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第05講利用導(dǎo)數(shù)研究不等式能成立(有解)問(wèn)題
(分層精練)
A夯實(shí)基礎(chǔ)B能力提升C綜合素養(yǎng)(新定義解答題)
A夯實(shí)基礎(chǔ)
一、單選題
1.(23-24高一下?湖北?開(kāi)學(xué)考試)下列選項(xiàng)中是"3xe[l,2],2/一〃a+6>0"成立的一個(gè)
必要不充分條件的是()
A.m<8B.m>8C.m<4^/3D.m<8
【答案】A
【分析】變形得到加,根據(jù)函數(shù)單調(diào)性得到=8,故機(jī)<8,
X\X)LV,」max
由于機(jī)<8是用48的真子集,故A正確,其他選項(xiàng)不合要求.
【詳解】e[1,2],2%2—mx+6>0,
即3xe[l,2],m<2%2+6=2^+-j,
其中x=l時(shí),y=2x(l+#8,當(dāng)x=2時(shí),y=2x12+£|=7,
故12卜+J=8,即〃z<8,
L',」max
由于加<8是mV8的真子集,故"機(jī)<8"的必要不充分條件為“加V8",
其他選項(xiàng)均不合要求.
故選:A
2.(23-24高一上?河北?階段練習(xí))已知
2
/(x)=ar+l,g(x)=x-2x+2a,3x1,x2e[0,l],/(^)>g(x2),則a的取值范圍是()
A.(-00,2)B.(2,+oo)C.D.
【答案】A
【分析】由題意得出“X)1mx求解即可.
【詳解】B^,^e[0,l],〃5)>g?),所以,/㈤儂>8(々僵,
g(x)=12_2x+2a=(x—l)2+2a—l在[0,1]上單調(diào)遞減,所以gl%)訕=2。-1,
當(dāng)a=0時(shí),/(jq)=l>g(x2)=xf-2X2,即1>X;—2%2,取%=玉=。成立.
當(dāng)Q<0時(shí),/(x,)max=1,即2。一1<1,得dvL所以〃<0
當(dāng)〃〉0時(shí),/(玉)3=1+〃,即1+得。<2,所以0<々<2,
綜上:。的取值范圍是(—,2).
故選:A
ab
3.(23-24高一上?黑龍江哈爾濱?期中)在R上定義新運(yùn)算jad—bc,若存在實(shí)數(shù)
ca??
x—4"Z
xe[0,l],使得120成立,則機(jī)的最大值為()
1X
A.0B.1C.-3D.3
【答案】A
【分析】由已知可得存在實(shí)數(shù)xe[0』,使得尤2-4彳之機(jī),則加<(/-4*皿/求出函數(shù)
/(x)=f-4x在區(qū)間[0』上的最大值,即可得出實(shí)數(shù)m的取值范圍,即可得解.
【詳解】由己知,存在實(shí)數(shù)了目。』,使得.]X=X(A4)T〃20,則機(jī),9一4H鵬,
因?yàn)槎魏瘮?shù)/("=/一4工在區(qū)間[0』上單調(diào)遞減,則〃冷2=/(0)=0,
所以,m<0,故實(shí)數(shù)加的最大值為0.
故選:A.
4.(22-23高一上?遼寧營(yíng)口?期末)已知函數(shù)/(x)=x+tg(x)=2'+a,若罵e1,1,
玉2d2,3],使得八%)海(々),則實(shí)數(shù)。的取值范圍是()
「11「9\
L2)L2)
C.[-3,+00)D.
【答案】C
【分析】根據(jù)題意得到/(X)1ntoWg(x)a,根據(jù)函數(shù)單調(diào)性得到〃x)1nm=5,g(x)111ax=8+。,
得到不等式,求出實(shí)數(shù)。的取值范圍是[-3,+e).
【詳解】若叫?pl,叫e[2,3],使得“xJVgH),
故只需/(xL〈g(x)1mx,
其中〃x)=x+3在xe1,1上單調(diào)遞減,故/⑺.=/⑴=1+4=5,
X_乙_
g(x)=2"+a在xe[2,3]上單調(diào)遞增,故g(x)1mx=g(3)=8+a,
所以5K8+〃,解得:6/>—3,
實(shí)數(shù)。的取值范圍是[-3,+8).
