高中数学:函数压轴填空题

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题目 12 解析

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第一步:确定单调性方向

观察第一段函数($x < \frac{1}{2}$): $$y = -\frac{17}{6} - x$$ 斜率为 $-1 < 0$,所以这是一个减函数

结论:$f(x)$ 必须在 $\mathbf{R}$ 上单调递减。

第二步:段内单调性条件

中间段 ($\frac{1}{2} \le x < 2$)

$y = \frac{a}{x} - 6$

反比例函数模型。要在 $(0, +\infty)$ 上递减,系数必须为正。

$\therefore a > 0$ ①

右边段 ($x \ge 2$)

$y = -x^2 - ax + 1$

开口向下的抛物线,对称轴 $x = -\frac{a}{2}$。

需在 $[2, +\infty)$ 递减,则对称轴需在区间左侧。

$\Rightarrow -\frac{a}{2} \le 2 \Rightarrow a \ge -4$

(结合 $a>0$,此条件自然满足)

第三步:衔接点“前高后低”

为了保证整体递减,断点处左段的终值 $\ge$ 右段的始值

衔接点 1 ($x = \frac{1}{2}$)

$$f(\frac{1}{2}^-) \ge f(\frac{1}{2})$$ $$-\frac{17}{6} - \frac{1}{2} \ge \frac{a}{1/2} - 6$$ $$-\frac{20}{6} \ge 2a - 6 \quad \Rightarrow \quad -\frac{10}{3} \ge 2a - 6$$ $$2a \le 6 - \frac{10}{3} = \frac{8}{3} \quad \Rightarrow \quad \mathbf{a \le \frac{4}{3}} \quad ②$$

衔接点 2 ($x = 2$)

$$f(2^-) \ge f(2)$$ $$\frac{a}{2} - 6 \ge -2^2 - 2a + 1$$ $$\frac{a}{2} - 6 \ge -2a - 3$$ $$\frac{5a}{2} \ge 3 \quad \Rightarrow \quad 5a \ge 6 \quad \Rightarrow \quad \mathbf{a \ge \frac{6}{5}} \quad ③$$

第四步:求交集

综合 ① ② ③:

$a > 0$ $\cap$ $a \le \frac{4}{3}$ $\cap$ $a \ge \frac{6}{5}$

$\left[\frac{6}{5}, \frac{4}{3}\right]$

注意:区间是闭区间