第31講、W的取值范圍與最值問題(教師版)_第1頁(yè)
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微信公眾號(hào):鉆研數(shù)學(xué)微信公眾號(hào):鉆研數(shù)學(xué)第31講的取值范圍與最值問題知識(shí)梳理1、在區(qū)間內(nèi)沒有零點(diǎn)同理,在區(qū)間內(nèi)沒有零點(diǎn)2、在區(qū)間內(nèi)有個(gè)零點(diǎn)同理在區(qū)間內(nèi)有個(gè)零點(diǎn)3、在區(qū)間內(nèi)有個(gè)零點(diǎn)同理在區(qū)間內(nèi)有個(gè)零點(diǎn)4、已知一條對(duì)稱軸和一個(gè)對(duì)稱中心,由于對(duì)稱軸和對(duì)稱中心的水平距離為,則.5、已知單調(diào)區(qū)間,則.必考題型全歸納題型一:零點(diǎn)問題例1.(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))設(shè)函數(shù),若對(duì)于任意實(shí)數(shù),函數(shù)在區(qū)間上至少有3個(gè)零點(diǎn),至多有4個(gè)零點(diǎn),則的取值范圍是(

)A. B. C. D.【答案】C【解析】因?yàn)闉槿我鈱?shí)數(shù),故函數(shù)的圖象可以任意平移,從而研究函數(shù)在區(qū)間上的零點(diǎn)問題,即研究函數(shù)在任意一個(gè)長(zhǎng)度為的區(qū)間上的零點(diǎn)問題,令,得,則它在軸右側(cè)靠近坐標(biāo)原點(diǎn)處的零點(diǎn)分別為,,,,,,則它們相鄰兩個(gè)零點(diǎn)之間的距離分別為,,,,,故相鄰四個(gè)零點(diǎn)之間的最大距離為,相鄰五個(gè)零點(diǎn)之間的距離為,所以要使函數(shù)在區(qū)間上至少有3個(gè)零點(diǎn),至多有4個(gè)零點(diǎn),則需相鄰四個(gè)零點(diǎn)之間的最大距離不大于,相鄰五個(gè)零點(diǎn)之間的距離大于,即,解得.故選:C例2.(2024·全國(guó)·高一專題練習(xí))設(shè)函數(shù),在區(qū)間上至少有2個(gè)不同的零點(diǎn),至多有3個(gè)不同的零點(diǎn),則的取值范圍是(

)A. B.C. D.【答案】D【解析】函數(shù),在區(qū)間上至少有2個(gè)不同的零點(diǎn),至多有3個(gè)不同的零點(diǎn),即在區(qū)間上至少有2個(gè)不同的根,至多有3個(gè)不同的根,,如圖:①當(dāng),則,得無(wú)解;②當(dāng),則,求得;③當(dāng)時(shí),則,求得;④當(dāng)時(shí),區(qū)間長(zhǎng)度超過了正弦函數(shù)的兩個(gè)最小正周期長(zhǎng)度,故方程在區(qū)間上至少有4個(gè)根,不滿足題意;綜上,可得或;故選:D.例3.(2024·河北·高二統(tǒng)考學(xué)業(yè)考試)設(shè)函數(shù),若對(duì)于任意實(shí)數(shù),在區(qū)間上至少有2個(gè)零點(diǎn),至多有3個(gè)零點(diǎn),則的取值范圍是()A. B. C. D.【答案】B【解析】令,則令,則則問題轉(zhuǎn)化為在區(qū)間上至少有兩個(gè),至少有三個(gè)t,使得,求的取值范圍.作出和的圖像,觀察交點(diǎn)個(gè)數(shù),可知使得的最短區(qū)間長(zhǎng)度為2π,最長(zhǎng)長(zhǎng)度為,由題意列不等式的:解得:.故選:B變式1.(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知函數(shù)的圖象是由()的圖象向右平移個(gè)單位得到的,若在上僅有一個(gè)零點(diǎn),則的取值范圍是(

).A. B.C. D.【答案】C【解析】由題知,函數(shù)在上僅有一個(gè)零點(diǎn),所以,所以,令,得,即.若第一個(gè)正零點(diǎn),則(矛盾),因?yàn)楹瘮?shù)在上僅有一個(gè)零點(diǎn),所以,解得.故選:C.

