问题 解答题

对于定义在R上的函数f(x),可以证明点A(m,n)是f(x)图象的一个对称点的充要条件是f(m-x)+f(m+x)=2n,x∈R.

(1)求函数f(x)=x3+3x2图象的一个对称点;

(2)函数f(x)=ax3+(b-2)x2(a,b∈R)在R上是奇函数,求a,b满足的条件;并讨论在区间[-1,1]上是否存在常数a,使得f(x)≥-x2+4x-2恒成立?

(3)试写出函数y=f(x)的图象关于直线X=M对称的充要条件(不用证明);利用所学知识,研究函数f(x)=ax3+bx2(a,b∈R)图象的对称性.

答案

(1)设A(m,n)为函数f(x)=x3+3x2图象的一个对称点,则f(m-x)+f(m+x)=2n,对于x∈R恒成立.即(m-x)3+3(m-x)2+(m+x)3+3(m+x)2=2n对于x∈R恒成立,

∴(6m+6)x2+(2m3+6m2-2n)=0由

6m+6=0
2m3+6m2-2n=0
解得:
m=-1
n=2

故函数f(x)图象的一个对称点为(-1,2).

(2)①因为函数是奇函数,则由f(-x)=-f(x)得:-ax3+(b-2)x2=-ax3-(b-2)x2,解得a∈R,b=2;

②当a∈R,b=2时f(x)是奇函数.不存在常数a使f(x)≥-x2+4x-2x∈[-1,1]时恒成立.

依题,此时f(x)=ax3令g(x)=-x2+4x-2x∈[-1,1]∴g(x)∈[-7,1]若a=0,f(x)=0,不合题;

若a>0,f(x)=ax3此时为单调增函数,f(x)min=-a.

若存在a合题,则-a≥1,与a>0矛盾.

若a<0,f(x)=ax3此时为单调减函数,

f(x)min=a若存在a合题,则a≥1,与a<0矛盾.

综上可知,符合条件的a不存在.

(3)函数的图象关于直线x=m对称的充要条件是f(m+x)=f(m-x)

①a=b=0时,f(x)=0(x∈R),其图象关于x轴上任意一点成中心对称;关于平行于y轴的任意一条直线成轴对称图形;

②a=0,b≠0时,f(x)=bx2(x∈R),其图象关于y轴对称图形;

③a≠0,b=0时,f(x)=ax3,其图象关于原点中心对称;

④a≠0,b≠0时,f(x)=ax3+bx2的图象不可能是轴对称图形.

设A(m,n)为函数f(x)=ax3+bx2图象的一个对称点,则f(m-x)+f(m+x)=2n对于x∈R恒成立.即a(m-x)3+b(m-x)2+a(m+x)3+b(m+x)2=2n对于x∈R恒成立,(3am+b)x2+(am3+bm2-n)=0

由,由

3am+b=0
am3+bm2-n=0
解得
m=-
b
3a
n=
2b3
27a2

故函数f(x)图象的一个对称点为(-

b
3a
2b3
27a2
).

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