问题 解答题
设函数f(x)=ax2-bx+1(a,b∈R),F(x)=
f(x),x>0
-f(x),x<0

(1)如果f(1)=0且对任意实数x均有f(x)≥0,求F(x)的解析式;
(2)在(1)在条件下,若g(x)=f(x)-kx在区间[-3,3]是单调函数,求实数k的取值范围;
(3)已知a>0且f(x)为偶函数,如果m+n>0,求证:F(m)+F(n)>0.
答案

解(1)∵f(1)=0,

∴b=a+1(1分)

∵对任意实数x均有f(x)≥0恒成立,

即对任意实数x均有ax2-bx+1≥0恒成立(2分)

当a=0时,b=1,这时,f(x)=-x+1,它不满足f(x)≥0恒成立(3分)

当a≠0时,则a>0且△=(-b)2-4a=(a+1)2-4a=(a-1)2≤0

∴a=1,b=2(4分)

从而f(x)=x2-2x+1,

F(x)=

(x-1)2,x>0
-(x-1)2,x<0
(5分)

(2)由(1)知f(x)=x2-2x+1

∴g(x)=f(x)-kx=x2-(2+k)x+1=(x-

k+2
2
)2-
1
4
k2-k(6分)

∵g(x)=f(x)-kx在区间[-3,3]是单调函数

k+2
2
≤3或
k+2
2
≥3,

即k≤-8或k≥4

∴k的取值范围是(-∞,-8]∪[4,+∞)(7分)

(3)∵f(x)是偶函数,

∴b=0(8分)

故f(x)=ax2+1,

F(x)=

ax2+1,x>0
-ax2-1,x<0
    (9分)

∵a>0,

∴当x>0时f(x)>0

∵m+n>0,

∴m,n中至少有一个正数,即m,n都是正数或一个正数,一个负数

若m,n都是正数,则F(m)>0,F(n)>0,所以F(m)+F(n)>0(10分)

若m,n一个正数,一个负数,不妨设m>,n<0,又m+n>0

则F(m)+F(n)=am2+1-(an2+1)=a(m+n)(m-n)>0(11分)

综上可得,F(m)+F(n)>0.(12分)

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