變式2.(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))記函數(shù)的最小正周期為.若,為的零點(diǎn),則的最小值為(

)A.2 B.3 C.4 D.6【答案】C【解析】因?yàn)榈淖钚≌芷跒?,且,所以,因?yàn)?,所以,所以,因?yàn)闉榈牧泓c(diǎn),所以,所以,解得,因?yàn)椋缘淖钚≈禐?,故選:C變式3.(2024·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè))若函數(shù)在上有3個(gè)零點(diǎn),則的取值范圍是(

)A. B. C. D.【答案】D【解析】令,則當(dāng)時(shí),,即,當(dāng)時(shí),,矛盾,所以,且,又,所以,且,所以.所以,因?yàn)椋院瘮?shù)的正零點(diǎn)從小到大依次為:,,,,因?yàn)楹瘮?shù)在上有3個(gè)零點(diǎn),所以所以.故選:D.題型二:?jiǎn)握{(diào)問題例4.(2024·四川成都·石室中學(xué)校考模擬預(yù)測(cè))已知函數(shù)的圖象關(guān)于點(diǎn)對(duì)稱,且在上單調(diào),則的取值集合為(

)A. B. C. D.【答案】C【解析】關(guān)于點(diǎn)對(duì)稱,所以,所以①;,而在上單調(diào),所以,②;由①②得的取值集合為.故選:C例5.(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知函數(shù),是函數(shù)的一個(gè)零點(diǎn),是函數(shù)的一條對(duì)稱軸,若在區(qū)間上單調(diào),則的最大值是(

)A. B. C. D.【答案】A【解析】設(shè)函數(shù)的最小正周期為,因?yàn)槭呛瘮?shù)的一個(gè)零點(diǎn),是函數(shù)的一條對(duì)稱軸,則,其中,所以,,,因?yàn)楹瘮?shù)在區(qū)間上單調(diào),則,所以,.所以,的可能取值有:、、、、.(i)當(dāng)時(shí),,,所以,,則,,,所以,,當(dāng)時(shí),,所以,函數(shù)在上不單調(diào),不合乎題意;(ii)當(dāng)時(shí),,,所以,,則,,,所以,,當(dāng)時(shí),,所以,函數(shù)在上單調(diào)遞減,合乎題意.因此,的最大值為.故選:A.例6.(2024·內(nèi)蒙古赤峰·??寄M預(yù)測(cè))若直線是曲線的一條對(duì)稱軸,且函數(shù)在區(qū)間[0,]上不單調(diào),則的最小值為(

)A.9 B.7 C.11 D.3【答案】C【解析】因直線是曲線的一條對(duì)稱軸,則,即,由得,則函數(shù)在上單調(diào)遞增,而函數(shù)在區(qū)間上不單調(diào),則,解得,所以的最小值為11.故選:C變式4.(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知函數(shù)的一個(gè)對(duì)稱中心為,在區(qū)間上不單調(diào),則的最小正整數(shù)值為(

)A.1 B.2 C.3 D.4【答案】B【解析】由函數(shù)的一個(gè)對(duì)稱中心為,可得,所以,,,,,由在區(qū)間上不單調(diào),所以在區(qū)間上有解,所以,在區(qū)間上有解,所以,所以,,又,所以,所以,當(dāng)時(shí),,此時(shí)的最小正整數(shù)為.故選:B變式5.(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知函數(shù)在上單調(diào),且,則的可能取值(

)A.只有1個(gè) B.只有2個(gè)C.只有3個(gè) D.有無(wú)數(shù)個(gè)【答案】C【解析】設(shè)的最小正周期為T,則由函數(shù)在上單調(diào),可得,即.因?yàn)?,所?由在上單調(diào),且,得的一個(gè)零點(diǎn)為,即為的一個(gè)對(duì)稱中心.因?yàn)?,所以為的一條對(duì)稱軸.因?yàn)椋杂幸韵氯N情況:①,則;②當(dāng)時(shí),則,符合題意;③,則,符合題意.因?yàn)?,不可能滿足其他情況.故的可能取值只有3個(gè).故選:C題型三:最值問題例7.(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增,且在區(qū)間上只取得一次最大值,則的取值范圍是(

