已知函数f(x)f(x)和g(x)g(x)的定义域均为[a,b][a,b],记f(x)f(x)的最大值为M1M_{1},g(x)g(x)的最大值为M2M_{2},则使得“M1>M2M_{1}>M_{2}”成立的充要条件为()(\quad)
A. ∀x1∈[a,b]∀x_{1}\in[a,b],∀x2∈[a,b]∀x_{2}\in[a,b],f(x1)>g(x2)f(x_{1})>g(x_{2})
B. ∀x1∈[a,b]∀x_{1}\in[a,b],∃x2∈[a,b]∃x_{2}\in[a,b],f(x1)>g(x2)f(x_{1})>g(x_{2})
C. ∃x1∈[a,b]∃x_{1}\in[a,b],∀x2∈[a,b]∀x_{2}\in[a,b],f(x1)>g(x2)f(x_{1})>g(x_{2})
D. ∀x∈[a,b]∀x\in[a,b],f(x)>g(x)f(x)>g(x)

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完整解法

1. 将命题“$M_1 > M_2$”用函数最值定义进行转化

因为 M1M_1 是 f(x)f(x) 在 [a,b][a,b] 上的最大值,M2M_2 是 g(x)g(x) 在 [a,b][a,b] 上的最大值,所以:

  1. 对于定义域内的任意 x1x_1,都有 f(x1)⩽M1f(x_1) \leqslant M_1,且存在 x1(0)∈[a,b]x_1^{(0)} \in [a,b] 使得 f(x1(0))=M1f\left(x_1^{(0)}\right) = M_1;
  2. 对于定义域内的任意 x2x_2,都有 g(x2)⩽M2g(x_2) \leqslant M_2,且存在 x2(0)∈[a,b]x_2^{(0)} \in [a,b] 使得 g(x2(0))=M2g\left(x_2^{(0)}\right) = M_2。
    因此,“M1>M2M_1 > M_2”等价于“存在 x1∈[a,b]x_1 \in [a,b],使得 f(x1)>M2f(x_1) > M_2”,即存在 x1∈[a,b]x_1 \in [a,b],使得对任意的 x2∈[a,b]x_2 \in [a,b],都有 f(x1)>g(x2)f(x_1) > g(x_2)。

2. 分析检验各选项的充分性与必要性,确定正确选项

分析各选项:

  • A选项:∀x1∈[a,b],∀x2∈[a,b],f(x1)>g(x2)\forall x_1 \in [a,b], \forall x_2 \in [a,b], f(x_1) > g(x_2) 表示 f(x)f(x) 的最小值大于 g(x)g(x) 的最大值,即 f(x)min⁡>M2f(x)_{\min} > M_2,这是 M1>M2M_1 > M_2 的充分不必要条件;
  • B选项:∀x1∈[a,b],∃x2∈[a,b],f(x1)>g(x2)\forall x_1 \in [a,b], \exists x_2 \in [a,b], f(x_1) > g(x_2) 表示 f(x)f(x) 的最小值大于 g(x)g(x) 的最小值,即 f(x)min⁡>g(x)min⁡f(x)_{\min} > g(x)_{\min},与 M1>M2M_1 > M_2 无必然逻辑关系;
  • C选项:∃x1∈[a,b],∀x2∈[a,b],f(x1)>g(x2)\exists x_1 \in [a,b], \forall x_2 \in [a,b], f(x_1) > g(x_2) 等价于 f(x1)>max⁡g(x2)=M2f(x_1) > \max g(x_2) = M_2,即 f(x)f(x) 的最大值 M1>M2M_1 > M_2,为充要条件;
  • D选项:∀x∈[a,b],f(x)>g(x)\forall x \in [a,b], f(x) > g(x) 是 M1>M2M_1 > M_2 的充分不必要条件(例如取 f(x)=x,g(x)=0.5,x∈[0,1]f(x)=x, g(x)=0.5, x \in [0,1],有 M1=1,M2=0.5M_1=1, M_2=0.5,但当 x=0x=0 时 f(0)<g(0)f(0)<g(0))。

综上,正确选项为 C。

答案

C

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