每日一题[336]最大值的最小值

2015年高考数学湖北文科第17题(填空压轴题):

$a$为实数,函数$f\left(x\right)={\left|{x^2-ax}\right|}$在区间$\left[0,1\right]$上的最大值记为$g\left(a\right)$.当$a=$_____时,$g\left(a\right)$的值最小.


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正确答案是$2\sqrt 2-2$.

 易知函数$f(x)=|x^2-ax|$在$x=\dfrac a2$取得极大值.

当$\dfrac a2\in [0,1]$时,$g(a)$为$f(0)$,$f(1)$与$f\left(\dfrac a2\right)$中的最大数,也即$$g(a)=\max\left\{\dfrac{a^2}4,|1-a|\right\},a\in[0,2];$$当$\dfrac a2\notin [0,1]$时,$g(a)$为$f(0)$,$f(1)$中的最大数,也即$$g(a)=|1-a|,a\in (-\infty ,0)\cup (2,+\infty ).$$屏幕快照 2015-12-18 下午3.11.00

如图,计算函数$y=|1-a|$与函数$y=\dfrac{a^2}4$图象的交点可得$a=2\sqrt 2-2$(舍去左侧交点).

因此当$a=2\sqrt 2-2$时,$g(a)$的值最小.

高中数学中,很多探索最大值的最小值(或最小值的最大值)的问题,其中前一个最值是一个以参数为自变量的函数,后一个最值是这个函数的最值.解题的关键是求出含参函数的最值,通常需要分类讨论,再结合这个关于参数的函数的图象求出最值.

本题中,我们也可以从整体上看看当$a$变化时,$g(a)$的变化情况:

当$a$从负无穷变大时,$f(x)$在$[0,1]$上的最大值开始为$$f(1)=|1-a|,$$其中$|1-a|$随着$a$的增大而减小;当$a$越过$0$时,开始有$\dfrac a2\in[0,1]$,但最大值仍然在$x=1$处取到,而且这个值逐渐减小,而函数值$f\left(\dfrac a2\right )=\dfrac {a^2}{4}$的值逐渐增加,到某个时刻会有$$f\left(\dfrac a2\right )=f(1),$$再之后$f\left(\dfrac a2\right )$的值成为最大值,并且一直增加,所以$g(a)$又会越来越大.所以,这个临界情况就是所求的最小值,如下图:

每日一题12.21-4

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