已知函数f(x)=mx+3,g(x)=x2+2x+m
(1)求证:函数f(x)-g(x)必有零点
(2)设函数G(x)=f(x)-g(x)-1
①若|G(x)|在[-1,0]上是减函数,求实数m的取值范围;
②是否存在整数a,b,使得a≤G(x)≤b的解集恰好是[a,b],若存在,求出a,b的值;若不存在,说明理由.
证明:(1)f(x)-g(x)=-x2+(m-2)x+3-m.
令f(x)-g(x)=0.
则△=(m-2)2-4(m-3)=m2-8m+16=(m-4)2≥0恒成立.
所以方程f(x)-g(x)=0有解.
所以函数f(x)-g(x)必有零点.
(2)①G(x)=f(x)-g(x)-1=-x2+(m-2)x+2-m.
①令G(x)=0,△=(m-2)2-4(m-2)=(m-2)(m-6).
当△≤0,即2≤m≤6时,G(x)=-x2+(m-2)x+2-m≤0恒成立,
所以|G(x)|=x2-(m-2)x+m-2.
因为|G(x)|在[-1,0]上是减函数,所以
≥0.解得m≥2.m-2 2
所以2≤m≤6.
当△>0,即m<2或m>6时,|G(x)|=|x2-(m-2)x+m-2|.
因为|G(x)|在[-1,0]上是减函数,
所以方程x2-(m-2)x+m-2=0的两根均大于零或一根大于零另一根小于零
且x=
≤-1.m-2 2
所以
或m-2>0
>0m-2 2 m-2<0
≤-1m-2 2
解得m>2或m≤0.
所以m≤0或m>6.
综上可得,实数m的取值范围为(-∞,0]∪[2,+∞).
②因为a≤G(x)≤b的解集恰好是[a,b],
所以G(a)=a G(b)=b a≤
≤b4(2-m)+(m-2)2 4
由-a2+(m-2)a+2-m=a -b2+(m-2)b+2-m=b
消去m,得ab-2a-b=0,显然b≠2.
所以a=
=1+b b-2
. 2 b-2
因为a,b均为整数,所以b-2=±1或b-2=±2.
解得
或a=3 b=3
或a=-1 b=1
或a=2 b=4
因为a<b,且a≤a=0 b=0
≤b4(2-m)+(m-2)2 4
所以
或a=-1 b=1 a=2 b=4