已知 $f(x)=x^3-3x$,$n$ 为不小于 $3$ 的正整数,且 $x_1,x_2,\cdots,x_n\in [-2,2]$,$x_1\leqslant x_2\leqslant
\cdots \leqslant x_n$,记\[d(x_1,x_2,\cdots,x_n)=\sum_{k=1}^{n-1}|f(x_k)-f(x_{k+1})|,\]则 \((\qquad)\)
A: 当 $n=3$ 时,$d(x_1,x_2,\cdots,x_n)$ 的最大值为 $8$
B: 当 $n=4$ 时,$d(x_1,x_2,\cdots,x_n)$ 的最大值为 $12$
C: $d(x_1,x_2,\cdots,x_n)$ 的最大值为 $4(n-1)$
D: 当 $n\geqslant 5$ 时,$d(x_1,x_2,\cdots,x_n)$ 的最大值与 $n$ 无关
【难度】
【出处】
【标注】
  • 知识点
    >
    不等式
    >
    常用不等式
    >
    绝对值不等式
  • 知识点
    >
    函数
    >
    函数的图象与性质
    >
    函数的最值和值域
  • 知识点
    >
    微积分初步
    >
    利用导数研究函数的性质
    >
    利用导数研究函数的单调性
  • 知识点
    >
    微积分初步
    >
    利用导数研究函数的性质
    >
    利用导数研究函数的极值
【答案】
ABD
【解析】
函数 $f(x)$ 的单调性和极值如下\[\begin{array} {c|ccccccc}\hline
x&-2&(-2,-1)&-1&(-1,1)&1&(1,2)&2\\ \hline
f(x)&-2&\nearrow&2&\searrow&-2&\nearrow&2\\ \hline\end{array}\]于是\[\forall a,b\in [-2,2],|f(a)-f(b)|\leqslant 4.\]选项 A当 $n=3$ 时,有\[d(x_1,x_2,x_3)\leqslant 8,\]当 $(x_1,x_2,x_3)=(-2,-1,1)$ 时取得等号,因此 $d(x_1,x_2,x_3)$ 的最大值为 $8$.
选项 B当 $n=4$ 时,有\[d(x_1,x_2,x_3,x_4)\leqslant 12,\]当 $(x_1,x_2,x_3,x_4)=(-2,-1,1,2)$ 时取得等号,因此 $d(x_1,x_2,x_3,x_4)$ 的最大值为 $12$.
选项 CD $n\geqslant 5$.记\[M=\{x_1,x_2,\cdots,x_n\},\]若\[-2,-1,1,2\in M,\]则必然有\[d(x_1,x_2,\cdots,x_n)=12,\]若 $-2,-1,1,2$ 中存在某个数不在 $M$ 中,则将 $-2,-1,1,2$ 补入有序数组\[X=(x_1,x_2,\cdots,x_n),\]中,得到的新数组 $X'$ 对应的\[d(X')=12,\]且根据绝对值不等式有 $d(X)\leqslant d(X')$,因此当 $n\geqslant 5$ 时,所求的最大值为 $12$,与 $n$ 无关.
题目 答案 解析 备注
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