恒成立、有解问题,根的分布问题讲义-2026-2027学年高一上学期数学人教版A必修第一册
|
3份
|
51页
|
1033人阅读
|
17人下载
普通
内容正文:
恒成立、有解问题,根的分布问题
知识梳理
1、恒成立与有解问题
1.1恒成立与有解的含义
恒成立:对集合D中的每一个x,不等式都成立;只要在D里找到一个反例,恒成立就
不成立.有解(也叫能成立、存在性成立):只要D中存在一个x使不等式成立即可,其余的
x取什么都不管!
两者的否定关系是:量词与不等号同时反转.a(VxED,y>0)台x∈D,y≤0:
(们xED,y>0)曰VxED,y≤0,其中>与≤互换、≥与<互换.所以恒成立的否定是有
解,有解的否定是恒成立:题目说"命题为假"不成立"不存在"时,先把命题翻成反面,再按
1.2的结论处理
1.2最值转化结论
设含x的式子在D上的最大值为M、最小值为m,则:
不等式
转化结论
式子≥a对x∈D恒成立
a≤m
式子≤a对xED恒成立
a≥M
式子≥a对xED有解
a≤M
式子≤a对xED有解
a≥m
2、一元二次方程根的分布问题
根的分布问题,是问方程ax2+bx+c=0(a≠0)的两根x1、x2相对某个常数或某个
范围的位置.设二次函数y=ax2+bx+c,则两根就是图象与x轴交点的横坐标,根的位置
问题就是交点的位置问题开口方向确定后,看三样:
①判别式△一图象与x轴有没有交点、有几个交点:
②对称轴x=一品一交点大概落在哪一侧、是否落在指定范围内:
③特殊点处的函数值一把特殊点的横坐标代入αx2+bx+c,由函数值的正负锁定交
点相对它的位置
具体各类位置对应什么条件、图象长什么样,见题型三的知识讲解与配图
题型一恒成立问题
i.在R上恒成立一一判别式法
题面出现"对任意x都成立"解集为R"命题为真”,且x取全体实数、式子是整式二次一
一这时不需要求最值,直接看图象:设二次函数y=ax2+bx+c,"对一切x恒正"就是抛物
线整条在x轴上方,而这当且仅当开口向上且与x轴无交点:交点个数由判别式决定,△<0
无交点、△=0恰有一个公共点(此时函数在顶点处取到0,不满足严格大于零)、△>0有
两个交点.所以恒正台开口向上且△<0;恒负台开口向下且△<0;带等号(≥0、≤0)
时允许取到0,判别式放宽为△≤0
方法:题面出现"对任意x都成立"解集为R"命题为真",且x取全体实数、式子是整式
二次—判别式法:抛物线整条在x轴上方,当且仅当开口向上且与x轴无交点,故开口向
上且△<0保证恒正
易错:含参数时先讨论二次项系数为零,漏了就少一支;带等号时判别式要放宽为≤
0
例1、已知命题"VxER,4x2+(a-2)x+>0"是真命题,则实数a的取值范围为()
A.{a10<a<4}
B.{aI0≤a≤4}
C.{a1a≥4}
D.{ala≤0或a≥4}
解:二次项系数是常数4>0,抛物线要整条在x轴上方即与x轴无交点,故只需△<
0:
4=(a-2)2-4×4×}=a2-4a=a(a-4)<0,解得0<a<4
所以a的取值范围为{aI0<a<4},选A.
端点为什么取不到:若放宽成4≤0,则Q=0时原式为(2x-),在x=处取到0:
口=4时原式为(2x+),在x=-处取到0,都不满足"大于0"严格不等号对应严格的
4<0.
2
1、若不等式(m-1)x2+(m-1)x+2>0的解集是R,则m的范围是()
A.{m11≤m<9}B.{m1m≥2
C.{m1m≥1
D.{mI2≤m≤9}
2、(多选)若命题"3x∈R,x2+mx-m<0"是假命题,则m的值可以是()
A.0
B.-1
C.2
D.4
3、已知命题x∈R,ax2+ax+1≥0”是真命题,则实数a的取值范围是
i.在给定集合上恒成立一一分离参数法
x的取值集合是给定的范围(不是全体实数)时,判别式不再够用一抛物线只需在这
一段上位于x轴上方,整条曲线的位置无所谓这时首选分离参数法:把参数干净地分到不等
式一边,把分离后不含参数的一侧记作y,化成a≥y(或a≤y)后,"对每个x∈D都成
立"就变成"α不低于y在D上的最大值(不超过最小值)"一这正是知识梳理1.2最值转化
结论的直接应用
使用时按四步走:①移项,把含参数的项集中到一边;②两边同除以含x的式子前先定
号,范围端点处除数为零的要单独代入检验:③求y在给定范围上的最值一对勾函数u+
《型的注意单调性分段,必要时换元:④严格不等号求出的边界,代回检验端点能否取到.
方法:参数能干净地分到不等式一边,就用分离参数法一按恒成立取"最紧"的一端,
化为α不超过(或不低于)该式在给定x取值集合上的最小值(最大值),再求最值,由最
值转化结论保证.
易错:除以含x的式子前先定号;严格不等号求得的边界要代回检验端点能否取到,
例2、若命题p:"存在1≤x≤2,使得x2-ax+4<0"为假命题,则实数a的最大值
是()
A.1
B.月
C.4
D.6
3
解:题面是"存在1≤x≤2使x2一αx+4<0"为假命题,先翻量词一它等价于"对任
意1≤x≤2,都有x2-ax+4≥0恒成立"
分离参数:由x2+4≥ax,因为1≤x≤2时x>0,两边同除以x(不等号方向不
变)得a≤x+参考12表格可知,此时a≤(+)mn由基本不等式可得,(k+)nm
4,当且仅当x=2时等号成立,所以a≤4.
