已知实数 $a,b,c$ 满足条件 $0\leqslant a+c-2b\leqslant 1$ 且 $2^a+2^b\leqslant 2^{1+c}$.则 $\dfrac{2^a-2^b}{2^c}$ 的取值范围是
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
    >
    不等式
    >
    求代数式的最值与范围
  • 方法
    >
    数形结合
    >
    不等式(组)的规划
【答案】
$\left[-\dfrac{1}{4},\dfrac{5-\sqrt{17}}{2}\right]$
【解析】
注意到 $2^a+2^b\leqslant 2^{1+c}$ 即$$2^{a-c}+2^{b-c}\leqslant 2,$$而 $\dfrac{2^a-2^b}{2^c}=2^{a-c}-2^{b-c}$,于是令$$2^{a-c}=m,2^{b-c}=n,$$则 $m>0,n>0$.由 $0\leqslant a+c-2b\leqslant 1$ 得$$0\leqslant (a-c)-2(b-c)\leqslant 1,$$也即$$2^0\leqslant \dfrac{2^{a-c}}{\left(2^{b-c}\right)^2}\leqslant 2^1.$$于是$$n^2\leqslant m\leqslant 2n^2,$$又 $m+n\leqslant 2$,本题就是在$$\begin{cases} m>0,n>0,\\m+n\leqslant 2,\\n^2\leqslant m\leqslant 2n^2.\end{cases}$$的限制条件下求 $m-n$ 的取值范围.如图:容易计算得$$m-n\in\left[-\dfrac{1}{4},\dfrac{5-\sqrt{17}}{2}\right].$$在多参数问题中,根据题目的条件与所求结论进行合理换元,对题目进行转化,减少参数个数,是一种常见的处理思路.
题目 答案 解析 备注
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