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不等式问题中的数学思想

 悟道谈风水 2020-01-18

一、分类讨论思想
例1. 已知不等式,(1)求该不等式中x的集合;(2)若1不是不等式的解,0是不等式的解,求k的取值范围。
解:(1)
当k>1时,解集为
时,解集为
当k<1时,解集为
(2)
所以
说明:当一次项系数为0时,不等式成为两个常数比较大小的形式,与x取值无关。因此,不等式的解集为R(不等式成立时)或(不等式不成立时)。
 
二、转化与化归思想
例2. 已知a,b,c为正整数,且,求的值。
解:因为不等式两边均为正整数,所以不等式与不等式等价,这个等价不等式又可转化为
即a=2,b=3,c=6
说明:将等式与不等式对应等价转化,是转化数学问题的常用且非常有效的手段。


三、换元思想
例3. 解不等式
解:若令
,且
∴不等式化为
解得
从而
∴不等式的解集是


四、数形结合思想
例4. 设a<0为常数,解不等式
解:不等式转化为
令函数
其图象如图所示
解得(舍去)
∴两个函数图象的交点为
由图知,当时,函数的图象位于函数的图象的上方
∴不等式的解集是
说明:在不等式的求解过程中,换元法和图象法是常用的技巧。通过换元,可将较复杂的不等式化归为较简单的不等式或基本不等式,通过构造函数,数形结合,则可将不等式的解化归为直观、形象的图象关系。对含有参数的不等式,运用图象法,还可以使得分类标准更加明晰。


五、方程思想
例5. 已知,求证
分析:结论可以转化为,恰好是一元二次方程有实根的必要条件。
解:由已知可化为,这表明二次方程有实根,从而需要判别式,即成立。


六、构造思想
例6. 解不等式
分析:本题若直接将左边通分采用解高次不等式的思维来做,运算较繁杂。但注意到,且题中出现,启示我们构造函数去投石问路。
解:将原不等式化为
则不等式等价于
在R上为增函数
∴原不等式等价于
解得


七、整体思想
例7. 已知,且,求的范围。
解:
可得
可解得
说明:题中,且是四个整体,在解题过程中,整体谋划,不能破坏其固有的整体结构。


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