◇ 劉 洋
“會而不對,對而不全”是解答不等式問題中常見現(xiàn)象,出現(xiàn)此類情況,除了計算出錯外,主要原因是忽視性質定理成立的條件、問題類型混淆、變形不等價、考慮問題不全面等.下面就不等式問題的求解中經(jīng)常出現(xiàn)的誤區(qū)進行分析.
數(shù)學中的性質、定理都存在其適用的條件,解題中如果沒有考慮這些條件,而盲目應用,則容易出現(xiàn)錯解.
錯因分析均值不等式的應用中應具備“正、定、等”三個條件.在上述求解方法中,將函數(shù)變形后雖然具備“正、定”兩個條件,但等號成立的條件并不存在,故最小值取不到4.
此類情況可借助“對號”函數(shù)的性質求解.
在應用均值不等式求最值時,若不滿足正或定的條件,可通過提取負號、添項、拆項等變形方式,構造出符合條件的結構.
某些不等式問題,雖然形式相似,但本質不同,求解中如果不注意區(qū)別,則容易出現(xiàn)錯解.
例2(1)不等式x2+(a-4)x+4-2a≤0在[1,2]內(nèi)恒成立,則a的取值范圍是_________.
(2)不等式x2+(a-4)x+4-2a≤0的解集為[1,2],則a的值為_________.
(3)不等式x2+(a-4)x+4-2a≤0在[1,2]內(nèi)有解,則a的取值范圍是________.
錯解本例中的三個問題,形式相近,因此部分學生將其視為相同的問題,采用相同的處理方法,即
錯因分析問題(1)屬于不等式恒成立,問題(2)屬于不等式恰成立,問題(3)屬于不等式能成立,三類問題形似質異.上述解法只適用于問題(1).對于問題(2)和(3)可采用如下方法處理.
(2)不等式x2+(a-4)x+4-2a≤0的解集為[1,2],則1和2為方程x2+(a-4)x+4-2a=0的兩個根,故由根與系數(shù)的關系得4-a=3,解得a=1.
(3)不等式x2+(a-4)x+4-2a≤0在[1,2]內(nèi)有解,則有f(1)≤0或f(2)≤0,又f(2)=0恒成立,所以a的取值范圍是R.
另外,對于不等式恒成立、能成立問題,也可通過求函數(shù)的最值來處理,求解方式包括直接求最值或分離參數(shù)后求最值.
充分利用題目所給的已知條件是順利、準確解題的關鍵.題目條件有些是直接的,有些是隱含的,對于隱含條件,則需要我們透徹挖掘.
三角函數(shù)是周期函數(shù),同一函數(shù)值與多個自變量的值對應,處理此類問題時要仔細分析,避免漏解.
“化歸轉化”是解答數(shù)學問題的重要思想,不等式問題也不例外,轉化的方向是陌生化熟悉、煩瑣化簡捷、未知化已知等.在轉化的過程中如果出現(xiàn)變形不等價,則容易出現(xiàn)錯解.
例4若不等式ex-t(x+1)≥0恒成立,則t的取值范圍是________.
綜上,t∈(-∞,1].
錯因分析本題屬于不等式恒成立問題,上面的解法中采用了分離參數(shù)法,此方法是解答不等式恒成立問題的常用方法.錯解的原因是在參數(shù)分離的過程中變形不等價,即在不等式兩邊同除x+1時,沒有考慮其正負.
若x=-1,不等式ex-t(x+1)≥0恒成立.若x>-1,則原不等式等價于
若x<-1,則原不等式等價于因為,故t≥0.
綜上,t的取值范圍是[0,1].
當然本題也可直接利用導數(shù)求不等式左側函數(shù)的最值,此處不再贅述.
與不等式有關的問題中常涉及多個變量,而這些變量的范圍往往并未明確給出,因此問題的求解中要對變量的可能取值進行分類討論,討論中要做到分類視角明確、不重不漏.
例5已知p+q>0,證明(n為偶數(shù)).
錯解將欲證不等式作差變形得
因為n為偶數(shù),所以(pq)n>0,pn-qn和pn-1-qn-1的符號相同,所以
錯因分析因為條件中只給出p+q>0,而p,q的正負情況是不確定的,所以當n為偶數(shù)時,pn-qn和pn-1-qn-1的符號可能不同,因此要分p>0,q>0以及二者中有一個為負的情況進行討論.
將欲證不等式作差變形得
當p>0,q>0時,(pq)n>0,(pn-qn)(pn-1-qn-1)≥0,所以
當p,q中有一個為負值時,不妨設p>0,q<0,因為p+q>0,所以p>|q|.又因為n為偶數(shù),所以(pq)n>0,(pn-qn)(pn-1-qn-1)≥0,所以
總之,在不等式問題的求解中遇到的易錯點不只是本文所述情況,同學們在平時的解題訓練中要注意歸納總結易錯點,找到錯誤根源,方可以不變應萬變.