；分离参数法；主参换位法；数形结合法等恒成立：关于x的不等式f(x)0对于x在某个范围内的每个值不等式都成立，就叫不等式在这个范围内恒成立若函数在区间上存在最小值和最大值，则:不等式在区间上恒成立；不等式在区间上恒成立；不等式在区间上恒成立；不等式在区间上恒成立；若函数在区间上不存在最大（小）值，且值域为，则：不等式（或）在区间上恒成立；不等式（或）在区间上恒成立一、函数性质法【例1】1）已知函数，其中，对任意，都有恒成立，求实数的取值范围； 2）已知两函数，对任意，存在，使得，求实数m的取值范围【分析】1）根据
3、题意条件中的x是同一值，故不难想到将问题等价转化为函数恒成立，在通过分离变量，从而可创设出新函数，再求出此函数的最值来解决问题2）根据题意在本题所给条件中不等式的两边它们的自变量x不一定是同一数值，故可分别对在两个不同区间内的函数和分别求出它们的最值，再根据只需满足即可求解 2）、对任意，存在，使得等价于在上的最小值不大于在上的最小值0，即，所以【点评】在解决函数存在性与恒成立问题时，一种最重要的思想方法就是构造适当的函数，即构造函数法，然后利用相关函数的图象和性质解决问题，同时注意在一个含多个变量的数学问题中，需要确定合适的变量和参数，从而揭示函数关系，使问题更加面目更加清晰明了，一般来说，
4、已知存在范围的量视为变量，而待求范围的量视为参数此法关键在函数的构造上，常见于两种-一分为二或和而为一，另一点充分利用函数的图象来分析，即体现数形结合思想【例2】若不等式对满足的所有都成立，求的范围【分析】我们可以用改变主元的办法，将视为主变元，即将元不等式化为： 来求解【解析】【点评】有些问题，如果采取反客为主（即改变主元）的策略，可产生意想不到的效果【例3】对于满足的所有实数，求使不等式恒成立的的取值范围【答案】或二、分离参数法若所给的不等式能通过恒等变形使参数与主元分离于不等式两端，从而问题转化为求主元函数的最值，进而求出参数范围利用分离参数法来确定不等式（，为实参数）恒成立中参数的取值
5、范围的基本步骤：（1）将参数与变量分离，即化为（或）恒成立的形式；（2）求在上的最大（或最小）值；（3）解不等式(或)，得的取值范围适用题型：（1）参数与变量能分离；（2）函数的最值易求出【例4】已知函数的图象在点（为自然对数的底数）处的切线的斜率为（1）求实数的值；（2）若对任意成立，求实数的取值范围【分析】（1）由结合条件函数的图象在点处的切线的斜率为，可知，可建立关于的方程：，从而解得；（2）要使对任意恒成立，只需即可，而由（1）可知，问题即等价于求函数的最大值，可以通过导数研究函数的单调性，从而求得其最值：，令，解得，当时，在上是增函数；当时， ，在上是减函数，因此在处取得最大值，即为
6、所求（2） 由（1）知，对任意成立对任意成立， 令，则问题转化为求的最大值，令，解得， 当时，在上是增函数；当时，在上是减函数 故在处取得最大值，即为所求 【点评】在函数存在性与恒成立问题中求含参数范围过程中，当其中的参数（或关于参数的代数式）能够与其它变量完全分离出来并，且分离后不等式其中一边的函数（或代数式）的最值或范围可求时，常用分离参数法此类问题可把要求的参变量分离出来，单独放在不等式的一侧，将另一侧看成新函数，于是将问题转化成新函数的最值问题：若对于取值范围内的任一个数都有恒成立，则；若对于取值范围内的任一个数都有恒成立，则常见的有一个口诀：大就大其最大，小就小其最小，即最终转换求函
7、数最值利用分离参数法来确定不等式，（ ，为实参数）恒成立中参数的取值范围的基本步骤:（1） 将参数与变量分离，即化为（或）恒成立的形式；（2） 求在上的最大（或最小）值；（3） 解不等式(或) ，得的取值范围【例5】【2018浙江绍兴教学质量调测】对任意不等式恒成立，则实数的取值范围是【答案】【解析】设，则，故原不等式转化为，即，所以，即故应填答案【例6】已知函数f(x)mx2mx1(1)若对于xR，f(x)0恒成立，求实数m的取值范围；(2)若对于x1，3，f(x)5m恒成立，求实数m的取值范围【答案】(1)(4，0(2)三、主参换位法某些含参不等式恒成立问题，在分离参数会遇到讨论的麻烦或者
8、即使能容易分离出参数与变量，但函数的最值却难以求出时，可考虑变换思维角度“反客为主”，即把习惯上的主元变与参数变量的“地位”交换一下，变个视角重新审查恒成立问题，往往可避免不必要的分类讨论或使问题降次、简化，起到“山穷水尽疑无路，柳暗花明又一村”的出奇制胜的效果【例7】已知函数是实数集上的奇函数，函数是区间上的减函数，()求的值；()若上恒成立，求的取值范围（节选）【分析】在第二小题所给条件中出现了两个字母：及，那么解题的关键恰恰就在于该把其中哪个字母看成是一个变量，另一个作为常数而根据本题中的条件特征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等于0恒成立的问题，问题即可求