)A. B. C. D.【答案】B【解析】依題意,函數(shù),,因?yàn)樵趨^(qū)間上單調(diào)遞增,由,則,于是且,解得且,即,當(dāng)時(shí),,因?yàn)樵趨^(qū)間上只取得一次最大值,因此,解得,所以的取值范圍是.故選:B例8.(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知函數(shù),若,且在上有最大值,沒有最小值,則的最大值為______.【答案】17【解析】由,且在上有最大值,沒有最小值,可得,所以.由在上有最大值,沒有最小值,可得,解得,又,當(dāng)時(shí),,則的最大值為17,,故答案為:17例9.(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知函數(shù)在處取得最大值,且,若函數(shù)在上是單調(diào)的,則的最大值為______.【答案】/11.25【解析】由題意,函數(shù)滿足,,可得,,兩式相減得,其中,解得,又由,可得,即,解得,故m的最大值為8,此時(shí)取得最大值.故答案為:變式6.(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知函數(shù)在(0,2]上有最大值和最小值,且取得最大值和最小值的自變量的值都是唯一的,則的取值范圍是___________.【答案】【解析】易知時(shí)不滿足題意,由Z,得Z,當(dāng)時(shí),第2個(gè)正最值點(diǎn),解得,第3個(gè)正最值點(diǎn),解得,故;當(dāng)時(shí),第2個(gè)正最值點(diǎn),解得,第3個(gè)正最值點(diǎn),解得,故.綜上,的取值范圍是.故答案為:變式7.(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知函數(shù)的最大值為2,則使函數(shù)在區(qū)間上至少取得兩次最大值,則取值范圍是_______【答案】/【解析】,因?yàn)?,,故,原式為,?dāng)取到最大值時(shí),,當(dāng),取得前兩次最大值時(shí),分別為0和1,時(shí),,,此時(shí)需滿足,解得.故答案為:變式8.(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知函數(shù)在上有最大值,無(wú)最小值,則的取值范圍是________.【答案】【解析】.由題可知,,所以,當(dāng)時(shí),,因?yàn)楹瘮?shù)在上有最大值,無(wú)最小值,所以存在,使得整理得,().因?yàn)?,所以,解?故答案為:.題型四:極值問題例10.(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))記函數(shù)的最小正周期為T.若為的極小值點(diǎn),則的最小值為__________.【答案】14【解析】因?yàn)樗宰钚≌芷?,又所以,即;又為的極小值點(diǎn),所以,解得,因?yàn)?,所以?dāng)時(shí);故答案為:14例11.(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知函數(shù),,函數(shù)在上有且僅有一個(gè)極小值但沒有極大值,則的最小值為(

)A. B. C. D.【答案】C【解析】∵,∴.又,∴.當(dāng)時(shí),函數(shù)取到最小值,此時(shí),.解得,.所以當(dāng)時(shí),.故選:C.例12.(2024·山西運(yùn)城·高三統(tǒng)考期中)已知函數(shù)在區(qū)間內(nèi)有且僅有一個(gè)極小值,且方程在區(qū)間內(nèi)有3個(gè)不同的實(shí)數(shù)根,則的取值范圍是(

)A. B. C. D.【答案】C【解析】因?yàn)?,所以,若在區(qū)間內(nèi)有且僅有一個(gè)極小值,則.若方程在區(qū)間內(nèi)有3個(gè)不同的實(shí)數(shù)根,則,所以,由,解得.所以的取值范圍是.故選:C變式9.(2024·全國(guó)·校聯(lián)考三模)已知函數(shù),.若函數(shù)只有一個(gè)極大值和一個(gè)極小值,則的取值范圍為(

