题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。
一、考点定位与做题顺序
这类题不考导数技巧,考把一句话翻译成集合关系。固定动作只有两步:先各自求出两个函数在给定区间上的值域(本题中一个用配方、一个用一次函数单调性),再把量词译成值域之间的关系。
三条对应关系记牢:∀x₁ ∃x₂ 使 f(x₁)=g(x₂) ⇔ R_f ⊆ R_g(f 的每个值都得在 g 里找得到);∀x₁ ∀x₂ 使 f(x₁) ≥ g(x₂) ⇔ min f ≥ max g(最坏的 f 也要压过最好的 g);∃x₁ ∃x₂ 使 f(x₁)=g(x₂) ⇔ R_f ∩ R_g ≠ ∅(只要有一处对得上)。三者一字之差,列式南辕北辙。
二、逐题精讲
题1
题1(∀∃ 型)
已知 f(x) = x² − 2x,x ∈ [0, 3];g(x) = 3x + b,x ∈ [0, 2]。若对任意 x₁ ∈ [0, 3],存在 x₂ ∈ [0, 2],使得 f(x₁) = g(x₂),求实数 b 的取值范围。
解析
第一步 求值域。 f(x) = (x − 1)² − 1,开口向上、顶点 x = 1 ∈ [0,3],故 f(1) = −1 为最小;端点 f(0) = 0,f(3) = 9 − 6 = 3,最大为 3。所以 R_f = [−1, 3]。g(x) = 3x + b 在 [0,2] 上单调递增(斜率 3 > 0,与 b 无关),故 R_g = [b, b + 6]。第二步 翻译量词。「任意 x₁ 的函数值都能被某个 x₂ 取到」等价于 R_f ⊆ R_g,即区间 [−1,3] 被 [b, b+6] 整个盖住。
第三步 列不等式组。需左端点 b ≤ −1,且右端点 b + 6 ≥ 3。解得 −3 ≤ b ≤ −1。
取等检验。b = −3 时 R_g = [−3, 3],恰好盖住 [−1,3](f 的最大值 3 由 x₂ = 2 取到)✓;b = −1 时 R_g = [−1, 5],f 的最小值 −1 由 x₂ = 0 取到 ✓。两端均可取。
答案 b ∈ [−3, −1]
采分点 R_f = [−1,3] 2 分(配方+端点比较);R_g = [b, b+6] 1 分并说明单调性;量词译为 R_f ⊆ R_g 2 分;不等式组 2 分;结果含端点 1 分。
易错点 把 ∀∃ 当成 ∀∀,列成 min f ≥ max g;把包含方向写反(写成 R_g ⊆ R_f);求 f 值域时漏算端点 f(3)=3,只凭顶点写成 [−1,+∞);忘记检验端点能否取到。
题2
题2(∀∀ 型与 ∃∃ 型对照)
沿用题1 的 f、g:(1) 若对任意 x₁ ∈ [0,3] 与任意 x₂ ∈ [0,2],都有 f(x₁) ≥ g(x₂),求 b 的范围;(2) 若存在 x₁ ∈ [0,3] 与存在 x₂ ∈ [0,2],使 f(x₁) = g(x₂),求 b 的范围。
解析
(1) ∀∀ 型。「f 的每一个值都不小于 g 的每一个值」,只需最坏情况也成立:min f ≥ max g。由题1 min f = −1,max g = b + 6,故 −1 ≥ b + 6,即 b ≤ −7。验:b = −7 时 R_g = [−7, −1],g 的最大 −1 恰等于 f 的最小 −1,成立 ✓;b > −7 时 max g > −1,取 x₁ = 1 即被破坏 ✓。(2) ∃∃ 型。只要两个值域有公共点:R_f ∩ R_g ≠ ∅,即 [−1,3] 与 [b, b+6] 相交,条件为 b ≤ 3 且 b + 6 ≥ −1,解得 −7 ≤ b ≤ 3。验:b = 3 时 R_g = [3, 9],公共点为 3 ✓(f(3)=3, g(0)=3);b = −7 时 R_g = [−7, −1],公共点为 −1 ✓(f(1)=−1, g(2)=−1)。
三问对照小结:同一组函数,∀∃ 得 [−3,−1],∀∀ 得 (−∞,−7],∃∃ 得 [−7,3]。注意 ∀∀ 的解集与 ∃∃ 的解集并不互补——因为∀∀ 要求的是「f ≥ g」,而 ∃∃ 要求的是「f = g」,两者不是同一命题的否定,别用补集去凑答案。
答案 (1) b ≤ −7;(2) b ∈ [−7, 3]
采分点 (1) 量词译为 min f ≥ max g 2 分、解不等式 1 分;(2) 量词译为值域有交 2 分、两个端点条件各 1 分;取等/边界说明 1 分。
易错点 (1) 误用 max f ≥ min g(那只保证「有一对」成立);(2) 只写一个端点条件,漏掉 b+6 ≥ −1;把 ∃∃ 的答案当成 ∀∀ 答案的补集;区间端点开闭不检验。
三、规律小结与对照表
| 问法 | 集合翻译 | 本题结果 |
|---|---|---|
| ∀x₁ ∃x₂,f(x₁)=g(x₂) | R_f ⊆ R_g | b ∈ [−3, −1] |
| ∀x₁ ∀x₂,f(x₁) ≥ g(x₂) | min f ≥ max g | b ≤ −7 |
| ∃x₁ ∃x₂,f(x₁)=g(x₂) | R_f ∩ R_g ≠ ∅ | b ∈ [−7, 3] |
| ∀x₁ ∃x₂,f(x₁) ≥ g(x₂) | min f ≥ min g(每个 f 值只需在 g 里找到一个不超过它的值,取 g 最小处即可) | b ≤ −1(本题延伸) |
最后一行延伸问值得留在草稿上:∀x₁ ∃x₂ 使 f(x₁) ≥ g(x₂) 只需 min f ≥ min g,即 −1 ≥ b,得 b ≤ −1——四种问法四种列式,靠的不是多做题,而是动笔前把量词一字不差地抄在草稿纸上。本题函数、区间与数据均为原创自编仿真题,数值已逐项回代互验。
四、自测清单
- 动笔先把量词原句抄一遍,圈出「任意」「存在」和不等号方向
- 两个值域必须分别求,且都要验证单调性与端点
- ∀∃ 等值域包含、∀∀ 等 min≥max、∃∃ 等有交,三者不互推
- 解出参数后取一个边界值代回原命题,确认是否取等
- 含参一次函数先说明斜率与参数无关,再写值域