每日一题[1768]平移图形

设二次函数 $f(x)=ax^2+bx+c$($a,b,c\in\mathbb R$,$a\ne 0$)满足条件:

① 当 $x\in\mathbb R$ 时,$f(x-4)=f(2-x)$,且 $f(x)\geqslant x$;

② 当 $x\in(0,2)$ 时,$f(x)\leqslant \left(\dfrac{x+1}2\right)^2$;

③ $f(x)$ 在 $\mathbb R$ 上的最小值为 $0$.

求最大的 $m$,使得存在 $t\in\mathbb R$,只要 $x\in[1,m]$,就有 $f(x+t)\leqslant x$.

答案    $9$.

解析    由 $f(x-4)=f(2-x)$ 可得函数 $f(x)$ 关于 $x=-1$ 对称,由\[\left.\begin{split} f(x)\geqslant x\implies f(1)\geqslant 1,\\ \forall x\in(0,2),f(x)\leqslant \left(\dfrac{x+1}2\right)^2,\end{split}\right\}\implies f(1)=1,\]结合 $f(x)$ 的最小值为 $0$,可得\[\begin{cases} -\dfrac b{2a}=-1,\\ a+b+c=1,\\ \dfrac{4ac-b^2}{4a}=0\land a>0,\end{cases} \iff \begin{cases} a=\dfrac 14,\\ b=\dfrac 12,\\ c=\dfrac 14\end{cases}.\]从而函数 $f(x)=\dfrac 14(x+1)^2$ 在 $[1,m]$ 的部分经过平移后恒在直线 $y=x$ 的下方.

事实上,$f(x)$ 至多向右平移 $4$ 个单位,此时 $m$ 的最大值为 $9$.

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