检验端点:a=4时原式为x2-4x+4=(x-2)2≥0,在{xI1≤x≤2}上恒成立,
可以取到,所以α的最大值是4,选C
1、若命题"Vx∈{xI-1≤x≤4},x2-2x-a>0"为真命题,则实数a的一个值为
2、使得Hx∈{xI1≤x≤2},x2+x-a≤0为真命题的一个必要不充分条件是()
A.a≤2
B.a≤6
C.a≥2
D.a≥6
3、若对任意xE{x|1≤x≤2},不等式-x2+ax-3<0恒成立,则实数a的取值范围是
ii.主元法
题面换成"对aE{aIm≤a≤n}恒成立,求x"一参数a的范围已知,反而是x待求,
这时把参数换当主元:整理成关于a的一次式,设为y,则y是关于a的一次函数:一次函
数在{aIm≤a≤n}上的最值只在两个端点取到,所以"对一切a∈{aIm≤a≤n}成立"等
价于"在a=m、a=n两个端点处同时成立”—两个不等式联立即可解出x.注意一次项系数
含x,它为零时一次式退化为常数,这一支要单独讨论.
4
方法:题面是"对α在给定范围内取值时不等式恒成立,求x",参数一次而x反而是待
求量,就用主元法一把α看作自变量,整理成关于α的一次式,其最值只在两端点取到,
故只需两端点处同时成立,由一次函数的单调性保证」
易错:系数为零的那一支必须单独讨论,漏掉就会把不成立的x也放进去,
例3、对于-1≤a≤1,不等式x2+(a-2)x+1-a>0恒成立的x的取值范围是
解:参数a是一次而x待求,按主元法先把原式整理成关于a的一次式:
x2+(a-2)x+1-a=(x-1)a+x2-2x+1.
设y=(x-1)a+x2-2x+1(-1≤a≤1).它是关于a的一次式,最值必在端点取
到,所以按系数x一1的符号分三种情况
当x=1时,x-1=0,y=0对一切a成立,不满足y>0,舍去
当x>1时,x-1>0,y关于a递增,最小值在左端点a=-1处:x2-3x+2>
0,解得x<1或x>2:与x>1取交集得x>2
当x<1时,x-1<0,y关于a递减,最小值在右端点a=1处:x2-x>0,解得
x<0或x>1;与x<1取交集得x<0
综上,x的取值范围是{xIx<0或x>2}
1、若0≤a≤1时,不等式ax2+5x-6>0恒成立,则实数x的取值范围是
2、若对任意aE{a1-1≤a≤2},不等式x2+(a-2)x+2-a>0恒成立,则实数x的
取值范围是
3、若对任意aE{a|-1≤a≤3},不等式x2-2ax+a+2<0恒成立,则实数x的取值范
围是
5
题型二有解问题
方法:题面出现"存在x使..…成立"有解"能成立",或"命题为假”(否定后是存在
性),就用最值法一有解取"最松"的一端,即式子≥α有解等价于α不超过该式的最大
值:参数未分离时先分离,再求另一侧在给定x取值集合上的最大值,
易错:题面给"命题为假"时先翻量词再定方向,直接照原题面求最值会全盘跑偏
例4、存在xE{x10≤x≤3},使不等式2x-2≥m2-3m成立,则实数m的取值范
围是
解:不等式左边只含x、右边只含m,参数已天然分离.按"存在"取最松的一端:
]x∈{x10≤x≤3},2x-2≥m2-3m→(2x-2)max≥m2-3m.
因为2x-2在{x10≤x≤3}上随x的增大而增大,(2x-2)max=2×3-2=4.
所以只需4≥m2-3m,即m2-3m-4≤0,因式分解得(m-4)(m+1)≤0,解得
-1≤m≤4.
对照一下:若把题干改成"对任意x∈{xI0≤x≤3}都成立",就要改用最小值
(2x-2)mim=-2,答案完全不同.可见"存在"二字直接决定了取哪一端
分离后形如α≤+的分式,先把分子按分母配凑成u+的对勾形式再换元,用对勾
x+1
函数的单调性在给定范围上求最值
例5、若存在0≤x≤3,使不等式x2-ax-a+1≥0成立,则a的取值范围是
解:把含a的项集中到一边:x2+1≥a(x+1)
因为0≤x≤3时x+1>0,两边同除以x+1(不等号方向不变)得a≤+1存在要
x+1
取最大值一端,故a≤(),n
先按分母配淡分子:=2=+)+名一2
x+1
x+1
这个形态提示换元:令u=x+1,由0≤x≤3得1≤u≤4,于是设z=u+2-2
(1≤u≤4).
最大值只能比较范围两端:u=1时z=1+2-2=1,u=4时z=4+子2=多故
z的最大值为
6
所以a≤即a的取值范围是{ala≤引
(若误取对勾函数的极小值2v√2-2≈0.83,答案会小一大截)
1、命题"Hx∈{xI-1≤x≤1),x2-2x-a>0"为假命题的一个充分不必要条件是()
A.a>-2
B.a>-1
C.a≥-2
D.a≥-1
2、"臼x∈{xI1≤x≤4},x2+ax+4≤0"的一个充分不必要条件是()
A.a≤-5
B.a≤-4
C.a≥-5
D.a≥-4
3、若存在aE{aI1≤a≤3},使得不等式ax2+(a-2)x-2>0成立,则实数x的取值
范围为
1
题型三根的分布问题
题面给出的是根的位置一"方程的两根都大于1"有一正根一负根"一根比1大、另一
根比1小"这类题不要去解方程:根往往带根式,题目也不要求写出根,只需把根"框"进指定
范围基本路子就是"三个看":判别式、对称轴、特殊点的函数值
1.根与常数k的比较
两根都小于k即
两根都大于k即
根小于k,一大于k即
分布情况
x<k,x<k
x>k,x>k
x<k<x
大致图象
(a>0)
△>0
4>0
b
b
得出的结论
-<k
->k
ak2+bk+c<0
2a
2a
ak2+bk+c>0
ak2+bk+c>O
大致图象
(a<0)
4>0
4>0
b
b
得出的结论
一<k
>k
ak2+bk+cx0
2a
2a
ak2+bk+c<0
ak2+bk+c<0
4>0
4>0
综合结论
b
b
(不讨论a)
<k
2a
>k
2a
a(ak2+bk+c)<0
a(ak2+bk+c)>0
a(ak2+bk+c)>0
8
2.根在给定范围内的分布
两根都在
两根仅有一根在{xIm<x<n}内
一根在xIm<x<n内,另一根
分布情况
{xIm<x<n}内
(图象有两种情况,只画了一种)
在xlp<x<q}内,<n<p<q
大致图象
(a>0)
pmpg文
am2+bm+c0
4>0
am2+bm+c>0
an2+bn+c<0」
ap2+bp+c<o
或
得出的结论
an2+bn+c0
(am2 bm+c)(an2 +bn+c)<0
ag2+bq+c>0
m<-一<n
(am2 +bm +c)(an2 +on+c)<0
2a
(ap2 +bp+c)(aq2+ba+c)<
y水
大致图象
(a<0)
文
am2+bm+c<0
4>0
am2 +bm+c<0
am2+bn+c>0或
ap2+bp+c>o
得出的结论
an2 bn+c<0
(am2 bm+c)(an2 +bn+c)<0
aq2+bg+c<o
<n
2a
((am2 bm c)(an2 bn+c)<
(ap2 +bp+c)(aq2 +bq+c)<0
综合结论
(am2 bm+c)(an2 +bn+c)<0
((am2+bm+c)(an2 +bn+c)<0
(不讨论a)
(ap2 +bp+c)(aq2 +bq+c)<0
9
例6、若关于x的方程x2+(m-2)x+5-m=0的两根都大于2,求实数m的取值范
围」
解:设二次函数y=x2+(m-2)x+5-m,开口向上.
