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巧用分离参数法求参数的取值范围

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一、分离参数法求参数取值范围在恒成立问题中的应用

恒成立问题能够很好的考查函数、不等式等知识以及化归等数学思想,是一种常考题型.分离参数法是常用的求参数取值范围的策略之一,在恒成立问题中常用分离参数法求参数取值范围.a≥f(x)恒成立a≥f(x)max,a≤f(x)恒成立a≤f(x)min.用此法首先要设法分离参数,然后求函数f(x)的最值.

例1当0≤x≤12时,|ax-2x3|≤12恒成立,求实数a的取值范围.

思路点拨:本题是恒成立问题中求参数取值范围,注意到|ax-2x3|≤12中含有绝对值,先用公式去绝对值得-12≤ax-2x3≤12,问题转化为ax-2x3≥-12ax-2x3≤12在[0,12]上恒成立.此时要分离参数a,注意到x的符号,需对x是否为0分类讨论.

解析:10当x=0时,|ax-2x3|≤12恒成立.

20当0

a≥2x2-12xa≤2x2+12x在(0,12]恒成立.

令f(x)=2x2-12x,g(x)=2x2+12x则原命题a≥f(x)maxa≤g(x)min

且f′(x)=4x+12x2>12,

g′(x)=4x-12x2=(2x-1)(4x2+2x+1)2x2.

f′(x)>0,g′(x)

f(x)在(0,12]上为增函数,g(x)在(0,12]上为减函数.

f(x)max=f(12)=-12,

g(x)min=g(12)=32.

所以a的取值范围是[-12,32].

点评:分离参数时,不等式左右两端同除以一个代数式时应注意其正负,分离参数后,函数的最值常借助于导数来求.

二、分离参数法求参数取值范围在二次方程根的分布中的应用

在二次方程根的分布问题中求参数的取值范围,可利用二次方程根的分布知识建立关于参数的不等式组,解之即得所求参数的取值范围;若方程中的参数可以分离,利用分离参数求解,更为简洁.

例2方程x2-2ax+1=0在[12,3]中至少有一个根,求实数a的取值范围.

思路点拨:分离参数a原命题转化为a=12x+12x在[12,3]中至少有一个根.只需在同一坐标系中作出函数f(x)=x2+12x与函数y=a的图像,使两图像在[12,3]内至少有一个交点,从而将问题转化为求函数值域.

解析:x2-2ax+1=0在[12,3]中至少有一个根a=12x+12x在[12,3]中至少有一个根.令f(x)=x2+12x,x∈[12,3],y=a,画出两函数图像如图所示:

f(x)在(12,1]上为减函数,在[1,3]上为增函数,

f(x)的值域为[1,53].f(x)min≤a≤f(x)max,即a∈[1,53].

点评:“对勾函数”y=ax+bx(a>0,b>0),在(0,ba]为减函数,在[ba,+∞)上为增函数.这是非常有用的结论.二次方程中求参数的取值范围,可分离参数后转化为求函数的值域问题.数形结合,直观求解.

三、分离参数法求参数取值范围在函数单调性中的应用

函数单调性的应用问题常涉及到求参数取值范围.此类问题可转化为恒成立问题或实根分布问题来求解.

例3已知函数f(x)=(x2-ax+5)ex在区间[0,+∞)上单调递增,求a的取值范围.

思路点拨:f(x)在区间[0,+∞)上单调递增可以转化为f′(x)≥0在[0,+∞)上恒成立.分离参数法可求解.

解析:f(x)在区间[0,+∞)上单调递增f′(x)≥0在[0,+∞)上恒成立.

f′(x)=(2x-a)ex+(x2-ax+5)ex=ex(x2-ax+2x-a+5)=ex[x2+(2-a)x+5-a]

ex[x2+(2-a)x+5-a]≥0在[0,+∞)上恒成立.

原命题x2+(2-a)x+5-a≥0在[0,+∞)上恒成立.

方法一:(转化为恒成立问题)

x2+(2-a)x+5-a≥0在[0,+∞)上恒成立.

a(x+1)≤x2+2x+5在[0,+∞)上恒成立.

注意到x+1>0故上式a≤x2+2x+5x+1在[0,+∞)上恒成立.

令g(x)=x2+2x+5x+1,则原命题a≤g(x)min,下求g(x)在[0,+∞)上的最小值.

g(x)=x2+2x+5x+1=(x+1)2+4x+1=(x+1)+4x+1≥4,当且仅当x+1=4x+1时,

即x=1时g(x)min=4,所以得a的取值范围a≤4.

方法二:(转化为二次方程实根分布问题)

10当摹 0即-4≤a≤4时,f′(x)≥0在[0,+∞)恒成立.f(x)在[0,+∞)上单调递增.

20当 >0即a>4或a

综上得a的取值范围是a≤4.

求参数的取值范围问题,我们常常利用转化的思想,将问题转化为与之等价的恒成立问题或二次方程根的分布问题,巧妙分离参数,求参数范围问题往往能够顺利地解决.