前言
恒成立和能成立命题是高中数学中一个非常重要的知识点,考查频次很高,由于借助这个命题能很好的考查学生的知识理解掌握能力,还能考查学生遇到新问题时的转化化归能力,考查学生思维的灵活性,所以是高考命题人的最爱之一,需要引起学生的广泛关注。而且其涵盖的数学素材很广,一定要认真学习和掌握。
能成立模型
(Aleq f(x))在区间([m,n])上能成立[或有解],等价于(Aleq f(x)_{max});(Age f(x))在区间([m,n])上能成立[或有解],等价于(Age f(x)_{min});
说明:同上,碰到具体题目可能需要我们进行相应的转化化归,才会变形为上述的形式。
化归为能成立
- ⒈存在性命题常常可以转化为能成立命题;
分析:即二次不等式(x^2+6mx+9m<0)有解,
即(Delta=36m^2-36m>0),解得(m<0)或者(m>1);
即(min (-infty,0)cup(1,+infty))。
- ⒉以方程有解的形式给出的,或者给出了方程的解的范围的,又或者以方程成立的形式给出的都可以考虑转化为能成立命题;
分析:方程即(cfrac{1}{x}=lnx+a),转化为方程(a=cfrac{1}{x}-lnx),(0< x <1)时有解,令(h(x)=cfrac{1}{x}-lnx,0< x <1),
用导数求得其单调性,在((0,1))单调递减,值域为((1,+infty)),故实数(a)的取值范围为((1,+infty))。
- ⒊或方程解集、不等式解集不是空集;
分析:具体解法,见下。
- ⒋函数有零点,或两个函数图像有交点
- 5.函数存在单调区间
①若函数(h(x)=f(x)-g(x))存在单调递减区间,求(a)的取值范围;
分析:(h(x)=lnx-cfrac{1}{2}ax^2-2x),(xin (0,+infty))
所以(h'(x)=cfrac{1}{x}-ax-2),由于(h(x))在((0,+infty))上存在单调递减区间,
所以当(xin (0,+infty))时,(cfrac{1}{x}-ax-2<0)有解,[注意:转化为(h'(x)leqslant 0)是错误的]
即(a>cfrac{1}{x^2}-cfrac{2}{x})有解,设(G(x)=cfrac{1}{x^2}-cfrac{2}{x}),
所以只要(a>G(x)_{min})即可。
而(G(x)=cfrac{1}{x^2}-cfrac{2}{x}=(cfrac{1}{x}-1)^2-1),则(G(x)_{min}=-1),
所以(a>-1),又由于(a eq 0),
故(a)的取值范围为((-1,0)cup(0,+infty))。
- ⒍ 以能成立形式给出;
分析:分离参数得到,(a≥cfrac{2}{x}-x)在区间([1,5])上能成立, 转化为求新函数(cfrac{2}{x}-x)在([1,5])上的最小值。
令(g(x)=cfrac{2}{x}-x,g(x)=cfrac{2}{x}-x)在区间 ([1,5])上单调递减,
所以(g(x)_{min}=g(5)=-cfrac{23}{5},)所以(a≥-cfrac{23}{5})即(a)的取值范围是([-cfrac{23}{5},+infty))
- ⒏以不是单调函数形式给出;或函数在某区间上不单调给出;
分析:由题意知(x>0),又(f′(x)=1+cfrac{a}{x}),
要使函数(f(x)=x+alnx)不是单调函数,
则需方程(f'(x)=1+cfrac{a}{x}=0)在(x>0)上有解,
即方程(a=-x)在(x>0)上有解,
又函数(g(x)=-x)在(x>0)上的值域是((-infty,0)),故(ain(-infty,0))。
法1:补集思想,(f'(x)=x^2-2x+a),
若函数(f(x))在([-1,2])上单增,则(f'(x)=x^2-2x+age 0)恒成立,
分离参数得到(age -x^2+2x)恒成立,在([-1,2])上求得函数(f(x)_{max}=1),故(age 1);
