函数 $f(x)=\sqrt{2x^2-2x+1}-\sqrt{2x^2+2x+5}$ 的值域是
【难度】
【出处】
2017年中国科学技术大学综合评价测试数学试题(回忆版)
【标注】
  • 方法
    >
    数形结合
    >
    转化为距离
  • 知识点
    >
    函数
    >
    函数的图象与性质
    >
    函数的最值和值域
  • 知识点
    >
    代数变形
    >
    代数式的形
    >
    整形
    >
    根式的整理
【答案】
$\left[-2,\sqrt 2\right)$
【解析】
根据题意,有\[f'(x)=\dfrac{2x-1}{\sqrt{2x^2-2x+1}}-\dfrac{2x+1}{\sqrt{2x^2+2x+5}}.\]记\[\begin{split} \varphi(x)&=\dfrac{1}{\sqrt{\dfrac{2x^2-2x+1}{4x^2-4x+1}}}-\dfrac{1}{\sqrt{\dfrac{2x^2+2x+5}{4x^2+4x+1}}}\\
&=\dfrac{1}{\sqrt{\dfrac 12+\dfrac 12\cdot \dfrac{1}{(2x-1)^2}}}-\dfrac{1}{\sqrt{\dfrac 12+\dfrac 12\cdot \dfrac{9}{(2x+1)^2}}}.\end{split}\]情形一当 $x>\dfrac 12$ 时,$f'(x)=\varphi(x)$,而\[\varphi(x)\begin{cases} \geqslant 0,&x\geqslant 1,\\ <0 ,&\dfrac 12<x<1.\end{cases}\]情形二当 $-\dfrac 12<x<\dfrac 12$ 时,$f'(x)<0$.
情形三当 $x<-\dfrac 12$ 时,$f'(x)=-\varphi(x)$,而此时 $\varphi(x)>0$.
又\[\lim_{x\to +\infty}f(x)=\dfrac{-4x-4}{\sqrt{2x^2-2x+1}+\sqrt{2x^2+2x+5}}=\dfrac{-4}{2\sqrt 2}=-\sqrt 2,\]且\[\lim_{x\to -\infty}f(x)=\dfrac{-4x-4}{\sqrt{2x^2-2x+1}+\sqrt{2x^2+2x+5}}=\dfrac{-4}{-2\sqrt 2}=\sqrt 2,\]因此\[\begin{array} {c|ccccc}\hline
x&-\infty&(-\infty,1)&1&(1,+\infty)&+\infty\\ \hline
f(x)&\sqrt 2&\searrow&-2&\nearrow &-\sqrt 2\\ \hline
\end{array}\]进而所求的值域为 $\left[-2,\sqrt 2\right)$.
题目 答案 解析 备注
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