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专题四 函数、不等式中的恒成立问题
近几年高考对于函数、不等式中恒成立问题的考查重点是一次函数、二次函数的性质、不等式的性质及应用,图象、渗透换元、化归、数形结合、函数与方程、分类讨论、转化等数学思想方法.有的学生看到就头疼的题目,分析原因除了这类题目的入手确实不易之外,主要是学生没有形成解题的模式和套路,以至于遇到类似的题目便产生畏惧心理.本文就高中阶段出现的这类问题进行总结和探讨.
利用导数研究不等式问题的关键是函数的单调性和最值,各类不等式与函数最值关系如下:
不等式类型 与最值的关系
∀x∈D,f(x)>M ∀x∈D,f(x)min>M
∀x∈D,f(x)<M ∀x∈D,f(x)max<M
∃x0∈D,f(x0)>M ∀x∈D,f(x)max>M
∃x0∈D,f(x0)<M ∀x∈D,f(x)min<M
∀x∈D,f(x)>g(x) ∀x∈D,[f(x)-g(x)]min>0
∀x∈D,f(x)<g(x) ∀x∈D,[f(x)-g(x)]max<0
∀x1∈D1,∀x2∈D2,f(x1)>g(x2) ∀x∈D1,∀x∈D2,f(x)min>g(x)max
∀x1∈D1,∃x2∈D2,f(x1)>g(x2) ∀x∈D1,∀x∈D2,f(x)min>g(x)min
∃x1∈D1,∀x2∈D2,f(x1)>g(x2) ∀x∈D1,∀x∈D2,f(x)max>g(x)max
∃x1∈D1,∃x2∈D2,f(x1)>g(x2) ∀x∈D1,∀x∈D2,f(x)max>g(x)min
注:上述的大于、小于改为不小于、不大于,相应的与最
值对应关系的不等式也改变.如果函数没有最值,那么上述结果
可以用函数值域相应的端点值表述.
例 1:已知两个函数 f(x)=8x2+16x-k,g(x)=2x3+5x2+
4x,x∈[-3,3],k∈R.
(1)若对∀x∈[-3,3],都有 f(x)≤g(x)成立,求实数 k 的取
值范围;
(2)若∃x∈[-3,3],使得 f(x)≤g(x)成立,求实数 k 的取值
范围;
(3)若对∀x1,x2∈[-3,3],都有f(x1)≤g(x2),求实数k的取
值范围.
解:(1)设h(x)=g(x)-f(x)=2x3-3x2-12x+k,
问题转化为x∈[-3,3]时,h(x)≥0恒成立,即h(x)min≥0,x∈[