- 函数的周期性
- 共6029题
设数列{an}是首项为4,公差为1的等差数列,Sn为数列{bn}的前n项和,且Sn=n2+2n.
(1)求数列{an}及{bn}的通项公式an和bn;
(2)f(n)=问是否存在k∈N*使f(k+27)=4f(k)成立.若存在,求出k的值;若不存在,说明理由;
(3)对任意的正整数n,不等式-
≤0恒成立,求正数a的取值范围.
正确答案
(1)an=a1+(n-1)d=4+n-1=n+3.
当n=1时,b1=S1=3.
当n≥2时,bn=Sn-Sn-1=n2+2n-(n-1)2-2(n-1)=2n+1.
当n=1时上式也成立,
∴bn=2n+1(n∈N*).
所以an=n+3,bn=2n+1.
(2)假设符合条件的k(k∈N*)存在,
由于f(n)=∴当k为正奇数时,k+27为正偶数
由f(k+27)=4f(k),得2(k+27)+1=4(k+3).∴2k=43,k=.(舍)
当k为正偶数时,k+27为正奇数,
由f(k+27)=4f(k),得(k+27)+3=4(2k+1).即7k=26,∴k=.(舍)
因此,符合条件的正整数k不存在
(3)将不等式变形并把an+1=n+4代入得a≤(1+
)(1+
)(1+
)…(1+
).
设g(n)=(1+
)(1+
)…(1+
).∴
=
(1+
)=
×
=
.
又∵<
=2n+4,∴
>1,即g(n+1)>g(n).∴g(n)随n的增大而增大,故g(n)min=g(1)=
(1+
)=
.∴0<a≤
.
设f(x)=,对任意实数t,记gt(x)=t23x-
t.
(I)求函数y=f(x)-g8(x)的单调区间;
(II)求证:(ⅰ)当x>0时,f(x)≥gt(x)对任意正实数t成立;
(ⅱ)有且仅有一个正实数x0,使得g8(x0)≥gt(x0)对任意正实数t成立.
正确答案
(I)y=-4x+
.由y'=x2-4=0,得x=±2.
因为当x∈(-∞,-2)时,y'>0,
当x∈(-2,2)时,y'<0,
当x∈(2,+∞)时,y'>0,
故所求函数的单调递增区间是(-∞,-2),(2,+∞),
单调递减区间是(-2,2).
(II)证明:(i)方法一:
令h(x)=f(x)-gt(x)=-t23x+
t(x>0),则h′(x)=x2-t23,
当t>0时,由h'(x)=0,得x=t13,
当x∈(x13,+∞)时,h'(x)>0,
所以h(x)在(0,+∞)内的最小值是h(t13)=0.
故当x>0时,f(x)≥gt(x)对任意正实数t成立.
方法二:
对任意固定的x>0,令h(t)=gt(x)=t23x-t(t>0),则h′(t)=
t-13(x-t13),
由h'(t)=0,得t=x3.
当0<t<x3时,h'(t)>0.
当t>x3时,h'(t)<0,
所以当t=x3时,h(t)取得最大值h(x3)=x3.
因此当x>0时,f(x)≥g(x)对任意正实数t成立.
(ii)方法一:f(2)==gt(2).
由(i)得,gt(2)≥gt(2)对任意正实数t成立.
即存在正实数x0=2,使得gx(2)≥gt(2)对任意正实数t成立.
下面证明x0的唯一性:
当x0≠2,x0>0,t=8时,f(x0)=,gx(x0)=4x0-
,
由(i)得,>4x0-
,
再取t=x03,得gx03(x0)=,
所以gx(x0)=4x0-<
=gx03(x0),
即x0≠2时,不满足gx(x0)≥gt(x0)对任意t>0都成立.
故有且仅有一个正实数x0=2,
使得gx(x0)0≥gt(x0)对任意正实数t成立.
方法二:对任意x0>0,gx(x0)=4x0-,
因为gt(x0)关于t的最大值是x03,所以要使gx(x0)≥gt(x0)
对任意正实数成立的充分必要条件是:4x0-≥
x03,
即(x0-2)2(x0+4)≤0,①
又因为x0>0,不等式①成立的充分必要条件是x0=2,
所以有且仅有一个正实数x0=2,
使得gx(x0)≥gt(x0)对任意正实数t成立.
