若不等式
4−x2⩽k(x+1) 的解集为区间
[a,b],且
b−a=1,则
k=.
\begin{solution}
根式有意义要求
−2⩽x⩽2. 若
k>0,当
x⩽−1 时右端不为正而左端非负,只有可能在
x=−2 时成立,但此时右端为
−k<0,仍不成立,所以解集包含于
(−1,2]. 又
x=2 对任意
k>0 都满足不等式,故解集若为
[a,b],必有
b=2. 由
b−a=1,得到
a=1. 因为
1 是定义域内部的解集端点,连续函数两边的符号必须在此处改变,故在
x=1 处取等号:
4−1=k(1+1),从而
k=23.
反向验证:当
k=23 时,解集必须满足
x>−1,且平方等价于
4−x2⩽43(x+1)2,即
7x2+6x−13⩾0,也就是
(7x+13)(x−1)⩾0. 与
(−1,2] 取交集,解集恰为
[1,2],长度为
1.
若
k=0,不等式只在
x=−2 或
x=2 时成立,解集不是区间. 若
k<0,成立时必须有
x<−1,且
−2 属于解集而
−1 不属于解集;若解集是长度为
1 的闭区间,就只能是
[−2,−1],矛盾. 因而
k=23.
\end{solution}