问题 解答题
已知f (x)、g(x)都是定义在R上的函数,如果存在实数m、n使得h (x)=m f(x)+ng(x),那么称h (x)为f (x)、g(x)在R上生成的一个函数.设f (x)=x2+ax,g(x)=x+b(a,b∈R),l(x)=2x2+3x-1,h (x)为f (x)、g(x)在R上生成的一个二次函数.
(Ⅰ)设a=1,b=2,若h (x)为偶函数,求h(
2
)

(Ⅱ)设b>0,若h (x)同时也是g(x)、l(x)在R上生成的一个函数,求a+b的最小值;
(Ⅲ)试判断h(x)能否为任意的一个二次函数,并证明你的结论.
答案

(Ⅰ)设h(x)=mf(x)+ng(x),则h(x)=m(x2+x)+n(x+2)=mx2+(m+n)x+2n(m≠0),

因为h(x)为一个二次函数,且为偶函数,

所以二次函数h(x)的对称轴为y轴,即x=-

m+n
2m
=0,

所以n=-m,则h(x)=mx2-2m,

h(

2
)=0;(3分)

(Ⅱ)由题意,设h(x)=mf(x)+ng(x)=mx2+(am+n)x+bn(m,n∈R,且m≠0)

由h(x)同时也是g(x)、l(x)在R上生成的一个函数,

知存在m0,n0使得h(x)=m0g(x)+n0l(x)=2n0x2+(m0+3n0)x+(bm0-n0),

所以函数h(x)=mx2+(am+n)x+bn=2n0x2+(m0+3n0)x+(bm0-n0),

m=2n0
am+n=m0+3n0
bn=bm0-n0
,(5分)

消去m0,n0,得am=(

1
2b
+
3
2
)m,

因为m≠0,所以a=

1
2b
+
3
2
,(7分)

因为b>0,

所以a+b=

1
2b
+
3
2
+b≥
3
2
+2
b•
1
2b
=
3
2
+
2
(当且仅当b=
2
2
时取等号),

故a+b的最小值为

3
2
+
2
.(9分)

(Ⅲ)结论:函数h(x)不能为任意的一个二次函数.

以下给出证明过程.

证明:假设函数h(x)能为任意的一个二次函数,

那么存在m1,n1使得h(x)为二次函数y=x2,记为h1(x)=x2

即h1(x)=m1f(x)+n1g(x)=x2;①

同理,存在m2,n2使得h(x)为二次函数y=x2+1,记为h2(x)=x2+1,

即h2(x)=m2f(x)+n2g(x)=x2+1.②

由②-①,得函数h2(x)-h1(x)=(m2-m1)f(x)+(n2-n1)g(x)=1,

令m3=m2-m1,n3=n2-n1,化简得m3(x2+ax)+n3(x+b)=1对x∈R恒成立,

即m3x2+(m3a+n3)x+n3b=1对x∈R恒成立,

所以

m3=0
m3a+n3=0
n3b=1
,即
m3=0
n3=0
n3b=1

显然,n3b=0×b=0与n3b=1矛盾,

所以,假设是错误的,

故函数h(x)不能为任意的一个二次函数.(14分)

注:第(Ⅲ)问还可以举其他反例.如h1(x)=2x2,h2(x)=2x2+1,

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