浙江省苍南中学325800
近几年来,不等式恒成立问题成为了高考的一个热点,而解含有参数的不等式是不等式问题中的难点,也是近几年高考的热点。在具体求解不等式过程中,人们常常因为忽视对它的理解与全面掌握,从而造成了一些尴尬。如前几天笔者在给学生答疑时就遇到了此类问题。
下面是笔者在辅导时的一个教学片断,现摘录如下:
题目1:已知a=(1,x),b=(x2+x,-x),m为常数,且m≤-2,求使不等式a·b+2>m(+1)成立的x的范围。
学生:由a·b=x,则不等式即为x+2>m(+1),令f(m)=(+1)m-x-2,要使不等式(+1)m-x-2<0,且m<-2成立,则,解得x∈(0,+∞)。
师:想法很好啊,怎么想到的?
生:老师您前几天不是讲过一道题吗?
对于满足0≤p≤4的实数p,使x2+px>4x+p-3恒成立的x的取值范围是老师您当时不就是把式子变形为(x-1)p+(x2)-4x+3>0,后令f(p)=(x-1)p+(x2)-4x+3,从而把式子视作以p为元的一次函数,由单调性可知,只需f(0)>0且f(4)>0即可,从而得:x2-4x+3>0且x2>1,解得:x<-1或x>3。
师:嗯,不错,你学得很好,这种变元处理有时很能奏效的,不过问题一定要瞧清楚了,谁为主元,谁为常数。这题也是这么处理的吗,我粗略地判断一下,就给予肯定的结论了。
哪知这位学生却说:不对啊,老师这与题目给的答案对不上啊?
师:啊,是吗?(尴尬)(我开始意识到问题没那么简单)我开始仔细地重新看了看题目,想难道这种方法不对,不会啊,变元处理很恰当,那问题出在哪呢!几分钟后我知道了问题不在方法上,在题意的理解转化上。
师:x=-3能使x+2>m(+1)成立吗?
生:代入后发现,只要m<-3上式是可以成立的。
师:那也就是说若x>0,则不等式x+2>m(+1)将恒成立,而x+2>m(+1)成立却能推出除x>0以外的值,说明x>0只是不等式x+2>m(+1)恒成立充分条件并非充要条件。
生:哦,那就是说这道题目不是叫我们求它恒成立的条件,而是求它成立的充要条件。
师:是的,也就是说其实就是叫我们解不等式了。
生:哦,(一番思考后)得到解法,将不等式(x+2)>m(+1)移项整理,得:(x+2)(-1)<0,即(x+2)<0,解得:当m=-2时,x∈(0,+∞),当m<-2时,x∈(m,-2)∪(0,+∞)。
反思感悟:这种变元处理的方法似乎非常完美地化归不等式,构造函数,考虑一次函数的单调性,寻找条件,求解不等式,一气呵成。可却不知一开始方向就错了,把问题理解成了恒成立问题了。实质上这道题是求不等式恰成立的形式,而不是恒成立问题,学生往往走入误区,理解为恒成立问题,用恒成立的方法解决此类问题,就会造成偏差。所以在解不等式问题时,首先要理解题意,到底是恒成立还是恰成立问题,避免错解。而学生1的方法就是用了恒成立条件,从而得到的答案仅仅只是该不等式成立的一个充分条件,实质上该不等式的解集是恰成立的形式,两者既有联系又有区别。
生:老师,那这道题目您再帮我看看,我的解答与答案也是对不上的,问题是不是也出在这呢。(学生出示第二道题)
题目2:已知函数f(x)=ax2+bx+1(a<0,b∈R),设方程有两个实数根x1,x2,如果0<x1<2,且f(x)=x的两根相差为2,求实数b的取值范围。
生:由ax2+bx+1=x,得ax2+(b-1)x+1=0。根据题意,设两个根分别为x1,x1+2,∴f(x1)=f(x1+2),∴ax12+(b-1)x1+1=a(x1+2)2+(b-1)(x1+2)+1,即2ax1+2a+b-1=0,又因为0<x1<2,且a>0,再利用一次函数单调性,有,即,解得:b<1。
答案提供:已知x1x2=>0,∴x1与x2同号,又∵0<x1<2,|x2-x1|=2,∴(x1-x2)2=(x1+x2)2-4x1x2=-=4,∴2a+1=(b-1)2+1,由g(2)<0,得4a+2b<1,代入上式有2(b-1)2+1<3-2b,解得:b<。同样问题不是在方法上,还是在题意理解转化上。
师:方法1根据根始终介于0到2之间,并且单调递增,所以合情合理地根据条件,得到b<1,从答案来看,范围显然扩大了,误区在哪呢?实质上b<1仅仅只是对方程2ax1+2a+b-1=0存在解x1∈(0,2)成立,根据的是零点存在定理,而题目本身是要在(0,2)上的任意一个x1方程都得成立,本身是个恒成立问题,而且方程的成立不能忽略参数a,b的制约。
反思感悟1:由于解决数学恒成立问题,“变元法”的方法经常运用,造成了学生的定向思维,将“成立”误解为“恒成立”,误用等价转化,从而出现各种各样的错误。为了将“恒成立”问题“正本清源”,应将几种常见错误分析总结。例如将“成立”升格为“恒成立”,该类问题的解答错误常出在将“不大于”(或不小于)与“恒不大于”(或恒不小于)混淆,直接利用“恒不大于”(或恒不小于)来解决“不大于”(或不小于)问题。
反思感悟2:通过上述分析,我们知道对不等式成立问题要全面地加以分析,一方面要弄清题意,不等式成立问题有恰成立、恒成立、能成立问题,对每一不等式都得全面比较分析,弄清题意,再进行理解转化;另一方面要站在用函数思想解题的高度来处理问题,若在不等式中出现两个变量,其中一个变量的范围已知,另一个变量的范围为所求,且容易通过恒等变形构造函数,但对函数的应用要合理正确。
反思感悟3:对学生在解题过程中一再地造成这种误解的原因,主要还是在复习过程中,过于强调恒成立,而造成学生思维定势,没有将这类问题在数学学习方面作一些广泛的比较。推广到我们平时的新方法介绍课上,我们更要站在更高的角度,对学生已有的方法与新方法进行全面的比较分析,让学生主动地比较,得出适用范围背景,才能避开出现负迁移现象,才能避开出现学生学了新方法后还是不敢用,念念不忘的还是老方法。
参考文献
[1]王连笑《教你怎样学数学》.2004年7月。
[2]《中学数学教学参考》.2011年3月刊。