江蘇省南京市玄武高級中學(xué) 尹 澳
恒成立問題是高中數(shù)學(xué)中的常見題型,也是高考考查的重要知識點(diǎn)。高中生應(yīng)該在平時的解題實(shí)踐中,對恒成立問題進(jìn)行概括和總結(jié),提高自身的綜合解題能力。本文將著力結(jié)合恒成立問題,就其在函數(shù)、方程、不等式等題型中的解析應(yīng)用方法進(jìn)行歸納。
函數(shù)題是高中數(shù)學(xué)的重要題型,也是高考考查的必考知識點(diǎn)。恒成立問題在函數(shù)題型中較多,也為我們了解恒成立問題、探析函數(shù)的性質(zhì)提供了參考。如在某題中,一次函數(shù)f(x)=(m-6)x+2m-4,函數(shù)x的定義域?yàn)閇-1,1]。當(dāng)f(x)>0恒成立時,求實(shí)數(shù)m的取值范圍。該題為常見的恒成立題目,我們通過對題意進(jìn)行分析,可以先得到一次函數(shù)的圖像,觀察其圖像,在定義域[-1,1]范圍內(nèi),若f(x)>0恒成立,則應(yīng)該滿足f(-1)>0和f(1)>0。據(jù)此,我們可以得到關(guān)于m的不等式,進(jìn)而求解出m的取值范圍。也就是說,在該題解題方法上,通過已知條件,可以根據(jù)一次函數(shù)的性質(zhì),加上與恒成立的條件,得到一次函數(shù)應(yīng)該滿足都大于0的條件。據(jù)此,我們可以提煉關(guān)鍵信息,將一次函數(shù)及其圖像作為判斷依據(jù),從定義域范圍內(nèi)應(yīng)該都滿足大于0的要求。同樣,在二次函數(shù)里,如果存在恒成立問題,又該如何去解題?高中數(shù)學(xué)二次函數(shù)有一元二次、二元二次函數(shù),恒成立問題多與一元二次 函數(shù)結(jié)合。當(dāng)然,也有一元二次不等式。如下題:當(dāng)x∈R,若要使不等式mx2+2x+3>0恒成立,求m的取值范圍。該題是關(guān)于不等式的恒成立問題,且有二次函數(shù),我們可以對該函數(shù)進(jìn)行分析,假設(shè)當(dāng)m=0時,不等式成立;當(dāng)m>0時,根據(jù)一元二次函數(shù)的性質(zhì),得到該圖像的開口向上,且關(guān)于對稱軸的值應(yīng)該在x軸上方;當(dāng)m<0時,該圖像開口向下,且關(guān)于對稱軸的值也應(yīng)該在x軸上方。據(jù)此,我們可以綜合分析,得到m的取值范圍應(yīng)該為(0,3)。
針對恒成立問題,可以根據(jù)題意,結(jié)合高中知識來靈活選擇不同的解題思路和方法。當(dāng)然,不同題型的解題方法也不盡相同,我們在平時要多積累、多歸納,選擇合適的解題方法,來化解恒成立問題。參量法作為其中之一,可以為我們提供更好地解題思路。通常,在恒成立問題求解中,時常會遇到一些不等式的證明,而不等式中又涵蓋一些參量,這些參量的處理,往往為我們化解難題提供了關(guān)鍵。通過對參量進(jìn)行換元處理,可以提升解題效率。如某題:有任意的a∈[-1,1],對于函數(shù)恒成立,求x的取值范圍。同樣是一元二次不等式,出現(xiàn)了恒成立問題,我們可以從中分析題意,給出的條件為a的取值范圍,但對于不同的a值,會遇到什么情況?我們可以在分析后,將a作為參量來分析不同情況。根據(jù)取值范圍[-1,1],當(dāng)a=0時、a>0時、a<0時,不同情況下的函數(shù)范圍以及對應(yīng)的x的范圍都可能不同。如此來梳理解題思路,顯得很麻煩。如果我們引入換元法,將參量a作為變量來分析,則對原函數(shù)的x看作參量,如此一來,二次函數(shù)就化為一次函數(shù)。由此,再根據(jù)題意來求解,解法會輕松很多。最后,我們也可以通過驗(yàn)證方式來考查解法是否正確。當(dāng)然,針對參量的換元法,我們還可以應(yīng)用其他方法來解題。如分離參量法,結(jié)合題意中的參量,可以對參量進(jìn)行提取,將不等式進(jìn)行適當(dāng)變形,由原來的恒成立問題,轉(zhuǎn)換為較為簡單的關(guān)于某一參量的問題。以某題為例:當(dāng)x∈R,在不等式恒成立時,求解a的取值范圍。觀察該不等式,有兩個變量,一個為a,一個為x,對于a還是二次項(xiàng)。為此,我們可以通過變形手法,將不等式轉(zhuǎn)變?yōu)橐贿呏挥衋的方程,另一邊只有x的方程,從而得到兩個代數(shù)式,可以將之看作兩個函數(shù)式,即根據(jù)sinx的最值范圍,得到關(guān)于a的不等式求解該不等式,即可得到a的取值范圍。通過對上述恒成立問題的分析,為我們研究和應(yīng)用不同解法積累了經(jīng)驗(yàn)。在解題時,要沉著冷靜,分析好題意和題型變化,選擇合適的解法。
在恒成立問題求解方法上,我們會發(fā)現(xiàn)一些條件無法被直接利用,需要從中進(jìn)行提煉,這時,我們可以通過構(gòu)造法,將有助于拓展解題思路。復(fù)數(shù)是高中數(shù)學(xué)重要內(nèi)容,復(fù)數(shù)有實(shí)部、虛部兩部分,根據(jù)實(shí)數(shù)的性質(zhì),可以推導(dǎo)出復(fù)數(shù)的一些性質(zhì)。恒成立問題,有時可以借助于復(fù)數(shù)的構(gòu)造,來獲得快速求解方法。以某題為例,存在一個x,y,其定義域?yàn)镽,求證:我們初看該題,分析為不等式,但通過分析題目中的變量關(guān)系,我們可以利用絕對值不等式來巧解該題。假設(shè)z1=x+yi,z2=(x+3)+(y+4)i,通過對z1,z2進(jìn)行計算,得出結(jié)果再代入到不等式中,就可以完成證明。為此,我們需要先構(gòu)造函數(shù),接著,利用構(gòu)造函數(shù)或其他數(shù)學(xué)形式來構(gòu)造出外延和擴(kuò)大的表達(dá)式,再利用縮小形式進(jìn)行證明。需要強(qiáng)調(diào)的是,在構(gòu)造函數(shù)引入解題時,順序不能顛倒,對復(fù)數(shù)進(jìn)行構(gòu)造時,要結(jié)合復(fù)數(shù)性質(zhì)來構(gòu)造。當(dāng)然,構(gòu)造法的運(yùn)用,需要我們能夠從題設(shè)中查找和發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵點(diǎn),并對這些關(guān)鍵信息進(jìn)行驗(yàn)證。
總之,在高中數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)過程中,我們應(yīng)當(dāng)通過對數(shù)學(xué)知識的不斷探究,尋找各個知識點(diǎn)之間的聯(lián)系。其中關(guān)于高中數(shù)學(xué)恒成立問題的解題策略是作為高中生應(yīng)當(dāng)熟練掌握的一項(xiàng)重要知識技能,求解方法較多,學(xué)生要圍繞不同題型,拓寬解題思路,挖掘數(shù)學(xué)知識,選擇恰當(dāng)解法。高中生要在平時多積累解題經(jīng)驗(yàn),提升數(shù)學(xué)解題水平。