如果函数 $f\left(x\right)=\dfrac12\left(m-2\right)x^2+\left(n-8\right)x+1$($m\geqslant0$,$n\geqslant0$)在区间 $\left[\dfrac12,2\right]$ 上单调递减,那么 $mn$ 的最大值为 \((\qquad)\)
A: $16$
B: $18$
C: $25$
D: $\dfrac{81}{2}$
【难度】
【出处】
2015年高考四川卷(理)
【标注】
  • 知识点
    >
    函数
    >
    常见初等函数
    >
    二次函数
  • 知识点
    >
    函数
    >
    函数的图象与性质
    >
    函数的单调性
  • 知识点
    >
    不等式
    >
    常用不等式
    >
    均值不等式
  • 题型
    >
    函数
【答案】
B
【解析】
要先定型即确定函数类型,分 $m=2$ 和 $m\neq 2$ 两类考虑,然后对于 $m\neq 2$ 时的情况需要定向,分抛物线开口向上($m>2$)和向下($0\leqslant m<2$)两种情况考虑,最后在 $m>2$ 时利用均值不等式求最值,而在 $0\leqslant m<2$ 时需研究给定区间上的二次函数来求最值.当 $ m=2$ 时,\[ f\left(x\right)=\left(n-8\right)x+1 ,\]若函数在区间 $\left[\dfrac12,2\right]$ 上单调递减,则 $ n-8<0 $,即 $ 0\leqslant n<8 $,得 $ 0\leqslant mn<16 $;
当 $ m>2$ 时,函数图象为开口向上的抛物线,若函数在区间 $\left[\dfrac12,2\right]$ 上单调递减,则对称轴 $\dfrac{n-8}{2-m}\geqslant 2 $,即 $2m+n\leqslant 12 $,所以\[\begin{split}mn&=\dfrac 12 \left(2mn\right)\\ & \overset {\left[a\right]}\leqslant \dfrac 12 \left(\dfrac {2m+n}{2}\right)^2\leqslant 18, \end{split}\](推导中用到 $\left[a\right]$.)当且仅当 $ 2m=n=6 $,即 $ m=3 $,$ n=6 $ 时,$ mn $ 取得最大值 $ 18 $;
当 $ 0\leqslant m<2 $ 时,函数图象为开口向下的抛物线,若函数在区间 $\left[\dfrac12,2\right]$ 上单调递减,则对称轴 $\dfrac{n-8}{2-m}\leqslant \dfrac 12 $,即 $2n+m\leqslant 18 $,所以 $ 0\leqslant n\leqslant 9-\dfrac 12 m$.又因为 $ 0\leqslant m<2 $,所以\[\begin{split} mn&\overset {\left[b\right]}\leqslant 9m-\dfrac 12 m^2\\ &=-\dfrac 12 \left(m-9\right)^2+\dfrac{81}{2}\\&<-\dfrac 12\left(2-9\right)^2 +\dfrac{81}{2}\\& =16.\end{split}\](推导中用到 $\left[b\right]$.)综上,$ mn $ 的最大值为 $ 18 $.
题目 答案 解析 备注
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