Question

已知二次函數(shù)f（x）=ax²+bx+1，對(duì)于任意的實(shí)數(shù)x₁、x₂（x₁≠x₂），都有

f(x1)+f(x1)

2

＞f(

x1+x2

2

)成立，且f（x+2）為偶函數(shù)．
（1）證明：實(shí)數(shù)a＞0；           
（2）求實(shí)數(shù)a與b之間的關(guān)系；
（3）定義區(qū)間[m，n]的長(zhǎng)度為n-m，問是否存在常數(shù)a，使得函數(shù)y=f（x）在區(qū)間[a，3]的值域?yàn)镈，且D的長(zhǎng)度為10-a³？若存在，求出a的值；若不存在，說明理由．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)函數(shù)的性質(zhì)可得函數(shù)是下凹函數(shù)，結(jié)合二次函數(shù)的性質(zhì)可得a＞0．
（2）由題意可得：函數(shù)f（x+2）的對(duì)稱軸是y軸，根據(jù)y=f（x+2）的圖象沿x軸向右平移兩個(gè)單位即可得到函數(shù)y=f（x）的圖象，可得二次函數(shù)y=f（x）圖象的對(duì)稱軸為x=2，進(jìn)而得到a與b的關(guān)系．
（3）當(dāng)區(qū)間[a，3]包含對(duì)稱軸時(shí)，求函數(shù)值域需考慮對(duì)稱軸是靠近區(qū)間左端點(diǎn)，還是靠近區(qū)間右端點(diǎn)，從而確定函數(shù)值域．看滿足且D的長(zhǎng)度為10-a3的a值是否存在．當(dāng)區(qū)間[a，3]在對(duì)稱軸右邊時(shí)，函數(shù)在區(qū)間上是增函數(shù)，易求函數(shù)值域．再看滿足且D的長(zhǎng)度為10-a3的a值是否存在．

解答：解：（1）因?yàn)閷?duì)于任意的實(shí)數(shù)x₁、x₂（x₁≠x₂），都有

f(x1)+f(x1)

2

＞f(

x1+x2

2

)成立，
所以函數(shù)f（x）下凹函數(shù)，
所以結(jié)合而二次函數(shù)的性質(zhì)可得：實(shí)數(shù)a＞0．
（2）因?yàn)閒（x+2）為偶函數(shù)，
所以函數(shù)f（x+2）的對(duì)稱軸是y軸．
又因?yàn)閥=f（x+2）的圖象沿x軸向右平移兩個(gè)單位即可得到函數(shù)y=f（x）的圖象，
所以函數(shù)y=f（x）圖象的對(duì)稱軸為x=2，即函數(shù)f（x）關(guān)于x=2對(duì)稱，
所以由二次函數(shù)的性質(zhì)可得：-

b

2a

=2，即4a+b=0，
所以實(shí)數(shù)a與b之間的關(guān)系為：4a+b=0．
（3）由（2）可得：f（x）=ax²-4ax+1=a（x-2）²+1-4a，
當(dāng)0＜a≤1時(shí)，f（x）_min=1-4a，f（x）_max=a³-4a²+1，
所以f（x）_max-f（x）_min=a³-4a²+1-（1-4a）=a（a-2）²，
由0＜a≤1時(shí)，1≤（a-2）²＜4，則a（a-2）²＜4，而10-a³＞9，不合題意；
當(dāng)1＜a＜2時(shí)，f（x）_min=1-4a，f（x）_max=1-3a，
所以f（x）_max-f（x）_min=1-3a-（1-4a）=a，
由1＜a＜2，得10-a³＞2，所以a≠10-a³，不合題意；
當(dāng)2≤a＜3時(shí)，f（x）m_in=a³-4a²+1，f（x）_max=1-3a，
所以f（x）_max-f（x）_min=1-3a-（a³-4a²+1）=10-a³，
故4a²-3a-10=0，（4a+5）（a-2）=0，
因?yàn)?≤a＜3，
所以a=2．
綜上所述：存在常數(shù)a=2符合題意．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查函數(shù)的奇偶性、單調(diào)性、對(duì)稱性、值域、抽象函數(shù)等知識(shí)．注意分類討論的數(shù)學(xué)思想方法．