每日一题[513]大胆猜想,小心求证

已知函数$f(x)=10x^2+bx+c$($b,c\in\mathcal Z$)在区间$(1,3)$上有两个不同的零点,求$f(1)\cdot f(3)$的最大值.


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   设$f(x)$的零点分别为$\alpha,\beta$,且$1<\alpha<\beta<3$,则$$f(x)=10(x-\alpha)(x-\beta),$$于是\[\begin{split} f(1)\cdot f(3)&=10(1-\alpha)(1-\beta)\cdot 10(3-\alpha)(3-\beta)\\ &=100\cdot (\alpha -1)(3-\alpha)\cdot (\beta-1)(3-\beta) \\ &\leqslant 100,\end{split} \]其中用到了均值不等式,且等号取得的条件是$\alpha=\beta=2$,于是等号无法取得,从而$$f(1)\cdot f(3)<100,$$结合$f(1),f(3)$均为正整数,可得$$f(1)\cdot f(3)\leqslant 99.$$

猜想最大值为$99$,接下来尝试构造符合题意的函数.

取$f(x)=10x^2-41x+42$,则有$$f(1)\cdot f(3)=11\cdot 9=99,$$于是所求的最大值为$99$.

   $f(x)=10x^2-41x+42$是由$f(x)=10(x-2)^2$调整得到的.也可以取$f(x)=10x^2-39x+38$.

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