问题 解答题
已知二次函数g(x)对任意实数x不等式x-1≤g(x)≤x2-x恒成立,且g(-1)=0,令f(x)=g(x)+mlnx+
1
2
(m∈R)

(I)求g(x)的表达式;
(Ⅱ)若∃x>0使f(x)≤0成立,求实数m的取值范围;
(Ⅲ)设1<m≤e,H(x)=f(x)-(m+1)x,证明:对∀x1,x2∈[1,m],恒有|H(x1)-H(x2)|<1.
答案

解(I)设g(x)=ax2+bx+c(a≠0),

由题意令x=1得0≤g(1)≤0∴g(1)=0,

a+b+c=0
a-b+c=0
得b=0,a+c=0,

∵x-1≤g(x)≤x2-x对∀x∈R恒成立,

∴ax2-a≥x-1和ax2-a≤x2-x恒成立,

a=

1
2

g(x)=

1
2
x2-
1
2

(II)f(x)=g(x)+mlnx+

1
2
(m∈R,x>0)=
1
2
x2+mlnx

f′(x)=x+

m
x

当m>0时,f(x)的值域为R

当m=0时,f(x)=

1
2
x2>0对∀x>0,f(x)>0恒成立

当m<0时,令f′(x)=0⇒x=

-m

x(0,
-m
)
-m
(
-m
,+∞)
f'(x)-0+
f(x)极小
这时f(x)min=f(
-m
)=-
m
2
+mln
-m

若∃x>0使f(x)≤0成立则只须f(x)min≤0即m≤-e,

综上所述,实数m的取值范围(-∞,-e)∪(0,+∞).

(III)∵对∀x∈[1,m],H′(x)=

(x-1)(x-m)
x
≤0,所以H(x)在[1,m]单减

于是|H(x1)-H(x2)|≤H(1)-H(m)=

1
2
m2-mlnm-
1
2

|H(x1)-H(x2)|<1⇐

1
2
m2-mlnm-
1
2
<1⇔
1
2
m-lnm-
3
2m
<0,

h(m)=

1
2
m-lnm+
3
2m
(1<m≤e),则h′(m)=
1
2
-
1
m
+
3
2m2
=
3
2
(
1
m
-
1
3
)2+
1
3
>0

所以函数h(m)在[1,e]是单增函数

所以h(m)<h(e)=

e
2
-1-
3
2e
=
(e-3)(e+1)
2e
<0

故命题成立.

单项选择题
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