设二次函数 $f(x)=ax^2+bx+c$ 满足条件:
① 当 $x\in \mathbb R$ 时,$f(x-4)=f(2-x)$;
② 当 $x\in(0,2)$ 时,$f(x)\leqslant \dfrac{x^2+1}{2}$,且 $f(x)\geqslant x$;
③ $f(x)$ 在 $\mathbb R$ 上的最小值为 $0$.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 知识点
    >
    函数
    >
    常见初等函数
    >
    二次函数
  • 题型
    >
    不等式
    >
    恒成立与存在性问题
  • 方法
    >
    思考方式
    >
    必要条件探路
  1. 求 $f(x)$ 的解析式;
    标注
    • 知识点
      >
      函数
      >
      常见初等函数
      >
      二次函数
    答案
    $f(x)=\dfrac 14 x^2+\dfrac 12 x+\dfrac 14$
    解析
    条件 ① 即函数 $f(x)$ 关于 $x=-1$ 对称;条件 ③ 即函数 $f(x)$ 的顶点纵坐标为 $0$,且开口向上.因此\[f(x)=a(x+1)^2,\]又注意到条件 ② 中,令 $x=1$,可得 $f(1)=1$,因此 $a=\dfrac 14$,从而\[f(x)=\dfrac 14x^2+\dfrac 12x+\dfrac 14.\]
  2. 是否存在实数 $m$,使函数 $g(x)=f(x)-(m-1)x\geqslant \dfrac 14$ 在区间 $[m,m+2]$ 恒成立?若存在,求 $m$ 的取值范围,若不存在,请说明理由.
    标注
    • 题型
      >
      不等式
      >
      恒成立与存在性问题
    • 方法
      >
      思考方式
      >
      必要条件探路
    答案
    $[0,2]$
    解析
    根据题意,$$\forall x\in[m,m+2],\dfrac 14x^2+\left(\dfrac 32-m\right)x\geqslant 0.$$记不等式左侧函数为 $h(x)$,由$$\begin{cases}h(m)\geqslant 0,\\ h(m+2)\geqslant 0,\end{cases}$$可得$$0\leqslant m\leqslant 2.$$因为 $h(x)$ 图象对称轴为 $x=2m-3$,且$$2m-3-m=m-3<0,$$所以 $h(x)$ 在 $[m,m+2]$ 上的最小值为 $h(m)$,满足 $h(x)\geqslant 0$.所以 $m$ 的取值范围为 $[0,2]$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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