已知二次函数f(x)f(x)满足f(0)=1f(0)=1,f(x−1)−f(x)=−2x−1.(1)f(x-1)-f(x)=-2x-1.(1)求二次函数f(x)f(x)的解析式;(2);(2)若对于任意x∈[1,2]x\in[1,2],都有f(x)<m+x+1f(x)< m+x+1成立,求mm的取值范围.

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完整解法

(1)

1. 设出二次函数的待定系数解析式并求常数项 $c$

设二次函数为 f(x)=ax2+bx+cf(x) = ax^2 + bx + c (a≠0a \neq 0).
由 f(0)=1f(0) = 1,代入得 c=1c = 1,
所以 f(x)=ax2+bx+1f(x) = ax^2 + bx + 1.

2. 代入递推关系式,展开并整理成关于 $x$ 的恒等式

因为 f(x−1)−f(x)=−2x−1f(x-1) - f(x) = -2x - 1,
所以 [a(x−1)2+b(x−1)+1]−(ax2+bx+1)=−2x−1[a(x-1)^2 + b(x-1) + 1] - (ax^2 + bx + 1) = -2x - 1,
展开整理得:
a(x2−2x+1)+bx−b+1−ax2−bx−1=−2x−1a(x^2 - 2x + 1) + bx - b + 1 - ax^2 - bx - 1 = -2x - 1
即 −2ax+a−b=−2x−1-2ax + a - b = -2x - 1.

3. 利用系数对应相等,解出 $a$ 和 $b$,从而确定解析式

根据多项式恒等,对应系数相等得:
{−2a=−2a−b=−1\begin{cases} -2a = -2 \\ a - b = -1 \end{cases}
解得 a=1a = 1,b=2b = 2.
所以,二次函数 f(x)f(x) 的解析式为 f(x)=x2+2x+1f(x) = x^2 + 2x + 1.

答案

f(x)=x2+2x+1f(x) = x^2 + 2x + 1

(2)

1. 将恒成立不等式进行参变分离

由 (1) 知 f(x)=x2+2x+1f(x) = x^2 + 2x + 1.
若对于任意 x∈[1,2]x \in [1,2],都有 f(x)<m+x+1f(x) < m+x+1 成立,
即 x2+2x+1<m+x+1x^2 + 2x + 1 < m + x + 1 恒成立,
变形得 m>x2+xm > x^2 + x 对任意 x∈[1,2]x \in [1,2] 恒成立.

2. 构造新函数并分析其在闭区间上的单调性

令 g(x)=x2+xg(x) = x^2 + x,
其图象为开口向上的抛物线,对称轴为直线 x=−12x = -\dfrac{1}{2}.
因为 −12<1-\dfrac{1}{2} < 1,
所以函数 g(x)g(x) 在区间 [1,2][1,2] 上单调递增.

3. 求出新函数在闭区间上的最大值,进而得到 $m$ 的取值范围

因此,当 x∈[1,2]x \in [1,2] 时,g(x)g(x) 的最大值为 g(2)=22+2=6g(2) = 2^2 + 2 = 6.
若 m>g(x)m > g(x) 恒成立,则只需 m>g(x)max⁡m > g(x)_{\max},
即 m>6m > 6.
所以 mm 的取值范围是 (6,+∞)(6, +\infty).

答案

m∈(6,+∞)m \in (6, +\infty)

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