对数函数绝对值交点问题

已知两条直线(l_1:y=m)(l_2:y=frac{8}{2m+1}(m>0))

(l_1)与函数(y=|log_2x|)的图像从左到右交点为(A,B)(l_2)与函数(y=|log_2x|)的图像从左到右交点为(C,D)

记线段(AC)(x)轴上投影长度为(a),线段(BD)(x)轴上投影长度为(b),求(frac{b}{a})的最小值

解答:

根据题意,图像是一条对数函数的绝对值加两个常函数

对数函数绝对值交点问题

设下面的一条是(l_1),上面那条是(l_2)

联立解析式可以得出

[x_A=2^{-m},x_B=2^m,x_C=2^{-frac{8}{2m+1}},x_D=2^{frac{8}{2m+1}} ]

[frac{b}{a}=frac{|2^{frac{8}{2m+1}}-2^{m}|}{|2^{-m}-2^{-frac{8}{2m+1}}|} ]

[=frac{|2^{frac{8}{2m+1}}-2^{m}|}{|frac{1}{2^{-m}}-frac{1}{2^{frac{8}{2m+1}}}|} ]

[=frac{|2^{frac{8}{2m+1}}-2^{m}|} { |frac{2^m-2^{frac{8}{2m-1}}} {2^m2^{frac{8}{2m-1}}}| } ]

[={2^{m+frac{8}{2m-1}}} ]

显然(2^x)是增函数,考虑让指数最小

[m+frac{8}{2m+1}=frac{1}{2}(2m+1)+frac{8}{2m+1}-frac{1}{2}ge 2sqrt{frac{1}{2}*8}-frac{1}{2}=frac{7}{2} ]

所以(frac{b}{a})最小值为(2^{frac{7}{2}}=8sqrt{2})