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标题 一个绝对值不等式求解的误区
范文 何 峰
问题 若不等式|a-lnx|+ln33x+2>0在x∈[16,13]上恒成立,求实数a的取值范围.
解法1:∵当x∈[16,13]时,ln33x+2∈[0,ln65],且|a-lnx|≥0,∴当x∈[16,13)时,a∈R;当x=13时,a∈R且a≠ln13,两种情形取交得a的取值范围是a>ln13或a解法2:|a-lnx|+ln33x+2>0,移项变形为|a-lnx|>-ln33x+2,
∴a-lnx>-ln33x+2或a-lnx即a>lnx-ln33x+2=ln(x2+23x)或
aln13或a两种解法的过程都没错,但结果不同,说明两种解法至少有一种所用的知识有问题.经过分析可知,解法1是没问题的,结果无疑是正确的,那解法2就肯定是错误的,问题是错在哪里?错因是什么?为了弄清本质,我们先给出一个最原始的解法.
解法3:|a-lnx|+ln33x+2>0移项变形为|a-lnx|>-ln33x+2,去绝对值得a-lnx≥0,
a-lnx>-ln33x+2,或
a-lnx<0,
a-lnxa>lnx-ln33x+2或lnx>a,
aa>ln(x2+23x)或x>ea,
a当ea≥13,即a≥ln13时,x∈[16,13](-∞,ea],ln(x2+23x)的最大值为ln13,∴a≥ln13,取交得a≥ln13;
当ea≤16即a≤ln16时,x∈[16,13](ea,+∞],ln(1-23x+2)的最小值为ln15,
∴a≤ln15,取交得a≤ln16;
当16x∈[ea,13],ln(1-23x+2)的最小值为
ln(1-23ea+2),∴a13.
把解法3与解法2比较就不能发现,解法3是用绝对值的定义去绝对值,解法2是用绝对值的定义导出的公式|x|>a趚>a或x<-a去绝对值,由于公式|x|>a趚>a或x<-a在教科书上有a>0这一条件,而解法3在使用公式|x|>a趚>a或x<-a时没考虑这一条件,这就是说,公式|x|>a趚>a或x<-a(a>0)与公式|x|>a趚>a或x<-a(a∈R)是不等价的,即按解法3,当a=0时,|x|>a趚>0或x<0趚>a或x<-a;当a<0时,|x|>a趚≥0或x<0,不等价于x>a或x<-a,但{x|x≥0,或x<0}={x|x>a,或x<-a}是正确的.这就是说,{x||x|>a}={x|x>a,或x<-a}(a∈R)是正确的,|x|>a趚>a或x<-a(a∈R)是错误的(只有当a>0是才是正确的),所以,|x|>a趚>a或x<-a(a∈R)用于解不等式是对的,即形如|f(x)|>a,或|f(x)|>g(x)的不等式都无须对a,g(x)分类讨论而直接使用|x|>a趚>a或x<-a(a∈R)求解,但用于放缩即加强或削弱(证明)不等式是错误的(只有在a>0时才可用).
由于不等式恒成立的本质是不等式的加强,所以,|x|>a趚>a或x<-a(a∈R)不能普遍使用,又由于|a-lnx|+ln33x+2>0化为|a-lnx|>-ln33x+2,且在x∈[16,13]时,-ln33x+2≤0,仅当x=13时取等号,所以,解法2是错误的.只能用解法1或解法3求解,其中解法1比解法3优越.
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文





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更新时间:2024/12/22 19:31:49