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我们来分析第二问。已知第一问求得k等于2,b等于1,所以函数变为y等于2x加1。第二问要求当x小于1时,函数y等于mx的值既小于y等于2x加1,也小于y等于x加2。从图像可以看出,我们需要找到合适的m值,使得红色直线y等于mx在x小于1的区域内,始终位于蓝色和绿色两条直线的下方。
我们先分析两个已知函数的大小关系。观察y等于2x加1和y等于x加2这两条直线,它们在x等于1处相交于点(1,3)。当x小于1时,蓝色直线2x加1始终位于绿色直线x加2的下方。这意味着在我们关心的区域内,2x加1小于x加2恒成立。因此,我们只需要确保mx小于2x加1,就能自动满足mx也小于x加2的条件。这样就将原来的双重不等式简化为单一不等式mx小于2x加1。
现在我们对不等式mx小于2x加1进行变形。移项得到(m减2)x小于1。接下来需要根据m减2的符号进行分类讨论。当m减2大于0时,不等式变为x小于1除以(m减2);当m减2小于0时,不等式变为x大于1除以(m减2);当m减2等于0时,不等式变为0小于1,恒成立。从图像可以看出,当m小于2时,比如m等于1的橙色直线,在x小于1的区域会与蓝色直线相交,不能始终保持在下方。因此我们重点分析m大于等于2的情况。
当m大于等于2时,不等式变为x小于1除以(m减2)。要使这个不等式对所有x小于1都成立,需要1除以(m减2)大于等于1。解这个不等式得到m减2小于等于1,即m小于等于3。从图像可以验证:当m等于2时,红色直线y等于2x在x等于1处的值为2,小于蓝色直线的值3;当m等于3时,绿色直线y等于3x在x等于1处的值为3,恰好等于蓝色直线的值。结合m大于等于2和m不等于0的条件,最终得到m的取值范围是2小于等于m小于等于3。
最后我们验证答案的正确性。取m等于2.5,这个值在我们求得的范围内,可以看到红色直线y等于2.5x在x小于1的区域内始终位于蓝色和绿色两条直线的下方,满足条件。而取m等于1.5,这个值在范围外,橙色直线y等于1.5x在x小于1时会与其他直线相交,不能始终保持在下方。我们的解题步骤包括:首先分析函数关系,然后简化不等式,接着进行分类讨论,最后确定临界条件。最终答案是m属于闭区间[2,3],确实在题目提示的2到3之间。