问题 解答题

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.

答案

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

m-2
2
≥0.解得m≥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=

m-2
2
≤-1.

所以

m-2>0
m-2
2
>0
m-2<0
m-2
2
≤-1

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≤
4(2-m)+(m-2)2
4
≤b

-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=

b
b-2
=1+
2
b-2
.    

因为a,b均为整数,所以b-2=±1或b-2=±2.

解得

a=3
b=3
a=-1
b=1
a=2
b=4
a=0
b=0
因为a<b,且a≤
4(2-m)+(m-2)2
4
≤b

所以

a=-1
b=1
a=2
b=4

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