故選:C
5.(23-24高一上?浙江紹興?期中)若存在xe[O,l],有爐+0-a)x+3-。>0成立,則實(shí)數(shù)
。的取值范圍是()
【答案】B
【分析】分離參數(shù)得a<*+x+3在上有解,從而,利用對(duì)勾函
數(shù)的單調(diào)性求得最值即可求解.
【詳解】因?yàn)榇嬖跓o(wú)目0』,有爐+(1_々)%+3-。>0成立,
所以a<、+x+3在上有解,所以。<
X+1
記〃x)=x:::3,xe[o』],令r=x+ie[l,2],貝|y=£^±2=/+;一1,fe[l,2],
由對(duì)勾函數(shù)單調(diào)性知,y=f+在[1,右)上單調(diào)遞減,在[迅,2]上單調(diào)遞增,
3535
又當(dāng)f=2時(shí),y=f+--1的函數(shù)值為:;,當(dāng)f=l時(shí),y=f+—l的函數(shù)值為3,且3>;,
t2t2
所以。<3,即實(shí)數(shù)。的取值范圍是(3,3).
故選:B.
6.(23-24高一上?河北石家莊?期中)在R上定義運(yùn)算:。十6=。(6+1).已知-14x(1時(shí),
存在x使不等式(〃工-X)十(m+x)<0成立,則實(shí)數(shù)機(jī)的取值范圍為()
A.[m\-2<m<1}B.[m\l<m<2\C.D.{m|-l</n<2}
【答案】A
【分析】依題意可得當(dāng)TWx<l時(shí)存在x使不等式/+x>川+m成立,令〃x)=x2+x,
根據(jù)二次函數(shù)的性質(zhì)求出的最大值,即可得到加+加<2,解得即可.
【詳解】依題意不等式(/一X)十(4+》)<0,即(〃LX)W+X+l)<0,
即(x-7")(x+〃z+l)>0,
則當(dāng)—iWxKl時(shí)存在冗使不等式(X-根)(1+m+1)>0成立,
即當(dāng)一14x41時(shí)存在光使不等式%之+%>m2+根成立,
令〃%)=%2+%,xe[-l,1],
因?yàn)椤▁)=(x+g:-;在-1,-1上單調(diào)遞減,在-上單調(diào)遞增,
且"-1)=0、/⑴=2、(m,所以〃x)e-;,2,
所以根2+根<2,解得-2<加<1,即實(shí)數(shù)的取值范圍為卜"|-2<根<1}.
故選:A
7.(23-24高一上?重慶南岸?期中)已知函數(shù)/(X)滿(mǎn)足條件:
/'⑴=:,/(x+y)=〃x)"(y),/a)在R上是減函數(shù),若玉:e[l,4],使/卜2)<16/(〃覬)成
立,則實(shí)數(shù)機(jī)的取值范圍是()
A.(-??,5)B.(-<?,5]C.(-<?,4)D.(-oo,4]
【答案】B
【分析】將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為?。?+4能成立,再利用對(duì)勾函數(shù)的單調(diào)性即可得解.
【詳解】因?yàn)椤╨)=g,〃x+y)="x)"(y),
所以〃2)=〃1).〃1)=;,/(4)=/(2)./(2)=^,
所以/代/16/(爾),可化為〃儂"A〃X2)="4"(X2)=/(X2+4),
因?yàn)?(x)在R上是減函數(shù),所以〃比4爐+4,
所以問(wèn)題轉(zhuǎn)化為玉目1,4],使如4爐+4成立,即機(jī)Wx+土則加+,
X\ymax
4
因?yàn)閷?duì)勾函數(shù)y=X+:在[1,2]上單調(diào)遞減,在r[2,4]上單調(diào)遞增,
4
所以當(dāng)%=1或%=4時(shí),y=x+-取得最大值5,
x
所以加05,即機(jī)£(-8,5].
故選:B.
