x→klimx−k(f(x))2−(f(k))2
=x→klim{(f(x)+f(k))×x−kf(x)−f(k)}=2f(k)f′(k)
이므로 x→klimx−k2x2f(x)−(f(k))2의 값이 존재한다.
x→klim(x−k)=0이므로 x→klim{2x2f(x)−(f(k))2}=0
2k2f(k)−(f(k))2=0, f(k)(2k2−f(k))=0
이므로 f(k)=0 또는 f(k)=2k2
함수 f(x)의 최솟값이 17이므로 f(k)=2k2
x→klimx−k(f(x))2−(f(k))2=4k2f′(k)
x→klimx−k2x2f(x)−(f(k))2
=x→klimx−k2x2f(x)−2k2f(k)
=x→klim(2x2×x−kf(x)−f(k)+f(k)×x−k2x2−2k2)
=2k2f′(k)+4kf(k)
=2k2f′(k)+8k3
2k2f′(k)+8k3=4k2f′(k)
2k2(f′(k)−4k)=0
k=0이므로 f′(k)=4k
k=t일 때, f(t)=2t2, f′(t)=4t
k=−t일 때, f(−t)=2t2, f′(−t)=−4t
f(t)=2t2, f(−t)=2t2이므로 두 실수 a, b에 대하여
f(x)−2t2=(x−t)(x+t)(x2+ax+b)
=(x2−t2)(x2+ax+b)
f′(x)=2x(x2+ax+b)+(x2−t2)(2x+a)
f′(t)=4t, f′(−t)=−4t이므로
f′(t)=2t(t2+at+b)=4t
f′(−t)=−2t(t2−at+b)=−4t
t>1이므로 t2+at+b=2, t2−at+b=2
에서 a=0, b=−t2+2
그러므로
f(x)=(x2−t2)(x2−t2+2)+2t2
=(x2−t2+1)2+2t2−1
함수 f(x)의 최솟값은 2t2−1이다.
2t2−1=17, t=3
따라서 f(x)=(x2−8)2+17이므로 f(4)=81