解不等式的理论依据和常用方法
(2019-11-27 16:16:27)分类: 教学随笔 |
解不等式是高中学生必须掌握的基本知识,理清解不等式的理论依据和需要注意的问题,对于解不等式是很有帮助的。
中学数学中涉及到的解不等式的理论依据和需要注意的问题主要有:不等式中代数式的取值范围,函数的单调性,函数的图象,符号法则。
1、不等式成立的前提条件是不等式要有意义,不等式中的代数式都要满足取值范围的要求,也就是要满足函数定义域的要求。
例如,解不等式lnx<0时,如果没有注意到对数函数定义域的要求,就会得出x<1这样的错误结论。
忽视取值范围的要求就有可能导致错误的结论。
例1.若不等式lnx<0不成立,求实数x的取值范围。
错误解法:不等式lnx<0不成立,则有lnx≥0;解不等式lnx≥0,得x≥1,所以,实数x的取值范围为[1,+∞)。
错解分析:使得不等式lnx<0不成立的实数x,除了满足lnx≥0成立的x之外,还有当x≤0时使得lnx无意义的情况。
正确解法:解不等式lnx<0,得0,所以,使得不等式lnx<0不成立的实数x的取值范围为(-∞,0]∪[1,+∞)。
例2.若不等式x2>1不成立,求实数x的取值范围。
解:不等式x2>1不成立,则有x2≤1,解之得-1≤x≤1,所以实数x的取值范围为[-1,1]。
例1中不等式lnx<0不成立与不等式lnx≥0不同解,但是,例2中不等式x2>1不成立与不等式x2≤1同解,为什么?
例1是关于对数函数的不等式,对数函数的定义域是正实数集,不等式lnx<0不成立还有使得lnx无意义的情况;例2是关于二次函数的不等式,二次函数的定义域是全体实数,不等式x2>1不成立,没有x2无意义的情况。
对于不等式f(x)>0来说,如果函数f(x)的定义域是全体实数,那么,不等式f(x)>0不成立与不等式f(x)≤0同解;如果f(x)的定义域不是全体实数,那么,不等式f(x)>0不成立包括f(x)无意义和不等式f(x)≤0两种情况。
2、解不等式的主要理论依据是函数的单调性。
例3.解不等式2x≤21-x.
解:由2x≤21-x得x≤1-x,所以x≤1/2.
上面的解法中,由2x≤21-x得x≤1-x的依据就是函数f(x)=2x是增函数。
例4.函数y=f(x)是定义在实数集R上的减函数,解关于x 的不等式f(x) ≤f(2-x).
解:由题设条件可知:x≥2-x,即x≥1.
例5.已知函数f(x)=ln x+2x,若f(x2-4)<2,求实数x的取值范围。
分析:若将x2-4代入函数f(x)的解析式,那么不等式f(x2-4)<2将无法解决;如果我们注意到函数f(x)=ln x+2x是在区间(0,+∞)上的增函数,且f(1)=2,那么,不等式f(x2-4)<2= f(1)就可以变形为0<<i>x2-4<1,所以,实数x的取值范围为(- ,-2)∪(2, ).
函数的单调性是解指数不等式、对数不等式的主要依据,解关于抽象函数的不等式时,必须先确定该函数的单调性。
3、解二次不等式、三角不等式时可以利用函数的图像。
中学数学中,解二次不等式、解三角不等式时,我们可以利用函数的图像。
解关于x的二次不等式ax2+bx+c>0或ax2+bx+c<0(我们只讨论a>0的情况)时,我们所用的口诀“大于0取两边,小于0取中间”就是利用了二次函数的图像;解三角不等式时,要学会利用正弦函数y=sinx、余弦函数y=cosx和正切函数y=tanx的图像辅助我们解决问题。
解形如(x-x1)(x-x2)…(x-xn)>0(或<0,其中x1,x2,…,xn为已知的实数)的不等式时所用的“穿针引线法”,画的“线”就是函数f(x)=(x-x1)(x-x2)…(x-xn)的大致图像。
4、解分式不等式时,我们的主要依据是符号法则。
分式不等式f(x)/g(x)>0与f(x) g(x)>0同解,f(x)/g(x)<0与f(x) g(x)<0同解,就是利用了“两个非零实数的积与商同号”这样的符号法则。
分式不等式f(x)/g(x)≥0与f(x) g(x)≥0不同解,是因为分母有可能等于0;分式不等式f(x)/g(x)≥0可化为“f(x) g(x)≥0且g(x)≠0”,也可化为“f(x) g(x)>0或f(x)=0”;分式不等式f(x)/g(x)≤0的处理方法与此基本相同。