8.(23-24高三上?湖南衡陽(yáng)?階段練習(xí))已知/(%)=1暇(-%),雙%)=2-0,
V^e[-4,-2],3x2e[-4,-2],使|/(七)—烈馬)區(qū)1成立.則〃的取值范圍()
A.[-3,-2]B.[—5,—2]
C.[-3,-1]D.[-4-2]
【答案】B
"x)min+12g(xL
【分析】將問(wèn)題化為<在[T,-2]上成立,利用指對(duì)數(shù)的單調(diào)性求對(duì)應(yīng)最
值,再求解不等式解集即可.
【詳解】由題設(shè)%e[-4,-2],切e[-4,-2],使g(尤2)-14/(占)<g(%)+l成立,
f(x),+1Ng(x).
所以<,\/min°\/min在[-4,-2]上成立,
f(x)-l<g(x)
I"\/maxJ\/max
f〃x)1mli+1=〃-2)+1=2
對(duì)于/(X)=lOg2(-%),有<
[〃無(wú))厘一1"(一4)-1=1
g(尤Ln
對(duì)于g(球=21,有
g(x)max
2,。<2-4-a<l
所以盧〉即
-2-a>0
故選:B
二、多選題
9.(22-23高一上■山東臨沂?期末)已知函數(shù)〃x)=Asin(2無(wú)+協(xié)-:(A>0,0<夕<。),
22
g⑺=W交,函數(shù)〃力的圖像過(guò)點(diǎn)(。,1),且關(guān)于直線(xiàn)X=合對(duì)稱(chēng),若對(duì)任意的%e[-1,2],
存在%€0,-,使得8(占)>〃%),則實(shí)數(shù)機(jī)的可能取值是()
0
11L
A.—B.—C.—2D.—5
43
【答案】CD
【分析】根據(jù)已知列方程可求出“X)的解析式,將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為在給定區(qū)間g(x)1nm
恒成立,求出函數(shù)/'(X)最小值,然后把問(wèn)題轉(zhuǎn)化成>i+m,進(jìn)而求解即可.
【詳解】:的圖像關(guān)于直線(xiàn)》=三對(duì)稱(chēng),
二9+2xA=E+g(左eZ),即9=E+'l■(左eZ),
由于0<°<g,故°=g,
又:函數(shù)〃X)的圖像過(guò)點(diǎn)(0,1),
1—Asin-----,解得A=.
32
于是"x)=A/§sin(2x+g]-;;
又"對(duì)任意占c[T,2],存在今€0,看,使得8(%[)>〃%)"等價(jià)于"8(#>[/(力11/,
、[/c兀,-,t兀/c兀,27r
當(dāng)x£0,一時(shí),一W2xH—G—,
6」333
gp1<A/3sin|^2x+-|^<73,即〃x)21.
于是g(x)=3-?.3>],即指>1+加,
又xe[-l,2],
,331
-F"¥-3'
12
m+1<—EPm<--.
?'-m的取值范圍是18,-|].
故選:CD
10.(23-24高三上?廣東惠州?階段練習(xí))已知命題"Vxe[l,2],2*+x-a>0"為假命題,則
實(shí)數(shù)。的可能取值是()
A.1B.3C.-1D.4
【答案】BD
【分析】根據(jù)題意,由條件可得Jx°e[l,2],2%+x°-aW0〃為真命題,然后分離參數(shù),即
可得到結(jié)果.
【詳解】因?yàn)槊}"Vxe[L2],2,+x-a>0"為假命題,
則命題J/£[1,2],2%+%-〃W0”為真命題,
所以在”+%,,石[1,2],
令,(x)=2,+x,xe[L2],因?yàn)閥=2*為增函數(shù),>=%為增函數(shù),
所以〃x)在[1,2]單調(diào)遞增,當(dāng)尤=1時(shí),有最小值,即〃l)=2i+l=3,
所以。23.
故選:BD
三、填空題
11.(23-24高一上?重慶?期末)已知函數(shù)/(#=r-2x,若存在xe[2,4],使得不等式
〃力44+3a成立,則實(shí)數(shù)。的取值范圍為.
【答案】(一8,-3卜[0,+8)
【分析】根據(jù)存在性的性質(zhì),結(jié)合二次函數(shù)的單調(diào)性進(jìn)行求解即可.