)A. B. C. D.【答案】C【解析】令,因?yàn)?,所以則問題轉(zhuǎn)化為在上只有一個(gè)極大值和一個(gè)極小值,因?yàn)楹瘮?shù)只有一個(gè)極大值和一個(gè)極小值,則,即,又,所以,所以則解得故故選:C變式10.(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))函數(shù)在上有唯一的極大值,則(

)A. B. C. D.【答案】C【解析】方法一:當(dāng)時(shí),,因?yàn)楹瘮?shù)在上有唯一的極大值,所以函數(shù)在上有唯一極大值,所以,,解得.故選:C方法二:令,,則,,所以,函數(shù)在軸右側(cè)的第一個(gè)極大值點(diǎn)為,第二個(gè)極大值點(diǎn)為,因?yàn)楹瘮?shù)在上有唯一的極大值,所以,解得.故選:C變式11.(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知函數(shù)在區(qū)間內(nèi)有且僅有一個(gè)極大值,且方程在區(qū)間內(nèi)有4個(gè)不同的實(shí)數(shù)根,則的取值范圍是(

)A. B. C. D.【答案】C【解析】由題意,函數(shù),因?yàn)椋?,若在區(qū)間內(nèi)有且僅有一個(gè)極大值,則,解得;若方程在區(qū)間內(nèi)有4個(gè)不同的實(shí)數(shù)根,則,解得.綜上可得,實(shí)數(shù)的取值范圍是.故選:C.題型五:對(duì)稱性例13.(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知函數(shù)在區(qū)間[0,]上有且僅有3條對(duì)稱軸,則的取值范圍是(

)A.(,] B.(,] C.[,) D.[,)【答案】C【解析】,令,,則,,函數(shù)f(x)在區(qū)間[0,]上有且僅有3條對(duì)稱軸,即有3個(gè)整數(shù)k符合,,得,則,即,∴.故選:C.例14.(2024·內(nèi)蒙古赤峰·??寄M預(yù)測(cè))已知函數(shù),若在區(qū)間上有且僅有個(gè)零點(diǎn)和條對(duì)稱軸,則的取值范圍是(

)A. B. C. D.【答案】D【解析】函數(shù),令,由,則,又函數(shù)在區(qū)間上有且僅有個(gè)零點(diǎn)和條對(duì)稱軸,即在區(qū)間上有且僅有個(gè)零點(diǎn)和條對(duì)稱軸,作出的圖象如下,所以,得.故選:D.例15.(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知函數(shù)在區(qū)間上有且僅有4條對(duì)稱軸,下列四個(gè)結(jié)論正確的是(

)A.在區(qū)間上有且僅有3個(gè)不同的零點(diǎn)B.的最小正周期可能是C.的取值范圍是D.在區(qū)間上單調(diào)遞增【答案】C【解析】函數(shù),令,,得,,函數(shù)在區(qū)間,上有且僅有4條對(duì)稱軸,即有4個(gè)整數(shù)滿足,得,可得,1,2,3,則,,即的取值范圍是,故C正確;,,由于得,,當(dāng)時(shí),在區(qū)間上有且僅有4個(gè)不同的零點(diǎn),故A錯(cuò)誤;周期,由,得,,的最小正周期不可能是,故B錯(cuò)誤;,,又,,又,在區(qū)間上不一定單調(diào)遞增,故D錯(cuò)誤.故選:C變式12.(2024·浙江衢州·高一統(tǒng)考期末)函數(shù)在區(qū)間上恰有兩條對(duì)稱軸,則的取值范圍為(

)A. B. C. D.【答案】D【解析】,令,,則,,函數(shù)在區(qū)間[0,]上有且僅有2條對(duì)稱軸,即有2個(gè)整數(shù)k符合,,得,則,即,∴.故選:D.變式13.(2024·內(nèi)蒙古呼和浩特·高三呼市二中??茧A段練習(xí))已知函數(shù)在內(nèi)有且僅有三條對(duì)稱軸,則的取值范圍是(

