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08函数与初等函数★★★★☆
对实数 aa 与 bb,定义运算“⊗\otimes”:
a⊗b={a,a−b⩽1,b,a−b>1.a \otimes b = \begin{cases} a, & a - b \leqslant 1,\\ b, & a - b > 1. \end{cases}
设函数 f(x)=(x2−2)⊗(x−x2)f(x) = (x^2 - 2) \otimes (x - x^2),x∈Rx \in \mathbf{R}. 若函数 y=f(x)−cy = f(x) - c 的图象与 xx 轴恰有两个公共点,则实数 cc 的取值范围是( )
\begin{answer} B \end{answer}
\begin{solution} 令 p=x2−2p=x^2-2,q=x−x2q=x-x^2. 则
p−q=2x2−x−2p-q=2x^2-x-2
因此当
2x2−x−2⩽1⟺2x2−x−3⩽0⟺−1⩽x⩽322x^2-x-2\leqslant1 \quad\Longleftrightarrow\quad 2x^2-x-3\leqslant0 \quad\Longleftrightarrow\quad -1\leqslant x\leqslant\frac32
时,f(x)=x2−2f(x)=x^2-2;在其余区间,f(x)=x−x2f(x)=x-x^2.
分别考察三段的值域. 当 x<−1x<-1 时,f(x)=x−x2f(x)=x-x^2,且 f′(x)=1−2x>0f'(x)=1-2x>0,值域为 (−∞,−2)(-\infty,-2). 当 −1⩽x⩽32-1\leqslant x\leqslant\frac32 时,f(x)=x2−2f(x)=x^2-2,在 x=0x=0 处取得最小值 −2-2,并且 f(−1)=−1f(-1)=-1,f(32)=14f\left(\frac32\right)=\frac14, 所以这一段的取值在 [−2,14][-2,\frac{1}{4}],其中 c∈(−2,−1)c\in(-2,-1) 时有两个原像,c=−2c=-2 时有一个原像,c∈[−1,14]c\in[-1,\frac{1}{4}] 时有一个或两个原像需结合其他区间判断. 当 x>32x>\frac32 时,f(x)=x−x2f(x)=x-x^2,且 f′(x)=1−2x<0f'(x)=1-2x<0,值域为 (−∞,−34)(-\infty,-\frac{3}{4}),每个值至多有一个原像.
具体计数如下:若 c<−2c<-2,左右两个外侧区间各有一个原像;若 c=−2c=-2,中间区间的 x=0x=0 和右侧区间的 x=2x=2 共两个原像;若 −2<c<−1-2<c<-1,中间区间有两个原像,右侧区间还有一个原像,共三个;若 c=−1c=-1,中间区间的 x=−1x=-1,11 与右侧区间的一个原像共三个;若 −1<c<−34-1<c<-\frac{3}{4},中间区间和右侧区间各有一个原像;若 c⩾−34c\geqslant-\frac{3}{4} 且 c⩽14c\leqslant\frac{1}{4},只有中间区间的一个原像;其他 cc 没有两个原像. 所以恰有两个公共点的条件为
c∈(−∞,−2]∪(−1,−34)c\in(-\infty,-2]\cup\left(-1,-\frac34\right)
因此选 B. \end{solution}
A.
(−∞,−2]∪(−1,32)(- \infty, -2] \cup \left(-1, \frac{3}{2}\right)
B.
(−∞,−2]∪(−1,−34)(-\infty, -2] \cup \left(-1, -\frac{3}{4}\right)
C.
(−1,14)∪(14,+∞)\left(-1, \frac{1}{4}\right) \cup \left(\frac{1}{4}, +\infty\right)
D.
(−1,−34)∪[14,+∞)\left(-1, -\frac{3}{4}\right) \cup \left[\frac{1}{4}, +\infty\right)

2011 · 天津 · 理 · 第 8 题 · 选择题

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16不等式★★★★☆
设函数 f(x)=x2−1f(x) = x^2 - 1,对任意 x∈[32,+∞)x \in \left[\frac{3}{2}, +\infty\right),f(xm)−4m2f(x)⩽f(x−1)+4f(m)f\left(\frac{x}{m}\right) - 4m^2f(x) \leqslant f(x - 1) + 4f(m) 恒成立,则实数 mm 的取值范围是______. \begin{answer} (−∞,−32]∪[32,+∞)\left(-\infty,-\frac{\sqrt{3}}{2}\right]\cup\left[\frac{\sqrt{3}}{2},+\infty\right) \end{answer} \begin{solution} 因题中含有 f(xm)f(\frac{x}{m}),必须有 m≠0m\ne0. 将 f(x)=x2−1f(x)=x^2-1 代入不等式并移项,得 Qm(x):=(1m2−4m2−1)x2+2x+3≤0Q_m(x):=\left(\frac1{m^2}-4m^2-1\right)x^2+2x+3\le0,x≥32x\ge\frac32. 记 Am=1m2−4m2−1A_m=\dfrac1{m^2}-4m^2-1. 若 Am≥0A_m\ge0,则 Qm(x)Q_m(x) 在充分大的 xx 处为正,不可能恒成立. 设 Am<0A_m<0. 若二次函数顶点 −1Am≥32-\frac{1}{A_m}\ge\frac{3}{2},则其在定义区间内的最大值为
Qm(−1Am)=3−1Am>0Q_m\left(-\frac1{A_m}\right)=3-\frac1{A_m}>0
仍不可能恒成立. 所以顶点必须在区间左侧. 此时对 x≥32x\ge\frac{3}{2} 有 Qm′(x)=2Amx+2<0Q_m'(x)=2A_mx+2<0,故 QmQ_m 在该区间上递减,只需令端点处的最大值不大于零: Qm(32)=94Am+6≤0Q_m\left(\frac32\right)=\frac94A_m+6\le0,Am≤−83A_m\le-\frac83. 于是
1m2−4m2+53≤0\frac1{m^2}-4m^2+\frac53\le0
令 t=m2>0t=m^2>0,乘以正数 3t3t 得
12t2−5t−3≥012t^2-5t-3\ge0
该二次式的根为 −13-\dfrac13,34\dfrac34,故 t≥34t\ge\dfrac34,即
∣m∣≥32|m|\ge\frac{\sqrt3}{2}
所以 mm 的取值范围为
(−∞,−32]∪[32,+∞)\left(-\infty,-\frac{\sqrt3}{2}\right]\cup\left[\frac{\sqrt3}{2},+\infty\right)
\end{solution}

2010 · 天津 · 理 · 第 16 题 · 填空题

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