判别式:4=(m-2)2-4(5-m)=m2-16>0,解得m<-4或m>4.
对称轴:-m2>2,解得m<-2
代入值:把x=2代入,得4+2(m-2)+5-m=m+5,需与开口方向同号,即
m+5>0,解得m>-5.
三条同时成立,取交集得-5<m<-4.
1、"发<0"是"一元二次方程ax2+bx+c=0有两个异号的实数根"的()条件
A.充分不必要
B.必要不充分
C.充要
D.既不充分也不必要
2、(多选)已知关于x的方程x2+(-3)x+4=0,则下列说法正确的是()
A.当m=3时,方程的两个实根和为0
B.方程无实根的一个必要条件是m>一1
C.方程有两个正实根的充要条件是m≤-1
D.方程有两个正实根的一个充分条件是m<-1
3、方程x2-(a-1)x+a-1=0有两个正实根,则实数a的取值范围为
4、方程x2一4x+a=0的两根都大于1的一个充分不必要条件是()
A.3<a<4
B.3<a≤4
C.a>3
D.a≤4
10
5、已知方程x2-2mx+m+2=0的两根都在集合{xI1<x<4}内,则m的取值范围为
()
A.ml2≤m<3}B.{ml1<m<}C.{mls≤m<3}D.{ml2≤m<}
6、设二次函数y=2x2+(a-2)x+a.
(1)若关于x的方程y=0有两个不相等的实数根,且两根都大于等于一1且小于等于
2,求实数a的取值范围;
(2)若关于x的方程y=x有一个根小于1,另一个根大于1且小于2,求实数a的取
值范围.
11
课后作业
1、已知不等式-2x2+bx+c>0的解集是{xI-1<x<3},若对于任意xE{xI-1≤
x≤0},不等式-2x2+bx+c+t≤8恒成立,则t的取值范围是()
A.{tIt≤2}
B.{tIt≤-2
C.{t1t≤-4}
D.{tIt≤4}
2、已知命题p:x≥-1,x2+(4-a)x+13-2a≥0.若命题p为假命题,则实数a的
取值范围是()
A.{ala>6}
B.{aIa>10}
C.{a|6<a≤10}D.{aIa≤6或
a>10}
3、(多选)对于所有实数x,使得不等式x2+ax+a2>0恒成立的一个充分不必要条件可
以是()
A.a>0
B.a>-1
C.a<0
D.a<2
4、若xER,2kx2+kx-吾<0是真命题,则实数k的取值范围是一·
5、对于任意的实数m∈{mI0≤m≤1},mx2-2x-m≥2,则x的取值范围是
12
6、(多选)下列命题正确的是()
A.x2-kx+k-1<0在集合{xI1<x<2}上恒成立,则实数k的取值范围是
kIk≥3}
B.关于x的不等式x-b>0的解集是x1x>1,则关于x的不等式2>0的解集是
{xIx<-1或x>2}
C.若关于x的方程x2+(a2-1)x+a一2=0的一根比1大且另一根比1小,则a的取值
范围是{aI-1<a<2}
D."集合A={xIax2+x+1=0}中只有一个元素"是"a="的必要不充分条件
7、已知二次函数y=x2+(a-1)x-a.
(1)求关于x的不等式y>0的解集:
(2)若关于x的不等式y<0的解集中恰有3个整数,求实数α的取值范围:
(3)当2≤x≤3时,不等式y>(1-a)x2+(2a+1)x-2a+1恒成立,求实数a的
取值范围
13
8、已知关于x的不等式ax2-2x-a+1<0.
(1)是否存在实数α,使不等式对任意xER恒成立,并说明理由:
(2)若不等式对于aE{a|-1≤a≤1}恒成立,求实数x的取值范围:
(3)若存在x∈{xIx≥2}使不等式成立,求a的取值范围.
9、设y=mx2+(1-m)x+m-2.
(1)若不等式y≥-2对一切实数x恒成立,求实数m的取值范围;
(2)在(1)的条件下,求m+2m+5的最小值:
m+1
(3)解关于x的不等式mx2+(1-m)x+m-2<m-1(m∈R).
14
10、己知x1,x2是方程x2-mx+m+1=0的两个实根.
(1)若x子+x=6,求实数m的值:
(2)若两根都大于1,求m的取值范围.
15
恒成立、有解问题,根的分布问题
知识梳理
1、恒成立与有解问题
1.1 恒成立与有解的含义
恒成立:对集合 中的每一个 ,不等式都成立;只要在 里找到一个反例,恒成立就不成立.有解(也叫能成立、存在性成立):只要 中存在一个 使不等式成立即可,其余的 取什么都不管.
两者的否定关系是:量词与不等号同时反转.;,其中 与 互换、 与 互换.所以恒成立的否定是有解,有解的否定是恒成立;题目说"命题为假""不成立""不存在"时,先把命题翻成反面,再按 1.2 的结论处理.
1.2 最值转化结论
设含 的式子在 上的最大值为 、最小值为 ,则:
不等式
转化结论
式子 对 恒成立
式子 对 恒成立
式子 对 有解
式子 对 有解
2、一元二次方程根的分布问题
根的分布问题,是问方程 ()的两根 、 相对某个常数或某个范围的位置.设二次函数 ,则两根就是图象与 轴交点的横坐标,根的位置问题就是交点的位置问题.开口方向确定后,看三样:
① 判别式 ——图象与 轴有没有交点、有几个交点;
② 对称轴 ——交点大概落在哪一侧、是否落在指定范围内;
③ 特殊点处的函数值——把特殊点的横坐标代入 ,由函数值的正负锁定交点相对它的位置.