)A. B. C. D.【答案】B【解析】時(shí),函數(shù),則,函數(shù)在內(nèi)有且僅有三條對(duì)稱軸,則:滿足,解得,即實(shí)數(shù)的取值范圍是.題型六:性質(zhì)的綜合問題例16.(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))函數(shù)(,),已知,且對(duì)于任意的都有,若在上單調(diào),則的最大值為(

)A. B. C. D.【答案】D【解析】∵

,,∴,,又對(duì)于任意的都有,∴,,∴,又,∴或,當(dāng)時(shí),,且,當(dāng)時(shí),,若,則,∴在上不單調(diào),C錯(cuò)誤,當(dāng)時(shí),,且,當(dāng)時(shí),,若,則,∴在上不單調(diào),A錯(cuò)誤,當(dāng)時(shí),,若,則,∴在上單調(diào),D正確,故選:D.例17.(2024·全國(guó)·高一專題練習(xí))設(shè)函數(shù),已知在[有且僅有4個(gè)零點(diǎn),下述四個(gè)結(jié)論:①在有且僅有2個(gè)零點(diǎn);②在有且僅有2個(gè)零點(diǎn);③的取值范圍是;④在單調(diào)遞增,其中正確個(gè)數(shù)是(

)A.0個(gè) B.1個(gè) C.2個(gè) D.3個(gè)【答案】D【解析】由時(shí),得到,根據(jù)在[有且僅有4個(gè)零點(diǎn),則在第4個(gè)零點(diǎn)和第5個(gè)零點(diǎn)之間,然后利用余弦函數(shù)的性質(zhì)求解.當(dāng)時(shí),,因?yàn)樵赱有且僅有4個(gè)零點(diǎn),所以在第4個(gè)零點(diǎn)和第5個(gè)零點(diǎn)之間,所以,解得,故③正確;當(dāng)時(shí),,又,,結(jié)合知最多有3個(gè)零點(diǎn),故①錯(cuò)誤;當(dāng)時(shí),,又,,結(jié)合有且僅有2個(gè)零點(diǎn),故②正確;當(dāng)時(shí),,因?yàn)?,所以,則,所以在單調(diào)遞增,故④正確;故選:D例18.(多選題)(2024·福建漳州·統(tǒng)考三模)已知函數(shù)在上有且僅有條對(duì)稱軸;則(

)A.B.可能是的最小正周期C.函數(shù)在上單調(diào)遞增D.函數(shù)在上可能有個(gè)或個(gè)零點(diǎn)【答案】AD【解析】;對(duì)于A,當(dāng)時(shí),,在上有且僅有條對(duì)稱軸,,解得:,即,A正確;對(duì)于B,若是的最小正周期,則,不能是的最小正周期,B錯(cuò)誤;對(duì)于C,當(dāng)時(shí),;,,,,當(dāng)時(shí),不是單調(diào)函數(shù),C錯(cuò)誤;對(duì)于D,當(dāng)時(shí),,,;當(dāng)時(shí),在上有個(gè)零點(diǎn);當(dāng)時(shí),在上有個(gè)零點(diǎn);在上可能有個(gè)或個(gè)零點(diǎn),D正確.故選:AD.變式14.(多選題)(2024·廣東汕頭·統(tǒng)考一模)知函數(shù),則下述結(jié)論中正確的是(

