若函数h(x)满足①h(0)=1,h(1)=0;②对任意a∈[0,1],有h(h(a))=a;③在(0,1)上单调递减.

1个回答

  • (1)函数h(x)是补函数,证明如下:

    ①h(0)=

    =1,h(1)=

    =0;

    ②任意a∈[0,1],有h(h(a))=h(

    )=

    =a

    ③令g(x)=(h(x))p,

    有g′(x)=

    =

    因为λ>1,p>0,

    所以当x∈(0,1)时,g′(x)<0,所以g(x)在(0,1)上是减函数,

    故h(x)在(0,1)上是减函数由上证,函数h(x)是补函数。

    (2)当p=

    (n∈N*),由h(x)=x得

    (i)当λ=0时,中介元x n=

    (ii)当λ>-1且λ≠0时,由(*)得

    =

    ∈(0,1)或

    =

    ∈(0,1),

    得中介元x n=

    综合(i)(ii):对任意的λ>-1,中介元为x n=

    于是当λ>-1时,有S n=

    =

    =

    当n无限增大时,

    无限接近于0,S n无限接近于

    故对任意的非零自然数n,S n

    等价于

    即λ∈[3,+∞)。

    (3)当λ=0时,h(x)=

    ,中介元为

    (i)0<p≤1时,

    ,中介元为

    所以点(x p,h(x p))不在直线y=1-x的上方,不符合条件;

    (ii)当p>1时,依题意只需

    >1-x在x∈(0,1)时恒成立,

    也即x p+(1-x) p<1在x∈(0,1)时恒成立

    设φ(x)=x p+(1-x) p,x∈(0,1),

    则φ′(x)=p(x p-1-(1-x) p-1

    令φ′(x)=0,得x=

    ,且当x∈(0,

    )时,φ′(x)<0,

    当x∈(

    ,1)时,φ′(x)>0,

    又φ(0)=φ(1)=1,

    所以x∈(0,1)时,φ(x)<1恒成立

    综上,p的取值范围是(1,+∞)。