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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