解答题已知函数f(x)=ax2+4ax+b-1(a≠0且a,b∈R),不等式|f(x)

发布时间:2020-07-09 09:28:16

解答题已知函数f(x)=ax2+4ax+b-1(a≠0且a,b∈R),不等式|f(x)|≤|2x2+8x-10|恒成立.
(Ⅰ)求证:-5和1是函数f(x)的两个零点;并求实数a,b满足的关系式;
(Ⅱ)求函数f(x)在区间[a,2](a<2)上的最小值g(a);
(Ⅲ)令F(x)=,若mn<0,m+n>0,试确定F(m)+F(n)的符号,并说明理由.

网友回答

解:(I)令2x2+8x-10=0,解得x=-5或x=1
∵不等式|f(x)|≤|2x2+8x-10|恒成立
∴|f(-5)|≤0,
结合|f(-5)|≥0可得|f(-5)|=0.同理|f(1)|=0
∴-5和1是函数y=f(x)的两个零点
根据韦达定理,得?5a+b-1=0
(II)由(I)知,b=1-5a代入函数y=f(x)得
f(x)=ax2+4ax-5a=a(x+2)2-9a
∵不等式|f(x)|≤|2x2+8x-10|恒成立
∴|a(x2+4x-5)|≤|2x2+8x-10|
∴|a|≤2,结合已知条件a<2,
可得-2≤a<2且a≠0
∵抛物线y=ax2+4ax-5a关于直线x=-2对称,
∴①当0<a<2时,函数图象开口向上,f(x)在区间[a,2]上是单调增函数,
此时最小值g(a)=f(a)=a3+4a2-5a
②当-2≤a<0时,图象开口向下,f(x)在区间[a,2]上是单调减函数,
此时最小值g(a)=f(2)=7a
∴综上所述,得g(a)=
(III)∵F(x)=,
∴F(x)=
∵mn<0,m+n>0,
∴m、n的符号是一正一负,且正数的绝对值较大
不妨设m>0,n<0,可得
F(m)+F(n)=am2+4am-5a+(-an2-4an+5a)=a[(m2-n2)+4(m+n)]=a(m+n)(m-n+4)
①当a>0时,因为m+n>0,m-n+4>0,
所以a(m+n)(m-n+4)>0?F(m)+F(n)>0;
②当a<0时,因为m+n>0,m-n+4>0,
所以a(m+n)(m-n+4)<0?F(m)+F(n)<0
综上所述,当a>0时,F(m)+F(n)的符号为正;当a<0时,F(m)+F(n)的符号为负.解析分析:(I)根据已知条件中恒成立不等式的右边为零,解出x=-5或x=1.因此得到|f(-5)|≤0且|f(1)|≤0,结合绝对值非负的性质,可得f(-5)=0且f(1)=0,说明-5和1是函数f(x)的两个零点,最后用一元二次方程根与系数的关系,得到实数a,b满足的关系式;(II)结合(I)中a,b的关系式,化函数f(x)=ax2+4ax-5a.利用不等式|f(x)|≤|2x2+8x-10|恒成立,证明出|a|≤2,结合已知条件a<2,可得-2≤a<2且a≠0.最后在此情况下讨论二次函数的图象,根据函数的单调性,可得f(x)在区间[a,2](a<2)上的最小值g(a)的表达式;(III)在(II)的基础之上,可得F(x)=,再结合mn<0,m+n>0,可得m、n的符号是一正一负,且正数的绝对值较大.再假设m>0,n<0,通过代入F(m)+F(n),再分解因式,讨论实数a的正负,最终可确定F(m)+F(n)的符号.点评:本题以二次函数与含有绝对值的不等式恒成立为载体,着重考查了二次函数在闭区间上的最值、函数恒成立问题和函数的零点与方程根的关系等知识点,属于难题.
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