首先,理解题目中的“DK”性质:函数 f(x) 在区间 [m,n](m<n)上的最小值为 t,若 t≤m 恒成立,则称 f(x) 在该区间上具有“DK”性质。
步骤1:求函数在 [1,2] 上的最小值 t
函数 f(x)=x2−2x+2 是开口向上的二次函数(二次项系数 a=1>0),其对称轴为 x=−2ab=22=1。
f(1)=12−2×1+2=1−2+2=1
因此,区间 [1,2] 上的最小值 t=1。
步骤2:验证 t≤m 是否成立
区间 [m,n] 中 m=1,需判断 t≤m 即 1≤1 是否成立。
由于 1≤1 恒成立,因此函数 f(x)=x2−2x+2 在 [1,2] 上具有“DK”性质。
步骤1:分析二次函数的基本性质
函数 f(x)=x2−ax+2 是开口向上的二次函数(a2>0),对称轴为 x=2a。
步骤2:求区间 [a,a+1] 上的最小值 t
区间长度为1,对称轴 x=2a 的位置决定了最小值点(左端点、对称轴、右端点)。分三种情况讨论:
解不等式 2a≤a,得 a≥0。
此时,函数在 [a,a+1] 上单调递增(开口向上,对称轴左侧递减,右侧递增,此处对称轴在区间左侧,故整个区间单调递增),最小值在左端点 x=a 处,即:
t=f(a)=a2−a⋅a+2=2
解不等式组:
t=f(2a)=(2a)2−a⋅2a+2=4a2−2a2+2=−4a2+2
解不等式 2a≥a+1,得 a≤−2。
此时,函数在 [a,a+1] 上单调递减(开口向上,对称轴在区间右侧,故整个区间单调递减),最小值在右端点 x=a+1 处,即:
t=f(a+1)=(a+1)2−a(a+1)+2=a2+2a+1−a2−a+2=a+3
步骤3:根据“DK”性质 t≤m 列不等式求解
区间 [m,n] 中 m=a,需满足 t≤a,分情况讨论:
不等式 2≤a 即 a≥2。
结合前提 a≥0,得 a≥2。
不等式 −4a2+2≤a,整理得:
a2+4a−8≥0
解二次不等式 a2+4a−8≥0,求根得:
a=2−4±16+32=2−4±42=−2±22
二次函数 a2+4a−8 开口向上,因此解集为 a≤−2−22 或 a≥−2+22。
结合前提 a∈[−2,0],−2+22≈0.828 在 [0,0] 外,无交集,故此情况无解。
不等式 a+3≤a,化简得 3≤0,显然不成立,故此情况无解。
仅情况1有解,即 a≥2。
(1)函数 f(x)=x2−2x+2 在 [1,2] 上具有“DK”性质;
(2)a 的取值范围为 [2,+∞)。
[2,+∞)
函数 f(x)=x2−2x+2 是开口向上的二次函数(二次项系数 a=1>0),其对称轴为:
x=−2ab=2×12=1
对称轴 x=1 是区间 [1,2] 的左端点。由于二次函数开口向上,在对称轴左侧单调递减,右侧单调递增,因此函数在 [1,2] 上单调递增。
单调递增区间的最小值在左端点 x=1 处取得,代入计算:
f(1)=12−2×1+2=1−2+2=1
因此,区间 [1,2] 上的最小值 t=1。
区间 [m,n] 中 m=1,需验证 t≤m 即 1≤1。
由于 1≤1 恒成立,因此函数 f(x)=x2−2x+2 在 [1,2] 上具有“DK”性质。
函数 f(x)=x2−ax+2 是开口向上的二次函数(a2>0),对称轴为:
x=−2ab=2a
区间长度为1,对称轴 x=2a 的位置决定最小值点(左端点、对称轴、右端点),分三种情况:
解不等式 2a≤a,得 a≥0。
此时函数在 [a,a+1] 上单调递增(开口向上,对称轴左侧递减,右侧递增,此处对称轴在区间左侧,故整个区间单调递增),最小值在左端点 x=a 处:
t=f(a)=a2−a⋅a+2=2
解不等式组:
t=f(2a)=(2a)2−a⋅2a+2=−4a2+2
解不等式 2a≥a+1,得 a≤−2。
此时函数在 [a,a+1] 上单调递减(开口向上,对称轴在区间右侧,故整个区间单调递减),最小值在右端点 x=a+1 处:
t=f(a+1)=(a+1)2−a(a+1)+2=a+3
区间 [m,n] 中 m=a,需满足 t≤a,分情况讨论:
不等式 2≤a 即 a≥2。
结合前提 a≥0,得 a≥2。
不等式 −4a2+2≤a 整理为:
a2+4a−8≥0
解二次不等式 a2+4a−8≥0,求根得:
a=2−4±16+32=−2±22
二次函数开口向上,解集为 a≤−2−22 或 a≥−2+22。
结合前提 a∈[−2,0],−2+22≈0.828 不在 [0,0] 内,故此情况无解。
不等式 a+3≤a 化简得 3≤0,显然不成立,故此情况无解。
仅情况1有解,即 a≥2。
(1)函数 f(x)=x2−2x+2 在 [1,2] 上具有“DK”性质;
(2)a 的取值范围为 [2,+∞)。
[2,+∞)