题目内容
【题目】定义区间的长度均为,其中
(1)若函数的定义域为值域为写出区间长度的最大值;
(2)若关于的不等式组的解集构成的各区间长度和为6,求实数的取值范围;
(3)已知求证:关于的不等式的解集构成的各区间的长度和为定值.
【答案】(1);(2);(3)定值为,证明见解析.
【解析】
(1)令求得函数的零点,令,求得定义域区间长度最大时的值.
(2)先求得不等式的解集,设不等式的解集为,根据的长度为列不等式组,由此求得的取值范围.
(3)将原不等式转化为分式不等式的形式,结合高次不等式的解法,求得不等式的解集,进而求得不等式解集构成的各区间的长度和为定值.
(1)令,解得,此时为函数的最小值.令,解得,.故定义域区间长度最大时,故区间的长度为.
(2)由得,解得,记.设不等式的解集为,不等式组的解集为.
设不等式等价于,所以,,由于不等式组的解集的个区间长度和为,所以不等式组,当是恒成立.
当时,不等式恒成立,得.
当时,不等式恒成立,分离常数得恒成立. 当时,为单调递增函数,所以,所以,所以实数.
(3)原不等式可化为
①.
令,其判别式,所以有两个不相等的实数根,设,则,根据求根公式可求得.而,.
i)当时,不等式①等价于,解得,即不等式①的解集为,区间长度为.
ii)当时,不妨设,则,,所以.此时不等式①即,解得或,即不等式①的解集为,区间的长度为.
综上所述,关于的不等式的解集构成的各区间的长度和为定值.
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