易混 2024 年全国高中数学联赛一试(A 卷) 第 6 题 · P007178
两题都在周期函数的区间上提问,但一个要求每个平移窗口都取遍全部值域,另一个只给固定窗口的零点总数。前者需控制极值点的最大间隙并处理开端点,后者可用完整周期加余段的整数计数。
“任意窗口”与“指定窗口”是不同的量词;已知周期并不能让这两种区间结论直接互换。
设函数
其中 是一个正整数。若对任意实数 ,均有
则 的最小值为。
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
先将四次三角式降幂。
要求每个长度为 的开区间都给出全部值域,尤其要求每个这样的区间都含最大值点;这些点的间距决定必要边界。
由恒等变形,
其值域为 ,周期为 ;最大值点恰为 ,其中 。 若 ,则开区间 不含任何最大值点,题设不成立。因此必须 。 反过来,若 ,对任意实数 ,可取正数 ,使闭区间
该闭区间长为一个周期, 在其上取遍 ,故原题要求成立。 所以条件等价于 。因 ,正整数 的最小值为 。
即使 , 的两个端点都不取,也会漏掉最大值,所以必要条件是严格的 。充分性采用落在开区间内部的完整闭周期,两个极值都能取到。
“每段都取得全部值域”先检查极值点的分布。开闭端点会改变临界等号;必要性与充分性应分别用漏值区间和完整周期验证。
需把全称值域条件转成极值点间距,并辨认开区间使周期边界严格,随后以完整周期证明充分性。
易混 2024 年全国高中数学联赛一试(A 卷) 第 6 题 · P007178
两题都在周期函数的区间上提问,但一个要求每个平移窗口都取遍全部值域,另一个只给固定窗口的零点总数。前者需控制极值点的最大间隙并处理开端点,后者可用完整周期加余段的整数计数。
“任意窗口”与“指定窗口”是不同的量词;已知周期并不能让这两种区间结论直接互换。
已记下,谢谢!