具体各类位置对应什么条件、图象长什么样,见题型三的知识讲解与配图.
题型一 恒成立问题
i.在R上恒成立——判别式法
题面出现"对任意 都成立""解集为 ""命题为真",且 取全体实数、式子是整式二次——这时不需要求最值,直接看图象:设二次函数 ,"对一切 恒正"就是抛物线整条在 轴上方,而这当且仅当开口向上且与 轴无交点;交点个数由判别式决定, 无交点、 恰有一个公共点(此时函数在顶点处取到 ,不满足严格大于零)、 有两个交点.所以恒正 开口向上且 ;恒负 开口向下且 ;带等号(、)时允许取到 ,判别式放宽为 .
方法:题面出现"对任意 都成立""解集为 ""命题为真",且 取全体实数、式子是整式二次——判别式法:抛物线整条在 轴上方,当且仅当开口向上且与 轴无交点,故开口向上且 保证恒正.
易错:含参数时先讨论二次项系数为零,漏了就少一支;带等号时判别式要放宽为 .
例1、已知命题","是真命题,则实数 的取值范围为( )
A. B.
C. D. 或
解:二次项系数是常数 ,抛物线要整条在 轴上方即与 轴无交点,故只需 :
,解得 .
所以 的取值范围为 ,选 A.
端点为什么取不到:若放宽成 ,则 时原式为 ,在 处取到 ; 时原式为 ,在 处取到 ,都不满足"大于 ".严格不等号对应严格的 .
1、若不等式 的解集是 ,则 的范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】当 ,即 时,原不等式可化为 ,恒成立,满足解集为 ;
当 ,即 时,若解集为 ,则需 ,解得 .
综上所述, 的取值范围为 .
2、(多选)若命题","是假命题,则 的值可以是( )
A. B. C. D.
【答案】AB
【详解】由题意可知:命题","是真命题,
则 ,解得 .结合选项可知 AB 正确,CD 错误.
3、已知命题“,”是真命题,则实数 的取值范围是______.
【答案】
【详解】当 时,不等式为 ,恒成立,符合题意;
当 时,需开口向上且抛物线与 轴至多一个交点,即 且 ,解得 .
综上所述,实数 的取值范围是 .
ii.在给定集合上恒成立——分离参数法
的取值集合是给定的范围(不是全体实数)时,判别式不再够用——抛物线只需在这一段上位于 轴上方,整条曲线的位置无所谓.这时首选分离参数法:把参数干净地分到不等式一边,把分离后不含参数的一侧记作 ,化成 (或 )后,"对每个 都成立"就变成" 不低于 在 上的最大值(不超过最小值)"——这正是知识梳理 1.2 最值转化结论的直接应用.
使用时按四步走:①移项,把含参数的项集中到一边;②两边同除以含 的式子前先定号,范围端点处除数为零的要单独代入检验;③求 在给定范围上的最值——对勾函数 型的注意单调性分段,必要时换元;④严格不等号求出的边界,代回检验端点能否取到.
方法:参数能干净地分到不等式一边,就用分离参数法——按恒成立取"最紧"的一端,化为 不超过(或不低于)该式在给定 取值集合上的最小值(最大值),再求最值,由最值转化结论保证.
易错:除以含 的式子前先定号;严格不等号求得的边界要代回检验端点能否取到.
例2、若命题 :"存在 ,使得 "为假命题,则实数 的最大值是( )
A. B.
C. D.
解:题面是"存在 使 "为假命题,先翻量词——它等价于"对任意 ,都有 恒成立".
分离参数:由 ,因为 时 ,两边同除以 (不等号方向不变)得 .参考1.2表格可知,此时 .由基本不等式可得,,当且仅当 时等号成立,所以 .
检验端点: 时原式为 ,在 上恒成立,可以取到,所以 的最大值是 ,选 C.
1、若命题","为真命题,则实数 的一个值为______.
【答案】(不唯一)
【详解】由题意, 对任意 恒成立,
因为 ,所以当 时, 的最小值为 ,所以 .
故 可取 .
2、使得 , 为真命题的一个必要不充分条件是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】若 , 为真命题,则 时 .
而 ,故当 时取到最大值 ,故 .
因此 是所求必要不充分条件的范围的真子集,故选项中只有 满足条件.故选 C.
3、若对任意 ,不等式 恒成立,则实数 的取值范围是______.
【答案】
【详解】分离参数:由 ,因为 时 ,两边同除以 (不等号方向不变)得 ,即 .恒成立取最紧的一端,故 .由基本不等式得,当且仅当时等号成立,所以实数 的取值范围是 .
iii.主元法
题面换成"对 恒成立,求 "——参数 的范围已知,反而是 待求.这时把参数换当主元:整理成关于 的一次式,设为 ,则 是关于 的一次函数;一次函数在 上的最值只在两个端点取到,所以"对一切 成立"等价于"在 、 两个端点处同时成立"——两个不等式联立即可解出 .注意一次项系数含 ,它为零时一次式退化为常数,这一支要单独讨论.
方法:题面是"对 在给定范围内取值时不等式恒成立,求 ",参数一次而 反而是待求量,就用主元法——把 看作自变量,整理成关于 的一次式,其最值只在两端点取到,故只需两端点处同时成立,由一次函数的单调性保证.
易错:系数为零的那一支必须单独讨论,漏掉就会把不成立的 也放进去.
例3、对于 ,不等式 恒成立的 的取值范围是______.
解:参数 是一次而 待求,按主元法先把原式整理成关于 的一次式:
.
设 ().它是关于 的一次式,最值必在端点取到,所以按系数 的符号分三种情况.
当 时,, 对一切 成立,不满足 ,舍去.
当 时,, 关于 递增,最小值在左端点 处:,解得 或 ;与 取交集得 .
当 时,, 关于 递减,最小值在右端点 处:,解得 或 ;与 取交集得 .
综上, 的取值范围是 或 .
1、若 时,不等式 恒成立,则实数 的取值范围是______.
【答案】
【详解】把 看成关于 的一次式,由题知当 时它恒为正,由于一次式在端点处取最值,所以
,解得 .