)A.若在有且僅有個(gè)零點(diǎn),則在有且僅有個(gè)極小值點(diǎn)B.若在有且僅有個(gè)零點(diǎn),則在上單調(diào)遞增C.若在有且僅有個(gè)零點(diǎn),則的范圍是D.若的圖象關(guān)于對(duì)稱,且在單調(diào),則的最大值為【答案】ACD【解析】令,由,可得出,作出函數(shù)在區(qū)間上的圖象,如下圖所示:對(duì)于A選項(xiàng),若在有且僅有個(gè)零點(diǎn),則在有且僅有個(gè)極小值點(diǎn),A選項(xiàng)正確;對(duì)于C選項(xiàng),若在有且僅有個(gè)零點(diǎn),則,解得,C選項(xiàng)正確;對(duì)于B選項(xiàng),若,則,所以,函數(shù)在區(qū)間上不單調(diào),B選項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)于D選項(xiàng),若的圖象關(guān)于對(duì)稱,則,.,,,.當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,此時(shí),函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞減,合乎題意,D選項(xiàng)正確.故選:ACD.變式15.(多選題)(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知函數(shù),則下述結(jié)論中錯(cuò)誤的是()A.若f(x)在[0,2π]有且僅有4個(gè)零點(diǎn),則f(x)在[0,2π]有且僅有2個(gè)極小值點(diǎn)B.若f(x)在[0,2π]有且僅有4個(gè)零點(diǎn),則f(x)在上單調(diào)遞增C.若f(x)在[0,2π]有且僅有4個(gè)零點(diǎn),則ω的范圍是D.若f(x)圖象關(guān)于對(duì)稱,且在單調(diào),則ω的最大值為11【答案】BD【解析】因?yàn)?因?yàn)樵谟星覂H有個(gè)零點(diǎn),所以,所以.所以選項(xiàng)C正確;此時(shí),在有且僅有個(gè)極小值點(diǎn),故選項(xiàng)A正確;因?yàn)?,因?yàn)椋援?dāng)時(shí),所以,此時(shí)函數(shù)不是單調(diào)函數(shù),所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤;若的圖象關(guān)于對(duì)稱,則,.,,,.當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,此時(shí),函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞減,故的最大值為9.故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.故選:BD變式16.(多選題)(2024·全國(guó)·高三專題練習(xí))已知函數(shù)在上有且僅有三個(gè)對(duì)稱軸,則下列結(jié)論正確的是(

)A.函數(shù)在上單調(diào)遞增.B.不可能是函數(shù)的圖像的一個(gè)對(duì)稱中心C.的范圍是D.的最小正周期可能為【答案】AB【解析】的對(duì)稱軸方程為:上有且僅有三個(gè)對(duì)稱軸,,.A選項(xiàng):,所以A正確;B選項(xiàng):若是f(x)的一個(gè)對(duì)稱中心,則:,,,所以k不存在,B正確;C選項(xiàng):由上解得,所以C錯(cuò)誤;D選項(xiàng):,所以D錯(cuò)誤.故選:AB.變式17.(多選題)(2024·河北唐山·唐山市第十中學(xué)??寄M預(yù)測(cè))已知函數(shù)的最小正周期,,且在處取得最大值.下列結(jié)論正確的有(

)A.B.的最小值為C.若函數(shù)在上存在零點(diǎn),則的最小值為D.函數(shù)在上一定存在零點(diǎn)【答案】ACD【解析】A選項(xiàng),因在處取得最大值,則圖象關(guān)于對(duì)稱,則,故A正確;B選項(xiàng),最小正周期,則,,則或,又在處取得最大值,則,則或,其中,則的最小值為,故B錯(cuò)誤;C選項(xiàng),由A選項(xiàng)分析結(jié)合,可知時(shí),可取,令,則,其中.當(dāng)時(shí),不存在相應(yīng)的,當(dāng)時(shí),,則存在滿足題意;由A選項(xiàng)分析結(jié)合,可知時(shí),可取,令,則,當(dāng)時(shí),不存在相應(yīng)的,當(dāng)時(shí),,則存在滿足題意,綜上可知的最小值為,故C正確;D選項(xiàng),由C分析可知,時(shí),可取,此時(shí),,存在零點(diǎn);時(shí),可取,此時(shí),,存在零點(diǎn);當(dāng)時(shí),,注意到,則此時(shí)函數(shù)在上一定存在零點(diǎn),綜上在上一定存在零點(diǎn),故D正確.故選:ACD變式18.(多選題)(2024·全國(guó)·高一專題練習(xí))記函數(shù)的最小正周期為T,若,在區(qū)間恰有三個(gè)零點(diǎn),則關(guān)于下列說法正確的是(

)A.在上有且僅有1個(gè)最大值點(diǎn) B.在上有且僅有2個(gè)最小值點(diǎn)C.在上單調(diào)遞增 D.的取值范圍為【答案】AD【解析】由題意

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