9、解【解析】由()知：，在上单调递减，【点评】某些函数存在性与恒成立问题中，当分离参数会遇到讨论的麻烦或者即使能容易分离出参数与变量，但函数的最值却难以求出时，可考虑变换思维角度即把主元与参数换个位置，再结合其它知识，往往会取得出奇制胜的效果此类问题的难点常常因为学生的思维定势，易把它看成关于的不等式讨论，从而因计算繁琐出错或者中途夭折；若转换一下思路，把待求的x为参数，以为变量，构造新的关于参数的函数，再来求解参数应满足的条件这样问题就轻而易举的得到解决了【例8】若不等式的所有都成立，则的取值范围_【答案】四、数形结合法若所给不等式进行合理的变形化为（或）后，能非常容易地画出不等号两边函数的图
10、像，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9】求证：，对于恒有成立【答案】证明见解析【解析】原方程可化为，由图像可知，函数单调递增，故得证【例10】已知函数，在恒有，求实数的取值范围【分析】为了使题中的条件在恒成立，应能想到构造出一个新的函数，则可把原题转化成所构造新的函数在区间时恒大于等于的问题，再利用二次函数的图象性质进行分类讨论，即可使问题得到圆满解决，解得，故由知【点评】如果题中所涉及的函数对应的图象、图形较易画出时，往往可通过图象、图形的位置关系建立不等式从而求得参数范围解决此类问题经常要结合函数的图象，选择适当的两个函数，利用函数图像的上、下
11、位置关系来确定参数的范围利用数形结合解决不等式问题关键是构造函数，准确做出函数的图象常见的有两类函数：若二次函数大于0恒成立，则有，同理，若二次函数小于0恒成立，则有若是二次函数在指定区间上的恒成立问题，还可以利用韦达定理以及根与系数的分布知识求解其它函数：恒成立（注：若的最小值不存在，则恒成立的下界大于0）；恒成立（注：若的最大值不存在，则恒成立的上界小于0）（对于型问题，利用数形结合思想转化为函数图象的关系再处理），这种方法尤其对于选择题、填空题这种方法更显方便、快捷五、存在性之常用模型及方法若在区间上存在实数使不等式成立，则等价于在区间上；若在区间上存在实数使不等式成立，则等价于在区间上
12、的注意不等式能成立问题（即不等式有解问题）与恒成立问题的区别从集合观点看，含参不等式在区间上恒成立，而含参不等式在区间上能成立至少存在一个实数使不等式成立【例11】已知，若存在，使得，求实数的取值范围；若存在，使得，求实数的取值范围；若对任意，恒有，求实数的取值范围；若对任意，恒有，求实数的取值范围；若对任意，存在，使得，求实数的取值范围；若对任意，存在，使得，求实数的取值范围；若存在，使得，求实数的取值范围；若存在，使得，求实数的取值范围因为时=0，所以在上是增函数，由此可求得的值域是0，所以实数的取值范围是0，解析：据题意：若存在，使得，即有解，故h(x)，由知h（x）=，于是得点评：在求
13、不等式中的参数范围过程中，当不等式中的参数（或关于参数的式子）能够与其它变量完全分离出来并且分离后不等式其中一边的函数的最值或值域可求时，常用分离参数法另外要注意方程有解与不等式有解的区别，方程有解常通过分离参数法转化为求函数值域问题，而不等式有解常通过分离参数法转化为求函数最值问题解析：对任意，恒有，即时恒成立，即，由可知0点评：比较、 可知不等式恒成立和有解是有明显区别的，切不可混为一团另外还要注意解决此类问题时参数能否取到端点值以下充要条件应细心思考，甄别差异：若值域为，则不等式恒成立；不等式有解；若值域为，则不等式恒成立；若值域为则不等式恒成立解析：由题中条件可得的值域的值域，若对任意
14、，恒有，即，即，所以点评：与 虽然都是不等式恒成立问题，但却有很大的区别， 中不等式的左右两端函数的自变量相同，而中不等式的左右两端函数的自变量不同，的取值在0，2上具有任意性解析：对任意，若存在，使得，即，由可知即，所以点评：设的最大值为，对任意，的条件，于是问题转化为存在，使得，因此只需的最小值大于即解析：对任意，若存在，使得，则，所以即点评：因为对值域内的任一元素在定义域内必存在自变量与其对应，所以对任意，若存在，使得的充要条件是在的值域内，因此，的值域是的值域的子集解析：若存在使得，则，实数的取值围是【例12】设函数，且曲线在点处的切线的斜率为（1）求的值；（2）若存在，使得，求的取值
15、范围【分析】（1）根据条件曲线在点处的切线的斜率为，可以将其转化为关于，的方程，进而求得的值：，；（2）根据题意分析可得若存在，使得不等式成立，只需即可，因此可通过探求的单调性进而求得的最小值，进而得到关于的不等式即可，而由（1）可知，则，因此需对的取值范围进行分类讨论并判断的单调性，从而可以解得的取值范围是 当时，极小值，不合题意，无解，10分当时，显然有，不等式恒成立，符合题意， 综上，的取值范围是【点评】解决函数中存在性问题常见方法有两种：一是直接法同上面所讲恒成立；二是间接法，先求其否定（恒成立），再求其否定补集即可解决它的逻辑背景：原命题为的否定为；原命题为的否定为“处理的原则就是：不熟系问题转化为熟悉问题【跟踪
