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)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)函数在上单调递增(Ⅱ)略 (Ⅲ)的最大值为,最小值为.
:(1)在上均为单调递增的函数. 1分
对于函数,设 ,则
,
,
函数在上单调递增. 3分
(2) 原式左边
.… 5分
又原式右边.
. 6分
(3)当时,函数在上单调递增,
的最大值为,最小值为.
当时,, 函数的最大、最小值均为1.
当时,函数在上为单调递增.
的最大值为,最小值为.
当时,函数在上单调递减,
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,对任意且
,
以及 ,
,从而 .
在上为单调递增,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.
当为偶数时,函数的最大值为,最小值为. …… 13分
对于函数,设 ,则
,
,
函数在上单调递增. 3分
(2) 原式左边
.… 5分
又原式右边.
. 6分
(3)当时,函数在上单调递增,
的最大值为,最小值为.
当时,, 函数的最大、最小值均为1.
当时,函数在上为单调递增.
的最大值为,最小值为.
当时,函数在上单调递减,
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,对任意且
,
以及 ,
,从而 .
在上为单调递增,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.
当为偶数时,函数的最大值为,最小值为. …… 13分
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