所以实数 的取值范围是 .
2、若对任意 ,不等式 恒成立,则实数 的取值范围是______.
【答案】
【详解】把原式整理成关于 的一次式:.
设 (),它是关于 的一次式,最值必在端点取到,按系数 的符号分三种情况.
当 时,, 恒成立,符合题意;
当 时,, 关于 递增,最小值在左端点 处:,其判别式 ,恒成立,故 都符合题意;
当 时,, 关于 递减,最小值在右端点 处:,解得 ,故 且 .
综上,实数 的取值范围是 .
3、若对任意 ,不等式 恒成立,则实数 的取值范围是______.
【答案】
【详解】把原式整理成关于 的一次式:.
设 (),按系数 的符号分三种情况.
当 ,即 时,,不满足 ,舍去;
当 时,, 关于 递增,最小值在左端点 处:,无解,舍去;
当 时,, 关于 递减,最小值在右端点 处:,解得 ,与 取交集得 .
综上,实数 的取值范围是 .
题型二 有解问题
方法:题面出现"存在 使……成立""有解""能成立",或"命题为假"(否定后是存在性),就用最值法——有解取"最松"的一端,即式子 有解等价于 不超过该式的最大值;参数未分离时先分离,再求另一侧在给定 取值集合上的最大值.
易错:题面给"命题为假"时先翻量词再定方向,直接照原题面求最值会全盘跑偏.
例4、存在 ,使不等式 成立,则实数 的取值范围是______.
解:不等式左边只含 、右边只含 ,参数已天然分离.按"存在"取最松的一端:
,.
因为 在 上随的增大而增大,.
所以只需 ,即 ,因式分解得 ,解得 .
对照一下:若把题干改成"对任意 都成立",就要改用最小值 ,答案完全不同.可见"存在"二字直接决定了取哪一端.
分离后形如 的分式,先把分子按分母配凑成 的对勾形式再换元,用对勾函数的单调性在给定范围上求最值.
例5、若存在 ,使不等式 成立,则 的取值范围是______.
解:把含 的项集中到一边:.
因为 时 ,两边同除以 (不等号方向不变)得 .存在要取最大值一端,故 .
先按分母配凑分子:.
这个形态提示换元:令 ,由 得 ,于是设 ().
最大值只能比较范围两端: 时 , 时 ,故 的最大值为 .
所以 ,即 的取值范围是 .
(若误取对勾函数的极小值 ,答案会小一大截.)
1、命题","为假命题的一个充分不必要条件是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】原命题","为假命题,等价于它的否定
","为真命题,
即对于 , 成立.
设 ,开口向上,对称轴为 ,
故 在 上单调递减,最小值为 (当 时取得).
因此原命题为假等价于 ,即原命题为假对应集合为 .
充分不必要条件对应集合是 的真子集,选项中仅有 满足条件,
因此命题为假的一个充分不必要条件是 .
2、","的一个充分不必要条件是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】,,所以 .
当 时,,当且仅当 即 时取等号,所以 .
则 ,.
选项 A, 能推出 ,而 不能推出 ,故 是它的一个充分不必要条件;
选项 B 是它的充分必要条件,选项 C、D 是既不充分也不必要条件.
3、若存在 ,使得不等式 成立,则实数 的取值范围为______.
【答案】 或
【详解】把 看成关于 的一次式,"存在"只需一个端点处成立:
时 ①,或 时 ②.
解①可得 或 ;解②可得 或 .
实数 的取值范围为 或 .
题型三 根的分布问题
题面给出的是根的位置——"方程的两根都大于 ""有一正根一负根""一根比 大、另一根比 小".这类题不要去解方程:根往往带根式,题目也不要求写出根,只需把根"框"进指定范围.基本路子就是"三个看":判别式、对称轴、特殊点的函数值.
1. 根与常数 的比较
分布情况
两根都小于即
两根都大于即
一根小于,一大于即
大致图象
(a>0)
得出的结论
大致图象
(a<0)
得出的结论
综合结论
(不讨论a)
2.根在给定范围内的分布
分布情况
两根都在
内
两根仅有一根在内
(图象有两种情况,只画了一种)
一根在内,另一根
在内,
大致图象
()
得出的结论
或
大致图象
()
得出的结论
或
综合结论
(不讨论)
——————
例6、若关于 的方程 的两根都大于 ,求实数 的取值范围.
解:设二次函数 ,开口向上.
判别式:,解得 或 .
对称轴:,解得 .
代入值:把 代入,得 ,需与开口方向同号,即 ,解得 .
三条同时成立,取交集得 .
1、""是"一元二次方程 有两个异号的实数根"的( )条件
A.充分不必要 B.必要不充分
C.充要 D.既不充分也不必要
【答案】C
【详解】设一元二次方程的两根是 ,.
充分性:当 时,根据根与系数的关系 可知 ,所以方程的两根必有一正一负,充分性成立;
必要性:当方程有两个异号实根时,则有 ,所以 ,必要性成立.
所以是充要条件.故选 C.
2、(多选)已知关于 的方程 ,则下列说法正确的是( )
A.当 时,方程的两个实根和为
B.方程无实根的一个必要条件是
C.方程有两个正实根的充要条件是
D.方程有两个正实根的一个充分条件是
【答案】BCD
【详解】对于 A,当 时,方程 无实数根,所以 A 错误;
对于 B,方程无实数根,则 ,解得 ,
又由 是 的真子集,所以方程无实根的一个必要条件是 ,故 B 正确;
对于 CD,方程有两个正实数根的充要条件是 ,解得 ,
且 是 的真子集,
所以方程有两个正实根的一个充分条件是 ,故 CD 正确.
3、方程 有两个正实根,则实数 的取值范围为______.
【答案】
【详解】因为方程 有两个正实根 ,,
所以 ,解得 .
实数 的取值范围为 .
4、方程 的两根都大于 的一个充分不必要条件是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】设二次函数 ,其图象对称轴为 ,
由方程 的两根都大于 ,等价于把 代入的函数值为正、且 :
,
即 ,解得 ,即 .
对于 A:因 是 的真子集,故 是两根都大于 的充分不必要条件,故 A 正确;
对于 B:由上分析知, 是两根都大于 的充要条件,故 B 错误;
对于 C:因 ,若取 ,故 不是两根都大于 的充分条件,故 C 错误;
对于 D:因 ,若取 ,故 不是两根都大于 的充分条件,故 D 错误.
