众里寻他——求解一类恒成立问题的通法

来源:岁月联盟 作者:单正才 时间:2014-10-15
       (ii)求函数f(x)的单调区间。
        (Ⅱ)已知函数g(x)具有性质P(2),给定x1、x2∈(1,+∞),x1<x2,设m为实数,α=mx1+(1-m)x2,β=(1-m)x1+mx2,且α>1,β>1,若|g(α)-g(β)|<|g(x1)-g(x2)|,求m的取值范围。
        分析:(Ⅰ)略。
        (Ⅱ)由于g(x)是抽象函数,通过等价转化显然是行不通的,“众里寻他法”舍你其谁?
        解:(Ⅰ)略。
        (Ⅱ)由题设知,g(x)的导函数g′(x)=h(x)(x2-2x+1),其中函数h(x)>0对于任意的x∈(1,+∞)都成立。所以当x>1时,g′(x)=h(x)(x-1)2>0,从而g(x)在区间(1,+∞)上单调递增。
        1、当m∈(0,1)时,有a=mx1+(1-m)x2>mx1+(1-m)x1=x1,α<mx2+(1-m)x2=x2,得α∈(x1,x2),同理可得β∈(x1,x2)。所以由g(x)的单调性知:g(α)、g(β)∈(g(x1),g(x2)),从而有|g(α)-g(β)|<|g(x1)-g(x2)|,符合题设。
        2、当m≤0时,α=mx1+(1-m)x2≥mx2+(1-m)x2=x2,β=(1-m)x1+mx2≤(1-m)x1+mx1=x1。于是由α>1,β>1及g(x)的单调性知:g(β)≤g(x1)<g(x2)≤g(α),所以|g(α)-g(β)|≥|g(x1)-g(x2)|,与题设不符。
        3、当m≥1时,同理可得α≤x1、β≥x2,进而得|g(α)-g(β)|≥|g(x1)-g(x2)|,与题设不符。
        综合上所述得所求的m的取值范围为(0,1)。
        点评:此题运用“众里寻他法”来解倒不难想到,但以抽象函数为背景,是绝大部分考生始料未及的。这给平时惯用的以“导数”为工具来解决此类问题的思维方式提出了严峻的考验,体现了新课程理念所倡导的对数学思想方法本质的理解,也符合“构建共同基础,提供发展平台”的新课程理念,这正是命题者的“匠心”所在。
        庐山面目
        “众里寻他法”中的“众”,就是指包含所求参数范围的大范围(根据题意,可由题设推得)。在这个大范围中,证明“某一范围”满足题设,余下的范围都不满足题设,实质上就是证明了“某一范围”既是题设的充分条件,又是题设的必要条件。这个“某一范围”就是“他”——参数的取值范围。 在求解恒成立问题中的参数取值时,如等价转化比较困难,不妨试一下“众里寻他法”。
        就数学思想方法而言,牢记其适用范围和使用步骤固不可少,“但是揭示其真实内涵、思想意境以及文化价值,对于学生日后的成长也许更加终身受用”(张奠宙语)。充分挖掘隐藏在数学知识和数学思想方法中的人文价值,是每位数学教师义不容辞的责任。