对∀x∈R\forall x\in R,用M(x)M(x)表示f(x),g(x)f(x),g(x)中的较大者,记为M(x)=max⁡{f(x),g(x)}M(x)=\max\{f(x),g(x)\},若M(x)={−x+3,(x−1)2}M(x)=\{-x+3,{{(x-1)}^{2}}\},则M(x)M(x)的最小值为().(\quad).
A. −1-1
B. 00
C. 11
D. 44

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完整解法

1. 求两函数图象交点的横坐标

令 f(x)=−x+3f(x) = -x+3 且 g(x)=(x−1)2g(x) = (x-1)^2.
联立两函数解析式得:−x+3=(x−1)2-x+3 = (x-1)^2.
展开并整理得:x2−x−2=0x^2 - x - 2 = 0.
解得 x1=−1x_1 = -1 或 x2=2x_2 = 2.
当 x=−1x = -1 时,两函数值均为 44;当 x=2x = 2 时,两函数值均为 11.

2. 通过比较大小,写出分段函数 $M(x)$ 的解析式

比较 −x+3-x+3 与 (x−1)2(x-1)^2 的大小:
解不等式 −(x−3)>(x−1)2-(x-3) > (x-1)^2,即 x2−x−2<0x^2 - x - 2 < 0,解得 −1<x<2-1 < x < 2.
在此区间内,f(x)>g(x)f(x) > g(x),故 M(x)=−x+3M(x) = -x+3.
当 x⩽−1x \leqslant -1 或 x⩾2x \geqslant 2 时,(x−1)2⩾−x+3(x-1)^2 \geqslant -x+3,故 M(x)=(x−1)2M(x) = (x-1)^2.
因此,分段函数 M(x)M(x) 的解析式为:
M(x)={(x−1)2,x⩽−1 或 x⩾2−x+3,−1<x<2M(x) = \begin{cases} (x-1)^2, & x \leqslant -1 \text{ 或 } x \geqslant 2 \\ -x+3, & -1 < x < 2 \end{cases}

3. 分析各区间上的最值,求出全局最小值

分区间讨论 M(x)M(x) 的最小值:

  1. 当 x⩽−1x \leqslant -1 时,M(x)=(x−1)2M(x) = (x-1)^2,因为对称轴为 x=1x = 1,所以在 (−∞,−1](-\infty, -1] 上单调递减,其最小值为 M(−1)=4M(-1) = 4;
  2. 当 x⩾2x \geqslant 2 时,M(x)=(x−1)2M(x) = (x-1)^2,在 [2,+∞)[2, +\infty) 上单调递增,其最小值为 M(2)=1M(2) = 1;
  3. 当 −1<x<2-1 < x < 2 时,M(x)=−x+3M(x) = -x+3 单调递减,值域为 (1,4)(1, 4).
    综上所述,函数 M(x)M(x) 的最小值为 11(在 x=2x=2 处取得).
    故选 C.
答案

C

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