问题 解答题

已知abc是实数,函数f(x)=ax2+bx+cg(x)=ax+b,当-1≤x≤1时|f(x)|≤1。

(1)证明: |c|≤1;

(2)证明:当-1 ≤x≤1时,|g(x)|≤2;

(3)设a>0,有-1≤x≤1时,g(x)的最大值为2,求f(x)。

答案

(1) 证明略,(2)证明略(3) f(x)=2x2-1

 由条件当=1≤x≤1时,|f(x)|≤1,

x=0得 |c|=|f(0)|≤1,即|c|≤1 

(2)证法一: 依题设|f(0)|≤1而f(0)=c

所以|c|≤1。 当a>0时,g(x)=ax+b在[-1,1]上是增函数,

于是g(-1)≤g(x)≤g(1),(-1≤x≤1)。 

∵|f(x)|≤1,(-1≤x≤1),|c|≤1,

g(1)=a+b=f(1)-c≤|f(1)|+|c|=2,

g(-1)=-a+b=-f(-1)+c≥-(|f(-2)|+|c|)≥-2,

因此得|g(x)|≤2  (-1≤x≤1);

a<0时,g(x)=ax+b在[-1,1]上是减函数,

于是g(-1)≥g(x)≥g(1),(-1≤x≤1),

∵|f(x)|≤1  (-1≤x≤1),|c|≤1

∴|g(x)|=|f(1)-c|≤|f(1)|+|c|≤2。

综合以上结果,当-1≤x≤1时,都有|g(x)|≤2。

证法二:∵|f(x)|≤1(-1≤x≤1)

∴|f(-1)|≤1,|f(1)|≤1,|f(0)|≤1,

f(x)=ax2+bx+c,∴|ab+c|≤1,|a+b+c|≤1,|c|≤1,

因此,根据绝对值不等式性质得:

|ab|=|(ab+c)-c|≤|ab+c|+|c|≤2,

|a+b|=|(a+b+c)-c|≤|a+b+c|+|c|≤2,

g(x)=ax+b,∴|g(±1)|=|±a+b|=|a±b|≤2,

函数g(x)=ax+b的图象是一条直线,

因此|g(x)|在[-1,1]上的最大值只能在区间的端点x=-1或x=1处取得,于是由|g(±1)|≤2得|g(x)|≤2,(-1<x<1

当-1≤x≤1时,有0≤≤1,-1≤≤0,

∵|f(x)|≤1,(-1≤x≤1),∴|f |≤1,|f()|≤1;

因此当-1≤x≤1时,|g(x)|≤|f |+|f()|≤2。

(3)解: 因为a>0,g(x)在[-1,1]上是增函数,当x=1时取得最大值2,即g(1)=a+b=f(1)-f(0)=2。                             ①

∵-1≤f(0)=f(1)-2≤1-2=-1,∴c=f(0)=-1。

因为当-1≤x≤1时,f(x)≥-1,即f(x)≥f(0),

根据二次函数的性质,直线x=0为f(x)的图象的对称轴,

由此得-<0 ,即b=0。

由①得a=2,所以f(x)=2x2-1。

单项选择题
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