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定义在R上的函数f(x)满足:如果对任意x1,x2∈R,都有f(x1+x22)≤12[f(x1)+f(x2)],则称f(x)是R上凹函数.已知二次函数f(x)=ax2+x(a∈R,且a≠0).(1)求证:当a>0时,函数f(x)的凹函数

题目详情
定义在R上的函数f(x)满足:如果对任意x1,x2∈R,都有f(
x1+x2
2
)≤
1
2
[f(x1)+f(x2)],则称f(x)是R上凹函数.已知二次函数f(x)=ax2+x(a∈R,且a≠0).
(1)求证:当a>0时,函数f(x)的凹函数;
(2)如果x∈[0,1]时,|f(x)|≤1,试求a的取值范围.
▼优质解答
答案和解析
(1)证明:∵二次函数f(x)=ax2+x
∴任取x1,x2∈R,则f(
x1+x2
2
)−
1
2
[f(x1)+f(x2)]=a(
x1+x2
2
2+
x1+x2
2
-
1
2
a
x
2
1
+x1+a
x
2
2
+x2)=-
1
2
a(x1−x2)2
∵a>0,(x1−x2)2≥0,∴
1
2
a(x1−x2)2≥0
f(
x1+x2
2
)−
1
2
[f(x1)+f(x2)]≤0
f(
x1+x2
2
)≤
1
2
[f(x1)+f(x2)]
∴当a>0时,函数f(x)的凹函数;
(2)由-1≤f(x)=ax2+x≤1,则有ax2≥-x-1且ax2≤-x+1.
(i)若x=0时,则a∈R恒成立,
(ii)若x∈(0,1]时,有 a≥-
1
x
-
1
x2
且a≤-
1
x
+
1
x2

∴a≥-
1
x
-
1
<
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