已知y=x−1+5−x(x,yy= \sqrt {x-1}+ \sqrt {5-x}(x,y均为实数)),则yy的最大值与最小值的差为()()
A. 22−22 \sqrt {2}-2
B. 4−224-2 \sqrt {2}
C. 3−223-2 \sqrt {2}
D. 22−12 \sqrt {2}-1

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完整解法

1. 确定函数的定义域

由题意,自变量 xx 需满足被开方数非负,即:
{x−1⩾05−x⩾0\begin{cases} x-1 \geqslant 0 \\ 5-x \geqslant 0 \end{cases}
解得 1⩽x⩽51 \leqslant x \leqslant 5。
因此函数的定义域为 [1,5][1, 5]。

2. 将函数解析式平方化简

因为 y=x−1+5−x⩾0y = \sqrt{x-1} + \sqrt{5-x} \geqslant 0,将其两边平方得:
y2=(x−1)+(5−x)+2(x−1)(5−x)y^2 = (x-1) + (5-x) + 2\sqrt{(x-1)(5-x)}
y2=4+2−x2+6x−5y^2 = 4 + 2\sqrt{-x^2+6x-5}

3. 利用二次函数求最值

对根号下的二次函数进行配方:
−x2+6x−5=−(x−3)2+4-x^2+6x-5 = -(x-3)^2 + 4
因为 1⩽x⩽51 \leqslant x \leqslant 5,所以 0⩽(x−3)2⩽40 \leqslant (x-3)^2 \leqslant 4,
从而 0⩽−(x−3)2+4⩽40 \leqslant -(x-3)^2 + 4 \leqslant 4。
当 x=3x=3 时,二次函数取得最大值 44,此时 y2y^2 取得最大值:
ymax⁡2=4+24=8y^2_{\max} = 4 + 2\sqrt{4} = 8
由于 y⩾0y \geqslant 0,所以 yy 的最大值 ymax⁡=8=22y_{\max} = \sqrt{8} = 2\sqrt{2}。
当 x=1x=1 或 x=5x=5 时,二次函数取得最小值 00,此时 y2y^2 取得最小值:
ymin⁡2=4+20=4y^2_{\min} = 4 + 2\sqrt{0} = 4
由于 y⩾0y \geqslant 0,所以 yy 的最小值 ymin⁡=2y_{\min} = 2。

4. 计算最大值与最小值的差并得出结论

最大值与最小值的差为:
ymax⁡−ymin⁡=22−2y_{\max} - y_{\min} = 2\sqrt{2} - 2
对照选项,应选 A。

答案

A

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