故选 A.
5、已知方程 的两根都在集合 内,则 的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】设二次函数 ,设 的两根为 ,.
由 , 都在集合 内,把 、 分别代入,函数值需为正,且对称轴在内、:
,解得 .
所以 的取值范围为 .故选 D.
6、设二次函数 .
(1)若关于 的方程 有两个不相等的实数根,且两根都大于等于 且小于等于 ,求实数 的取值范围;
(2)若关于 的方程 有一个根小于 ,另一个根大于 且小于 ,求实数 的取值范围.
【答案】(1). (2).
【详解】(1)设二次函数 ,由题意可知其图象与 轴有两个交点,且交点的横坐标都在 与 之间(含端点).
把 、 分别代入:函数值分别为 (恒非负)与 ,需 ;再加上 与对称轴位置:
,即 ,
解得 .
即实数 的取值范围是 .
(2)由 得 ,
设二次函数 ,由题意可得其图象与 轴交点的横坐标一个小于 ,另一个大于 且小于 .
把 代入需函数值为负、把 代入需函数值为正:
,即 ,解得 .
即实数 的取值范围是 .
课后作业
1、已知不等式 的解集是 ,若对于任意 ,不等式 恒成立,则 的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】由题意得 和 是关于 的方程 的两个实数根,
所以 ,解得 ,
所以 .
由 得 .
当 时,.
所以 ,则 的取值范围是 ,故 A 正确.
2、已知命题 :,.若命题 为假命题,则实数 的取值范围是( )
A. B. C. D. 或
【答案】A
【详解】由题意得命题 的否定 :, 为真命题,
设二次函数 (),其对称轴为 .
当 ,即 时,函数最小值为 (当 时取得),
由题意得 ,即 ,与 矛盾,;
当 ,即 时,函数最小值为
,
由题意得 ,即 或 ,.
综上 .故选 A.
3、(多选)对于所有实数 ,使得不等式 恒成立的一个充分不必要条件可以是( )
A. B. C. D.
【答案】AC
【详解】若不等式 对于所有实数 恒成立,则 ,即 .
的充分不必要条件可以是它的真子集,故 A、C 正确.
4、若 , 是真命题,则实数 的取值范围是______.
【答案】
【详解】当 时, 恒成立,符合题意;
当 时,, 是真命题,
则 ,解得 .
综上, 的取值范围为 .
5、对于任意的实数 ,,则 的取值范围是______.
【答案】
【详解】原问题等价于关于 的一次不等式: 在 时恒成立,
把 看成关于 的一次式,两个端点处都得非负:
,解得 .
所以 的取值范围是 .
6、(多选)下列命题正确的是( )
A. 在集合 上恒成立,则实数 的取值范围是
B.关于 的不等式 的解集是 ,则关于 的不等式 的解集是 或
C.若关于 的方程 的一根比 大且另一根比 小,则 的取值范围是
D."集合 中只有一个元素"是""的必要不充分条件
【答案】ABD
【详解】对于 A:设二次函数 ,由 在集合 上恒成立,得 、 时的函数值都不大于零:
,解得 ,即 的取值范围是 ,故 A 正确;
对于 B: 关于 的不等式 的解集是 ,,
则 等价于 ,即 ,即 ,解得 或 ,
所以解集是 或 ,故 B 正确;
对于 C:要使方程的一根比 大且另一根比 小,设二次函数 ,把 代入需 :
即 ,解得 ,所以 的取值范围为 ,故 C 错误;
对于 D:若集合 中只有一个元素,当 时 ,符合题意;
当 时,则 ,解得 .
综上可得 或 .
所以由"集合 中只有一个元素"推不出"",充分性不成立;
由""能推出"集合 中只有一个元素",必要性成立.
所以前者是后者的必要不充分条件,故 D 正确.故选 ABD.
7、已知二次函数 .
(1)求关于 的不等式 的解集;
(2)若关于 的不等式 的解集中恰有 个整数,求实数 的取值范围;
(3)当 时,不等式 恒成立,求实数 的取值范围.
【答案】(1)当 时解集为 或 ;当 时为 ;当 时为 或 .
(2) 或 . (3).
【详解】(1)因为 ,
当 时,,此时不等式 的解集为 或 ;
当 时,,此时不等式 的解集为 ;
当 时,,此时不等式 的解集为 或 .
(2)当 时,,此时 的解集为 ,
要使解集中恰有 个整数,则 ,解得 ;
当 时,,此时 的解集为 ,不符合题意;
当 时,,此时 的解集为 ,
要使解集中恰有 个整数,则 ,解得 .
综上:实数 的取值范围为 或 .
(3)由 整理得 ,
即 对 恒成立.
又因为 .
令 ,,则 ,
可得 .
因为 ,当且仅当 ,即 时等号成立,
且 ,所以 ,
可得 ,所以 的取值范围是 .
8、已知关于 的不等式 .
(1)是否存在实数 ,使不等式对任意 恒成立,并说明理由;
(2)若不等式对于 恒成立,求实数 的取值范围;
(3)若存在 使不等式成立,求 的取值范围.
【答案】(1)不存在,理由见解析. (2). (3).
【详解】(1)当 时, 不恒成立;
当 时,若不等式对于任意实数 恒成立,则需 且 ,
而 ,故无解.
所以不存在实数 ,使不等式对任意 恒成立.
(2)把 看成关于 的一次式,当 时它恒小于零,当且仅当两个端点处都小于零:
.
由 得 或 ;由 得 .
取交集得 的取值范围是 .
(3)因为 ,所以由 得 ,
所以 .
设 (),则 ,
所以 .
设 (),显然 在 上为增函数,
所以当 时 取最小值 ,所以 .
所以 的取值范围是 .
9、设 .
(1)若不等式 对一切实数 恒成立,求实数 的取值范围;
(2)在(1)的条件下,求 的最小值;
(3)解关于 的不等式 .
【答案】(1). (2). (3)当 时解集为 ;当 时为 或 ;当 时为 或 ;当 时为 ;当 时为 .
【详解】(1)由题意知 对一切实数 恒成立,
故 对一切实数 恒成立.
当 时,得 ,不满足题意;
当 时,则需满足 ,解得 .
综上所述,.
(2)由(1)可知 ,则 ,
,
当且仅当 即 时等号成立.
