本题导读
本题是 2015 年湖北理科卷的选择题压轴题。考查高斯函数 的定义及其不等式性质。通过构建关于实数 的一系列幂次不等式组,利用不等式的传递性寻找矛盾点,从而确定正整数 的最大边界。
📌【题干】
Question
(2015年湖北卷(理)) 设 , 表示不超过 的最大整数.若存在实数 ,使得 同时成立,则正整数 的最大值是 ()
A. 3 B. 4 C. 5 D. 6
🔍【思路分析】
破题导航
- 理解定义:。
- 列出不等式组:
- 由 得 ;
- 由 得 ;
- 由 得 ;
- 依此类推, 得 。
- 寻找交集:实数 必须满足所有不等式的交集不为空。即要求 对于 恒成立。
- 寻找矛盾:重点观察 和 的范围。通过低次项缩小 的范围,代入高次项检验是否与取整结果矛盾。
✅【答案】
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B
✍【详细解析】
Abstract
第一步:由低次项确定 的范围 由 ,得 ; 由 ,得 ; 由 ,得 ; 由 ,得 ,即 。
综合以上条件,目前 的取值范围上限受制于 ,下限受制于 (经计算 )。 所以此时 。
第二步:验证 是否成立 若 成立,则需满足 ,即 。 由第一步中得到的 ,两边同时 5 次方: 。 我们需要比较 与 的大小: 因为 ,而 ,所以 。 进一步估算:,。 实际上,,单纯从上限看似乎不矛盾。
第三步:利用 与 的精确交集进行收网 我们知道 且 。 由 ; 由 。 观察更紧凑的边界: 由 得 ; 由 得 ; 由这两者得 ?这种放缩太粗。 精确对比: 由 ; 由 。 由 知 。 此时考虑 。 因为 ,而由 。 我们可以得到 的上限为 。 则 。 计算 与 的关系: ,。 由于 ,即 。 注意! 这里的矛盾点在于下限。 由 ;由 ;由 。 从 得到 。 当 时,。这与 不矛盾。 真正的矛盾在于 与 的上限关系: 由 得 。 由 得 。 由 考察 。 但是,由 知 。 易知,若 ,则必须有 且 。 比较 与 : ; 。 由于 ,即 。 这意味着不存在 同时满足 和 。 因此 最大只能取到 4。
故选:B。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:取整函数的不等式转换 。
- 数学思想:转化与划归、数形结合。将取整问题转化为连续函数的交集问题。
- 避坑指南:在比较方根大小时(如 与 ),通过两边同时取最小公倍数次幂(15次幂)是判断大小的最严谨方法,不要仅依赖数值估算。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 结论推广: 函数 在 附近取得最大值。对于类似的 问题,随着 增大,对应的 区间会迅速缩小直至消失。
- 方法推广: 处理涉及“存在性”的实数问题,核心通常是联立不等式组并判断其可行域(交集)是否为空。
- 相关知识点: 高斯函数图象、幂函数单调性、数值估算技巧。
🔗【关联脉络】
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