每日一题[153] 复合函数的单调性

2015年高考数学安徽卷理科数学第21题(压轴题):

设函数\(f(x)=x^2-ax+b\).

(1)讨论函数\(f(\sin x)\)在\(\left(-\dfrac \pi 2,\dfrac\pi 2\right)\)内的单调性,并判断有无极值,有极值时求出极值;

(2)记\(f_0(x)=x^2-a_0x+b_0\),求函数\(\left|f(\sin x)-f_0(\sin x)\right|\)在\(\left[-\dfrac\pi 2,\dfrac\pi 2\right]\)上的最大值\(D\);

(3)在(2)中,取\(a_0=b_0=0\),求\(z=b-\dfrac{a^2}4\)满足\(D\leqslant 1\)时的最大值.


cover(1)    考虑复合函数的单调性,有

当\(a\leqslant -2\)时,\(f(x)\)在\(\left(-\dfrac\pi 2,\dfrac\pi 2\right)\)上单调递增;

当\(-2<a<2\)时,\(f(x)\)在\(\left(-\dfrac\pi 2,\arcsin \dfrac a2\right)\)上单调递减,在\(\left(\arcsin\dfrac a2,\dfrac\pi 2\right)\)上单调递增;

当\(a\geqslant 2\)时,\(f(x)\)在\(\left(-\dfrac\pi 2,\dfrac\pi 2\right)\)上单调递减.

(2)    令\(t=\sin x\),\(x\in\left[-\dfrac\pi 2,\dfrac\pi 2\right]\),则\(t\in [-1,1]\),且\[\begin{split}\left|f(\sin x)-f_0(\sin x)\right|&=\left|(a_0-a)t+b-b_0\right|\\&\leqslant \left|a-a_0\right|\cdot |t|+\left|b-b_0\right|\\&\leqslant\left|a-a_0\right|+\left|b-b_0\right|,\end{split}\]第一处等号当\((a_0-a)t\)与\(b-b_0\)同号时可以取得,第二处等号当\(t=\pm 1\)时可以取得.

因此\(D\)的最大值为\(\left|a-a_0\right|+\left|b-b_0\right|\),当\(x={\rm {sgn}}\left[(a_0-a)(b-b_0)\right]\cdot\dfrac\pi 2\)时取得.

(3)    根据题意,\(|a|+|b|\leqslant 1\),此时\[z=b-\dfrac{a^2}4\leqslant b\leqslant |b|\leqslant 1,\]当\(a=0\land b=1\)时,等号均能取得.因此\(z\)的最大值为\(1\).


   虽然安徽今年是最后一年独立命题,但是这样的压轴题是不是太简单了点?

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