当−2⩽x⩽1-2\leqslant x\leqslant 1时,二次函数y=−(x−m)2+m2+1y=-(x-m)^{2}+m^{2}+1有最大值44,则实数mm的范围是 ___ .

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完整解法

1. 确定二次函数的对称轴及分类讨论的边界

已知二次函数 y=−(x−m)2+m2+1y=-(x-m)^{2}+m^{2}+1 的图象开口向下,对称轴为直线 x=mx=m。
由于自变量限制在区间 [−2,1][-2, 1],需要根据对称轴 x=mx=m 与区间 [−2,1][-2, 1] 的相对位置,分三种情况讨论最大值:

  1. m<−2m < -2;
  2. −2⩽m⩽1-2 \leqslant m \leqslant 1;
  3. m>1m > 1。

2. 讨论 $m < -2$ 的情况并求解

当 m<−2m < -2 时,对称轴在区间 [−2,1][-2, 1] 左侧。根据二次函数的单调性,函数在区间 [−2,1][-2, 1] 上单调递减。
因此,当 x=−2x = -2 时,函数取得最大值,即:
−(−2−m)2+m2+1=4-(-2-m)^{2}+m^{2}+1=4
化简得:
−(m2+4m+4)+m2+1=4  ⟹  −4m−3=4  ⟹  m=−74-(m^2+4m+4)+m^2+1=4 \implies -4m-3=4 \implies m=-\frac{7}{4}
由于 −74=−1.75>−2-\frac{7}{4} = -1.75 > -2,不满足前提条件 m<−2m < -2,故舍去。

3. 讨论 $-2 \leqslant m \leqslant 1$ 的情况并求解

当 −2⩽m⩽1-2 \leqslant m \leqslant 1 时,顶点在区间 [−2,1][-2, 1] 内。
因此,当 x=mx = m 时,函数取得最大值,即:
m2+1=4  ⟹  m2=3  ⟹  m=±3m^2+1=4 \implies m^2=3 \implies m=\pm\sqrt{3}
经检验,−3≈−1.732∈[−2,1]-\sqrt{3} \approx -1.732 \in [-2, 1],符合题意;
3≈1.732∉[−2,1]\sqrt{3} \approx 1.732 \notin [-2, 1],不符合题意,舍去。
故此时 m=−3m = -\sqrt{3}。

4. 讨论 $m > 1$ 的情况并求解

当 m>1m > 1 时,对称轴在区间 [−2,1][-2, 1] 右侧。根据二次函数的单调性,函数在区间 [−2,1][-2, 1] 上单调递增。
因此,当 x=1x = 1 时,函数取得最大值,即:
−(1−m)2+m2+1=4-(1-m)^{2}+m^{2}+1=4
化简得:
−(1−2m+m2)+m2+1=4  ⟹  2m=4  ⟹  m=2-(1-2m+m^2)+m^2+1=4 \implies 2m=4 \implies m=2
经检验,2>12 > 1,符合前提条件 m>1m > 1。
故此时 m=2m = 2。

5. 总结得出最终结果

综上所述,实数 mm 的值为 22 或 −3-\sqrt{3}。

答案

22 或 −3-\sqrt{3}

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