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例谈“多变量”不等式恒成立问题

2015-11-02  |  点击:  |  栏目:现代职业教育论文中心

本文给出求解“多变量”不等式恒成立问题的通性通法,有利于迅速转化问题,提高解题技能. 
  常见类型一:遇到涉及“对于任意的x1,x2∈D,都有f(x1)-f(x2)≤k(k为正常数)恒成立”问题,可转化为先求函数f(x)在区间D上的最大值和最小值;然后根据f(x1)-f(x2)≤f(x)max-f(x)min(x∈D)即可顺利求解. 
  例1 已知函数f(x)=ax3+·cosθ·x2-2x+c的图象经过点 
  (1,),且在[-2,1]上单调递减,在[1,+∞)上单调递增. 
  (1)求f(x)的解析式;(2)若对于任意的x1,x2∈[m,m+3](m≥0),不等式f(x1)-f(x2)≤恒成立,求m的取值范围. 
  分析:第(1)问需要将已知条件充分运用;第(2)问的关键是利用函数的单调性求f(x)在[m,m+3]上的最小值和最大值,而在利用单调性时要注意按m与1的大小关系讨论. 
  解析:(1)根据f ′(1)=0 
  f ′(-2)≤0可求得f(x)=x3+x2-2x+.(具体过程,略) 
  (2)当m≥1时,∵由题设易知函数f(x)在[m,m+3]上单调递增,又由不等式f(x1)-f(x2)≤恒成立得≥f(x)max-f(x)min(其中x∈[m,m+3]), 
  ∴≥f(m+3)-f(m)=3m2+12m+?-5≤m≤1,又m≥1,∴m=1适合题意. 
  当0≤m<1时,∵由题设易知函数f(x)在[m,1]上单调递减,在[1,m+3]上单调递增,∴在[m,m+3]上,f(x)max=f(1),f(x)min=max{f(m),f(m+3)}. 
  又由f(m+3)-f(m)=3m2+12m+>0知,f(x)max=f(m+3);由 
  f(x)在[m+3,4]上单调递增,得f(m+3) 
  综上知,所求m的取值范围是[0,1]. 
  评注:本题第(2)问要注意“分类与整合思想”和“转化思想”在解题中的灵活运用. 
  常见类型二:遇到涉及“对于任意的x1,x2,x3∈D,都有f(x1)+ 
  f(x2)>f(x3)恒成立”问题,,可转化为先求函数f(x)在区间D上的最大值和最小值;然后根据f(x1)+f(x2)>f(x3)恒成立?2f(x)min>f(x)max(x∈D)即可顺利求解. 
  例2 已知函数f(x)=x3+(-)x2+(-a)x(a是小于1的正实数,x∈R).若对于任意的x1,x2,x3∈[1,2],都有f(x1)+ 
  f(x2)>f(x3)恒成立,求a的取值范围. 
  分析:由于在区间[1,2]上f(x1)+f(x2)>f(x3)恒成立?2f(x)min>f(x)max(x∈[1,2]),所以本题关键是求函数f(x)在[1,2]上的最大值和最小值. 
  解析:∵f ′(x)=x2+(a-)x+(-a)=(x-)(x+a-2),∴令 
  f ′(x)=0,则x=或x=2-a.又由00,则解得x<或x>2-a;令f ′(x)=0,则解得 
  于是,易知函数f(x)在[1,2-a]上递减,在[2-a,2]上递增.从而,函数f(x)在[1,2]上的最小值为f(2-a)=(2-a)2,最大值为max{f(1),f(2)}=max{-,a}. 
  ∵易知当0-.又∵由于对任意x1,x2,x3∈[1,2]都有f(x1)+f(x2)>f(x3)恒成立得2f(x)min>f(x)max(x∈[1,2]). 
  ∴当0-,结合0a,结合 
  综上知,所求a的取值范围是(1-,2-). 
  评注:本题探求解题思路的突破口在于,将已知不等式恒成立准确转化为关于函数f(x)在[1,2]上的最大值和最小值问题. 
  综上所述,借助求导知识有利于分析函数的单调性,由单调性便于分析函数在某区间上的最大值和最小值,从而有利于将“多变量”恒成立问题加以转化,达到简捷求解的目的. 

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