【詳解】因?yàn)楹瘮?shù)/(x)=x2-2x的對(duì)稱(chēng)軸為x=[,
所以當(dāng)xe[2,4]時(shí),該二次函數(shù)單調(diào)遞增,所以/(%=/(2)=0,
因?yàn)榇嬖趚e[2,4],使得不等式3a成立,
所以有々2+3々N0=Q20,或aW-3,
因此實(shí)數(shù)。的取值范圍為(-8,-3M0,+引,
故答案為:(一8,-3]。[0,+8)
12.(21-22高三下?浙江?階段練習(xí))已知函數(shù)〃x)=與三,g(%)=log2x+a,若存在西e[3,4],
任意無(wú)2式4,8],使得/a)3g(Z),則實(shí)數(shù)。的取值范圍是.
【答案】[一雙子
【分析】將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為在對(duì)應(yīng)區(qū)間上一(X)m”2g(X)max,結(jié)合對(duì)勾函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)的性質(zhì)求
“X)、g(X)的區(qū)間最值,即可求。的范圍.
【詳解】若/(X)在[3,4]上的最大值/(初皿,g(x)在[4,8]上的最大值€*)2,
由題設(shè),只需/(x)-Ng(x)1nM即可.
在[3,4]上,f{x)=—+x>2.1--x=6當(dāng)且僅當(dāng)x=3時(shí)等號(hào)成立,
XVX
25
由對(duì)勾函數(shù)的性質(zhì):"X)在[3,4]上遞增,故/⑶
在[4,8]上,g(x)單調(diào)遞增,則g(%)max=3+Q,
所以323+〃,可得
44
故答案為:,?
四、解答題
13.(23-24高一上廣西玉林?期中)已知函數(shù)/(耳="+匕(〃>0,且的部分圖象
如圖示.
⑴求“X)的解析式;
(2)若關(guān)于x的不等式+(-26)':7”<0在[1,+9)上有解,求實(shí)數(shù)機(jī)的取值范圍.
【答案】⑴〃尤)=-2
(2)[6,+oo).
【分析】(1)結(jié)合圖象,利用待定系數(shù)法即可得解;
(2)將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為2工+4*〈現(xiàn)在[1,+8)有解,結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性即可得解.
【詳解】(1)由圖象可知函數(shù)"x)="+b經(jīng)過(guò)點(diǎn)(T。)和(0T),
1
a~l+b=0a=—
所以解得2,
a0+b=-i
b=-2
所以函數(shù)的解析式是〃尤)=-2.
(2)由(1)知工=2,—2b=4,
a
根據(jù)題意知2,+平一加V0,即2,+4*W祖在[1,+<?)有解,
設(shè)g(x)=2*+4*,則g(x)11dli<m,
因?yàn)閥=2T和y=甲在[1,+8)上都是單調(diào)遞增函數(shù),
所以g⑺在[1,+⑹上是單調(diào)遞增函數(shù),故g(X).=g(1)=6,
所以〃吐6,實(shí)數(shù)機(jī)的取值范圍是[6,+8).
14.(22-23高一上?黑龍江大慶?期末)己知函數(shù)/(x)=sin2x+cosx-a.
71
(1)求/⑺在-.71上的值域;
(2)當(dāng)。>0時(shí),已知g(x)=alog2(x+3)-2,若V%女?€。,兀],使得8(匕)*/(%),求a
的取值范圍.
【答案】⑴[—-,一]
⑵1+]
【分析】(1)將/'(X)化為關(guān)于C0SX的類(lèi)二次函數(shù),結(jié)合換元法和二次函數(shù)性質(zhì)可求7'(%)
7T
在上的值域;
⑵若VX[訓(xùn)嗚,兀],使得g。)”H),則問(wèn)題轉(zhuǎn)化為:g(x)minN/(X)min
分別求出最值解不等式即可求出參數(shù)的取值范圍.
【詳解】⑴當(dāng)〃x)=l-cWx+COS……s2x+c°sx+j”[,),
令"COSX,
則/(x)=-t2+/+]_〃=+[—qj£[-1,0],
由于函數(shù)>-在[TO]上單調(diào)遞增,
故當(dāng)/=-1時(shí),y取得最小值-1-6/;
當(dāng)方=o時(shí),)取得最大值1-。,
所以〃元)的值域?yàn)閇―
(2)若%e[l,5],玉:2eg,無(wú)],使得8(占)*/(*),
則問(wèn)題轉(zhuǎn)化為:>/??.?
