众里寻他——求解一类恒成立问题的通法

来源:岁月联盟 作者:单正才 时间:2014-10-15
        充分挖掘隐藏在数学知识和数学思想方法中的人文价值,是每位数学教师义不容辞的责任。在求解恒成立问题中的参数取值时,通常采取等价转化的方法。但有时直接等价转化比较困难,这时采取的方法是:先确定参数所在范围——“众”,再从“众”里寻出参数的最终范围——“他”,同样也能达到等价转化的目的。这种求参数的方法, 称为“众里寻他”。下面就让我带你追寻“他”的行踪,一睹“他”的尊容。
        小隐于野
        例1:关于x的不等式ln(1+x)<ax在(0,+∞)上恒成立。求实数a的取值范围。
        分析:通常考虑通过分离常数,等价转化为求函数的最值或值域。但函数f(x)= 1n(1+x)/x(x>0)的最大值或值域不易求得,尝试用“众里寻他”法。
        解:ln(1+x)<ax在(0,+∞)上恒成立ln(1+x)-ax<0在(0,+∞)上恒成立。设h(x)=ln(1+x)-ax,则h′(x)=1/1+x-a。
        若a≥1,则x∈(0,+∞)时,h′(x)=1/1+x-a<0恒成立。
        ∴h(x)=ln(1+x)-ax在[0,+∞)上为减函数,有ln(1+x)-ax<h(0)=0。
        即ln(1+x)<ax在(0,+∞)上恒成立。若a≤0显然不满足条件。
        若0<a<l,则h′(x)=1/1+x-a=0,x=1/a-1,∴x∈(0,1/a -1)时h′(x)>0。
        ∴h(x)=ln(1+x)-ax在[0,1/a -1)上为增函数.
        当x∈(0,1/a -1)时,
        h(x)=ln(1+x)-ax>0不能使ln(1+x)<ax在(0,+∞)上恒成立。
        点评:本解法中,“R”即为“众”。先证明a≥1符合题意,实质上证明了充分性成立;再证明a≤0和0<a<1不符合题意,从而证明了a≥1也是必要条件。最终寻到了“他”。
        大隐于市
        例2(2010江苏高考,第20题):设f(x)是定义在区间(1,+∞)上的函数。其导函数f′(x),如果存在实数a和函数h(x),其中h(x)对任意的x∈(1,+∞)都有h(x)>0,使得f′(x)=h(x)(x2-ax+1),则称函数f(x)具有性质P(a)。
        (Ⅰ)设函数f(x)=ln(x)+  (x>1),其中b为实数。
        (i)求证:函数f(x)具有性质P(b)。