已知函数,其中,,. (1) 若,且的最大值为,最小值为,试求函数的最小值 对于(1)中的,若对任意的,恒有,求的取值范围.
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完整解法
(1)
1. 确定 $f(\sin x)$ 中自变量的范围以及二次函数的单调性
因为 ,且 ,所以对称轴 .
设 ,因为 ,所以 .
由于 ,二次函数 的图象开口向上,其对称轴在区间 的左侧,
因此 在区间 上单调递增.
2. 列出关于系数 $a, b, c$ 的方程组
由于 在 上单调递增,故:
当 时,函数取得最小值,即 ①;
当 时,函数取得最大值,即 ②.
3. 求解系数 $a, b, c$ 并写出函数解析式
② - ① 得 ,解得 .
由 得 ,即 .
因为 ,所以 .
将 代入②得 ,解得 .
所以 .
4. 计算 $f(x)$ 在实数集上的最小值
函数 的对称轴为 ,
所以当 时,函数 取得最小值:
.
答案
最小值为
(2)
1. 转化恒成立不等式为一次函数区间最值问题
由(1)知 .
不等式 恒成立,即:
对任意 恒成立.
令 ,关于 为一次函数.
要使 在 上恒成立,只需区间端点值均不大于0,即:
2. 解不等式组求 $x$ 的取值范围
代入端点值:
;
.
联立两个范围:
,解得 .
所以 的取值范围为 .
答案
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