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2016 年湖北预赛 · 第 4 题
F2填空题函数的值域
已知实数 x,y 满足
3x2+y2=1,
则
P=∣2x+y−4∣+∣4−x−2y∣
的取值范围是。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:[2,14]
解析
思路
先判断绝对值内两式的符号;椭圆上的线性式有统一的柯西不等式界,不必分出与曲线不相交的支。
解答
由柯西不等式及 x2/3+y2=1,
∣2x+y∣=233x+y≤13<4,∣x+2y∣≤7<4.
故 2x+y−4<0,4−x−2y>0,所以
P=8−3(x+y).
再由 ∣x+y∣≤3+1=2 得 2≤P≤14。
为说明中间值均可取,令 x=3cost,y=sint,其中 t∈R,则
x+y=2cos(t−6π)
恰遍历 [−2,2],从而 P 恰遍历 [2,14]。
复核与方法总结
在 (x,y)=(3/2,1/2) 与 (−3/2,−1/2) 处分别取到 2,14,两点均满足原约束。
消去绝对值前先用线性式的最大幅度判断符号;求范围还须说明端点及中间值可达。
为什么评为 F2(会透露解法方向)
F2:用常见椭圆线性式界依次判断两个绝对值符号,再求同一模型的线性式值域;端点与全区间可达性属常规检查。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:柯西不等式与投影、辅助角公式与降幂
专题卡:圆或椭圆上求一次式的范围:配成圆,用平方恒等式