本题导读

本题考查导数在函数最值中的应用,以及绝对值的几何意义与分段讨论。

📌【题干】

Question

(2021年新高考I卷)函数 的最小值为。

🔍【思路分析】

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  1. 确定定义域:由于包含 ,函数 的定义域必须满足 。
  2. 分段去绝对值:绝对值内部 的零点为 。以此为界分区间讨论:
  • 当 时,;
  • 当 时,。
  1. 利用导数分析单调性:
  • 在各区间内分别求导 ,判定其正负,找寻单调区间和极值点。
  1. 比对候选值:计算各段的极小值或端点值,通过比较(如 与 的大小关系)确定全局最小值。

✅【答案】

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1

✍【详细解析】

Abstract

第一步:明确定义域并分段 由 可知,定义域为 。 令 ,解得分界点 。

第二步:分析区间 上的性质 在此区间内,,故 。 求导:。 因为 ,所以 ,从而 恒成立。 函数 在 上单调递减。 该段的最小值为端点值:。

第三步:分析区间 上的性质 在此区间内,,故 。 求导:。 令 ,得极值点 。

  • 当 时,, 单调递减;

  • 当 时,, 单调递增。 故 在 处取得极小值,也是该段的最小值: 。

第四步:全局最值比对 比较两个区间的候选最小值: 与 。 因为 ,且 ,而 , 所以 ,即 。 综合两个区间,函数 在定义域内的最小值为 。

故答案为:1。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 分类讨论思想:处理含绝对值符号的函数,“零点分段法”是万能钥匙。它能将非初等函数形式转化为熟悉的初等函数段。
  2. 导数的工具性:导数是判定单调性和寻找极值点的最强工具,尤其是当函数解析式涉及指数、对数等超越函数时。
  3. 数值比较技巧:在比较对数值与整数时,通常将整数转化为同底的对数形式(如 ),利用对数函数的单调性进行判定。
  4. 避坑指南:
  • 务必检查极值点(如 )是否落在当前讨论的区间(如 )内。
  • 不要遗漏对数函数自身的定义域限制()。

📖【试题探源与推广】

Tip

  • 方法拓展:本题也可以通过图像法辅助理解。 是一个“V”字形折线图, 是一个单调递减的曲线,二者叠加后的形态可以通过导数精确刻画。
  • 变式思考:如果将函数改为 ,最小值的求法是否一致? (提示:此时 段变为 ,由于 恒成立,函数将呈现不同的单调性,需重新讨论。)

🔗【关联脉络】

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