数形结合+三次函数对称性+三点控制+切比雪夫最佳逼近直线

文摘   2024-12-25 22:26   江苏  

数形结合+三次函数对称性+三点控制+切比雪夫最佳逼近直线

一、题目

已知,

对任意 , 总存在 , 使得 ,

求实数的最大值.

二、解法

第一步:将题目等价划归为容易理解的形式

(1)显然,当时,是恒成立的,

更是能成立的;

(2)要求的最大值,显然,这个最大值是正数;

(3)按题意 ,

从而

以上的表达较抽象,转化一下,也就是说:

此题要求的就是上的最大值的最小值;

第二步:给出3种解法

解法一:数形结合+三次函数对称性

从形的角度来说:

就是要将

这个函数图像最窄的部分调整到内,

以便让其最大值取到最小.

以下研究函数:

此函数图像的对称中心为:,

如何快速求三次函数的对称中心:

三次函数图像的对称中心横坐标恰是的根,

也就是拐点.

(请注意,此处的参数所起到的作用只是上下,左右平移,

此三次函数图像的开口大小已经确定了),

若要达到目标,应将对称中心平移至轴上,即,

代入运算可得:,

此时已经能保证极大值和极小值互为相反数,

只需要让,即可解得:.


由上图,容易得到的最大值此时取到最小值,

即实数的最大值为2.

解法2:三点控制法

解:按题意 , 从而

记①式中的内层最值为, 一方面, 由

可得

, 从而 .

另一方面, 取 ,

, 所以 .

由 ②和③, 得 , 即求得 (1) 的结果为

由 ① 得 , 则 的取值范围是 .

解法3:切比雪夫最佳逼近直线

根据切比雪夫最佳逼近直线相关理论,如下图


可得:最佳逼近直线为:,

,.

相关理论可以知网查阅,以下提供一篇文章供参考学习.

一类双重复合最值问题的切比雪夫最佳逼近线解法_彭厅.pdf

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