题目内容
(本小题满分14分)
已知定义域为[0, 1]的函数f(x)同时满足:
①对于任意的x
[0, 1],总有f(x)≥0;
②f(1)=1;
③若0≤x1≤1, 0≤x2≤1, x1+x2≤1, 则有f (x1+x2) ≥ f (x1)+f (x2).
(1)试求f(0)的值;
(2)试求函数f(x)的最大值;
(3)试证明:当x
, n
N+时,f(x)<2x.
(1)f(0)=0
(2)f(x)取最大值1.
(3)略
【解析】(1)令x1=x2=0,依条件(3)可得f(0+0)≥2f(0),即f(0)≤0
又由条件(1)得f(0)≥0 故f(0)=0 …………3分
(2)任取0≤x1<x2≤1可知x2-x1
(0,1],则
f(x2)=f[(x2-x1)+x1]≥f(x2-x1)+f(x1)≥f(x1)
于是当0≤x≤1时,有f(x)≤f(1)=1因此当x=1时,f(x)取最大值1.…………8分
(3)证明:先用数学归纳法证明:当x![]()
(n
N+)时,f(x)≤![]()
10当n=1时,x![]()
,f(x)≤f(1)=1=
,不等式成立.
当n=2时,x
,
<2x≤1,f(2x)≤1,f(2x)≥f(x)+f(x)=2f(x)
∴f(x)≤
f(2x)≤
不等式成立.
20假设当n=k(k
N+,k≥2)时,不等式成立,即x![]()
时,f(x)≤![]()
则当n=k+1时,x
,记t=2x,则t=2x![]()
, ∴f(t)≤![]()
而f(t)=f(2x)≥2f(x),∴f(x)≤
f(2x)=
f(t)≤![]()
因此当n=k+1时不等式也成立.
由10,20知,当x![]()
(n
N+)时,f(x)≤![]()
又当x![]()
(n
N+)时,2x>
, 此时f(x)<2x.
综上所述:当x![]()
(n
N+)时,有f(x)<2x. ………… 14分