问题 解答题

已知二次函数f(x)=ax2+bx(a≠0),且f(x+1)为偶函数,定义:满足f(x)=x的实数x称为函数f(x)的“不动点”,若函数f(x)有且仅有一个不动点.

(1)求f(x)的解析式;

(2)若函数g(x)=f(x)+kx2在(0,4)上是增函数,求实数k的取值范围;

(3)是否存在区间[m,n](m<n),使得f(x)在区间[m,n]上的值域为[3m,3n]?若存在,请求出m,n的值;若不存在,请说明理由.

答案

(1)由题意可得,二次函数f(x)=ax2+bx(a≠0)的对称轴为x=-

b
2a
=1,

∴b=-2a,

f(x)=ax2 -2ax.

再根据函数f(x)有且仅有一个不动点,可得ax2 -2ax=x只有一个解,

故△=(2a+1)2-0=0,

∴a=-

1
2
,b=1

∴f(x)=-

1
2
x2+x

(2)∵函数g(x)=f(x)+kx2=(k-

1
2
)x2+x

当k-

1
2
=0,即k=
1
2
时,

g(x)=x在(0,4)上是增函数,满足要求;

当k-

1
2
>0,即k>
1
2
时,

若g(x)=x在(0,4)上是增函数,

1
1-2k
≤0,解得k>
1
2

当k-

1
2
<0,即k<
1
2
时,

若g(x)=x在(0,4)上是增函数,

1
1-2k
≥4,解得
3
8
≤k<
1
2

综上所述,实数k的取值范围为[

3
8
,+∞)

(3)f(x)=-

1
2
x2+x=-
1
2
(x-1)2+
1
2
1
2

∵f(x)在区间[m,n]上的值域为[3m,3n]

∴3n≤

1
2

∴n≤

1
6

故m<n≤

1
6

∴f(x)在区间[m,n]上为增函数

f(m)=2m
f(n)=3n

-
1
2
m2+m=3m
-
1
2
n2+n=3n

即m,n为方程-

1
2
x2+x=3x的两根,

解-

1
2
x2+x=3x得x=-4,或x=0

故m=-4,n=0

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