構造函數f(x)=kx+b解題

函數f(x)=kx+b沒有k≠0的限製就不能斷言它是一個函數數,但該函數具有一次函數的形式,筆者在教學上稱它為“形式一次函數”。

用函數觀點解題是大家所熟知的,但具體使用函數f(x)=kx+b性質的卻不多見。事實上,恰當地構造函數f(x)=kx+b解題也同樣具有事半功倍之效。

1·證明不等式

例1已知-1〈a,b,c〈1,求證:abc〉a+b+c-2。

證構造函數

f(a)=(bc-1)a+2-b-c。

由條件知bc-1〈0,∴f(a)在區間[-1,1]上單調遞減,而f(1)=bc-1+2-b-c=(1-b)(1-c)〉0,故當a∈(-1,1)時恒有f(a)〉0,即abc〉a+b+c-2。

例2已知|a|〈1,|b|〈1,求證:|a+b1+ab|〈1。(高中教材例題)

證令c=a+b1+abk,即(1+ab)c-(a+b)=0·構造函數

f(x)=(1+ab)x-(a+b),

顯然f(c)=0。

∵f(-1)=-(1+a)(1+b)〈0,f(1)=(1-a)(1-b)〉0,

∴一次函數f(x)的零點c∈(-1,1),即|c|〈1,從而a+b1+ab〈1。

例3設正常數a,b,c,A,B,C滿足條件a+A=b+B=c+C=k,求證:aB+bC+cA〈k2。(第21屆全蘇奧林匹克試題)

證由條件式,得

aB+bC+cA=a(k-b)+b(k-c)+c(k-a)

=(k-b-c)a+b(k-c)+ck。

構造函數

f(a)=(k-b-c)a+b(k-c)+ck,

∵0〈a〈k,k〉b〉0,k〉c〉0,

∴f(0)=b(k-c)+ck=-(k-b)(k-c)+k2〈k2,

f(k)=(k-b-c)k+b(k-c)+ck

k2-bc〈k2,

於是在區間(0,k)上恒有f(a)〈k2,從而aB+bC+cA〈k2。

2·求一類參數範圍

例4對於滿足|p|≤2的所有實數p,求使不等式2x-1〉p(x2-1)恒成立的x的取值範圍。

本題在有關雜誌上已介紹多種解法,下麵通過構造形式一次函數的解法更妙。

解原不等式即(1-x2)p+2x-1〉0。構造函數f(p)=(1-x2)p+2x-1,則f(p)〉0在區間[-2,2]上恒成立的充要條件是

f(-2)=2(x2-1)+2x-1〉0,

f(2)=2(1-x2)+2x-1〉0。

7-12〈x〈1+32。

例5若|p|〈2,p∈R,不等式

(log2x)2+plog2x+1〉2log2x+p(*)恒成立,求x的取值範圍。(91年長春模擬試題)

解(*)式即(log2x-1)p+(log2x-1)2〉0。

構造函數f(p)=(log2x-1)p+(log2x-1)2,由f(p)〉0在區間(-2,2)上恒成立,得

f(-2)=2(1-log2x)+(log2x-1)2≥0,

f(2)=2(log2x-1)+(log2x-1)2≥0。

log2x≥3或log2x≤-1x≥8或0〈x≤12。