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光子问答精选[6]分离变量法

2016年09月10日 kafang 数海拾贝

编者的话 光子问答精选的形式改变了,从本周开始,每周将不定期发布多篇光子问答精选,文章以“方法、例题、练习”的架构来呈现.若您对光子问答精选有什么好的建议,可以滑动页面至底,点击右下角“写留言”畅所欲言.


分离变量法一般用来解决含参的不等式或方程问题,如:

1.当xD时,函数fa(x)在区间D上有零点,求参数a的取值范围,例如:方程x2?ax+1=0在区间(12,3)上有根,求实数a的取值范围.

2.对任意实数xD,均有fa(x)?0,求参数a的取值范围,例如:已知a是实数,函数 f(x)=2ax2+2x?3x[?1,1]上恒小于零,求实数a的取值范围.

下面通过例子来说明处理此类问题的不分离、全分离、半分离的解法.

 方程x2?ax+1=0在区间(12,3)上有根,求实数a的取值范围.

——光子问答 阳光灼伤冷瞳 2016-09-02 00:51

 【方式一:不分离解法(燕子)】
不分离,也就是将等式或不等式的右侧变为常数(往往取0).

对于本题,就不再对方程x2?ax+1=0进行处理,已经是不分离的状态.问题等价于:函数f(x)=x2?ax+1在区间(12,3)上有零点.
① 当Δ=0时,得a=±2,经验证a=2符合题意.
② 当Δ>0时.
f(x)(12,3)上有两个零点,则{12a23,Δ=a2?4>0,f(12)>0,f(3)>0.

解得2a52

f(x)(12,3)上只有一个零点,则f(12)?f(3)0

f(12)=0.
解得52?a103(注意到函数对应的方程两个根的乘积为1).

综上,实数a的取值范围是[2,103)

【方式二:全分离解法(意琦行)】
全分离,也就是让两边分别只含参数或变量.

问题等价于:?x(12,3),使得x2?ax+1=0成立.即?x(12,3),a=x2+1x=x+1x.

根据对勾函数的性质,如图:
可得a[2,103)

【方式三:半分离(张振)】
分离,也就是将一边化为含参直线,另一边化为不含参的函数,此时问题转化为直线与曲线的位置关系问题,因此往往对曲线的凹凸性有要求.(在高考范围内,只有基本初等函数和二次曲线的凹凸性可以直接使用).

h(x)=x2+1,x(12,3)g(x)=ax.则题意为求直线g(x)与曲线h(x)有公共点时的a的范围.考虑临界情况.如图:

当直线g(x)经过点A(12,54)时,解得a=52
当直线g(x)经过点B(3,10)时,解得a=103
当直线g(x)与曲线h(x)相切时,解得a=2

所以a[2,103)

 在解题的过程中,可以根据实际情况,选取较为简便的处理方式.


练习
1.已知a是实数,函数 f(x)=2ax2+2x?3x[?1,1]上恒小于零,求实数a的取值范围.

——光子问答 阿鹏  2016-09-07 13:13

2.设函数f(x)=ax2?2x+2,对满足 1x4 的一切x的值有f(x)>0,求实数a的取值范围.

——光子问答 阿鹏 2016-09-07 10:21

3.设函数f(x)=1xg(x)=ax2+bx (a,bR,a0),若 y=f(x) 的图象与 y=g(x)图象有且仅有两个不同的公共点 A(x1,y1)B(x2,y2),则下列判断正确的是(  )
A.当a0时,x1+x20, y1+y2>0
B.当a0时,x1+x2>0, y1+y20
C.当a>0时,x1+x20, y1+y20
D.当a>0时,x1+x2>0, y1+y2>0

——光子问答 燕子  2016-09-05 11:06


答案
1.(?,12)
2.(12,+)
3.B.

若要查阅详细的解答过程,请在光子问答APP中搜索用户名,查看用户提问的问题,找到对应时间所发的题即可.

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关于数海拾贝

“数海拾贝”由中国最顶尖的高中数学教研老师兰琦和金叶梅主编。第一个栏目《每日一题》,每天精选一道高中数学好题,从破题的思路,图文并茂的讲解到精辟到位的总结,同学们每天只要花上10分钟认真阅读和思考,一定能在两三个月获得明显的进步,在高考中取得好成绩。

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