每日一题[436]我家住着抛物线

这是我在QQ群帷幕中看到的题目:

已知函数$f(x)=ax^2+bx+c$,$a,b,c\in\mathcal R$,且$a\neq 0$.记$M(a,b,c)$为$|f(x)|$在$[-1,1]$上的最大值,$M(a,b,c)\leqslant 2$,求$2|a|+|b|$的最大值.


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分析    猜想当抛物线在矩形区域内尽量“舒展”时$2|a|+|b|$取得最大值,此时抛物线解析式为$y=4x^2-2$,如图.

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   最大值为$8$,当$f(x)=4x^2-2$时取得.

因为$$2|a|+|b|=\max\{|2a+b|,|2a-b|\},$$又有$$\begin{cases} f(0)=c,\\ f(1)=a+b+c, \\ f(-1)=a-b+c,\end{cases}$$所以由待定系数法可知$$\begin{split} |2a+b|&=\left|\dfrac 32f(1)+\dfrac 12f(-1)-2f(0)\right |\\&\leqslant \dfrac 32|f(1)|+\dfrac 12|f(-1)|+2|f(0)|\\&\leqslant 8.\end{split} $$类似有$$|2a-b|=\left|\dfrac 12f(1)+\dfrac 32f(-1)-2f(0)\right |\leqslant 8.$$所以$$2|a|+|b|\leqslant 8.$$

对于最值问题,先推断出最值情况,再去证明是一种常见的处理思路.

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