每日一题[222] 函数的“分解”

2015年高考重庆卷理科数学第16题:

若函数\(f(x)=|x+1|+2|x-a|\)的最小值为\(5\),则实数\(a=\)_______.


cover正确答案为\(-6\lor 4\).

    先回顾一个我们较为熟悉的函数\(g(x)=|x+1|+|x-a|\),其函数值的几何意义为数轴上表示\(x\)的点到表示\(-1\)和\(a\)的点的距离之和,函数图象以\(x=\dfrac{-1+a}2\)为对称轴,如图所示.

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接下来思考,如果这个函数再加上另一个函数\(h(x)=|x-a|\),对函数的图象会造成什么样的影响?

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如图,函数\(h(x)\)的加入会使得函数图象在\(x=a\)处“下沉”(图中\(a>-1\),但并不影响本质),于是函数\(f(x)\)在\(x=a\)处取得最小值,所求\(a\)的值可以由\[|a+1|=5\]解得.

当然,也可以采用如下的代数描述:

根据已知,有\[\begin{split}f(x)&\geqslant \left|(x+1)-(x-a)\right|+|x-a|\\&=|1+a|+|x-a|\\&\geqslant |1+a|,\end{split}\]等号当\(x=a\)时取得.以下略.

下面给出一道练习题.

(2011年·安徽·理10)函数\(f(x)=ax^m(1-x)^n\)在区间\([0,1]\)上的图象如图所示,则\(m,n\)的值可能是(        )

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A. \(m=1,n=1\)

B. \(m=1,n=2\)

C. \(m=2,n=1\)

D. \(m=3,n=1\)

答案为B.

   将\(f(x)\)分解为两个函数的乘积:\[f(x)=ax^n(1-x)^n\cdot x^{m-n},\]前一个部分的图象关于\(x=0.5\)对称.

当\(m<n\)时,函数\(y=x^{m-n}\)的图象在\(x=0.5\)两侧为左高右低,因此会引起函数图象的“重心”向左侧移动,如图.

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当\(m=n\)时,函数\(f(x)\)的图象关于\(x=0.5\)对称,不符合题意;

当\(m>n\)时,函数\(y=x^{m-n}\)的图象在\(x=0.5\)两侧为左低右高,因此会引起函数图象的“重心”向右侧移动,如图.

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