已知实数 $a,b,c$,$c<0$,设函数 $f(x)=ax+b$,$g(x)=x^2+c$.
【难度】
【出处】
【标注】
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    函数
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    不等式
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    均值不等式
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    解不等式
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    解高次不等式
  1. 请用 $f(0)$ 和 $f(1)$ 表示出 $a,b$;
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      函数
    答案
    $a=f(1)-f(0)$;$b=f(0)$
    解析
  2. 若对任意的 $x\in[0,1],$ 都有 $0\leqslant f(x)\leqslant 1,$ 求 $ab$ 的最大值;
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    答案
    $\dfrac 14$
    解析
    由题有$$ab=f(0)\cdot[f(1)-f(0)]\leqslant\dfrac14\cdot f^2(1)\leqslant\dfrac14,$$等号当 $f(0)=f(1)-f(0)$ 且 $f(1)=1$,即 $a=b=\dfrac 12$ 时 $ab$ 取得,因此所求最大值为 $\dfrac 14$.
  3. 已知 $a=1$,$b$ 和 $c$ 是闭区间 $I$ 的两个端点.若对任意的 $x\in I,$ 都有 $f(x)\cdot g(x)\geqslant 0.$ 求 $|b-c|$ 的最大值.
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    答案
    $1$
    解析
    题中不等式即\[(x+b)\left(x+\sqrt{-c}\right)\left(x-\sqrt{-c}\right)\geqslant 0,\]按 $-b$ 与 $-\sqrt{-c}$ 和 $\sqrt{-c}$ 的大小关系讨论.
    情形一 $-b<-\sqrt{-c}$,此时区间 $[c,b]$ 内包含零点 $x=\sqrt{-c}$,不符合题意.情形二 $-b=-\sqrt{-c}$,此时区间 $[c,b] $ 内包含使得 $ f(x)\cdot g(x)<0 $ 的区间 $ \left(0,\sqrt{-c}\right)$,不符合题意.情形三 $-\sqrt{-c}<-b<\sqrt{-c}$.此时若 $b> 0$,则区间 $[c,b]$ 内包含使得 $ f(x)\cdot g(x)<0 $ 的区间 $ \left(-b,b\right)$,不符合题意.因此 $b<0$,如图.此时 $c \geqslant -\sqrt{-c}$,于是 $-c\leqslant 1$.因此\[|b-c|=b-c\leqslant 0+1=1,\]等号当 $(b,c)=(0,-1)$ 时取得,此时 $|b-c|$ 的最大值为 $1$.
    情形四 $-b=\sqrt{-c}$.此时 $c\geqslant -\sqrt{-c}$,且\[|b-c|=c-b=c+\sqrt{-c}=\sqrt{-c}\cdot \left(1-\sqrt{-c}\right)\leqslant \dfrac 14.\]情形五 $-b>\sqrt{-c}$.此时 $f(b)\cdot g(b)<0$,不符合题意.综上所述,$|b-c|$ 的最大值为 $1$,当 $b=0$,$c=-1$ 时取得.
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 问题3 答案3 解析3 备注3
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