每日一题[2573]函数与方程

设多项式函数 $f(x)=x^{3}+a x^{2}+b x+c$,其中 $a, b, c$ 均为有理数,则(       )

A.函数 $y=f(x)$ 与抛物线 $y=x^2+100$ 的图象可能没有公共点

B.若 $f(0)f(1)<0<f(0)f(2)$,则方程 $f(x)=0$ 必有三个不同的实数解

C.若 $1+3{\rm i}$ 是方程 $f(x)=0$ 的复根,则方程 $f(x)=0$ 有一个有理根

D.存在有理数 $a,b,c$,使得 $f(1),f(2),f(3),f(4)$ 按次序为等差数列

E.存在有理数 $a,b,c$,使得 $f(1),f(2),f(3),f(4)$ 按次序为等比数列

答案    BCE.

解析    对于选项 $\boxed{A}$,考虑函数 $g(x)=f(x)-(x^2+100)$ 为三次函数,因此 $g(x)=0$ 至少有一个实数解,选项错误;

对于选项 $\boxed{B}$,根据题意,$f(0)$ 与 $f(1)$ 异号,$f(2)$ 与 $f(0)$ 同号并与 $f(1)$ 异号,而 $f(-\infty)=-\infty$,$f(+\infty)=+\infty$,因此在 $(0,1)$ 和 $(1,2)$ 上方程 $f(x)=0$ 有实数解,且在 $(-\infty,0)$ 和 $(2,+\infty)$ 中至少一个区间上,$f(x)=0$ 也有实数解,因此 $f(x)=0$ 必然有三个不同的实数解,选项正确;

对于选项 $\boxed{C}$,若 $1+3{\rm i}$ 是方程 $f(x)=0$ 的复根,那么 $1-3{\rm i}$ 也是方程 $f(x)=0$ 的复根,根据韦达定理,方程 $f(x)=0$ 的第三个复根为\[-a-(1+3{\rm i})-(1-3{\rm i})=-a-2\]为有理数,因此选项正确;

对于选项 $\boxed{D}$,若 $f(1),f(2),f(3),f(4)$ 按次序为等差数列,则函数 $f(x)$ 的图象与某条直线 $l$ 有 $4$ 个公共点(横坐标分别为 $1,2,3,4$),设 $l:y=kx+m$,考虑方程 $f(x)-(kx+m)=0$ 为三次方程,至多有三个实数解,因此选项错误;

对于选项 $\boxed{E}$,考虑方程组\[\begin{cases} 1+a+b+c=m,\\ 8+4a+2b+c=mn,\\ 27+9a+3b+c=mn^2,\\ 64+16a+4b+c=mn^3,\end{cases}\]取非零有理数 $n$,则该方程组是关于 $(a,b,c,m)$ 的四元一次方程组,若有解,则解必然均为有理数.例如取 $n=2$,有 $(a,b,c,m)=(-3,8,0,6)$,此时 $f(x)=x^3-3x^2+8x$,$f(1),f(2),f(3),f(4)$ 为等比数列 $6,12,24,48$.

综上所述,选项 $\boxed{B}$ $\boxed{C}$ $\boxed{E}$ 正确.

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