故 的最小值为 .
(3)由 ,可得 .
①当 时, 即 ,解集为 ;
②当 时,,不等式即为 ,解集为 或 ;
③当 时,,不等式即为 ,解集为 或 ;
④当 时,可得 ,解集为 ;
⑤当 时,,不等式即为 ,解集为 .
综上可得原不等式的解集为:
当 时,解集为 ;当 时,解集为 或 ;
当 时,解集为 或 ;当 时,解集为 ;当 时,解集为 .
10、已知 , 是方程 的两个实根.
(1)若 ,求实数 的值;
(2)若两根都大于 ,求 的取值范围.
【答案】(1). (2).
【详解】(1)由 , 是方程的两个实根,得 ,,
且 ,解得 或 .
由 ,得 ,即 .
解得 或 .
又 或 ,经检验 不满足 应舍去,所以 .
(2)由方程两根都大于 ,得 ,解得 .
所以 的取值范围是 .
1
学科网(北京)股份有限公司
$
恒成立、有解问题,根的分布问题
知识梳理
1、恒成立与有解问题
1.1 恒成立与有解的含义
恒成立:对集合 中的每一个 ,不等式都成立;只要在 里找到一个反例,恒成立就不成立.有解(也叫能成立、存在性成立):只要 中存在一个 使不等式成立即可,其余的 取什么都不管.
两者的否定关系是:量词与不等号同时反转.;,其中 与 互换、 与 互换.所以恒成立的否定是有解,有解的否定是恒成立;题目说"命题为假""不成立""不存在"时,先把命题翻成反面,再按 1.2 的结论处理.
1.2 最值转化结论
设含 的式子在 上的最大值为 、最小值为 ,则:
不等式
转化结论
式子 对 恒成立
式子 对 恒成立
式子 对 有解
式子 对 有解
2、一元二次方程根的分布问题
根的分布问题,是问方程 ()的两根 、 相对某个常数或某个范围的位置.设二次函数 ,则两根就是图象与 轴交点的横坐标,根的位置问题就是交点的位置问题.开口方向确定后,看三样:
① 判别式 ——图象与 轴有没有交点、有几个交点;
② 对称轴 ——交点大概落在哪一侧、是否落在指定范围内;
③ 特殊点处的函数值——把特殊点的横坐标代入 ,由函数值的正负锁定交点相对它的位置.
具体各类位置对应什么条件、图象长什么样,见题型三的知识讲解与配图.
题型一 恒成立问题
i.在R上恒成立——判别式法
题面出现"对任意 都成立""解集为 ""命题为真",且 取全体实数、式子是整式二次——这时不需要求最值,直接看图象:设二次函数 ,"对一切 恒正"就是抛物线整条在 轴上方,而这当且仅当开口向上且与 轴无交点;交点个数由判别式决定, 无交点、 恰有一个公共点(此时函数在顶点处取到 ,不满足严格大于零)、 有两个交点.所以恒正 开口向上且 ;恒负 开口向下且 ;带等号(、)时允许取到 ,判别式放宽为 .
方法:题面出现"对任意 都成立""解集为 ""命题为真",且 取全体实数、式子是整式二次——判别式法:抛物线整条在 轴上方,当且仅当开口向上且与 轴无交点,故开口向上且 保证恒正.
易错:含参数时先讨论二次项系数为零,漏了就少一支;带等号时判别式要放宽为 .
例1、已知命题","是真命题,则实数 的取值范围为( )
A. B.
C. D. 或
解:二次项系数是常数 ,抛物线要整条在 轴上方即与 轴无交点,故只需 :
,解得 .
所以 的取值范围为 ,选 A.
端点为什么取不到:若放宽成 ,则 时原式为 ,在 处取到 ; 时原式为 ,在 处取到 ,都不满足"大于 ".严格不等号对应严格的 .
1、若不等式 的解集是 ,则 的范围是( )
A. B. C. D.
2、(多选)若命题","是假命题,则 的值可以是( )
A. B. C. D.
3、已知命题“,”是真命题,则实数 的取值范围是______.
ii.在给定集合上恒成立——分离参数法
的取值集合是给定的范围(不是全体实数)时,判别式不再够用——抛物线只需在这一段上位于 轴上方,整条曲线的位置无所谓.这时首选分离参数法:把参数干净地分到不等式一边,把分离后不含参数的一侧记作 ,化成 (或 )后,"对每个 都成立"就变成" 不低于 在 上的最大值(不超过最小值)"——这正是知识梳理 1.2 最值转化结论的直接应用.
使用时按四步走:①移项,把含参数的项集中到一边;②两边同除以含 的式子前先定号,范围端点处除数为零的要单独代入检验;③求 在给定范围上的最值——对勾函数 型的注意单调性分段,必要时换元;④严格不等号求出的边界,代回检验端点能否取到.
方法:参数能干净地分到不等式一边,就用分离参数法——按恒成立取"最紧"的一端,化为 不超过(或不低于)该式在给定 取值集合上的最小值(最大值),再求最值,由最值转化结论保证.
易错:除以含 的式子前先定号;严格不等号求得的边界要代回检验端点能否取到.
例2、若命题 :"存在 ,使得 "为假命题,则实数 的最大值是( )
A. B. C. D.
解:题面是"存在 使 "为假命题,先翻量词——它等价于"对任意 ,都有 恒成立".
分离参数:由 ,因为 时 ,两边同除以 (不等号方向不变)得 .参考1.2表格可知,此时 .由基本不等式可得,,当且仅当时等号成立,所以.
检验端点: 时原式为 ,在 上恒成立,可以取到,所以 的最大值是 ,选 C.
1、若命题","为真命题,则实数 的一个值为______.
2、使得 , 为真命题的一个必要不充分条件是( )
A. B. C. D.
3、若对任意 ,不等式 恒成立,则实数 的取值范围是______.
iii.主元法
题面换成"对 恒成立,求 "——参数 的范围已知,反而是 待求.这时把参数换当主元:整理成关于 的一次式,设为 ,则 是关于 的一次函数;一次函数在 上的最值只在两个端点取到,所以"对一切 成立"等价于"在 、 两个端点处同时成立"——两个不等式联立即可解出 .注意一次项系数含 ,它为零时一次式退化为常数,这一支要单独讨论.
