1.代数式$x^2+\frac{4}{x^2}$取得最小值时,对应的$x$的值为(
A.2
B.$\sqrt{2}$
C.$\pm2$
D.$\pm\sqrt{2}$
D
)A.2
B.$\sqrt{2}$
C.$\pm2$
D.$\pm\sqrt{2}$
答案
D 因为$x^2>0$,所以$x^2+\frac{4}{x^2}≥2\sqrt{x^2·\frac{4}{x^2}}=4$,当且仅当$x^2=\frac{4}{x^2}$,即$x^2=2,x=\pm\sqrt{2}$时,等号成立。
2.当$x≥2$时,不等式$x+1+\dfrac{1}{x}>a$恒成立,则实数$a$的取值范围是(
A.$(-∞,3)$
B.$(-∞,3]$
C.$(-∞,\dfrac{7}{2}]$
D.$(-∞,\dfrac{7}{2})$
D
)A.$(-∞,3)$
B.$(-∞,3]$
C.$(-∞,\dfrac{7}{2}]$
D.$(-∞,\dfrac{7}{2})$
答案
D 已知当$x≥2$时,不等式$x+1+\frac{1}{x}>a$恒成立。因为函数$y=x+\frac{1}{x}+1$在$[2,+∞)$上单调递增,所以当x=2时,$y_{min}=2+\frac{1}{2}+1=\frac{7}{2}$,所以$a<\frac{7}{2}$,即实数a的取值范围是$(-∞,\frac{7}{2})$。(本题易误选A,忽视$x+\frac{1}{x}≥2$中等号成立的条件是x=1,而1<2,x取不到1)
3.若对任意正数$x$,不等式$x+\dfrac{16}{x}≥ a^2-2a$恒成立,则实数$a$的取值范围为
[-2,4]
。答案
$[-2,4]$ 对任意正数x,有$x+\frac{16}{x}≥8$,当且仅当$x=\frac{16}{x}$,即x=4时,等号成立。由题意,得$a^2-2a≤(x+\frac{16}{x})_{min}=8$,即$a^2-2a-8≤0$,所以$(a-4)(a+2)≤0$,解得$-2≤ a≤4$,即实数a的取值范围为$[-2,4]$。
4.已知幂函数$f(x)=x^α$($α$为常数)的图象经过点$M(2,4)$。
(1)求$f(x)$的解析式。
(2)设$g(x)=\frac{f(x)+1}{x}$。
①判断$g(x)$在区间$[1,+∞)$上的单调性,并用单调性定义证明你的结论;
②若$g(x)≥ t$在$[1,+∞)$上恒成立,求实数$t$的取值范围。
(1)求$f(x)$的解析式。
(2)设$g(x)=\frac{f(x)+1}{x}$。
①判断$g(x)$在区间$[1,+∞)$上的单调性,并用单调性定义证明你的结论;
②若$g(x)≥ t$在$[1,+∞)$上恒成立,求实数$t$的取值范围。
答案
解:(1)因为幂函数$f(x)=x^α$($α$为常数)的图象经过点M(2,4),所以$4=2^α$,解得$α=2$,所以$f(x)=x^2$。
(2)$g(x)=\frac{f(x)+1}{x}=\frac{x^2+1}{x}=x+\frac{1}{x}$。
①$g(x)$在区间$[1,+∞)$上单调递增。证明如下:
设$x_1>x_2≥1$,所以$g(x_1)-g(x_2)=x_1+\frac{1}{x_1}-x_2-\frac{1}{x_2}=(x_1-x_2)\frac{x_1x_2-1}{x_1x_2}$。因为$x_1>x_2≥1$,所以$x_1-x_2>0$,$x_1x_2>1$,所以$(x_1-x_2)\frac{x_1x_2-1}{x_1x_2}>0$,所以$g(x_1)>g(x_2)$,所以$g(x)$在区间$[1,+∞)$上单调递增。
②因为$g(x)≥ t$在$[1,+∞)$上恒成立,所以$t≤ g(x)_{min}$。又因为$g(x)$在区间$[1,+∞)$上单调递增,所以$g(x)_{min}=g(1)=2$,所以$t≤2$,即实数t的取值范围为$(-∞,2]$。
(2)$g(x)=\frac{f(x)+1}{x}=\frac{x^2+1}{x}=x+\frac{1}{x}$。
①$g(x)$在区间$[1,+∞)$上单调递增。证明如下:
设$x_1>x_2≥1$,所以$g(x_1)-g(x_2)=x_1+\frac{1}{x_1}-x_2-\frac{1}{x_2}=(x_1-x_2)\frac{x_1x_2-1}{x_1x_2}$。因为$x_1>x_2≥1$,所以$x_1-x_2>0$,$x_1x_2>1$,所以$(x_1-x_2)\frac{x_1x_2-1}{x_1x_2}>0$,所以$g(x_1)>g(x_2)$,所以$g(x)$在区间$[1,+∞)$上单调递增。
②因为$g(x)≥ t$在$[1,+∞)$上恒成立,所以$t≤ g(x)_{min}$。又因为$g(x)$在区间$[1,+∞)$上单调递增,所以$g(x)_{min}=g(1)=2$,所以$t≤2$,即实数t的取值范围为$(-∞,2]$。
5.(一题多解)当$x>1$时,不等式$x^2+ax+9>0$恒成立,求实数$a$的取值范围.
