设 $x,y \in [0,1]$,求 $f(x,y)=\sqrt {\dfrac {1+xy}{1+x^2}}+\sqrt {\dfrac {1-xy}{1+y^2}}$ 的取值范围.
答案 $[1,2]$.
解析 考虑到当 $(x,y)=(0,0)$ 时,$f(x,y)=2$;当 $(x,y)=(1,1)$ 时,$f(x,y)=1$,下面尝试证明 $f(x,y)$ 的取值范围是 $[0,2]$.
情形一 $x\geqslant y$.此时 $\sqrt{\dfrac{1+xy}{1+x^2}},\sqrt{\dfrac{1-xy}{1+y^2}}\in [0,1]$,于是 $f(x,y)\leqslant 2$,且\[f(x,y)\geqslant \dfrac{1+xy}{1+x^2}+\dfrac{1-xy}{1+y^2}\geqslant \dfrac{1+xy}{1+x^2}+\dfrac{1-xy}{1+x^2}=\dfrac{2}{1+x^2}\geqslant 1.\]
情形二 $x<y$.此时\[f(x,y)\geqslant \sqrt{\dfrac{1+xy}{1+x^2}}>1,\]且\[f(x,y)\leqslant \sqrt {2\left(\dfrac{1+xy}{1+x^2}+\dfrac{1-xy}{1+y^2}\right)}\leqslant \sqrt{2\cdot \dfrac{2}{1+x^2}}\leqslant 2.\] 综上所述,$f(x,y)$的取值范围是$[1,2]$.