因?yàn)椤ㄓ?的值域?yàn)閇―1-a,1—//>0),
〃x)1m「1-%
g(x)在[L5]上單調(diào)遞增,
當(dāng)x=l時(shí),=2。-2;
所以2a—2之—1—a
即〃之二,
3
所以a的取值范圍為:ae.
B能力提升
1.(2023?四川綿陽(yáng)?三模)設(shè)函數(shù)/(%)為兇-1與爐―2必+々+3中較大的數(shù),若存在工使得
/(龍)40成立,則實(shí)數(shù)。的取值范圍為()
B.「8'-§u[4,+oo)
D.[-1,1]
2
【答案】B
【分析】
根據(jù)絕對(duì)值函數(shù)的圖像和二次函數(shù)討論對(duì)稱(chēng)軸判定函數(shù)的圖像即可求解.
【詳解】因?yàn)?(%)=max||x|—l,x2—2ax+a+3},
所以八%)代表國(guó)-1與爐一2辦+〃+3兩個(gè)函數(shù)中的較大者,
不妨假設(shè)且(%)=|%|_1,%(力=%2_2依+々+3
g(%)的函數(shù)圖像如下圖所示:
/z(x)=%2—2Q%+Q+3是二次函數(shù),開(kāi)口向上,對(duì)稱(chēng)軸為直線(xiàn)x=Q,
h(x)=x2-lax+a+3在[—1,1]上是增函數(shù),
4
需要h(-l)=(-1)2-2^(-1)+々+3=3〃+4<0即
則存在x使得/(力KO成立,
,,4
故〃工一1;
②當(dāng)一IWaWl時(shí),
h(x)=x2-lax+a+3在[-1,1]上是先減后增函數(shù),
需/(X)min=h(a)=。2—2d?a+a+3=—/+a+340,
BP〃2_々_3之0,
解得心叱好或匕巫,
22
又匕巫<-1
22
故時(shí)無(wú)解;
③當(dāng)。>1時(shí),
/?(%)=/一2ax+a+3在[T1]上是減函數(shù),
需人(1)=/―2a+a+3=—a+4W0艮[Ja24,
則存在X使得wo成立,
故a".
綜上所述,。的取值范圍為1-8,。[4,+國(guó)).
故選:B.
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:本題解題關(guān)鍵是理解/(x)的定義,數(shù)形結(jié)合對(duì)參數(shù)。分
a(T-1VaVI,a〉l三種情況進(jìn)行分別討論.
2.(22-23高一上?山東濰坊?期末)已知函數(shù)〃x)的定義域?yàn)?。,若同e。,滿(mǎn)足
網(wǎng)+*=*則稱(chēng)函數(shù)/(尤)具有性質(zhì)P(a).已知定義在(。,+")上的函數(shù)
/(x)=-/+小一3具有性質(zhì)則實(shí)數(shù)機(jī)的取值范圍是()
A.(-co,2]B.C.[2,+oo)D.[4,+oo)
【答案】D
【分析】根據(jù)函數(shù)新定義可推得“武0,+8),川e(O,+8),/(%)=1-不恒成立,即
/(x)=—y+儂―3,的值域M,滿(mǎn)足=求出M,列出不等式,即可
求得答案.
【詳解】由題意得定義在(0,+。)上的函數(shù)"力=-f+如—3具有性質(zhì)尸
即5£(0,+8),土;2£(。,+8),滿(mǎn)足.+;(%)二;,
即V占€(0,+8)月*2e(O,+8),〃々)=1一罰恒成立;
記函數(shù)/(x)=-x2+〃氏一3,xe(0,+oo)的值域?yàn)镸,1-%e(-<?,1),
則由題意得
當(dāng)萬(wàn)40,即機(jī)<0時(shí),/(x)=—3在xe(0,+oo)單調(diào)遞減,
貝1,(司</(。)=—3,即〃=(一8,-3),此時(shí)不滿(mǎn)足(-8,1)=",舍去;
當(dāng)g>0,即機(jī)>0時(shí),/⑺二一爐+3一④彳^似+句在^^時(shí)取得最大值,
222
即"XL=一(歲+合一3=?-3,gPM=(-CO,--3],
要滿(mǎn)足需絲^_3卻,解得〃亞4或相V-4,
4
而機(jī)>0,故機(jī)24,即m的取值范圍為[4,+oo),
故選:D
【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:根據(jù)函數(shù)新定義,要能推出%£(0,+。),玉產(chǎn)電+動(dòng),〃%2)=1-王恒
成立,繼而將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為集合之間的包含問(wèn)題,因此要求出函數(shù)/(力二--+如-3的值域,
根據(jù)集合的包含關(guān)系列不等式求解即可.
