若二次函数 $f(x)=ax^2+bx+c$ 在 $[0,1]$ 上的值的绝对值不超过 $1$,试问 $|a|+|b|+|c|$ 最大可能的值是多少?
【难度】
【出处】
【标注】
【答案】
【解析】
不妨设 $a>0$.由 $|f(0)|\le1,|f(1)|\le1$,有 $|c|\le1,|a+b+c|\le1$.
若 $b\ge0$,则 $|a|+|b|+|c|=|a+b|+|c|=|a+b+c-c|+|c|\leqslant|a+b+c|+2|c|\le3.$
若 $b\leqslant-2a$,则 $a+b\leqslant-a<0$,从而 $|a|\leqslant|a+b|=|a+b+c-c|\leqslant|a+b+c|+|c|\le2$.又 $1\geqslant|a+b+c|\geqslant|b|-|a+c|$,所以 $|b|\leqslant|a+c|+1\leqslant|a|+|c|+1\le4$.由此得 $|a|+|b|+|c|\le7$.
若 $-2a<b<0$,则 $0<-\dfrac{b}{2a}<1$,所以 $\left|f\left(-\dfrac{b}{2a}\right))\right|\le1$,即 $\left|\dfrac{b^2}{4a}-c\right|\le1$.
注意到 $|c|\le1$,可知 $b^2\le4a(1+c)$.
不妨设 $a>2$,又由可得 $-1\leqslant a+b+c\le1$,即 $-a-c-1\leqslant b\leqslant -a-c+1<0$.
由前两个式子可得 $(-a-c+1)^2\leqslant b^2\leqslant 4a(1+c)$,即 $a^2-2(3+c)a+(1-c)^2\le0$.
由此可得 $2<a\leqslant 3+c+\sqrt{(3+c)^2-(1-c)^2}=3+c+\sqrt{8(1+c)}\le8$.
所以 $|a|=a\le8$.
又可得 $|b|\leqslant\sqrt{4a(1+c)}\leqslant\sqrt{8a}\le8$.
于是 $|a|+|b|+|c|\leqslant 17$.
另一方面,易知 $\displaystyle\max_{0\leqslant x\le1}|8x^2-8x+1|=1$.所以 $|a|+|b|+|c|$ 的最大值是 $17$.
答案 解析 备注
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