已知函数f(x)=是定义在R上的奇函数,其值域为[-
,
].
(1)试求a、b的值;
(2)函数y=g(x)(x∈R)满足:①当x∈[0,3)时,g(x)=f(x);②g(x+3)=g(x)lnm(m≠1).
①求函数g(x)在x∈[3,9)上的解析式;
②若函数g(x)在x∈[0,+∞)上的值域是闭区间,试探求m的取值范围,并说明理由.
正确答案
(1)由函数f(x)定义域为R,∴b>0.
又f(x)为奇函数,则f(-x)=-f(x)对x∈R恒成立,得a=0.(2分)
因为y=f(x)=的定义域为R,所以方程yx2-x+by=0在R上有解.
当y≠0时,由△≥0,得-≤y≤
,
而f(x)的值域为[-,
],所以
=
,解得b=4;
当y=0时,得x=0,可知b=4符合题意.所以b=4.(5分)
(2)①因为当x∈[0,3)时,g(x)=f(x)=,
所以当x∈[3,6)时,g(x)=g(x-3)lnm=;(6分)
当x∈[6,9)时,g(x)=g(x-6)(lnm)2=,
故g(x)=(9分)
②因为当x∈[0,3)时,g(x)=在x=2处取得最大值为
,在x=0处取得最小值为0,(10分)
所以当3n≤x<3n+3(n≥0,n∈Z)时,g(x)=分别在x=3n+2和x=3n处取得最值为
与0.(11分)
(ⅰ) 当|lnm|>1时,g(6n+2)=的值趋向无穷大,从而g(x)的值域不为闭区间;(12分)
(ⅱ) 当lnm=1时,由g(x+3)=g(x)得g(x)是以3为周期的函数,从而g(x)的值域为闭区间[0,];(13分)
(ⅲ) 当lnm=-1时,由g(x+3)=-g(x)得g(x+6)=g(x),得g(x)是以6为周期的函数,
且当x∈[3,6)时g(x)=值域为[-
,0],从而g(x)的值域为闭区间[-
,
];(14分)
(ⅳ) 当0<lnm<1时,由g(3n+2)=<
,得g(x)的值域为闭区间[0,
];(15分)
(ⅴ) 当-1<lnm<0时,由≤g(3n+2)=
<
,从而g(x)的值域为闭区间[-
,
].
综上知,当m∈[,1]∪(1,e],即0<lnm≤1或-1≤lnm<0时,g(x)的值域为闭区间.(16分)
已知函数f(x)=,其中a>0且a≠1.
(1)判断f(x)的奇偶性;
(2)判断f(x)在R上的单调性,并加以证明.
正确答案
(1)由题意得f(x)的定义域为R,
且f(-x)==
=-
=-f(x),-------------(2分)
∴f(x)是奇函数.------------------------------------------------(4分)
证明:(2)设x1<x2,则f(x1)-f(x2)=-
=
.--------------------(6分)
当a>1时,ax1-ax2<0,得f(x1)-f(x2)<0,即 f(x1)<f(x2),
这时f(x)在R上是增函数;-------------------------------------------------------------(9分)
当0<a<1时,ax1-ax2>0,得f(x1)-f(x2)>0,即 f(x1)>f(x2),
这时f(x)在R上是减函数.-----------------------------------------(12分)
已知函数f(x)=x2-2x+5.
(1)是否存在实数m,使不等式m+f(x)>0对于任意x∈R恒成立,并说明理由.
(2)若存在一个实数x0,使不等式m-f(x0)>0成立,求实数m的取值范围.
正确答案
(1)不等式m+f(x)>0可化为m>-f(x),即m>-x2+2x-5=-(x-1)2-4.
要使m>-(x-1)2-4对于任意x∈R恒成立,只需m>-4即可.
故存在实数m,使不等式m+f(x)>0对于任意x∈R恒成立,此时只需m>-4.
(2)∵m-f(x0)>0,∴m>f(x0).
∵f(x0)=-2x0+5=(x0-1)2+4≥4.
∴m>4.
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