问题 解答题
定义在R上的函数,对任意x1,x2∈R,都有f(
x1+x2
2
)≥
1
2
[f(x1)+f(x2)]
,则称函数f(x)是R上的凸函数.已知二次函数f(x)=ax2+x(a∈R,a≠0).
(1)求证:当a<0时,函数f(x)是凸函数;
(2)对任意x∈(0,1],f(x)≥-1恒成立,求实数a的取值范围.
答案

(1)证明:f(

x1+x2
2
)-
1
2
[f(x1)+f(x2)]

=a(

x1+x2
2
)2+
x1+x2
2
-
1
2
(a
x21
+x1+a
x22
+x2)

=-a(

x1-x2
2
)2

又a<0,故f(

x1+x2
2
)≥
1
2
[f(x1)+f(x2)],

所以当a<0时,函数f(x)是凸函数,命题得证.----------(5分)

(2)∵对任意x∈(0,1],f(x)≥-1恒成立.

a≥-(

1
x
)2-
1
x
在(0,1]上恒成立,

a≥[-(

1
x
)2-
1
x
] max=2则a≥-2,------(8分)

又a≠0,故a≥-2且a≠0.----------(10分)

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