本题导读
填空压轴。表面是 的最小值,实质是”相邻两点函数值之差的总和最大能有多大”——每段至多贡献 2,而 内的极值点个数限制了段数。
📌【题干】
Question
(2015年上海卷(文)) 已知函数 . 若存在 ,,, 满足 ,且 (,),则 的最小值为 .
🔍【思路分析】
破题导航
- 每段 ,要凑够 12 至少需要 6 段,即 。
- 但取到 2 的前提是两端分别在”峰”与”谷”。 内 的峰谷点只有 共 6 个。
- 数一数: 时最多 6 段,其中”峰谷相邻”的段至多 5 段,总和至多 ,故 ;再构造 8 点使总和恰为 12。
✅【答案】
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✍【详细解析】
Abstract
上界:对任意 ,因 ,有
故总和不超过 。要使其达到 12,需 ,即 。
排除 :总和等于 2 要求相邻两点处 的值恰为 与 。在 上, 的点只有
共 6 个。 时共有 6 段,若每段都取到 2,则 7 个点须全为上述极值点,共需 7 个,矛盾;故至多有 5 段取到 2,其余段至多取 1,总和至多 。所以 ,即 。
说明 可取:取
它们都在 内且严格递增。此时
符合要求。
综上, 的最小值为 .
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:正弦函数的图象与最值;相邻函数值之差的和(变差)的估计与构造。
核心方法:“先估上界、再排除临界值、最后构造实例”,是求最小值的完整三段论。
避坑指南:只算出 就作答是最典型的错误 —— “能取到 2 的段数受极值点个数限制”这一层必须点明,而且最后必须给出 的具体构造。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源:上海卷填空压轴偏爱”存在性 + 最值”型问题,往往需要”必要性估计 + 充分性构造”双向论证。
结论推广: 若把右端 12 改为 ,则最小 由 内极值点个数与所需段数的匹配关系决定,可归纳出一般公式。
方法推广: “上界估计 + 取等条件分析 + 实例构造”这套组合拳,可迁移到一切变差最值问题。
🔗【关联脉络】
Multi column