每日一题[3008]两边夹

已知函数 $f(x)=\left|\dfrac{x-2}{x+2}-ax-b\right|$,若对任意实数 $a,b$,均存在 $x_0\in [-1,2]$,使得 $f(x_0)\geqslant m$ 成立,则实数 $m$ 的取值范围是(       )

A.$\left(-\infty,\dfrac14\right]$

B.$\left(-\infty,\dfrac 12\right]$

C.$\left(-\infty,\dfrac 23\right]$

D.$(-\infty,1]$

答案    B.

解析    考虑另一个问题,存在实数 $a,b$,对任意 $x_0\in [-1,2]$,$f(x_0)\leqslant m$ 恒成立,求实数 $m$ 的取值范围. 记 $g(x)=\dfrac{x-2}{x+2}$,$h(x)=ax+b$,则曲线 $y=g(x)$ 在区间 $[-1,2]$ 的部分在直线 $y=h(x)-m$ 和直线 $y=h(x)+m$ 之间(包括边界).曲线 $y=g(x)$ 在 $x\in [-1,2]$ 的部分端点为 $A(-1,-3)$,$B(2,0)$,直线 $AB:y=x-2$ 的斜率为 $ 1 $,与直线 $ AB $ 平行的切线为 $l: y=x-1 $(切点为 $ C(0,-1)$),此时曲线 $y=g(x)$ 在 $x\in [-1,2]$ 的部分位于直线 $AB$ 和直线 $l$ 之间(包括边界),因此取 $(a,b)=\left(1,-\dfrac 32\right)$,则可得 $m=\dfrac 12$ 符合题意. 另一方面,设 $r(x)=\dfrac{x-2}{x+2}-ax-b$,则\[\begin{cases} r(-1)=a-b-3,\\ r(2)=-2a-b,\\ r(0)=-1-b,\end{cases}\implies |2r(-1)+r(2)-3r(0)|=3,\]而\[|2r(-1)+r(2)-3r(0)|\leqslant 2|r(-1)|+|r(2)|+3|r(0)|\leqslant 6m,\]因此 $m\geqslant \dfrac 12$. 综上所述,新问题中实数 $m$ 的取值范围是 $\left[\dfrac 12,+\infty\right)$,因此原题中实数 $m$ 的取值范围是 $\left(-\infty,\dfrac 12\right]$.

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