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[函数] 任意存在一题 $f(x)=\abs{x^2+bx+c}$

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realnumber 发表于 2017-1-24 08:58 |阅读模式
设函数$f(x)=\abs{x^2+bx+c}$,若对任意的正数b,和实数c,
总存在$x_0\in$[0,1],使得$f(x_0)\ge m$,则实数m的取值范围是________.


高考模拟卷上一题,好吧,我也晕了,猜一个先,b趋向于0,c=-0.5,那么$m\le 0.5$.(我也想不明白为什么这么猜.也不晓得对不对.)
计划想明白了后,主要问题是怎样向老师或学生解释,不同的水平, 都需要个渐进过程吧.

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 楼主| realnumber 发表于 2017-1-24 09:18
充分必要分开考虑,先考虑必要性,
假定m>0.5,因为对任意b>0,c都存在$x_0$,
取b无限接近0,c=-0.5,此时$x_0\in$[0,1],$f(x_0)\le 0.5$.即此时不存在$x_0\in$[0,1],有$f(x_0)\ge m$
接下来证明$m\le0.5$都可以,分别令x=0,1得到
$f(0)+f(1)=\abs{c}+\abs{1+b+c}\ge \abs{1+b}>1$
所以f(0),f(1)至少有一个大于等于0.5即存在$x_0=0$或$1$,$f(x_0)\ge m$

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 楼主| realnumber 发表于 2017-1-24 09:41
本帖最后由 realnumber 于 2017-1-24 10:19 编辑 入门:
    1.对任意的$x\in$[0,1],有$2x+1\ge m$成立,求m的取值范围.
    2.存在$x\in$[0,1],有$2x+1\ge m$成立,求m的取值范围.
    3.$x\le1$,是不等式$2x-m\le0$的解,求m的能够取到的值的集合.
 
    练习:
    1.对任意的$x\in$[0,1],有$x^2-x\ge m$成立,求m的取值范围.
    2.存在$x\in$[0,1],有$x^2-x\ge m$成立,求m的取值范围.
    3.$0\le x\le1$,是不等式$x^2-x\le m$的解,求m的能够取到的值的集合.
 
         类比,我们考虑教室门的高度,对任意的师生(每个人,全部,所有),能够自由进出教室的门,那么门的高度取值范围是什么?只需要找最  高的人.存在某个学生(两个也没问题,一个就足够了),能进教室?那么找最矮的人,(某一年有特别矮的同学,正好是数学课代表,心里会有些崩溃吧.
得到解答套路1.$(2x+1)_{min}\ge m$;2.$(2x+1)_{max}\ge m$
进阶: 写什么呢?
各类处理办法?各类难题?理解为多元函数,变换主元?
1楼先考虑b,似乎绝对值内是一次函数,最值只需要考虑两端点,也许猜测是这样来的.

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kuing 发表于 2017-1-24 14:03
跟你之前的这帖 kuing.cjhb.site/forum.php?mod=viewthread&tid=3694 像极了

那帖的过程完全可以照套到这里来,唯一的差别就是这题居然把 b 限制为正数,导致最大值只有下确界而取不了最小值。

设 $f(x)$ 在 $[0,1]$ 上的最大值为 $M$,因为它与 $c$, $b$ 有关,所以把它记作 $M(c,b)$ 好些。

存在 $x_0\in[0,1]$ 使 $f(x_0)\geqslant m$ 等价于 $M(c,b)\geqslant m$。

要它对任意的正数 $b$ 和实数 $c$ 恒成立,就是要求出 $M(c,b)$ 的最小值(或下确界),因为
\[2M(c,b)\geqslant f(0)+f(1)=\abs c+\abs{1+b+c}\geqslant\abs{1+b}>1,\]
得到 $M(c,b)>1/2$,容易验证当 $c=-1/2$, $b\to0$ 时 $M(c,b)\to1/2$,所以 $M(c,b)$ 的下确界就是 $1/2$,所以 $m$ 的取值范围就是 $(-\infty,1/2]$。

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 楼主| realnumber 发表于 2017-1-24 19:59

《倚天屠龙记》里张三丰现场传太极拳给无忌,
“忘了吗?”
“全忘了”
我大概到这个层次了

手机版|悠闲数学娱乐论坛(第3版)

GMT+8, 2025-3-5 00:57

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