定义在[-1,1]上的奇函数f(x)满足f(1)=2,且当a,b∈[-1,1],a+b≠0时,有f(a)+f(b)a+b>0. (1)试问函数f(x)的图象上是否存在两个不同的点A,B,使直线AB恰好与y轴垂直,若存在,求出A

问题描述:

定义在[-1,1]上的奇函数f(x)满足f(1)=2,且当a,b∈[-1,1],a+b≠0时,有

f(a)+f(b)
a+b
>0.
(1)试问函数f(x)的图象上是否存在两个不同的点A,B,使直线AB恰好与y轴垂直,若存在,求出A,B两点的坐标;若不存在,请说明理由并加以证明.
(2)若
1
2
f(x)≤m2+2am+1对所有x∈[-1,1],a∈[-1,1]恒成立,求实数m的取值范围.

(1)假设函数f(x)的图象上存在两个不同的点A,B,使直线AB恰好与y轴垂直,
则A、B两点的纵坐标相同,设它们的横坐标分别为 x1 和x2,且x1<x2
则f(x1)-f(x2)=f(x1 )+f(-x2)=

f(x1)+f(−x2)
x1+(−x2)
[x1+(-x2)].
由于
f(x1)+f(−x2)
x1+(−x2)
>0,且[x1+(-x2)]<0,∴f(x1)-f(x2)<0,
故函数f(x)在[-1,1]上是增函数.
这与假设矛盾,故假设不成立,即 函数f(x)的图象上不存在两个不同的点A,B,使直线AB恰好与y轴垂直.
(2)由于
1
2
f(x)≤m2+2am+1
对所有x∈[-1,1],a∈[-1,1]恒成立,
∴故函数f(x)的最大值小于或等于2(m2+2am+1).
由于由(1)可得,函数f(x)是[-1,1]的增函数,故函数f(x)的最大值为f(1)=2,
∴2(m2+2am+1)≥2,即 m2+2am≥0.
令关于a的一次函数g(a)=m2+2am,则有
g(−1)=m2−2m≥0
g(1)= m2+2m≥0

解得 m≤-2,或m≥2,或 m=0,故所求的m的范围是{m|m≤-2,或m≥2,或 m=0}.