每日一题[3096]三国演义

设 $a>0$,函数 $y=\sin x$ 在区间 $[a, 2 a]$ 上的最小值为 $s_{a}$,在 $[2 a, 3 a]$ 上的最小值为 $t_{a}$,当 $a$ 变化时,以下不可能的情形是(        )

A.$s_{a}>0$ 且 $t_{a}>0$

B.$s_{a}<0$ 且 $t_{a}<0$

C.$s_{a}>0$ 且 $t_{a}<0$

D.$s_{a}<0$ 且 $t_{a}>0$

答案    D.

解析    根据题意,有 $s_a\leqslant \min\{\sin a,\sin 2a\}$,因此当 $a\in\left(\dfrac{\pi}2,2\pi\right)$ 时,$s_a<0$,由又当 $a\geqslant 2\pi$ 时,区间 $[a,2a]$ 的长度不小于 $2\pi$,因此 $s_a=-1<0$,这样就得到了\[s_a\begin{cases} >0,&a\in\left(0,\dfrac{\pi}2\right),\\ =0,&a=\dfrac{\pi}2,\\ <0,&a\in\left(\dfrac{\pi}2,+\infty\right).\end{cases}\] 类似的,有 $t_a\leqslant \min\{\sin 2a,\sin 3a\}$,因此当 $a\in\left(\dfrac{\pi}3,2\pi\right)$ 时,$t_a<0$,由又当 $a\geqslant 2\pi$ 时,区间 $[2a,3a]$ 的长度不小于 $2\pi$,因此 $t_a=-1<0$,这样就得到了\[t_a\begin{cases} >0,&a\in\left(0,\dfrac{\pi}3\right),\\ =0,&a=\dfrac{\pi}3,\\ <0,&a\in\left(\dfrac{\pi}3,+\infty\right).\end{cases}\]综上所述,$(s_a,t_a)$ 的符号变化为 $(+,+)\to (+,-)\to (-,-)$,不可能出现 $(-,+)$,正确的选项为 $\boxed{D}$.

备注  在此基础上可以进一步计算 $s_a,t_a$ 的解析式,以 $s_a$ 为例,在 $\min\{sin a \sin 2a\}$ 的基础上,利用当 $\dfrac{3\pi}2,\cdots\in [a,2a]$ 时,$s_a=-1$ 对其中若干段进行改写即可.

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