若函数(f(x))在([-1,2])上单减,则(f'(x)=x^2-2x+aleq 0)恒成立,
分离参数得到(aleq -x^2+2x)恒成立,在([-1,2])上求得函数(f(x)_{min}=-3),故(aleq -3);
故取其补集,当(-3< a <1)时,函数(f(x))在区间([-1,2])上不单调。
法2:由题可知(f(x))不单调,则导函数(y=f'(x))在区间([-1,2])上至少有一个变号零点,
当只有一个变号零点时,由(f'(-1)cdot f'(2)< 0)可得,(-3< a< 0);
当有两个变号零点时,由(egin{cases}f'(-1)>0\f'(2)>0\ Delta >0end{cases}),解得(0< a <1);
再验证,当(a=0)时,也满足题意,
综上所述,实数(a)的取值范围是((-3,1))。
- ⒐以函数(f(x))存在单调区间的形式给出;
分析:(g(x)=cfrac{1}{3}x^3-cfrac{a}{2}x^2+1+2x),则(g'(x)=x^2-ax+2),
由(g(x))在区间((-2,-1))内存在单调递减区间,得到,
(g'(x)=x^2-ax+2<0)在区间((-2,-1))上能成立,
分离参数得到,(a < x+cfrac{2}{x})在区间((-2,-1))上能成立,
而(left(x+cfrac{2}{x} ight)_{max}=-2sqrt{2}),当且仅当(x=cfrac{2}{x}),即(x=-sqrt{2})时取到等号,
故实数(a)的取值范围为((-infty,-2sqrt{2}))。
注意:存在单调递减区间,应该得到(f'(x)<0)能成立,而不是(f'(x)leq 0)能成立。
若(a=-2sqrt{2}),由(g'(x)=x^2+2sqrt{2}x+2=(x+sqrt{2})^2ge 0)恒成立,
则函数(g(x))只能有单调递增区间,不会存在单调递减区间。
- ⒑以存在性命题形式给出;
分析:具体解法,见上。
- ⒒ 以至多至少型命题形式给出;
分析:具体解法,见上。
- ⒓ 以新定义的形式给出;
分析:由题意可知,存在(x_0in (-1,1)),使得(f(x_0)=cfrac{f(1)-f(-1)}{1-(-1)}),
化简得到,(f(x_0)=m)有解,即(-x_0^2+mx_0+1=m),
即((x_0-1)m=x_0^2-1),由于(x_0-1 eq 0),故转化为(m=x_0+1)在(x_0in(-1,1))上有解,
即需要求函数(y=x_0+1)的值域,而(x_0+1in (0,2)),故(min (0,2)).
转化以后
- 先考虑能否分离参数,参见分离参数法;
如果能,转化为(Age f(x))恒成立,则需要求函数(f(x))的最值,函数如果形式简单,不用导数法,如果复杂,需要用导数法;如果不能,
- 再考虑数形结合,即左右两端的函数中,有一个带有参数,考虑其几何意义。
注意事项
1、有恒字的不一定是恒成立命题,如两个函数图像恒有交点,即两个函数图像至少有一个交点,其实是能成立命题。没有恒字的不一定不是恒成立命题。
2、不等式无解应该等价转化为不等式恒成立。比如,(f(x)< x)在(R)上无解,即意味着不等式(f(x)< x)的解集为(xin varnothing),那么不等式(f(x)ge x)在(R)上应该是恒成立的,即不等式(f(x)ge x)的解集为(xin R),
引例,比如不等式(e^x< x)无解,即不等式(e^xge x)的解集为(xin R),即(xin R)时,不等式(e^x > x)恒成立。
3、注意细节上的变化
若(Aleq f(x))在区间((m,n))上恒成立,等价于(Aleq f(x)_{min})或最小值的极限。
若(A< f(x))在区间((m,n))上恒成立,等价于(Aleq f(x)_{min})或最小值的极限。