已知实数xx,yy满足x23+y2=1\dfrac{x^{2}}{3}+y^{2}=1,则u=∣3x+3y−7∣u=|3x+3y-7|的取值范围为___.

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完整解法

1. 将椭圆上的点用参数方程进行表示

因为实数 x,yx, y 满足 x23+y2=1\dfrac{x^{2}}{3}+y^{2}=1,所以可设椭圆的参数方程为:
{x=3cos⁡θy=sin⁡θ\begin{cases} x = \sqrt{3}\cos\theta \\ y = \sin\theta \end{cases}
其中 θ\theta 为参数,θ∈[0,2π)\theta \in [0, 2\pi)。

2. 化简代数式 $3x+3y$ 并求其最值

将参数方程代入 3x+3y3x+3y 中,得:
3x+3y=33cos⁡θ+3sin⁡θ3x+3y = 3\sqrt{3}\cos\theta + 3\sin\theta
利用辅助角公式进行化简:
33cos⁡θ+3sin⁡θ=(33)2+32sin⁡(θ+φ)=6sin⁡(θ+π3)3\sqrt{3}\cos\theta + 3\sin\theta = \sqrt{(3\sqrt{3})^2 + 3^2}\sin(\theta + \varphi) = 6\sin\left(\theta + \frac{\pi}{3}\right)
其中 tan⁡φ=3\tan\varphi = \sqrt{3},取 φ=π3\varphi = \dfrac{\pi}{3}。
由于 sin⁡(θ+π3)∈[−1,1]\sin\left(\theta + \frac{\pi}{3}\right) \in [-1, 1],
所以 3x+3y∈[−6,6]3x+3y \in [-6, 6]。

3. 求解绝对值式子 $u=|3x+3y-7|$ 的取值范围

由 −6≤3x+3y≤6-6 \le 3x+3y \le 6 可得:
−13≤3x+3y−7≤−1-13 \le 3x+3y-7 \le -1
因此,对其取绝对值:
1≤∣3x+3y−7∣≤131 \le |3x+3y-7| \le 13
即 uu 的取值范围为 [1,13][1, 13]。

答案

[1, 13]

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