Question

記函數f（x）在區間D上的最大值與最小值分別為max{f（x）|x∈D}與min{f（x）|x∈D}．設函數f（x）=，1＜b＜3．g（x）=f（x）+ax，x∈[1，3]．
（1）若函數g（x）在[1，3]上單調遞減，求a的取值范圍；
（2）若a∈R．令，h（a）=max{g（x）|x∈[1，3]}-{g（x）|x∈[1，3]}．記d（b）=min{h（a）|a∈R}．試寫出h（a）的表達式，并求min{d（b）|b∈（1，3）}；
（3）令k（a）=max{g[f（x）]|x∈l}-min{g[f（x）]|x∈l}（其中l為g[f（x）]的定義域）．若l恰好為[1，3]，求b的取值范圍，并求min{k（a）|a∈R}．

Answer 1

解：（1），（2分）
∵函數g（x）在[1，3]上單調遞減，∴，∴a＜0（4分）
（2）①當0≤a≤時，max{g（x）|x∈[1，3]}=g（1）=a+2b-1，min{g（x）|x∈[1，3]}=g（b）=ab+b，此時，h（a）=a+b-ab-1
②當時，max{g（x）|x∈[1，3]}=g（3）=3a+b，min{g（x）|x∈[1，3]}=g（b）=ab+b，此時，h（a）=3a-ab，故h（a）=，（2分）
因h（a）在[0，]上單調遞減，在[，1]單調遞增，故d（b）=min{h（a）|a∈R}=h（）=，（4分）
故當b=2時，得min{d（b）|b∈（1，3）}=． （6分）
（3）（ⅰ）當x∈（b，3]時，f（x）=b，g[f（x）]=ab+b
（ⅱ）當，即x=b時，g[f（x）]=ab+b
（ⅲ）當時，即（*），（3分）
①若2b-3＞1即b＞2，由（*）知x∈[2b-3，b），但此時I=[2b-3）∪{b}∪（b，3]≠[1，3]，所以b＞2不合題意．
②若2b-3≤1即b≤2，由（*）知x∈[1，b），此時I=[1，b））∪{b}∪（b，3]=[1，3]，故1＜b≤2，（5分）
且g[f（x）]=
于是，當a≤0時，k（a）=（ab+b）-（2ab+b-a）=（1-b）a
當a＞0時，k（a）=（2ab+b-a）-（ab+b）=（b-1）a
即k（a）= （7分）
從而可得當a=0時，min{k（a）|a∈R}=0．（8分）
分析：（1）寫出函數g（x），利用函數在[1，3]上單調遞減，即可求得a的范圍；
（2）分類討論：0≤a≤，，分別求出max{g（x）|x∈[1，3]}與min{g（x）|x∈[1，3]}，即可求得h（a）的表達式，利用函數的單調性，可求出min{d（b）|b∈（1，3）}；
（3）分類討論：（ⅰ）當x∈（b，3]時，f（x）=b，g[f（x）]=ab+b；
（ⅱ）當，即x=b時，g[f（x）]=ab+b
（ⅲ）當時，即，g[f（x）]=，由此可得k（a）的表達式，從而可求min{k（a）|a∈R}．
點評：本題考查新定義，考查函數的單調性與最值，考查分類討論的數學思想，解題的關鍵是確定分類標準，難度較大．