问题 解答题
设α、β为函数g(x)=2x2-mx-2的两个零点,m∈R且α<β,函数f(x)=
4x-m
x2+1

( I)求f(a)•g(x)的值;
(Ⅱ) 证明:函数f(x)在[α,β]上为增函数;
(III) 是否存在实数m,使得函数f(x)在[α,β]上的最大值与最小值之差达到最小.若存在,则求出实数m的值;否则,请说明理由.
答案

( I)由题意可得

α+β=
m
2
αβ=-1
,故 f(α)•f(β)=
4a-m
a2+1
×
4β-m
β2+1
=
16αβ-4m(α+β)+m2
(αβ)2+(α+β)2-2αβ+1
=-4
.(4分)

(Ⅱ)∀x1,x2∈[α,β],x1<x2 ,可得f(x1)-f(x2)=

(x2-x1)[4x1x2-4-m(x2+x1)]
(
x21
+1)(
x22
+1)

∵(x1-α)(x2-β)≤0,(x1-β)(x2-α)<0,两式相加可得 2x1x2-(α+β)(x1+x2)+2αβ<0.

α+β=

m
2
,αβ=-1,∴(x2-x1)[4x1x2-4-m(x2+x1)]<0,

∴f(x1)-f(x2)<0,∴函数f(x)在[α,β]上为增函数.(4分)

(III)函数f(x)在[α,β]上的最大值与最小值之差为 f(β)-f(α)=f(β)+

4
f(β)
≥4,

当且仅当 f(β)=

4
f(β)
 时,等号成立,此时,f(β)=2,即
4β-m
β2+1
=2,2β2-mβ-2=0.

结合α+β=

m
2
,αβ=-1可得m=0.

综上可得,存在实数m=0,满足条件.(5分)

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