已知函数y=f(x),x∈N*,y∈N*,满足:①对任意x1,x2∈N*,x1≠x2,都有x1f(x1)+x2f(x2)

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  • 解题思路:(1)由①知,对任意a,b∈N*,a<b,都有(a-b)(f(a)-f(b))>0,由于a-b<0,从而f(a)<f(b),由此能够证明函数f(x)为N*上的单调增函数.

    (2)令f(1)=a,则a>1,由f(f(1))=3,即得f(a)=3.由f(a)>f(1)=a,即a<3.于是得1<a<3,又a∈N*,从而a=2,即f(1)=2,由此能求出f(1)+f(6)+f(30).

    (3)法一:

    f(

    a

    n

    )=f(f(

    3

    n

    ))=3×

    3

    n

    3

    n+1

    a

    n+1

    =f(

    3

    n+1

    )=f(f(

    a

    n

    ))=3

    a

    n

    ,a1=f(3)=6.即数列{an}是以6为首项,以3为公比的等比数列.故

    a

    n

    =6×

    3

    n−1

    =2×

    3

    n

    (n=1,2,3…)

    .由此能够证明

    1

    4

    (1−

    1

    3

    n

    )<

    1

    4],(12分)

    法二:裂项求和:由[1

    a

    n

    1

    3

    n

    1/4

    (

    1

    3

    n−1

    1

    3

    n

    )

    ,知

    3

    n

    =(1+2

    )

    n

    =1+

    C

    1

    n

    ×2+

    C

    2

    n

    ×

    2

    2

    +…+

    C

    n

    n

    ×

    2

    n

    ≥1+2n

    ,由此能够证明

    n

    4n+2

    1

    a

    1

    +

    1

    a

    2

    +…+

    1

    a

    n

    1

    4].

    (1)由①知,对任意a,b∈N*,a<b,

    都有(a-b)(f(a)-f(b))>0,

    由于a-b<0,从而f(a)<f(b),

    所以函数f(x)为N*上的单调增函数.(3分)

    (2)令f(1)=a,则a>1,

    显然a≠1,否则f(f(1))=f(1)=1,与f(f(1))=3矛盾.

    从而a>1,而由f(f(1))=3,即得f(a)=3.

    又由(I)知f(a)>f(1)=a,即a<3.

    于是得1<a<3,

    又a∈N*,从而a=2,即f(1)=2.(5分)

    而由f(a)=3知,f(2)=3.

    于是f(3)=f(f(2))=3×2=6,(7分)

    f(6)=f(f(3))=3×3=9,

    f(9)=f(f(6))=3×6=18,

    f(18)=f(f(9))=3×9=27,

    f(27)=f(f(18))=3×18=54,

    f(54)=f(f(27))=3×27=81,

    由于54-27=81-54=27,

    而且由(I)知,函数f(x)为单调增函数,因此f(30)=54+3=57.

    从而f(1)+f(6)+f(30)=2+9+57=68.(9分)

    (3)解法一:f(an)=f(f(3n))=3×3n=3n+1,

    an+1=f(3n+1)=f(f(an))=3an,a1=f(3)=6.

    即数列{an}是以6为首项,以3为公比的等比数列.

    ∴an=6×3n−1=2×3n(n=1,2,3…).(11分)

    于是[1

    a1+

    1

    a2+…+

    1

    an=

    1/2(

    1

    3+

    1

    32+…+

    1

    3n)=

    1

    1

    3(1−

    1

    3n)

    1−

    1

    3=

    1

    4(1−

    1

    3n),

    显然

    1

    4(1−

    1

    3n)<

    1

    4],(12分)

    解法二:裂项求和:[1

    an=

    1

    2×3n=

    1/4(

    1

    3n−1−

    1

    3n)

    (不需要证明)3n=(1+2

    点评:

    本题考点: 数列与函数的综合;函数单调性的判断与证明;抽象函数及其应用;等比关系的确定.

    考点点评: 本题考查单调函数的证明,考查函数值的求法,考查不等式的证明.具体涉及到数列的性质和应用、函数与数列的有机结合,解题时要认真审题,注意裂项求和法的灵活运用.

    1年前

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