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例题精讲 · 第 00316 题 · 自编两题·「|x−a|+|x−b| 的最小值」不是 0

绝对值题的失分多半不是不会去符号,而是分段点找错、或把「两个绝对值之和的最小值」凭感觉写成 0。几何上 |x−a|+|x−b| 是数轴上点 x 到 a、b 两段距离之和,最小值就是 |a−b|,在 a、b 之间取到。本文用两道自编题练「先找零点分段、再逐段解、最后用几何回验」的三步法;含含参恒成立与齐次式无关的最值。参数、区间与结论均为自编示意数值,解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。

00316题号全 1000 篇 · 第 第53轮 / 第53册 轮
方向数学·导数与解三角形六向之一
题型自编仿真题逐题精讲 · 采分点拆解

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。

例题精讲 · 数学导数与解三角形

一、考点定位与做题顺序

两个工具先摆好:几何——|x−a| 是数轴上 x 到 a 的距离,故 |x−a|+|x−b| ≥ |a−b|(三角不等式),等号当且仅当 x 落在 a、b 之间;代数——以 x=a、x=b 为零点把数轴切成三段,逐段去绝对值符号再解,最后把各段解集并起来并与本段范围取交。

两个提醒:分段解必须回代本段范围(解出的 x 若不在该段要舍);含参恒成立先把它化成「函数最小值 ≥ 常数」,再反解参数。下面 a、b、参数与区间均为自编示意数值。

二、逐题精讲

题1

题1 分段解不等式与几何回验

设 f(x) = |x − 1| + |x − 3|(自编示意表达式)。

(1) 求 f(x) 的最小值及取到最小值的 x 范围;(2) 解不等式 f(x) ≤ 4;(3) 用几何意义说明为什么 f(x) 没有最大值。

解析

(1) 由三角不等式 |x−1|+|x−3| ≥ |3−1| = 2,等号当 x ∈ [1, 3]。逐段验算:
x ≤ 1:f = (1−x)+(3−x) = 4−2x,随 x 增大而减,在 x=1 取 2;
1 < x < 3:f = (x−1)+(3−x) = 2(常数);
x ≥ 3:f = (x−1)+(x−3) = 2x−4,在 x=3 取 2。
故 最小值 2,x ∈ [1,3]。注意不能写 0:两段距离之和是「到 1 与到 3 的距离相加」,x 落在两点之间时恰等于两点间距 2,不可能更小。

(2) 以 1、3 分三段,逐段解并与本段范围取交:
x ≤ 1:4−2x ≤ 4 → −2x ≤ 0 → x ≥ 0,与本段交得 [0, 1];
1 < x < 3:f = 2 ≤ 4 恒成立,整段 (1, 3) 保留;
x ≥ 3:2x−4 ≤ 4 → 2x ≤ 8 → x ≤ 4,与本段交得 [3, 4]。
并集 [0,1] ∪ (1,3) ∪ [3,4] = [0, 4]。
几何回验:f(x) ≤ 4 即「到 1、3 两段距离之和不超过 4」;最小值 2 在中间,两侧各线性增长,端点由 4−2x=4 得 x=0、由 2x−4=4 得 x=4,区间对称于 x=2,与 [0,4] 一致 ✓。

(3) 当 x → +∞ 时 f(x) = 2x−4 → +∞;当 x → −∞ 时 f(x) = 4−2x → +∞。几何上就是「点 x 越往数轴两端走,到 1 与到 3 的距离之和越大,没有上界」,故 f(x) 无最大值(只有最小值 2)。这一点与「闭区间上的连续函数必有最大最小」不矛盾——本题定义域是全体实数,不是闭区间。

答案 (1) 最小值 2,x∈[1,3];(2) 解集 [0,4];(3) x→±∞ 时 f→+∞,定义域为 R 无上界,故无最大值。

采分点 三角不等式得 |3−1|=2 1 分;等号条件 x∈[1,3] 1 分;三段表达式各 1 分;三段解集 [0,1]/(1,3)/[3,4] 各 1 分;并集 [0,4] 1 分;几何回验 1 分;(3) 说明无上界 1 分。

易错点 把最小值写成 0;分段解出 x≥0 后不与 x≤1 取交,直接写 [0,+∞);中段漏掉「恒成立」;把三段解集相减或求交而非求并;认为 f 在 R 上必有最大值(混淆闭区间结论)。

题2

题2 含参恒成立与多项绝对值

(1) 若 |x − 1| + |x − m| ≥ 3 对一切实数 x 恒成立(自编示意参数),求 m 的取值范围;(2) 求 g(x) = |2x − 1| + |x + 2| 的最小值及取到时的 x,并逐段验算;(3) 说明第(1)问为什么可以「不分段」直接做,而第(2)问必须分段。

解析

(1) 左边的最小值由三角不等式直接给出:min(|x−1|+|x−m|) = |m − 1|(等号在 x 落在 1 与 m 之间时取到)。
要「对一切 x 恒 ≥ 3」,只需最小值 ≥ 3:|m − 1| ≥ 3 → m − 1 ≥ 3 或 m − 1 ≤ −3 → m ≥ 4 或 m ≤ −2。
回验端点:m=4 时最小值 |4−1|=3,恰取等,成立;m=−2 时 |−2−1|=3,也恰取等;m=2 时最小值 1 < 3,不成立 ✓。