方法:题面是"对 在给定范围内取值时不等式恒成立,求 ",参数一次而 反而是待求量,就用主元法——把 看作自变量,整理成关于 的一次式,其最值只在两端点取到,故只需两端点处同时成立,由一次函数的单调性保证.
易错:系数为零的那一支必须单独讨论,漏掉就会把不成立的 也放进去.
例3、对于 ,不等式 恒成立的 的取值范围是______.
解:参数 是一次而 待求,按主元法先把原式整理成关于 的一次式:
.
设 ().它是关于 的一次式,最值必在端点取到,所以按系数 的符号分三种情况.
当 时,, 对一切 成立,不满足 ,舍去.
当 时,, 关于 递增,最小值在左端点 处:,解得 或 ;与 取交集得 .
当 时,, 关于 递减,最小值在右端点 处:,解得 或 ;与 取交集得 .
综上, 的取值范围是 或 .
1、若 时,不等式 恒成立,则实数 的取值范围是______.
2、若对任意 ,不等式 恒成立,则实数 的取值范围是______.
3、若对任意 ,不等式 恒成立,则实数 的取值范围是______.
题型二 有解问题
方法:题面出现"存在 使……成立""有解""能成立",或"命题为假"(否定后是存在性),就用最值法——有解取"最松"的一端,即式子 有解等价于 不超过该式的最大值;参数未分离时先分离,再求另一侧在给定 取值集合上的最大值.
易错:题面给"命题为假"时先翻量词再定方向,直接照原题面求最值会全盘跑偏.
例4、存在 ,使不等式 成立,则实数 的取值范围是______.
解:不等式左边只含 、右边只含 ,参数已天然分离.按"存在"取最松的一端:
,.
因为 在 上随的增大而增大,.
所以只需 ,即 ,因式分解得 ,解得 .
对照一下:若把题干改成"对任意 都成立",就要改用最小值 ,答案完全不同.可见"存在"二字直接决定了取哪一端.
分离后形如 的分式,先把分子按分母配凑成 的对勾形式再换元,用对勾函数的单调性在给定范围上求最值.
例5、若存在 ,使不等式 成立,则 的取值范围是______.
解:把含 的项集中到一边:.
因为 时 ,两边同除以 (不等号方向不变)得 .存在要取最大值一端,故 .
先按分母配凑分子:.
这个形态提示换元:令 ,由 得 ,于是设 ().
最大值只能比较范围两端: 时 , 时 ,故 的最大值为 .
所以 ,即 的取值范围是 .
(若误取对勾函数的极小值 ,答案会小一大截.)
1、命题","为假命题的一个充分不必要条件是( )
A. B. C. D.
2、","的一个充分不必要条件是( )
A. B. C. D.
3、若存在 ,使得不等式 成立,则实数 的取值范围为______.
题型三 根的分布问题
题面给出的是根的位置——"方程的两根都大于 ""有一正根一负根""一根比 大、另一根比 小".这类题不要去解方程:根往往带根式,题目也不要求写出根,只需把根"框"进指定范围.基本路子就是"三个看":判别式、对称轴、特殊点的函数值.
1. 根与常数 的比较
分布情况
两根都小于即
两根都大于即
一根小于,一大于即
大致图象
(a>0)
得出的结论
大致图象
(a<0)
得出的结论
综合结论
(不讨论a)
2.根在给定范围内的分布
分布情况
两根都在
内
两根仅有一根在内
(图象有两种情况,只画了一种)
一根在内,另一根
在内,
大致图象
()
得出的结论
或
大致图象
()
得出的结论
或
综合结论
(不讨论)
——————
例6、若关于 的方程 的两根都大于 ,求实数 的取值范围.
解:设二次函数 ,开口向上.
判别式:,解得 或 .
对称轴:,解得 .
代入值:把 代入,得 ,需与开口方向同号,即 ,解得 .
三条同时成立,取交集得 .
1、""是"一元二次方程 有两个异号的实数根"的( )条件
A.充分不必要 B.必要不充分
C.充要 D.既不充分也不必要
2、(多选)已知关于 的方程 ,则下列说法正确的是( )
A.当 时,方程的两个实根和为
B.方程无实根的一个必要条件是
C.方程有两个正实根的充要条件是
D.方程有两个正实根的一个充分条件是
3、方程 有两个正实根,则实数 的取值范围为______.
4、方程 的两根都大于 的一个充分不必要条件是( )
A. B. C. D.
5、已知方程 的两根都在集合 内,则 的取值范围为( )
A. B. C. D.
6、设二次函数 .
(1)若关于 的方程 有两个不相等的实数根,且两根都大于等于 且小于等于 ,求实数 的取值范围;
(2)若关于 的方程 有一个根小于 ,另一个根大于 且小于 ,求实数 的取值范围.
课后作业
1、已知不等式 的解集是 ,若对于任意 ,不等式 恒成立,则 的取值范围是( )
A. B. C. D.
2、已知命题 :,.若命题 为假命题,则实数 的取值范围是( )
A. B. C. D. 或
3、(多选)对于所有实数 ,使得不等式 恒成立的一个充分不必要条件可以是( )
A. B. C. D.
4、若 , 是真命题,则实数 的取值范围是______.
5、对于任意的实数 ,,则 的取值范围是______.
6、(多选)下列命题正确的是( )
A. 在集合 上恒成立,则实数 的取值范围是
B.关于 的不等式 的解集是 ,则关于 的不等式 的解集是 或
C.若关于 的方程 的一根比 大且另一根比 小,则 的取值范围是
D."集合 中只有一个元素"是""的必要不充分条件
7、已知二次函数 .
(1)求关于 的不等式 的解集;
(2)若关于 的不等式 的解集中恰有 个整数,求实数 的取值范围;
(3)当 时,不等式 恒成立,求实数 的取值范围.
8、已知关于 的不等式 .
(1)是否存在实数 ,使不等式对任意 恒成立,并说明理由;
(2)若不等式对于 恒成立,求实数 的取值范围;
(3)若存在 使不等式成立,求 的取值范围.
9、设 .
(1)若不等式 对一切实数 恒成立,求实数 的取值范围;
(2)在(1)的条件下,求 的最小值;
(3)解关于 的不等式 .
10、已知 , 是方程 的两个实根.
(1)若 ,求实数 的值;
(2)若两根都大于 ,求 的取值范围.
1
学科网(北京)股份有限公司
$