本题导读
本题考查正弦函数值的波动特征。题目给出的绝对值之和实际上描述了函数在指定区间内的“总波动幅度”。要使点数 m 最少,必须让每一次相邻点之间的函数值差额达到最大(即从波峰到波谷,或反之)。
📌【题干】
Question
(2015年上海卷(理)) 已知函数 .若存在 满足 ,且 则 的最小值为 .
🔍【思路分析】
破题导航
- 理解代数式的几何意义: 该绝对值之和表示函数 在点 处的纵坐标改变量的累加。 由于 ,其值域为 ,任意两点间的纵坐标差值的绝对值 。
- 分析波动的最大化: 要在固定的区间 内累加到 ,且希望点数 尽可能少,就必须让每一项 尽可能接近其最大可能值 。 3. 考察区间内的极值点: 在 (即三个周期)内,正弦函数的波峰(值为 1)和波谷(值为 -1)依次交替出现。
- 波峰点:
- 波谷点:
- 构造最优序列: 从起点 或极值点开始,交替选取每一个波峰和波谷,计算累加和,直到达到 。
✅【答案】
点击查看答案
8
✍【详细解析】
Abstract
第一步:确定单项最大贡献 因为 ,所以 。 要使 最小,应尽量使每一项都等于 。
第二步:观察区间 内的波动情况 正弦函数在三个周期内完整的波动路径如下:
- (差值 )
- (差值 )
- (差值 )
- (差值 )
- (差值 )
- (差值 )
- (差值 )
第三步:累加计算 按照上述极值点顺序选取 :
总和为:。 此时选取的点序列为:。 点的总数 。
答案:8
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:正弦函数的极值与单调性;全变差(Total Variation)的初步概念。
- 核心方法:构造法。通过选取函数的临界点(端点和极值点)来获得最大的数值变化。
- 避坑指南:不要漏掉端点 和 。虽然它们不是极值点,但它们提供了最后达到总和 所需的余量。
📖【试题探源与推广】
Tip
*结论推广: 对于周期为 的连续函数,在 个周期内的最大波动总和为 。本题中 个周期的最大总波动正是 。
- 相关知识点:余弦函数的图象、函数的连续性。
🔗【关联脉络】
Multi column
知识锚点(Nodes)
类题演练(Links)