已知函数f(x)=x눀+1⼀x눀+a(x+1⼀x)+b (x∈R,且x≠0),

2024-11-23 08:35:15
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回答1:

记t=x+1/x, 则有|t|>=2
f(x)=t²-2+at+b=g(t)
f(x)有零点,则g(t)有绝对值大于等于2的零点
首先满足判别式>=0, 即a²-4(b-2)>=0, 得:a²>=4b-8
a²+b²>=b²+4b-8=(b+2)²-12, 讨论根x1,x2的情况:
1)若x1,x2都>=2, 或都<=-2, 则两根积有b-2>=4,得:b>=6, a²+b²最小值为当b=6,a²=16时取得,为52.
2)若x1>=2, x2<=-2, 则此时有g(2)<=0, g(-2)<=0, 即, 2+2a+b<=0, 且2-2a+b<=0,这是由两条直线为边界的一个区域, a²+b²可看成是原点到区域的距离之平方,作图可知最小值为原点到区域顶点的直线的距离,此时a=0,b=-2, a²+b²的最小值为4
3)若x1>=2, -2==0, 即2+2a+b<=0且2-2a+b>=0,这是由两条直线为边界的另一个区域, a²+b²可看成是原点到区域的距离之平方,作图可知最小值为原点到2+2a+b=0直线的距离,此时a=-2/3,b=-2/3, a²+b²的最小值为8/9
4) 若x1<=-2, -2=0, g(-2)<=0, 即2+2a+b>=0且2-2a+b<=0,这是由两条直线为边界的另一个区域, a²+b²可看成是原点到区域的距离之平方,作图可知最小值为原点到2-2a+b=0直线的距离,此时a=2/3,b=-2/3, a²+b²的最小值为8/9
综合得:a²+b²的最小值为8/9

回答2:

令t=x+1/x,则|t|≥2,且x²+1/x²=t²-2,
于是,实数a,b使得函数y=f(x)在定义域上有零点,等价于:
实数a,b使得函数y=g(t)=t²-2+at+b在定义域{t| t≤ -2,或t≥2}上有零点,
结合图形,这又等价于g(-2)=2-2a+b≤0且g(2)=2+2a+b≤0,
在直角坐标系aOb中,此不等式组表示的平面区域为两相交直线2-2a+b=0和2+2a+b=0下方的角形区域,含边界,其最高点P(0,-2),
而a²+b²的几何意义是上述区域内的点到原点O的距离的平方,最小值为|OP|²=4。