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20不等式★★★☆☆
已知函数 f(x)f(x) 和 g(x)g(x) 的图象关于原点对称,且 f(x)=x2+2xf(x) = x^2 + 2x.
(1) 求函数 g(x)g(x) 的解析式; (2) 解不等式 g(x)⩾f(x)−∣x−1∣g(x) \geqslant f(x) - |x - 1|; (3) 若 h(x)=g(x)−λf(x)+1h(x) = g(x) - \lambda f(x) + 1 在 [−1,1][-1, 1] 上是增函数,求实数 λ\lambda 的取值范围.
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 图象关于原点对称,所以点 (x,g(x))(x,g(x)) 关于原点的对称点 (−x,−g(x))(-x,-g(x)) 在函数 ff 的图象上,即 f(−x)=−g(x)f(-x)=-g(x). 因此 g(x)=−f(−x)=−((−x)2+2(−x))=−x2+2xg(x)=-f(-x)=-\left((-x)^2+2(-x)\right)=-x^2+2x.
\item 由 g(x)⩾f(x)−∣x−1∣g(x)\geqslant f(x)-|x-1|,得 −x2+2x⩾x2+2x−∣x−1∣-x^2+2x\geqslant x^2+2x-|x-1|,即 ∣x−1∣⩾2x2|x-1|\geqslant2x^2. 当 x<1x<1 时,∣x−1∣=1−x|x-1|=1-x,所以 2x2+x−1⩽02x^2+x-1\leqslant0,即 (2x−1)(x+1)⩽0(2x-1)(x+1)\leqslant0,解得 −1⩽x⩽12-1\leqslant x\leqslant\frac{1}{2}.
当 x⩾1x\geqslant1 时,∣x−1∣=x−1|x-1|=x-1,所以 2x2−x+1⩽02x^2-x+1\leqslant0. 该二次式的判别式为 1−8=−7<01-8=-7<0,且二次项系数为正,故无实数解. 因此原不等式的解集为 [−1,12]\left[-1,\frac{1}{2}\right].
\item h(x)=g(x)−λf(x)+1=−(1+λ)x2+2(1−λ)x+1h(x)=g(x)-\lambda f(x)+1=-(1+\lambda)x^2+2(1-\lambda)x+1,所以 h′(x)=−2(1+λ)x+2(1−λ)h'(x)=-2(1+\lambda)x+2(1-\lambda). 这是关于 xx 的一次函数,且 h′(−1)=4h'(-1)=4,h′(1)=−4λh'(1)=-4\lambda. 要使 h(x)h(x) 在 [−1,1][-1,1] 上为增函数,需且只需 h′(x)⩾0h'(x)\geqslant0 对区间内所有 xx 成立. 由于 h′h' 为一次函数,这等价于两个端点处均非负,故 −4λ⩾0-4\lambda\geqslant0. 因此实数 λ\lambda 的取值范围为 λ⩽0\lambda\leqslant0. \end{enumerate} \end{solution}

2005 · 浙江 · 文 · 第 20 题 · 解答题

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