若函数 $f(x)=|a\sin x+b\cos x-1|+|b\sin x-a\cos x|$ 的最大值为 $11$,其中 $a,b\in\mathbb R$,则 $a^2+b^2=$ 
【难度】
【出处】
【标注】
  • 知识点
    >
    不等式
    >
    常用不等式
    >
    绝对值不等式
【答案】
$50$
【解析】
根据题意有$$f(x)=\left|\sqrt{a^2+b^2}\sin\left(x+\phi\right)-1\right|+\left|\sqrt{a^2+b^2}\cos\left(x+\phi\right)\right|,\tan\phi=\dfrac ba,$$令 $\theta=x+\phi$,不妨设 $\theta$ 为第四象限角,则$$\begin{split} f(x)&\leqslant 1+\sqrt{a^2+b^2}\cdot\left(\cos\theta-\sin\theta\right)\\&=1+\sqrt2\cdot\sqrt{a^2+b^2}\cdot\sin\left(\dfrac{\pi}{4}-\theta\right)\\&\leqslant 1+\sqrt2\cdot\sqrt{a^2+b^2}.\end{split}$$所以当 $\dfrac{\pi}4-\theta=\dfrac{\pi}2+2k\pi,k\in\mathbb Z$ 时,$f(x)$ 取得最大值 $1+\sqrt2\cdot\sqrt{a^2+b^2}$,又 $f(x)_{\mathrm{max}}=11$,因此$$1+\sqrt2\cdot\sqrt{a^2+b^2}=11,$$解得 $a^2+b^2=50.$
题目 答案 解析 备注
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