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
2×
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
2×
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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