主参互换巧解题

来源 :数理化学习·高一二版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Rachellanye
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  当遇到题目中含参数问题时,如果正面考虑很困难,则可通过主元与参数的换位思考,重新设定参数,不仅会得到很自然的解题思路,而且求解过程更加简单快捷.
  例1 已知关于x的方程x3-ax2-2ax+a2-1=0有且只有一个实数根,则实数
  a的取值范围为.
  分析:习惯上我们把x,y,z等字母表示的量看成主元,实际解题时,应因“题”制宜,换位思考.由于题目是关于
  x的三次多项式不容易分解,故尝试通过主元与参数的换位,将关于x的三次方程看作关于a的二次方程来求解.
  解:原方程化为
  a2-(x2+x)·a+x3-1=0,
  即(a-x+1)·(a-x2-x-1)=0,
  故a=x-1或a=x2+x+1,由于原方程有且只有一个实数根,
  故x2+x+1-a=0无实数根,即
  Δ=12-4(1-a)<0,解得a<34.
  例2 函数f (x)=4x2-8mx+4m+3,若对任意的实数
  m∈[1,2],f (x)的值恒为正数,求x的范围.
  分析:由于是对任意的实数
  m∈[1,2],f (x)的值恒为正数,故换位思考,研究关于m的一次函数.
  解:记
  g(m)=(4-8x)m+4x2+3,由g(1)>0
  g(2)>0
  ,可由
  g(m)在
  m∈[1,2]上均有g
  (m)>0,立得
  4x2-8x+7>0 ①
  4x2-16x+11>0 ②
  ,由①可知:
  x∈R;由②可知:
  x>4+52或x<
  4-52;
  所以
  x>4+52或x<
  4-52.
  例3 (2013年浙江省高中数学竞赛)已知设二次函数
  f (x)=ax2+(2b+1)x-a-2 (a,b∈
  R,a≠0)在[3,4]上
  至少有一个零点,求a2+b2的最小值.
  分析:该函数中有两个参数a,b,不好处理,因此不妨换位思考,把
  a,b看成主元,x视为参数.由于
  a2+b2的结构特征,故可以联想到不等式
  (a2+b2)·(c2+d2)≥(ac+bd)2以及几何意义——动点
  P(a,b)到坐标原点距离的平方来考虑.
  解法1:由已知得,设t为二次函数在[3,4]上的零点,则有
  at2+(2b+1)t-a-2=0,
  变形,得
  (2-t)2=[a(t2-1)+2bt]2≤(a2+b2)[(t2-1)2+4t2]
  =(a2+b2)(1+t2)2,
  于是
  a2+b2≥(t-21+t2)2=
  1(t-2+5t-2+4)2
  ≥1100.
  因为
  t-2+5t-2,t∈[3,4]是减函数,上述式子在
  t=3,a=
  -225,b=-350时取等号,故
  a2+b2的最小值为
  1100.
  解法2:把等式看成关于
  a,b的直线方程
  :(x2-1)a+2xb+x-2=0,利用直线上一点(a,b)到原点的距离大于或等于原点到直线的距离,即
  a2+b2≥
  |x-2|(x2-1)2+(2x)2(以下同解法1).
  例4 (2012年浙江高考理科22(1)(ii))已知a>0,b∈R,函数
  f (x)=4ax3-2bx-a+b,0≤x≤1,证明
  f (x)+|2a-b|+a≥0.
  分析:若将x作为主元,则求最小值是涉及含参数a,b的三次函数的单调性,讨论很复杂.若先将
  b看成主元,
  a,x视为参数,则g(b)=4ax3-2bx+b+|2a-b|
  =
  2(2x3+1)a-2bx,2a>b
  2(2x3-1)a-2bx+2b,2a≤b
  ,
  由于x∈[0,1],所以当
  2a≤b时,要确定g(a)的单调性,必须对x进行讨论,因此情况也比较复杂.若先将a看成主元,b,x视为参数,则
  g(a)=4ax3-2bx+b+|2a-b|
  =
  -2x·b+2a(2x3+1),b<2a
  -2(x-1)·b+2a(2x3-1),b≥2a
  ,
  由于
  x∈[0,1],所以当
  b<2a时,
  g(b)是减函数或常数,当
  b≥2a时,g(b)是增函数或常数,所以
  [g(b)]min=g(2a)=2a(2x3-2x+1),设
  h(x)=2x3-2x+1,根据导数知识容易得到
  [h(x)]min=h(
  33)=
  2-839>0,
  又a>0,故原题得到证明.
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