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类型三:恒成立问题

函数的性质、导数及其应用 · 高三
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 求参数取值范围,使不等式对定义域内任意实数恒成立,本质是求函数的最值。

从哪来 建立在“集合的概念与表示”之上,将“恒成立”转化为集合包含关系(定义域集合包含于解集)。

为什么 “恒成立”意味着不等式解集必须覆盖整个定义域。若 $f(x) \ge a$ 恒成立,则 $f(x)$ 的最小值必须 $\ge a$;若 $f(x) \le a$ 恒成立,则 $f(x)$ 的最大值必须 $\le a$。这是由逻辑蕴含关系决定的:只要有一个点不满足,命题即为假。

分离参数法
将参数 $a$ 与变量 $x$ 分离,转化为求函数 $g(x)$ 的最值。 *适合学生*:逻辑清晰、擅长代数变形、对函数性质敏感的学生。 *操作*:$a \ge f(x)$ 恒成立 $\Leftrightarrow a \ge [f(x)]_{\max}$。
主元分析法
若不等式关于 $x$ 是二次的,视 $x$ 为主元,利用二次函数开口方向及判别式 $\Delta$ 判断。 *适合学生*:计算能力强、熟悉二次函数图像特征、喜欢几何直观的学生。 *操作*:$ax^2+bx+c \ge 0$ 恒成立 $\Leftrightarrow \begin{cases} a>0 \\ \Delta \le 0 \end{cases}$ 或 $a=0, b=0, c \ge 0$。
数形结合法
画出函数图像,观察“最值点”与参数直线的相对位置。 *适合学生*:空间想象力强、对抽象代数变形感到困难、偏好视觉化思维的学生。 *操作*:在坐标系中画出 $y=f(x)$ 和 $y=a$,根据“上方恒成立”或“下方恒成立”确定 $a$ 的位置。
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练一道
基础题
已知不等式 $x^2 - 2x + a \ge 0$ 对任意 $x \in \mathbb{R}$ 恒成立,求 $a$ 的取值范围。
变式
已知不等式 $a \le x + \frac{4}{x}$ 对任意 $x \in (0, +\infty)$ 恒成立,求 $a$ 的取值范围。
试试手自己判
检测题
若不等式 $kx^2 - 2x + 1 > 0$ 对任意 $x \in \mathbb{R}$ 恒成立,求 $k$ 的取值范围。
看答案和判分标准
答案:$(1, +\infty)$
判对标准:
1. 必须讨论 $k=0$ 的情况(此时 $-2x+1>0$ 不恒成立,舍去)。
2. 必须指出 $k>0$ 且 $\Delta < 0$(注意是严格大于0,所以 $\Delta$ 必须严格小于0,不能等于0)。
3. 计算 $\Delta = 4 - 4k < 0 \Rightarrow k > 1$。
4. 最终结果写为 $k > 1$ 或 $(1, +\infty)$。若写成 $k \ge 1$ 则判错。
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