题目内容
【题目】已知函数
.任取t∈R,若函数f(x)在区间[t,t+1]上的最大值为M(t),最小值为m(t),记g(t)=M(t)﹣m(t).
(1)求函数f(x)的最小正周期及对称轴方程;
(2)当t∈[﹣2,0]时,求函数g(t)的解析式;
(3)设函数h(x)=2|x﹣k|,H(x)=x|x﹣k|+2k﹣8,其中实数k为参数,且满足关于t的不等式
有解,若对任意x1∈[4,+∞),存在x2∈(﹣∞,4],使得h(x2)=H(x1)成立,求实数k的取值范围.
【答案】
(1)解:函数
,
则f(x)的最小正周期为
;
令
,解得f(x)的对称轴方程为x=2k+1(x∈Z)
(2)解:①当
时,在区间[t,t+1]上,
,
m(t)=f(﹣1)=﹣1,
∴
;
②当
时,在区间[t,t+1]上,
,
m(t)=f(﹣1)=﹣1,
∴
;
③当t∈[﹣1,0]时,在区间[t,t+1]上,
,
,
∴
;
∴当t∈[﹣2,0]时,函数 ![]()
(3)解:∵
的最小正周期T=4,
∴M(t+4)=M(t),m(t+4)=m(t),
∴g(t+4)=M(t+4)﹣m(t+4)=M(t)﹣m(t)=g(t);
∴g(t)是周期为4的函数,研究函数g(t)的性质,只须研究函数g(t)在t∈[﹣2,2]时的性质即可;
仿照(2),可得
; ![]()
画出函数g(t)的部分图象,如图所示,
∴函数g(t)的值域为
;
已知
有解,即
k≤4g(t)max=4
,
∴k≤4;
若对任意x1∈[4,+∞),存在x2∈(﹣∞,4],使得h(x2)=H(x1)成立,
即H(x)在[4,+∞)的值域是h(x)在(﹣∞,4]的值域的子集.
∵
,
当k≤4时,∵h(x)在(﹣∞,k)上单调递减,在[k,4]上单调递增,
∴h(x)min=h(k)=1,
∵H(x)=x|x﹣k|+2k﹣8在[4,+∞)上单调递增,
∴H(x)min=H(4)=8﹣2k,
∴8﹣2k≥1,即
;
综上,实数的取值范围是 ![]()
【解析】(1)根据正弦型函数f(x)的解析式求出它的最小正周期和对称轴方程;(2)分类讨论
、
和t∈[﹣1,0]时,求出对应函数g(t)的解析式;(3)根据f(x)的最小正周期T,得出g(t)是周期函数,研究函数g(t)在一个周期内的性质,求出g(t)的解析式;画出g(t)的部分图象,求出值域,利用不等式
求出k的取值范围,再把“对任意x1∈[4,+∞),存在x2∈(﹣∞,4],使得h(x2)=H(x1)成立”转化为“H(x)在[4,+∞)的值域是h(x)在(﹣∞,4]的值域的子集“,从而求出k的取值范围.