证明:(Ⅰ)①函数f(x)=ax(a>1)具有性质P.…(1分)
f(x−1)+f(x+1)−2f(x)=ax−1+ax+1−2ax=ax(
1
a+a−2),
因为a>1,ax(
1
a+a−2)>0,…(3分)
即f(x-1)+f(x+1)≥2f(x),
此函数为具有性质P.
②函数f(x)=x3不具有性质P.…(4分)
例如,当x=-1时,f(x-1)+f(x+1)=f(-2)+f(0)=-8,2f(x)=-2,…(5分)
所以,f(-2)+f(0)<f(-1),
此函数不具有性质P.
(Ⅱ)假设f(i)为f(1),f(2),…,f(n-1)中第一个大于0的值,…(6分)
则f(i)-f(i-1)>0,
因为函数f(x)具有性质P,
所以,对于任意n∈N*,均有f(n+1)-f(n)≥f(n)-f(n-1),
所以f(n)-f(n-1)≥f(n-1)-f(n-2)≥…≥f(i)-f(i-1)>0,
所以f(n)=[f(n)-f(n-1)]+…+[f(i+1)-f(i)]+f(i)>0,
与f(n)=0矛盾,
所以,对任意的i∈{1,2,3,…,n-1}有f(i)≤0.…(9分)
(Ⅲ)不成立.
例如f(x)=
x(x−n)x为有理数
x2 x为无理数.…(10分)
证明:当x为有理数时,x-1,x+1均为有理数,f(x-1)+f(x+1)-2f(x)=(x-1)2+(x+1)2-2x2-n(x-1+x+1-2x)=2,
当x为无理数时,x-1,x+1均为无理数,f(x-1)+f(x+1)-2f(x)=(x-1)2+(x+1)2-2x2=2
所以,函数f(x)对任意的x∈R,均有f(x-1)+f(x+1)≥2f(x),
即函数f(x)具有性质P.…(12分)
而当x∈[0,n](n>2)且当x为无理数时,f(x)>0.
所以,在(Ⅱ)的条件下,“对任意x∈[0,n]均有f(x)≤0”不成立.…(13分)
(其他反例仿此给分.
如f(x)=
0(x为有理数)
1(x为无理数),f(x)=