利用函数的单调性,求参数的取值范围,是高考数学的一种常规武器。它是直接把参数转换成一个函数的方法,简单粗暴又有效。可能很多学生脑子会转不过来。明明是函数的参数,怎么一下子就变成一个函数了呢?看了下面这道题的解法,你应该会受到启发的。
已知函数f(x),若在其定义域内存在实数x,满足f(-x)=-f(x),则称函数f(x)为“局部奇函数”,若函数f(x)=4^x-m*2^x-3是定义在R上的“局部奇函数”,求实数m的取值范围。
分析:m是函数f(x)的一个参数,2^x的系数。这个函数看起来是指数函数2^x和二次函数x^2-mx-3的复合函数。但如果按这个方向去解题,可能会比较麻烦。接下来老黄要把参数m化成一个函数,利用这个新的函数的单调性,来求m的取值范围。
题目告诉了我们一个新的数学概念“局部奇函数”。你要好好理解这个概念,它是解题的一个关键,给了我们一个突破口。
解:依题意,存在x属于R,使f(-x)=-f(x),即4^(-x)-m*2^(-x)-3=4^x-m*2^x-3. 【现在就存在将m化为x的函数的可能了】
化得m=(4^(-x)+4^x-6)/(2^(-x)+2^x)=2^(-x)+2^x-8/(2^(-x)+2^x), 【看作m是关于x的函数,不过这个函数相当复杂,需要运用换元法,把它化得简单一点。通过观察,可以发现,2^(-x)+2^x是一个整体,因此引入中间变量u】
记u=2^(-x)+2^x,则u>=2,【这里运用了均值不等式,因为2^(-x)和2^x都大于0,且它们的积恒等于1,所以可以运用均值不等式a^2+b^2>=2ab(a>0,b>0),得到关于u的函数g(u)的定义域】
记m=g(u)=u-8/u,则g'(u)=1+8/u^2>0,所以g(u)是增函数,
所以m>=g(2)=-2,即m属于[-2,正无穷大)
换元之后,就一路求到底,不需要回头考虑前面的东西,这在解数学题的过程中,还是比较少见的。现在您掌握这种直接把参数化为函数,再利用函数的单调性求参数的取值范围的方法了吗?
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