设函数 $f\left(x\right) = {x^n} + bx + c\quad \left(n \in {{\mathbb{N}}_ + }, b,c \in {\mathbb{R}}\right)$.
【难度】
【出处】
2012年高考陕西卷(文)
【标注】
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设 $n \geqslant 2$,$ b = 1 $,$c = - 1$,证明:$f\left(x\right)$ 在区间 $\left( {\dfrac{1}{2} , 1} \right)$ 内存在唯一的零点;标注答案略解析当 $b = 1$,$c = - 1$,$n \geqslant 2$ 时,$f\left( x \right) = {x^n} + x - 1$.
$\because$ $f\left( {\dfrac{1}{2}} \right)f\left( 1 \right) = \left( {\dfrac{1}{2^n} - \dfrac{1}{2}} \right) \times 1 < 0$,
$\therefore f\left( x \right)$ 在 $\left( {\dfrac{1}{2},1} \right)$ 内存在零点.
又当 $x \in \left( {\dfrac{1}{2},1} \right)$ 时,$f'\left( x \right) = n{x^{n - 1}} + 1 > 0$,
$\therefore f\left( x \right)$ 在 $\left( {\dfrac{1}{2},1} \right)$ 上是单调递增的,
$\therefore f\left( x \right)$ 在 $\left( {\dfrac{1}{2},1} \right)$ 内存在唯一零点. -
设 $n$ 为偶数,$\left. {\left| {f\left( - 1\right)} \right.} \right| \leqslant 1$,$\left. {\left| {f\left(1\right)} \right.} \right| \leqslant 1$,求 $b + 3c$ 的最小值和最大值;标注答案略解析解法一:由题意知\[ \begin{cases}
- 1 \leqslant f\left( { - 1} \right) \leqslant 1, \\
- 1 \leqslant f\left( 1 \right) \leqslant 1, \\
\end{cases} \]即\[ \begin{cases}0 \leqslant b - c \leqslant 2, \\
- 2 \leqslant b + c \leqslant 0. \\
\end{cases} \]由图象知,$b+3c $ 在点 $\left(0,-2\right)$ 取到最小值 $-6$,在点 $\left(0,0\right)$ 取到最大值 $0$,
$\therefore$ $b+3c $ 的最小值为 $-6$,最大值为 $0$.解法二:由题意知\[ - 1 \leqslant f\left( { 1} \right)=1+ b+c \leqslant 1,即- 2 \leqslant b+c \leqslant 0. \quad \cdots \cdots ① \\ - 1 \leqslant f\left( { - 1} \right) = 1 - b + c \leqslant 1,即 - 2 \leqslant - b + c \leqslant 0. \quad \cdots \cdots ② \]$ ① \times2+ ② $ 得\[ - 6 \leqslant 2\left( {b + c} \right) + \left( { - b + c} \right) = b + 3c \leqslant 0,\]当 $b = 0$,$c = - 2$ 时,\[b + 3c = - 6;\]当 $b = c = 0$ 时,\[b + 3c = 0.\]所以 $b + 3c$ 的最小值为 $ - 6$,最大值为 $ 0$.
解法三:由题意知\[ \begin{cases}
f\left( { - 1} \right) = 1 - b + c, \\
f\left( 1 \right) = 1 + b + c. \\
\end{cases} \]解得\[\begin{split}b &= \dfrac{{f\left( 1 \right) - f\left( { - 1} \right)}}{2} , \\ c &= \dfrac{{f\left( 1 \right) + f\left( { - 1} \right) - 2}}{2}.\end{split}\]故\[b + 3c = 2f\left( 1 \right) + f\left( { - 1} \right) - 3.\]又 $\because - 1 \leqslant f\left( { - 1} \right) \leqslant 1$,$ - 1 \leqslant f\left( 1 \right) \leqslant 1$.
因此\[ - 6 \leqslant b + 3c \leqslant 0,\]当 $b = 0$,$c = - 2$ 时,$b + 3c = - 6$;
当 $b = c = 0$ 时,$b + 3c = 0$,
所以 $b + 3c$ 的最小值为 $ - 6$,最大值为 $ 0 $. -
设 $n = 2$,若对任意 ${x_1}$,$ {x_2}$ $ \in \left[ - 1 , 1\right]$,有 $|f\left({x_1}\right) - f\left({x_2}\right)| \leqslant 4$,求 $b$ 的取值范围.标注答案略解析当 $n = 2$ 时,\[f\left( x \right) = {x^2} + bx + c.\]对任意 ${x_1},{x_2} \in \left[ { - 1,1} \right]$ 都有 $\left| {f\left( {x_1} \right) - f\left( {x_2} \right)} \right| \leqslant 4$ 等价于 $f\left( x \right)$ 在 $\left[ { - 1,1} \right]$ 上的最大值与最小值之差 $M \leqslant 4$,据此分类讨论如下:
① 当 $\left| {\dfrac{b}{2}} \right| > 1$,即 $\left| b \right| > 2$ 时,\[M = \left| {f\left( 1 \right) - f\left( { - 1} \right)} \right| = 2\left| b \right| > 4,\]与题设矛盾.
② 当 $ - 1 \leqslant - \dfrac{b}{2} < 0$,即 $0 < b \leqslant 2$ 时,\[M = f\left( 1 \right) - f\left( { - \dfrac{b}{2}} \right) = {\left( {\dfrac{b}{2} + 1} \right)^2} \leqslant 4\]恒成立.
③ 当 $0 \leqslant - \dfrac{b}{2} \leqslant 1$,即 $ - 2 \leqslant b \leqslant 0$ 时,\[M = f\left( { - 1} \right) - f\left( { - \dfrac{b}{2}} \right) = {\left( {\dfrac{b}{2} - 1} \right)^2} \leqslant 4\]恒成立.
综上可知,$ - 2 \leqslant b \leqslant 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
问题3
答案3
解析3
备注3