题目内容

已知二次函数f(x)=ax2+bx+c.
(1)若对任意x1,x2∈R,且x1<x2,都有f(x1)≠f(x2),求证:关于x的方程f(x)=
1
2
[f(x1)+f(x2)]
有两个不相等的实数根且必有一个根属于(x1,x2);
(2)若关于x的方程f(x)=
1
2
[f(x1)+f(x2)]
在(x1,x2)的根为m,且x1,m-
1
2
,x2
成等差数列,设函数f (x)的图象的对称轴方程为x=x0,求证:x0<m2.
分析:(1)通过计算一元二次方程的判别式大于0,可得方程有两个不相等的实数根;设方程对应的函数为g(x),由
g(x1)g(x2)<0,可得方程有一个根属于(x1,x2).
(2)由题意可得f(m)=
1
2
[f(x1)+f(x2)]
,即a(2m2-x12-x22)+b(2m-x1-x2)=0,由x1,m-
1
2
、x2成等差数列,可得 x1+x2=2m-1,故b=-a(2m2-x12-x22),由x0=-
b
2a
=
2m2-(
x
2
1
+
x
2
2
)
2
=m2-
x
2
1
+
x
2
2
2
证得结论.
解答:证明:(1)∵f(x)=
1
2
[f(x1)+f(x2)]
,∴ax2+bx+c=
1
2
[a
x
2
1
+bx1+c+a
x
2
2
+bx2+c]
,
整理得:2ax2+2bx-a(x12+x22)-b(x1+x2)=0,(2分)
∴△=4b2+8a[a(x12+x22)+b(x1+x2)]=2[(2ax1+b)2+(2ax2+b)2],
∵x1,x2∈R,x1<x2,∴2ax1+b≠2ax2+b,(4分)
∵△>0,故方程有两个不相等的实数根.                    (6分)
令g(x)=f(x)-
1
2
[f(x1)+f(x2)]
,(7分)
则g(x1)g(x2)=-
1
4
[f(x1)-f(x2)]2
,
又f(x1)≠f(x2),则g(x1)g(x2)<0,
故方程f(x)=
1
2
[f(x1)+f(x2)]
有一个根属于(x1,x2).         (9分)
(2)∵方程f(x)=
1
2
[f(x1)+f(x2)]
在(x1,x2)根为m,
∴f(m)=
1
2
[f(x1)+f(x2)]
,∴a(2m2-x12-x22)+b(2m-x1-x2)=0,(10分)
∵x1,m-
1
2
、x2成等差数列,则x1+x2=2m-1,(12分)
∴b=-a(2m2-x12-x22),
故x0=-
b
2a
=
2m2-(
x
2
1
+
x
2
2
)
2
=m2-
x
2
1
+
x
2
2
2
<m2
.                    (14分)
点评:本题考查一元二次方程根的分布与系数的关系,二次函数的性质,等差数列的性质,体现了转化的数学思想.
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