本题导读

本题考查分段函数的概念与性质、函数最值的综合应用。核心在于正确理解题意并选用恰当方法求解。

📌【题干】

Question

(2016年浙江卷(理)) 已知 ,函数 ,其中 .

(1)求使得等式 成立的 的取值范围;

(2)

(i)求 的最小值 ;

(ii)求 在 上的最大值 .

🔍【思路分析】

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  1. 第一问(解不等式):等式成立等价于 。通过对 和 分类去绝对值,转化为二次不等式组求解。
  2. 第二问(最小值): 是两个函数图象的下包络线。
  • 绝对值函数 的最小值为 。
  • 二次函数 的顶点横坐标为 ,最小值为 。
  • 比较两者的最小值,结合 的范围确定整体最小值。
  1. 第三问(最大值):在闭区间 内,观察两个函数的变化。 在 时取到局部极大值 2; 在 上是减函数。需要比较转折点及端点处的数值。

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的取值范围是

✍【详细解析】

Abstract

(1)解:

等式成立即 ,设 ,只需 。

  1. 当 时: 。 因为 ,则 ,在 时, 且 ,故 ,无解。
  2. 当 时: 。 由 及 , 可得 。

综上, 的取值范围是 。

(2)(i)最小值 :

设 ,。

  • 。
  • (因对称轴 )。 的最小值取决于 与 的大小关系。 令 ,解得 (负值舍去)。
  • 当 时,,此时 ,,故 。
  • 当 时,,此时 。 即:

(2)(ii)最大值 :

分析图象特征:

  1. 在 上,,且 。故此段最大值为 或 。
  2. 在 上, 的变化受 支配(因为由(1)知 上 )。 在 上单调递减(因轴 ,讨论 与 情况,但在 上必减)。
  • 若 ,比较 与 。 当 时,,故 。
  • 若 时,,故 。 即:

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  • 下包络线的物理意义: 在几何上表示取两个函数图象中靠下方的部分。最大值通常出现在两个图象的交点或原函数的顶点、端点处。
  • 分段讨论的严密性:在求 时,必须意识到 是一个固定的局部极值,而 随着 的增大而减小,临界点 的寻找是得分关键。

📖【试题探源与推广】

Tip

  • 变式思考:若将 改为 ,最大值的求法会有什么变化?
    • 提示: 取上包络线,最大值将倾向于在区间的两端( 或 )取得。
  • 常用模型:处理 型函数时,画出两个函数的草图能极大降低分类讨论的难度。

🔗【关联脉络】

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