答案
解:方法1:因为当x>1时,不等式$x^2+ax+9>0$恒成立,所以只需求出函数$y=x^2+ax+9(x>1)$的最小值,令最小值大于0即可。二次函数$y=x^2+ax+9$的图象的对称轴为$x=-\frac{a}{2}$。当$-\frac{a}{2}≤1$,即$a≥-2$时,函数在x=1处取得最小值,最小值为a+10,所以a+10≥0,解得a≥-10,所以a≥-2;当$-\frac{a}{2}>1$,即a<-2时,函数在$x=-\frac{a}{2}$处取得最小值,最小值为$(-\frac{a}{2})^2-\frac{a^2}{2}+9=9-\frac{a^2}{4}$,所以$9-\frac{a^2}{4}>0$,解得-6<a<6,所以-6<a<-2。综上,实数a的取值范围为$(-6,+∞)$。
方法2:因为x>1,所以$a>-(x+\frac{9}{x})$。因为$x+\frac{9}{x}≥2\sqrt{x·\frac{9}{x}}=6$,当且仅当$x=\frac{9}{x}$,即x=3时,等号成立,所以$-(x+\frac{9}{x})$的最大值为-6,所以a>-6。故实数a的取值范围为$(-6,+∞)$。
方法2:因为x>1,所以$a>-(x+\frac{9}{x})$。因为$x+\frac{9}{x}≥2\sqrt{x·\frac{9}{x}}=6$,当且仅当$x=\frac{9}{x}$,即x=3时,等号成立,所以$-(x+\frac{9}{x})$的最大值为-6,所以a>-6。故实数a的取值范围为$(-6,+∞)$。
6.若∃$x_0 \in ( \dfrac{1}{2},3 )$,使得不等式$x^2 + ax + 2 > 0$成立,求实数$a$的取值范围.
(提示:不等式中只含一个参数$a$,故采取分离参数法,将其转化为$a > g(x)$在$x \in ( \dfrac{1}{2},3 )$上的存在性问题,故只需满足$a > g(x)_{\mathrm{min}}$即可)
答案 P34
(提示:不等式中只含一个参数$a$,故采取分离参数法,将其转化为$a > g(x)$在$x \in ( \dfrac{1}{2},3 )$上的存在性问题,故只需满足$a > g(x)_{\mathrm{min}}$即可)
答案 P34
答案
解:由不等式$x^2+ax+2>0$以及$x_0\in(\frac{1}{2},3)$可得,$a>-(x+\frac{2}{x})$。设$g(x)=-(x+\frac{2}{x}),x\in(\frac{1}{2},3)$。由对勾函数的性质可知,g(x)在$(\frac{1}{2},\sqrt{2}]$上单调递增,在$(\sqrt{2},3)$上单调递减。因为$g(\frac{1}{2})=-\frac{9}{2}$,$g(3)=-\frac{11}{3}$,$g(\sqrt{2})=-2\sqrt{2}$,所以$g(x)\in(-\frac{9}{2},-2\sqrt{2}]$,所以$a>-\frac{9}{2}$。故实数a的取值范围是$(-\frac{9}{2},+∞)$。
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