设函数$f(x)=x^2+ax+b$($a,b\in\mathcal R$),已知当$|x|\leqslant 1$时,$|f(x)|\leqslant 1$恒成立,则$a-3b$的取值范围是_______.
分析与解 注意到$$f\left(-\dfrac 13\right)=\dfrac 19-\dfrac 13(a-3b),$$于是$a-3b=\dfrac 13-3f\left(-\dfrac 13\right)$,因此只要求出$f\left(-\dfrac 13\right)$的取值范围,就求出了$a-3b$的取值范围.我们猜测$f\left(-\dfrac 13\right)$的最小值和最大值分别如下左图和右图时取得(注意,因为$x^{2}$前面的系数确定,所以抛物线形状固定,只能左右或上下平移).接下来,我们进行论证.显然有$f\left(-\dfrac 13\right)\geqslant -1$,且当$f(x)=\left(x+\dfrac 13\right)^2-1$时等号可以取得,这样就得到了$a-3b\leqslant \dfrac {10}3$.而对于$a-3b$的最小值,注意到此时$f(1)=f(-1)=1$,因此抓住这点进行论证.事实上,有$$\begin{cases} f(1)=1+a+b,\\ f(-1)=1-a+b,\end{cases} $$因此$a=\dfrac 12f(1)-\dfrac 12f(-1)$,$b=\dfrac 12f(1)+\dfrac 12f(-1)-1$,从而$$a-3b=-f(1)-2f(-1)+3\geqslant -1-2+3=0,$$等号当$f(x)=x^2$时可以取得.
综上所述,当$a=\dfrac 23$,$b=-\dfrac 89$时,$a-3b$取得最大值$\dfrac{10}3$;当$a=b=0$时,$a-3b$取得最小值$0$.结合连续性,$a-3b$的取值范围为$\left[0,\dfrac{10}3\right]$.
思考与总结 将$a-3b$的取值范围转化为$f\left(-\dfrac 13\right)$的取值范围,使得我们可以直观感受到其变化,再严格论述即可.