3.(2022高三?全國(guó)?專(zhuān)題練習(xí))已知關(guān)于x的不等式武工-“《^)>加6,有且僅有兩個(gè)正整數(shù)解
(其中e=2.71828為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)),則實(shí)數(shù)加的取值范圍是()
人■/*B.(*,白C卓,*)。最)
【答案】D
【分析】問(wèn)題轉(zhuǎn)化為m(%+1)〈二(x>0)有且僅有兩個(gè)正整數(shù)解,討論機(jī)<0、加>0并構(gòu)
ex
造/(x)=m(x+l)、g(x)=二,利用導(dǎo)數(shù)研究單調(diào)性,進(jìn)而數(shù)形結(jié)合列出不等式組求參數(shù)范
e
圍.
r2
【詳解】當(dāng)%>0時(shí),由f—mxeX—me">0,可得m(冗+1)<—(x>0),
ex
比2
顯然當(dāng)機(jī)40時(shí),不等式皿X+1)〈土在(0,+8)恒成立,不合題意;
ex
當(dāng)機(jī)>0時(shí),f(x)=m(x+I),則/(九)在(0,+8)上單調(diào)遞增,
令g(x)=二,則g,(x)=x(2:x),故(0,2)上g,(x)>0,(2,+8)上g'(無(wú))<0,
exe
.?.g(x)在(0,2)上遞增,在(2,+8)上遞減,
又/(0)=M>g(0)=0且無(wú)趨向正無(wú)窮時(shí)g(x)趨向0,故g(x)e[o,[,
c1
2m<—
〃D<g⑴e
494
由圖知:要使〃尤)<g(x)有兩個(gè)正整數(shù)解,則{/⑵<g(2),即?
〃3)*⑶
9
4Am>—
e
故選:D
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:?jiǎn)栴}轉(zhuǎn)化為m(x+l)<£(尤>0)有且僅有兩個(gè)正整數(shù)解,根據(jù)不等
式兩邊的單調(diào)性及正整數(shù)解個(gè)數(shù)列不等式組求范圍.
4.(23-24高一上?上海?階段練習(xí))已知x為實(shí)數(shù),用田表示不大于x的最大整數(shù).對(duì)于函
數(shù)y=/(x),若存在〃?eR且機(jī)ez,使得/(㈤=/([加),則稱(chēng)y=/(x)是"O函數(shù)若函數(shù)
y=-是"。函數(shù)",則正實(shí)數(shù)。的取值范圍是
X
【答案】。40,2)且ae{VI右}
4—〃24-6Z2
【分析】由函數(shù)定義得且根eZ,m+-------=[m]+--------,且相>[m]>機(jī)-1,m[m]>0,
m[m]
2
進(jìn)而有4一-a7=1能成立,就加的不同取值范圍分類(lèi)討論后可求參數(shù)的取值范圍.
m\m\
4-?24-a2
【詳解】由題設(shè),BmeR>mZ,m+--------=[m]+--------,m[m]>0,
m[m]
4—a24—a2
所以(乙-麗)(1一一F)=0能成立,即:三=1能成立,則4一片>(),
m[m\m[m\
所以4-/=m[m]e(0,4],
若加V-3,則同4-3,m[m\>9,舍;
若一34根<一2,則同=-3,m[m\>6,舍;
若-2<機(jī)<-1,則[間=-2,2<m[m]<4,此時(shí)0<a<&;
^-l<m<0,則同=T,0<m[m]<1,此時(shí)若<a<2;
若0W〃z<l,貝|J[加
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