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2022 年全国高中数学联赛一试(A2 卷) · 第 1 题
F2填空题三角函数综合
函数 f(x)=sin2022x+∣x−11∣+∣x−27∣ 的最小值为。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:15
解析
思路
绝对值之和是点 x 到 11,27 的距离和,下界为 16;还要检查它与正弦函数的下界能否同时取到。
解答
对一切实数 x,有
f(x)≥−1+∣(x−11)−(x−27)∣=15.
其中 ∣x−11∣+∣x−27∣=16 当且仅当 11≤x≤27。 取 x=4π+π/1348,则 11<x<27,且
2022x=8088π+23π,sin2022x=−1.
所以两个下界同时取到,所求最小值为 15。
复核
由 3<π<4 可直接核对所取 x 位于 (11,27);再由 2022/1348=3/2,核对 2022x=8088π+3π/2,确使正弦取 −1。
方法总结
若把多个表达式分别取下界,必须另找一个共同取等点;下界之和只有在等号相容时才是原式最小值。
为什么评为 F2(会透露解法方向)
两个常见下界直接可得,关键补充是构造落在给定区间内的正弦最低点,保证两界同时取到。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:三角不等式
专题卡:三角最值:用均值、柯西放缩,再查等号能不能取到