24. (本小题满分13分)已知二次函数$y=x^2-2mx$($m$是常数,且$m≠0$)的图象经过点$A(2m+1,y_1)$和点$B(m-1,y_2)$.
(1) 若$m=2$,求抛物线顶点的坐标;
(2) 若存在实数$k$,使得$y_2-1=k(y_1-1)$,且$1<k<2$,求$m$的取值范围;
(3) 当$m-1≤ x≤2m+1$时,随着$x$的值增大,$y$的值先减小再增大,且$y$的最大值与$y$的最小值的差等于$3$,求$m$的值.
(1) 若$m=2$,求抛物线顶点的坐标;
(2) 若存在实数$k$,使得$y_2-1=k(y_1-1)$,且$1<k<2$,求$m$的取值范围;
(3) 当$m-1≤ x≤2m+1$时,随着$x$的值增大,$y$的值先减小再增大,且$y$的最大值与$y$的最小值的差等于$3$,求$m$的值.
答案
(1)$(2,-4)$;(2)$-4 < m < -2$;(3)$\sqrt{3}-1$。
解析
(1) 当$m=2$时,二次函数为$y=x^2 - 4x$,对称轴为$x=-\frac{b}{2a}=\frac{4}{2}=2$,代入得$y=2^2 - 4×2=-4$,顶点坐标为$(2,-4)$。
(2) 由题意,$y_1=(2m+1)^2 - 2m(2m+1)=2m+1$,$y_2=(m-1)^2 - 2m(m-1)=-m^2 + 1$。由$y_2 - 1 = k(y_1 - 1)$得$-m^2 = 2mk$,$k=-\frac{m}{2}$。因$1 < k < 2$,故$1 < -\frac{m}{2} < 2$,解得$-4 < m < -2$。
(3) 二次函数对称轴为$x=m$,因$y$先减后增,区间$[m-1,2m+1]$必含对称轴,即$m-1 ≤ m ≤ 2m+1$,得$m ≥ -1$。最小值为$y=m^2 - 2m^2=-m^2$。
当$-1 ≤ m < 0$时,$y_{\mathrm{max}}=-m^2 + 1$,$(-m^2 + 1)-(-m^2)=1 ≠ 3$,无解。
当$m > 0$时,$y_{\mathrm{max}}=2m + 1$,$(2m + 1)-(-m^2)=m^2 + 2m + 1=3$,即$(m + 1)^2=3$,解得$m=\sqrt{3}-1$($m=-\sqrt{3}-1$舍去)。
综上,$m=\sqrt{3}-1$。
(2) 由题意,$y_1=(2m+1)^2 - 2m(2m+1)=2m+1$,$y_2=(m-1)^2 - 2m(m-1)=-m^2 + 1$。由$y_2 - 1 = k(y_1 - 1)$得$-m^2 = 2mk$,$k=-\frac{m}{2}$。因$1 < k < 2$,故$1 < -\frac{m}{2} < 2$,解得$-4 < m < -2$。
(3) 二次函数对称轴为$x=m$,因$y$先减后增,区间$[m-1,2m+1]$必含对称轴,即$m-1 ≤ m ≤ 2m+1$,得$m ≥ -1$。最小值为$y=m^2 - 2m^2=-m^2$。
当$-1 ≤ m < 0$时,$y_{\mathrm{max}}=-m^2 + 1$,$(-m^2 + 1)-(-m^2)=1 ≠ 3$,无解。
当$m > 0$时,$y_{\mathrm{max}}=2m + 1$,$(2m + 1)-(-m^2)=m^2 + 2m + 1=3$,即$(m + 1)^2=3$,解得$m=\sqrt{3}-1$($m=-\sqrt{3}-1$舍去)。
综上,$m=\sqrt{3}-1$。
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