题目内容

(本小题满分13分)设函数,其中为正整数.

(Ⅰ)判断函数的单调性,并就的情形证明你的结论;

(Ⅱ)证明:

(Ⅲ)对于任意给定的正整数,求函数的最大值和最小值.

(Ⅰ) 函数上单调递增 (Ⅱ)略  (Ⅲ)的最大值为,最小值为.


解析:

:(1)上均为单调递增的函数. 1分

   对于函数,设 ,则

  

  

   函数上单调递增.  3分

(2) 原式左边   

     

      .… 5分

    又原式右边.

      .    6分

(3)当时,函数上单调递增,

     的最大值为,最小值为.

    当时, 函数的最大、最小值均为1.

    当时,函数上为单调递增.

     的最大值为,最小值为.

    当时,函数上单调递减,

     的最大值为,最小值为.  … 9分

    下面讨论正整数的情形:

    当为奇数时,对任意

     

    以及

     ,从而 .

     上为单调递增,则

    的最大值为,最小值为.                    …… 11分

    当为偶数时,一方面有 .

    另一方面,由于对任意正整数,有

   

    .

 函数的最大值为,最小值为.     

    综上所述,当为奇数时,函数的最大值为,最小值为.

为偶数时,函数的最大值为,最小值为. …… 13分

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