函式方程不等式解題方法集錦

2021-03-03 23:05:24 字數 2376 閱讀 2268

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(2023年上海春季)若函式f(x)=,則f-1

【例3】(2023年全國春季)設函式f(x)=,求f(x)的單調區間,並證明f(x)在其單調區間上的單調性。

分析:解決有關概念問題,一般都可以從它的定義開始。這個函式的單調區間既可以利用圖象來求,也可以利用定義域結合特殊值的方法來求;證明也有兩種方法,一是利用單調性的定義,二是利用函式的導數證明。

解法1:函式f(x)=的定義域為(-∞,-b)∪(-b,+∞)。函式f(x)在(-∞,-b)上是減函式,在(-b,+∞)上也是減函式。

取x1,x2∈(-b,+∞),且x1f(x1)-f(x2)=.

∵a-b>0,x2-x1>0,(x1+b)(x2+b)>0.

∴f(x1)-f(x2)>0,即f(x)在(-b,+∞)上是減函式。

同理可證f(x)在(-∞,-b)上也是減函式。

解法2:f/(x)=,顯然,當x≠-b時,f/(x)< 0恆成立,所以函式f(x)在(-∞,-b)∪(-b,+∞)上是減函式。

不難看出,利用導數解決有關單調性的問題有時還是很方便的。

【例4】(2023年全國)設函式f(x)=,其中a>0。解不等式:f(x) ≤1.

分析:這個不等式是乙個無理不等式,解無理不等式的基本思路是轉化為有理不等式,然後再解。轉化的基本方法是兩邊平方,在兩邊平方時要注意等價性。

解:f(x) ≤1即

由(2)得:x[(a2-1)x+2a] 0.

當 0當 a>1時,得:x0或。而這時因為,所以,當0解不等式是乙個基本技能,應熟練掌握每一類不等式的基本解法,清楚容易發生的錯誤,這樣才可能在解決時避免出現類似的錯誤。

【例5】(2023年上海)已知函式f(x)=,x∈.

(1)當a=時,求函式f(x)的最小值;

(2)若對任意的x∈,f(x)>0恆成立,試求a的取值範圍。

分析:本題考查求函式的最值的方法,以及等價變換和函式思想的運用。當a=時,f(x)= ,當且僅當時等號成立,而,也就是說這個最小值是取不到的。

解:(1)當a=時,f(x)=,這時f/(x)=1-,當x∈時,f/(x)>0,說明函式f(x)為增函式,所以當x=1時,取到最小值f(1)=3.5.

(2)解法1:f(x)>0恆成立,就是x2+2x+a>0恆成立,而函式g(x)=x2+2x+a在上增函式,所以當x=1時,g(x)取到最小值3+a,故3+a>0,得:a>-3。

解法2:f(x)>0恆成立,就是x2+2x+a>0恆成立,即a>-x2-2x恆成立,這只要a大於函式-x2-2x的最大值即可。而函式-x2-2x在上為減函式,當x=1時,函式-x2-2x取到最大值-3,所以a>-3。

函式、方程不等式之間有著密切的聯絡,在解題時要重視這種聯絡,要善於從函式的高度理解方程和不等式的問題,也要善於利用方程和不等式的知識解決函式的問題。

二、對函式、方程、不等式之間的聯絡要能靈活運用

【例6】(97年全國)不等式組的解集是

a.= [f(x1)-f(x2)]2<0(f(x1) f(x2)),所以在(x1,x2)上必有乙個實根。

(2)因為x1,m-,x2成等差數列,所以x1+x2=2m-1.

由2f(m)= f(x1)+f(x2),得:a(2m2-x12-x22)+b(2m-x1-x2)=0,將上式代入,得:

b=-a(2m2-x12-x22),所以x0=.

【例10】(97年全國)設二次函式f(x)= ax2+bx+c,方程f(x)-x=0的兩根x1,x2滿足0(1)當x∈(0,x1)時,證明:x(2)設函式f(x)的圖象關於直線x=x0對稱,證明:x0<.

分析:(1)欲證x同除a(x-x1)<0,得:0< x2-x<。

(2)欲證x0<,即證<,而x1,x2是方程ax2+(b-1)x+c=0的兩根,所以x1+x2=,故=。

【例11】已知a,b,c∈r,函式f(x)= ax2+bx+c.

(1)若a+c=0,f(x)在[-1,1]上的最大值為2,最小值為,證明:a0且||<2;

(2)若a>0,p、q滿足p+q=1,且對任意的實數x、y均有pf(x)+qf(y)≥f(px+qy),證明:0≤p≤1.

分析:(1)用反證法。假設a=0或||≥2,由a+c=0,得a=-c,故f(x)= ax2+bx- a.

當a=0時,f(x)= bx,是乙個單調函式,其最大值為|b|,最小值為-|b|,又已知得:|b|=2且-|b|=,矛盾,故a0。

當||≥2時,|-|≥1,函式f(x)在[-1,1]上也是單調函式,由上可知矛盾,故||<2。

綜合以上兩種情況,得a0且||<2;

(2)pf(x)+qf(y)-f(px+qy)=p(ax2+bx+c)+q(ay2+by+c)-[a(px+qy)2+b(px+qy)+c]

=ap(1-p)2x2-2apqxy+aq(1-q)y2=apq(x-y)2≥0,因為a>0,(x-y)2≥0,所以pq≥0,p(1-p)≥0,故0≤p≤1.

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