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提问:bingyuxin01
级别:二年级
来自:河南省郑州市

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已解决的问题 初等函数的简单证明试题
已知f(x)=ax^2+bx+c对于任意的|x|<=1有|f(x)|<=1,求证 g(x)=|(ax^2+bx+c)(cx^2+bx+a)|(在[-1,1]上有g(x)<=2(用初等数学解法,方法简单巧妙的话,有额外加分)
 提问时间:2007-02-08 09:54:06    评论举报
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回答:天星社区
级别:专业试用


2007-02-09 11:09:58
来自:河南省郑州市
已知f(x)=ax^2+bx+c对于任意的|x|≤1有|f(x)|≤1,求证 g(x)=|(ax^2+bx+c)(cx^2+bx+a)|在[-1,1]上有g(x)≤2
解:
g(x)=|(ax^2+bx+c)(cx^2+bx+a)|=|f(x)|*|h(x)|,而f(x)≤1,要证明g(x)≤2,只要证明 h(x)≤2,而证明h(x)≤2曾经是一道高考题。

[由于符号混淆,为了方便其间,我单独证明h(x)≤2不换符号]
解法I a+b+c=g(1) a-b+c=g(-1) c=g(0)
a=(g(1)+g(-1))/2 -g(0)
b=(g(1)-g(-1))/2
c=g(0)
|cx^2-bx+a|
=|g(1)/2*(1-x)+g(-1)/2*(1+x)+g(0)*(x^2-1)|
≤|g(1)/2|*|1-x|+|g(-1)/2|*|1+x|+|g(0)|*|x^2-1|
≤0.5*|1|*(|1-x|+|1+x|)+ |1|*|x^2-1|
当x∈[-1,1], |x^2-1|≤1 |1+x|+|1-x|=2
原式≤2*0.5+1=2
[这种方法的特点是万能,这一类题都可以用这个方法解]

解法II
令f(x)=ax·x+bx+c
因为|ax·x+bx+c|≤1 所以 |f(0)|=|c|≤1
|cx·x-bx+a|=|(cx^2-c)+c+bx+a|≤|c|*|x^2-1|+|c+bx+a|
当x∈[-1,1], |x^2-1|≤1 |c|≤1 |c|*|x^2-1|≤1
然后讨论g(x)=c+bx+a 因为g(x)在x∈[-1,1]上单调
g(x)≤max{c-b+a,c+b+a}
|g(x)|≤max{|c-b+a|,|c+b+a|}
因为|ax·x+bx+c|≤1 所以 |f(1)|=|c+b+a|≤1 因为|f(-1)|=|c-b+a|≤1
所以|g(x)|≤1
|cx·x-bx+a|≤|c|*|x^2-1|+|c+bx+a|≤1+1=2
[这种方法也不失为一种好方法,沟通了已知和未知的关系,但不易想到,我个人认为解法I较为普遍全能]

我再复制一道类似的题你看看
设f(x)=x·x+bx+c,若|f(x)|在[-1,1]上最大值为M,求证:
M≥0.5
解:由题意得
M≥|f(1)|=|1+b+c| M≥|f(-1)|=|1-b+c| M≥|f(0)|=|c|=|-c|
所以
4M≥|f(1)|+|f(-1)|+2|f(0)|=|1+b+c|+|1-b+c|+|-2c|
≥|1+b+c+1-b+c-2c|=2
M≥1/2
当c=0 b=1/2时等号取到
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提问者对答案的评价:
谢谢老师.回答的非常详细;以后我有问题可以经常向你请教吗?
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