问题 解答题
已知二次函数f(x)=ax2+bx+1,对于任意的实数x1、x2(x1≠x2),都有
f(x1)+f(x1)
2
>f(
x1+x2
2
)
成立,且f(x+2)为偶函数.
(1)求a的取值范围;
(2)求函数y=f(x)在[a,a+2]上的值域;
(3)定义区间[m,n]的长度为n-m.是否存在常数a,使的函数y=f(x)在区间[a,3]的值域为D,且D的长度为10-a3
答案

(1)由f(x+2)为偶函数可得f(x)=ax2+bx+1的图象关于直线x=2对称,

-

b
2a
=2,b=-4a,f(x)=ax2-4ax+1;

对于任意的实数x1、x2(x1≠x2),都有

f(x1)+f(x1)
2
>f(
x1+x2
2
)成立,则
f(x1)+f(x1)
2
-f(
x1+x2
2
)=
1
2
(ax12-4ax1+1+ax22-4ax2+1)-[a(
x1+x2
2
)2-4a
x1+x2
2
+1]
=
1
2
a(x1-x2)2>0

因为x1≠x2

所以(x1-x22>0,

故a>0.

(2)f(x)=ax2-4ax+1=a(x-2)2+1-4a,

因为a>0,

所以a+2>2.

当a+1≤2时,即0<a≤1时,f(x)min=1-4a,f(x)max=a3-4a2+1,

函数y=f(x)的值域为[1-4a,a3-4a2+1];

当1<a≤2时,f(x)min=1-4a,f(x)max=a3-4a+1,

函数y=f(x)的值域为[1-4a,a3-4a+1];

当a>2时,f(x)min=a3-4a2+1,f(x)max=a3-4a+1,

函数y=f(x)的值域为[a3-4a2+1,a3-4a+1].

(3)f(x)=ax2-4ax+1=a(x-2)2+1-4a,

当0<a≤1时,f(x)min=1-4a,f(x)max=a3-4a2+1,

f(x)max-f(x)min=a3-4a2+1-(1-4a)=a(a-2)2

由0<a≤1时,1≤(a-2)2<4,则a(a-2)2<4,而10-a3>9,不合题意;

当1<a<2时,f(x)min=1-4a,f(x)max=1-3a,

f(x)max-f(x)min=1-3a-(1-4a)=a,

由1<a<2,得10-a3>2,所以a≠10-a3,不合题意;

当2≤a<3时,f(x)min=a3-4a2+1,f(x)max=1-3a,f(x)max-f(x)min=1-3a-(a3-4a2+1)=10-a3

故4a2-3a-10=0,(4a+5)(a-2)=0,

因为2≤a<3,

所以a=2.

综上所述:存在常数a=2符合题意.

选择题
综合