问题 解答题
已知二次函数f(x)的二次项系数为a,且不等式f(x)>2x的解集为(-1,3).
(1)若函数g(x)=x,f(x)在区间(-∞,
a
3
)内单调递减,求a的取值范围;
(2)当a=-1时,证明方程f(x)=2x3-1仅有一个实数根.
(3)当x∈[0,1]时,试讨论|f(x)+(2a-1)x+3a+1|≤3成立的充要条件.
答案

(1)∵f(x)-2x>0的解集为(-1,3),

∴可设f(x)-2x=a(x+1)(x-3),且a<0,

因而f(x)=a(x+1)(x-3)+2x=ax2+2(1-a)x-3a①

g(x)=xf(x)=ax3+2(1-a)x2-3ax,

∵g(x)在区间 (-∞,

a
3
)内单调递减,

∴g′(x)=3ax2+4(1-a)x-3a在 (-∞,

a
3
)上的函数值非正,

由于a<0,对称轴 x=

2(a-1)
3a
>0,

g/(

a
3
)=
a3
3
+
4
3
a(1-a)-3a≤0

注意到a<0,∴a2+4(1-a)-9≥0,

得a≤-1或a≥5(舍去)

故所求a的取值范围是(-∞,-1].

(2)当a=-1时,方程f(x)=2x3-1仅有一个实数根,即证方程2x3+x2-4x-4有且仅有一个实数根.

令h(x)=2x3+x2-4x-4,

由h′(x)=6x2+2x-4=0,得x=-1,或x=

2
3

由此易得函数h(x)=2x3+x2-4x-4在区间(-∞,-1),(

2
3
,+∞)上单调递增,在区间(-1,
2
3
)上递减

h(x)的极大值h(-1)=-1<0

故函数h(x)的图象与x轴仅有一个交点,

∴当a=-1时,方程f(x)=2x3-1仅有一个实数根

(3)设r(x)=f(x)+(2a-1)x+3a+1=ax2+x+1,

r(0)=1,对称轴为x=-

1
2a

由题意,得

-
1
2
≤a<0
r(1)=a+2≤3
a<-
1
2
r(-
1
2a
)=1-
1
4a
≤3
r(1)=a+2≥3

解得-5≤a<0

故使|f(x)+(2a-1)x+3a+1|≤3成立的充要条件为-5≤a<0

多项选择题
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