已知函数f(x)=ax^2+4x-2,若对任意x1,x2∈R

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/26 07:51:49
已知函数f(x)=ax^2+4x-2,若对任意x1,x2∈R且x1≠x2,都有f((x1+x2)/2)<(f(x1)+f(x2))/2

1.求实数a的取值范围;
2.对于给定的实数a,有一个最小的负数M(a),使得x∈[M(a),0]时,-4≤f(X)≤4都成立,则当a为何值时,M(a)最小,并求出M(a)的最小值
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请给我详细的过程

1、明显分两种情况:
(1)a=0,这时为一条直线,代入知不合题意;
(2)a不等于0,这时为抛物线。题设的意思问的就是凸函数(也就是图形向下拱的,当然在大学有更精确的定义,是二次导数大于0)。因此就是a>0。
当然正式的做法不能这样,只能将x1、x2代入一步步来算。
f{(x1+x2)/2}<{f(x1)+f(x2)}/2等价于
a{(x1+x2)/2}^2<a{x1^2+x2^2}/2,
而{(x1+x2)/2}^2<{x1^2+x2^2}/2在x1不等于x2的情况下总是成立的,因此有a>0.
综合(1)、(2)有a>0。

2、本小问对有些朋友来讲有点晦涩,我稍微解释一下。这一问的意思是对于任意一个满足题设的a值,都对应着一个负数M(a),在〔M(a),0〕这个区间内的任意一个子区间,都有|f(x)|<=4;而对于比M(a)更小的自变量则不能保证这一点,也就是说,在x轴上向左一出〔M(a),0〕这个闭区间,立马就有|f(x)|>4。因此,M(a)其实是a的函数。

首先分析一下题目,尽量挖掘隐含信息。由1问知a>0,所以对称轴-2/a恒小于0,也就是总在y轴左侧;另外,发现函数过一个定点(0,-2)。因此我们可以在草稿纸上大体画出这个函数的草图来(此处略,看官自画)。由于这个问问的是|f(x)|<=4,因此最值点必然是要考虑的,最小值为(-2-4/a)。

分析这个图像,由于对称轴位于y轴左侧,抛物线从(0,-2)往左必然要先下降,一直到达它的最小值(当然也是对应着绝对值的极大值)。到这里,反应快的看官马上就有了这样的想法:这个最小值和-4比较谁大谁小。如果大,那么可以继续往左,一直找到某个点,这个点对应的函数值为4,那么它对应的横坐标就是M(a);如果小,那么M(a)肯定在对称轴右侧。(你们草稿纸的图像上会很清楚,这里说得可能不太明白)

讨论的关键点终于找到了。于是下面的步骤就变得很自然了:

(1)最小值-2-4/a<-4,此时有0<a<2,且M(a)在对称轴右侧,于是解方程f(x