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例題精講 · 第 00148 題 · 三種量詞一次分清·∀∃、∀∀、∃∃對照精講

含參恆成立練到後面,最容易翻車的是量詞:「對任意 x₁,存在 x₂」「對任意 x₁ 和任意 x₂」「存在 x₁ 和存在 x₂」三種問法,列式完全不同。本文用同一組自編函數配三問,分別化為「值域包含」「最小值≥最大值」「值域有交」,給出完整推導、取等檢驗與參數範圍,逐問標採分點,並附量詞—不等式對照表。題目與數據均為原創自編仿真題,非真題原文。

00148題號全 1000 篇 · 第 第25輪 / 第25冊 輪
方向數學·導數與解三角形六向之一
題型自編仿真題逐題精講 · 采分點拆解

題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。

例題精講 · 數學導數與解三角形

一、考點定位與做題順序

這類題不考導數技巧,考把一句話翻譯成集合關係。固定動作只有兩步:先各自求出兩個函數在給定區間上的值域(本題中一個用配方、一個用一次函數單調性),再把量詞譯成值域之間的關係。

三條對應關係記牢:∀x₁ ∃x₂ 使 f(x₁)=g(x₂) ⇔ R_f ⊆ R_g(f 的每個值都得在 g 裡找得到);∀x₁ ∀x₂ 使 f(x₁) ≥ g(x₂) ⇔ min f ≥ max g(最壞的 f 也要壓過最好的 g);∃x₁ ∃x₂ 使 f(x₁)=g(x₂) ⇔ R_f ∩ R_g ≠ ∅(只要有一處對得上)。三者一字之差,列式南轅北轍。

二、逐題精講

題1

題1(∀∃ 型)

已知 f(x) = x² − 2x,x ∈ [0, 3];g(x) = 3x + b,x ∈ [0, 2]。若對任意 x₁ ∈ [0, 3],存在 x₂ ∈ [0, 2],使得 f(x₁) = g(x₂),求實數 b 的取值範圍。

解析

第一步 求值域。 f(x) = (x − 1)² − 1,開口向上、頂點 x = 1 ∈ [0,3],故 f(1) = −1 為最小;端點 f(0) = 0,f(3) = 9 − 6 = 3,最大為 3。所以 R_f = [−1, 3]。g(x) = 3x + b 在 [0,2] 上單調遞增(斜率 3 > 0,與 b 無關),故 R_g = [b, b + 6]。

第二步 翻譯量詞。「任意 x₁ 的函數值都能被某個 x₂ 取到」等價於 R_f ⊆ R_g,即區間 [−1,3] 被 [b, b+6] 整個蓋住。

第三步 列不等式組。需左端點 b ≤ −1,且右端點 b + 6 ≥ 3。解得 −3 ≤ b ≤ −1。

取等檢驗。b = −3 時 R_g = [−3, 3],恰好蓋住 [−1,3](f 的最大值 3 由 x₂ = 2 取到)✓;b = −1 時 R_g = [−1, 5],f 的最小值 −1 由 x₂ = 0 取到 ✓。兩端均可取。

答案 b ∈ [−3, −1]

採分點 R_f = [−1,3] 2 分(配方+端點比較);R_g = [b, b+6] 1 分並說明單調性;量詞譯為 R_f ⊆ R_g 2 分;不等式組 2 分;結果含端點 1 分。

易錯點 把 ∀∃ 當成 ∀∀,列成 min f ≥ max g;把包含方向寫反(寫成 R_g ⊆ R_f);求 f 值域時漏算端點 f(3)=3,只憑頂點寫成 [−1,+∞);忘記檢驗端點能否取到。

題2

題2(∀∀ 型與 ∃∃ 型對照)

沿用題1 的 f、g:(1) 若對任意 x₁ ∈ [0,3] 與任意 x₂ ∈ [0,2],都有 f(x₁) ≥ g(x₂),求 b 的範圍;(2) 若存在 x₁ ∈ [0,3] 與存在 x₂ ∈ [0,2],使 f(x₁) = g(x₂),求 b 的範圍。

