21.(本小题满分12分)
设f(x)=ax2+bx+c(a>b>c),f(1)=0,g(x)=ax+b.
(1)求证:函数y=f(x)与y=g(x)的图象有两个交点;
(2)设f(x)与g(x)的图象交点A、B在x轴上的射影为A1、B1,求|A1B1|的取值范围;
(3)求证:当x≤-
时,恒有f(x)>g(x).
(1)证明: y=f(x)=ax2+bx+c
y=g(x)=ax+b 得ax2+(b-a)x+(c-b)=0
Δ=(b-a)2-4a(c-b)∵f(x)=ax2+bx+c,f(1)=0
∴f(1)=a+b+c=0又a>b>c ∴3a>a+b+c>3c即a>0,c<0
∴b-a<0,c-b<0,a>0∴Δ=(b-a)2-4a(c-b)>0
故函数y=f(x)与y=g(x)的图象有两个交点;
(2)解:设A、B的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2),
则x1、x2是方程(*)的两根故x1+x2=-
,
x1x2=
,所以|A1B1|=|x1-x2|=
=
=
又a+b+c=0,故b=-(a+c)
因而(b-a)2-4a(c-b)=(-2a-c)2-4a(a+2c)=c2-4ac
故|A1B1|=
=
=
∵a>b>c,a+b+c=0∴a>-(a+c)>c
∴-2<
<-
∴|A1B1|的取值范围是(
,2
).
(3)证明:不妨设x1>x2,则由(2)知:
<x1-x2<2
x1+x2=-
=1-
由a>b>c得:
<
<1,
故0<1-
<1-
又-2<
<-
,故
<1-
<3,
因而0<1-
≤
即0<x1-x2≤
由①、②得:-
<x2≤0,
即方程(*),也就是方程f(x)-g(x)=0的较小根的范围是(-
,0].
又a>0,故当x≤-
时,f(x)-g(x)>0恒成立,即当x≤-
时,恒有f(x)>g(x).