一元二次不等式恒成立问题解法(高中数学二次函数不等式恒成立问题的4种常用方法)
高中不等式实际是一个综合知识点,像三角函数求最值,数列前n项和,解析几何或函数的最值与恒等,都有可能牵连到不等式。有一些同学,他们面对最难的函数或导数有应对策略,面对解析几何也知道套路,但面对不等式往往手忙脚乱。今天就和大家分享不等式中的一类题型,也是高考的常见题型——二次函数不等式的恒成立或能成立问题。
二次函数不等式的恒成立或能成立问题,在2018年的高考全国卷、2021年的高考辽宁卷都有出现。解决此类问题常用的方法有:判别式法、数形结合、参数分离法和转化为函数最值问题。
1、判别式法
判别式法主要应用解决二次函数不等式。如下例题
显然,当k小于0,且判别式小于0(即图像与x轴无交点)时,恒成立才成立,从而求得k的范围。当然本题还要注意到当k=0时的情况。
可以总结为:f(x)小于0恒成立,则a小于0且判别式小于0;f(x)大于0恒成立,则a大于0且判别式小于0。
2、数形结合
数形结合是数学伟大的思想,但凡能画出图像或者图像大概的,都可以尝试数形结合。它可以巧妙将问题进行转化,从而方便解决问题。
本题有多种解法,但最巧妙的还是数形结合。将不等式左侧看做函数f(x),即f(x)在定义域【1,2】内小于0恒成立求m取值范围。当我们画出函数大概图像,在x轴上表示出1和2的位置,就会很轻松做出这样的结论:
要想f(x)<0恒成立,则f(x)与x轴的交点(即f(x)=0的两个根),必须在1和2的两侧,也就是f(1)<0且f(2)<0。只有这样才能保证f(x)<0在区间[1,2]恒成立。因为f(1)<0且f(2)<0已经保证了方程有根,所以也无须再用判别式。
3、分离参数法
分离参数法比较常用,也是容易想到的。它的思想就是把待求参数和已知参数分开,转化为类似y=f(x)的函数,从而转化为函数最值求解。
通过移项,最终可以转化为m关于x的函数。
4、转化为函数求最值
不等式问题一旦转化为函数最值问题,解决方法就多了。可以通过函数的单调性、函数图像数形结合,或者函数的求导求最值来解决。不等式转换为函数常用的方法包括:基本不等式、恒等变换、构造新函数、放缩法等。
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