本题导读
本题考查新定义函数、导数在单调性与最值中的应用,以及相关运算的灵活运用。
📌【题干】
Question
(2009年湖南卷(理)) 设函数 在 内有定义. 对于给定的正数 ,定义函数 . 取函数 . 若对任意的 ,恒有 ,则 ()
A. 的最大值为 2 B. 的最小值为 2
C. 的最大值为 1 D. 的最小值为 1
🔍【思路分析】
破题导航
- 分析新定义函数:要使 对全体实数恒成立,由分段函数可知,不能触发 的分支,即必须满足 恒成立。
- 问题转化为:。
- 利用导数求出函数 的最大值,从而确定 的取值范围及最小值。
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D
✍【详细解析】
Abstract
由题意,对任意的 恒有 , 由 的定义可知,必须且只需 对任意 恒成立。 即 。
对函数 求导: 令 。 分析单调性:
- 当 时,,函数 在 上单调递增;
- 当 时,,函数 在 上单调递减。 所以,函数 在 处取得极大值,也是最大值。 最大值为: 因此,必须满足 。 因为 能够取到的取值范围是 ,所以 的最小值为 1。 答案:D
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:函数恒成立转化,单调性与最值的导数判断。
- 核心方法:最值转化法(“小于恒成立大于最大值”)。
- 避坑指南:正确理解分段符号新定义的本质。部分考生容易把 错看成求极小值或临界方程,求导时注意复合函数 求导带来的负号改变。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源:本题源于工程数学或信号处理中的“限幅器(Clipper)”数学模型,通过引入正数 作为斩波上限,考查函数的值域边界。
- 结论推广:对于任意上限截断函数 ,其全域不失真的充要条件就是截断门限 不小于原信号函数的全局上确界。
🔗【关联脉络】
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