解答题对定义在区间D上的函数f(x),若存在闭区间[a,b]?D和常数C,使得对任意的x∈[a,b]都有f(x)=C,且对任意的x?[a,b]都有f(x)>C恒成立,则称函数f(x)为区间D上的“U型”函数.
(1)求证:函数f(x)=|x-1|+|x-3|是R上的“U型”函数;
(2)设f(x)是(1)中的“U型”函数,若不等式|t-1|+|t-2|≤f(x)对一切的x∈R恒成立,求实数t的取值范围;
(3)若函数g(x)=mx+是区间[-2,+∞)上的“U型”函数,求实数m和n的值.
网友回答
解:(1)当x∈[1,3]时,f1(x)=x-1+3-x=2,
当x?[1,3]时,f1(x)=|x-1|+|x-3|>|x-1+3-x|=2
故存在闭区间[a,b]=[1,3]?R和常数C=2符合条件,…(4分)
所以函数f1(x)=|x-1|+|x-3|是R上的“U型”函数…(5分)
(2)因为不等式|t-1|+|t-2|≤f(x)对一切x∈R恒成立,
所以|t-1|+|t-2|≤f(x)min…(7分)
由(1)可知f(x)min=(|x-1|+|x-3|)min=2…(8分)
所以|t-1|+|t-2|≤2…(9分)
解得:…(11分)
(3)由“U型”函数定义知,存在闭区间[a,b]?[-2,+∞)和常数c,使得对任意的x∈[a,b],
都有g(x)=mx+=c,即=c-mx
所以x2+2x+n=(c-mx)2恒成立,即x2+2x+n=m2x2-2cmx+c2对任意的x∈[a,b]成立…(13分)
所以,所以或…(14分)
①当时,g(x)=x+|x+1|.
当x∈[-2,-1]时,g(x)=-1,当x∈(-1,+∞)时,g(x)=2x+1>-1恒成立.
此时,g(x)是区间[-2,+∞)上的“U型”函数…(16分)
②当时,g(x)=-x+|x+1|.
当x∈[-2,-1]时,g(x)=-2x-1≥1,当x∈(-1,+∞)时,g(x)=1.
此时,g(x)不是区间[-2,+∞)上的“U型”函数.(12分)
综上分析,m=1,n=1为所求…(18分)解析分析:(1)对于函数f1(x)=|x-1|+|x-3|,欲判断其是否是“U型”函数,只须f1(x)>=2是否恒成立,利用去绝对值符号后即可证得;(2)不等式|t-1|+|t-2|≤f(x)对一切x∈R恒成立,等价于|t-1|+|t-2|≤f(x)min,等价于|t-1|+|t-2|≤2,从而可求实数t的取值范围;(3)函数g(x)=mx+是区间[-2,+∞)上的“U型”函数,等价于x2+2x+n=m2x2-2cmx+c2对任意的x∈[a,b]成立,利用恒等关系,可得到关于m,n,c的方程,解出它们的值,最后通过验证g(x)是区间[-2,+∞)上的“U型”函数即可解决问题.点评:本题考查新定义,考查函数恒成立问题,考查函数的最值,解题的关键是利用恒成立结论等式,从而可得参数的值,属于难题.