張崟鶴
函數(shù)中的多元變量問題是函數(shù)導(dǎo)數(shù)綜合題的難點,困難之處在于如何構(gòu)造合適的一元函數(shù),在處理多元不等式時可以利用條件粗略確定變量的取值范圍,然后處理好相關(guān)函數(shù)的分析(單調(diào)性、奇偶性等),以備使用,本文以一些習(xí)題為例介紹常用的處理方法.
題型一:轉(zhuǎn)化為線性規(guī)劃問題求解
例1.已知函數(shù)y=f(x)是R上的減函數(shù),函數(shù)y=f(x-1)的圖像關(guān)于點(1,0)對稱,若實數(shù)x,y滿足不等式f(x-2x)≤-f(2y-y),且1≤x≤4,則的取值范圍是?搖 ?搖.
【解析】f(x-2x)≤-f(2y-y)?圯f(x-2x)≤f(y-2y)?圯x-2x≥y-2y,即(x-y)-2(x-y)≥0,所以有(x-y)(x+y-2)≥0.再結(jié)合1≤x≤4可作出可行域(如圖),數(shù)形結(jié)合可知的范圍是[-,1].
【點評】從所求出發(fā)可聯(lián)想到(x,y)與(0,0)連線的斜率,先分析已知條件,由f(x-1)對稱性可知f(x)為奇函數(shù),再結(jié)合單調(diào)遞減的性質(zhì)可將所解不等式進行變形,轉(zhuǎn)化為平面區(qū)域內(nèi)的點與原點連線的斜率范圍問題.
題型二:轉(zhuǎn)化為直線與圓錐曲線的位置關(guān)系問題
例2.設(shè)f(x)是定義在R上的增函數(shù),且對于任意的x都有f(1-x)+f(1+x)=0恒成立,如果實數(shù)m,n滿足不等式組f(m-6m+23)+f(n-8n)<0m>3,那么m+n的取值范圍是( ).
A.(3,7) B.(9,25) C.(13,49) D.(9,49)
【解析】由f(1-x)+f(1+x)=0可得:f(1-x)=-f(1+x),所以f(x)關(guān)于(1,0)中心對稱,即-f(x)=f(2-x),所以,f(m-6m+23)+f(n-8n)<0?圯f(m-6m+23)<-f(n-8n)=f(2-n+8n),利用f(x)單調(diào)遞增可得:m-6m+23<2-n+8n?圯(m-3)+(n-4)<4,所以m,n滿足的條件為(m-3)+(n-4)<4m>3①,所求m+n可視為點(m,n)到原點距離的平方,考慮數(shù)形結(jié)合.將①作出可行域,為以C(3,4)為圓心,半徑為2的圓的右邊部分(內(nèi)部),觀察圖像可得該右半圓距離原點的距離范圍是(,7),所以m+n∈(13,49).
【點評】二元變量問題一般與圓錐曲線的軌跡方程有密切聯(lián)系,如果根據(jù)函數(shù)特點合理地轉(zhuǎn)化即可利用曲線軌跡中的最值問題解決,本題首先考慮變形f(m-6m+23)+f(n-8n)<0,若想得到m,n的關(guān)系,那么需要利用函數(shù)的單調(diào)性將函數(shù)值的大小轉(zhuǎn)變?yōu)槔ㄌ杻?nèi)式子的大小.
題型三:整體換元
例4.已知f(x)=lnx,g(x)=f(x)+ax+bx,其中g(shù)(x)的圖像在(1,g(1))處的切線平行于x軸.
(1)確定a與b的關(guān)系
(2)設(shè)斜率為k的直線與f(x)的圖像交于A(x,y),B(x,y)(x 【解析】(1)g(x)=lnx+ax+bx ∴g′(x)=+2ax+b,依題意可得:g′(1)=1+2a+b=0?圯b=-(2a+1). (2)依題意得k==,故所證不等式等價于: <<?圯 令t=,(t>1),則只需證:1- ∴h(t)在(1,+∞)單調(diào)遞減,∴h(t) 對于左邊不等式:1- 則p′(t)=-=,∴p(t)在(1,+∞)單調(diào)遞增,∴p(t)>p(1)=0. 【點評】(1)在證明不等式<<時,由于x,x獨立取值,無法利用等量關(guān)系消去一個變量,因此考慮構(gòu)造表達式f(x,x),使得不等式以f(x,x)為研究對象,再利用換元將多元不等式轉(zhuǎn)變?yōu)橐辉坏仁? (2)所證不等式為輪換對稱式時,若x,x獨立取值,可對x,x定序,從而增加一個可操作的條件.