解析

(1) ∀∀ 型。「f 的每一個值都不小於 g 的每一個值」,只需最壞情況也成立:min f ≥ max g。由題1 min f = −1,max g = b + 6,故 −1 ≥ b + 6,即 b ≤ −7。驗:b = −7 時 R_g = [−7, −1],g 的最大 −1 恰等於 f 的最小 −1,成立 ✓;b > −7 時 max g > −1,取 x₁ = 1 即被破壞 ✓。

(2) ∃∃ 型。只要兩個值域有公共點:R_f ∩ R_g ≠ ∅,即 [−1,3] 與 [b, b+6] 相交,條件為 b ≤ 3 且 b + 6 ≥ −1,解得 −7 ≤ b ≤ 3。驗:b = 3 時 R_g = [3, 9],公共點為 3 ✓(f(3)=3, g(0)=3);b = −7 時 R_g = [−7, −1],公共點為 −1 ✓(f(1)=−1, g(2)=−1)。

三問對照小結:同一組函數,∀∃ 得 [−3,−1],∀∀ 得 (−∞,−7],∃∃ 得 [−7,3]。注意 ∀∀ 的解集與 ∃∃ 的解集並不互補——因為∀∀ 要求的是「f ≥ g」,而 ∃∃ 要求的是「f = g」,兩者不是同一命題的否定,別用補集去湊答案。

答案 (1) b ≤ −7;(2) b ∈ [−7, 3]

採分點 (1) 量詞譯為 min f ≥ max g 2 分、解不等式 1 分;(2) 量詞譯為值域有交 2 分、兩個端點條件各 1 分;取等/邊界說明 1 分。

易錯點 (1) 誤用 max f ≥ min g(那隻保證「有一對」成立);(2) 只寫一個端點條件,漏掉 b+6 ≥ −1;把 ∃∃ 的答案當成 ∀∀ 答案的補集;區間端點開閉不檢驗。

三、規律小結與對照表

問法集合翻譯本題結果
∀x₁ ∃x₂,f(x₁)=g(x₂)R_f ⊆ R_gb ∈ [−3, −1]
∀x₁ ∀x₂,f(x₁) ≥ g(x₂)min f ≥ max gb ≤ −7
∃x₁ ∃x₂,f(x₁)=g(x₂)R_f ∩ R_g ≠ ∅b ∈ [−7, 3]
∀x₁ ∃x₂,f(x₁) ≥ g(x₂)min f ≥ min g(每個 f 值只需在 g 裡找到一個不超過它的值,取 g 最小處即可)b ≤ −1(本題延伸)

最後一行延伸問值得留在草稿上:∀x₁ ∃x₂ 使 f(x₁) ≥ g(x₂) 只需 min f ≥ min g,即 −1 ≥ b,得 b ≤ −1——四種問法四種列式,靠的不是多做題,而是動筆前把量詞一字不差地抄在草稿紙上。本題函數、區間與數據均為原創自編仿真題,數值已逐項回代互驗。

四、自測清單

  • 動筆先把量詞原句抄一遍,圈出「任意」「存在」和不等號方向
  • 兩個值域必須分別求,且都要驗證單調性與端點
  • ∀∃ 等值域包含、∀∀ 等 min≥max、∃∃ 等有交,三者不互推
  • 解出參數後取一個邊界值代回原命題,確認是否取等
  • 含參一次函數先說明斜率與參數無關,再寫值域
編寫說明與學科依據

本文為備考教研體例稿:題目系按課程標準與聯招常見考點範圍編寫的仿真練習題,非真題原文;文中案例為示意內容,非真實記錄;文末欄目為學科依據說明,非逐條引文。涉及報考、錄取、證件、居留、資助等事項,一律以當年官方文件與學校正式通知為準。

學科依據:

  • 人教版高中教材(數學):導數及其應用、函數性質、解三角形與不等式相關章節
  • 《普通高等學校聯合招收華僑港澳臺學生考試大綱(數學科)》:相關考點考查範圍(僅作命題範圍參照,本文題目未與真題逐題比對)
  • 編寫說明:題目、選段、選項、數據與解析均為按常見考點獨立編寫的原創仿真題,未取自任何題庫、教輔或試卷;採分點為教研整理,非官方評分標準

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