数形结合解一道恒成立问题

若不等式(x+3+2sinθcosθ)2+(x+acosθ+asinθ)2对任意实数x\theta\in\left[0,\dfrac{\pi}2\right]恒成立,则实数a的取值范围是_____.


分析与解 原不等式即\left[x+2+\left(\sin\theta+\cos\theta\right)^2\right]^2+\left[x+a\left(\sin\theta+\cos\theta\right)\right]^2\geqslant \dfrac 18.A(x+2,x)B\left(-\left(\sin\theta+\cos\theta\right)^2,-a\left(\sin\theta+\cos\theta\right)\right),则不等式左边的几何意义是A,B之间距离的平方.点A在直线y=x-2上运动,点B在曲线y^2=-a^2x(x\in [-\sqrt 2,-1])上运动,如图.
屏幕快照 2016-09-06 上午10.46.51a\leqslant 0时,B的纵坐标非负,一定满足题意;
a>0时,设下方曲线段端点分别为P\left(-\sqrt 2,-\sqrt{a^2\sqrt 2}\right)Q\left(-1,-\sqrt{a^2}\right),进而可以计算出下列临界值:
(1) P在直线y=x-\dfrac 32上,此时a^2=3+\dfrac{17\sqrt 2}8
(2) Q在直线y=x-\dfrac 32上,此时a^2=\dfrac{25}{4}
(3) PQ与直线y=x-\dfrac 32相切,此时a^2=6
(4) Q在直线y=x-\dfrac 52上,此时a^2=\dfrac{49}{4}
所以当a>0时,有a^2\in [0,6]\cup \left[\dfrac{49}4,+\infty\right)

于是\left(-\infty,-6\right]\cup\left[\dfrac 72,+\infty\right)为所求取值范围.

此条目发表在解题展示分类目录,贴了, 标签。将固定链接加入收藏夹。

数形结合解一道恒成立问题》有3条回应

  1. hewanyi说:

    怎样将习题及答案导出以作研究之用呢?

发表回复