(2) 零点为 x = 1/2(来自 2x−1=0)与 x = −2(来自 x+2=0),分三段:
x < −2:g = (1−2x) + (−x−2) = −3x − 1,随 x 增大而减,在 x→−2⁻ 时趋于 5;
−2 ≤ x < 1/2:g = (1−2x) + (x+2) = 3 − x,随 x 增大而减,在 x = 1/2 处取 2.5;
x ≥ 1/2:g = (2x−1) + (x+2) = 3x + 1,随 x 增大而增,在 x = 1/2 处取 2.5。
三段在 x=1/2 处衔接一致(3−0.5 = 2.5,3×0.5+1 = 2.5),故 最小值 2.5 = 5/2,取到于 x = 1/2。
注意:因 |2x−1| 的系数是 2,g 不是「两段等权距离和」,不能直接套 |a−b|;两个零点处的值分别是 g(−2)=5、g(1/2)=2.5,最小落在系数较大的那个零点上,这一点要由分段验算得出,不能凭感觉。

(3) 第(1)问是「对一切 x 恒成立」,只关心左边的全局最小值,而三角不等式恰好一步给出 min = |m−1|,无需知道 x 具体在哪一段取到,故可不分段。
第(2)问是「求最小值及取到时的 x」,既要值又要位置,且因 |2x−1| 带系数 2,三角不等式不能直接给出 min;必须逐段写出 g 的表达式、比较各段单调性与端点值,才能确定最小落在 x=1/2。
方法分界:只问「恒成立 / 参数范围」→ 先试最小值公式;既问「最值」又问「何时取到」或各项系数不等 → 老实零点分段。

答案 (1) m≤−2 或 m≥4(由 min=|m−1|≥3);(2) 最小值 5/2,取于 x=1/2,三段分别为 −3x−1 / 3−x / 3x+1;(3) 恒成立只需全局最小值可一步得,求最值且带系数 2 时须分段定位置。

采分点 (1) 写出 min=|m−1| 1 分;解 |m−1|≥3 1 分;m≤−2 或 m≥4 1 分;端点回验 1 分;(2) 两零点 1 分;三段表达式各 1 分;最小值 5/2 与 x=1/2 1 分;衔接一致回验 1 分;(3) 两问方法分界 1 分。

易错点 (1) 把恒成立写成 |m−1|≤3;漏掉 m≤−2 一支;(2) 只找一个零点(漏 x=−2);把 |2x−1| 当成 |x−1/2| 直接套 |a−b|;把最小值写成 3(误用 x=−2 处);三段解完不检查衔接;(3) 说「两题都要分段」或「两题都不用分段」。

三、规律小结与对照表

工具/结论适用自编示意结果易错
三角不等式|x−a|+|x−b|≥|a−b|min f=2,x∈[1,3]写成 min=0
零点分段三段去符号4−2x / 2 / 2x−4解不回代本段
解集各段解集求并[0,1]∪(1,3)∪[3,4]=[0,4]写成求交
无最大值定义域 R 无上界x→±∞, f→+∞套闭区间结论
恒成立min ≥ 常数|m−1|≥3→m≤−2 或 ≥4方向写反
系数不等|2x−1|+|x+2|零点 −2 与 1/2只找一个零点
分段结果−3x−1 / 3−x / 3x+1min=5/2 于 x=1/2直接套 |a−b|
方法分界恒成立 vs 求最值一步公式 / 老实分段混用

绝对值题两把钥匙:几何上 |x−a|+|x−b| 的最小值就是 |a−b|(在两点之间取到,绝不是 0),代数上以两个零点切三段、逐段解并与本段取交。只问「恒成立/参数范围」时一步用最小值公式即可;既问最值又问位置、或某项带系数(如 |2x−1|),就必须分段定位置。本题 2、[0,4]、m≤−2 或 ≥4、5/2 均为自编示意数值;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。

四、自测清单

  • □ 先写出两个零点,数轴切三段;
  • □ 每段去绝对值后,解集必须与本段范围取交;
  • □ 三段结果求并(不是求交),再代端点回验;
  • □ 用「两段距离和 ≥ 两点间距」验最小值,别写 0;
  • □ 含参恒成立化成「最小值 ≥ 常数」再反解;
  • □ 系数不等时别直接套 |a−b|,老实分段。
编写说明与学科依据

本文为备考教研体例稿:题目系按课程标准与联招常见考点范围编写的仿真练习题,非真题原文;文中案例为示意内容,非真实记录;文末栏目为学科依据说明,非逐条引文。涉及报考、录取、证件、居留、资助等事项,一律以当年官方文件与学校正式通知为准。

学科依据:

  • 人教版高中教材(数学):导数及其应用、三角函数、数列、计数与概率相关章节
  • 《普通高等学校联合招收华侨港澳台学生考试大纲(数学科)》:相关考点考查范围(仅作命题范围参照,本文题目未与真题逐题比对)
  • 编写说明:题目、选段、选项、数据与解析均为按常见考点独立编写的原创仿真题,未取自任何题库、教辅或试卷;采分点为教研整理,非官方评分标准

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