题目内容

【题目】已知函数.

(1)若函数是函数的反函数,解方程;

(2)当时,定义,设,数列的前n项和为,求及;

(3)对于任意,其中,当能作为一个三角形的三边长时,也总能作为一个三角形的三边长,试探究M的最小值.

【答案】(1);(2);(3)最小值为2.

【解析】

(1)由题设知g(x),f﹣1(x)=2x,由g(2x)=3f﹣1(x)+3,得,由此能求出原方程的解;

(2)若1∈(3m,3m+3],m=0,能导出a1=0;若2∈(3m,3m+3],m=0,能导出a2=2;若3∈(3m,3m+3],m=0,能导出a3=3log23;若4∈(3m,3m+3],m=1,能导出a4=0;当n=3m+1(m∈N)时,能导出an=0;当n=3m+2(m∈N)时,能导出an=n;当n=3m+3(m∈N)时,能导出an=nlog23.由此能求出S3n;

(3)由题意知,c+b>a,若f(a),f(b),f(c)能作为某个三角形的三边长log2c+log2b>log2abc>a,bc≥b+c(b﹣1)(c﹣1)≥1.当b≥2,c≥2时,有(b﹣1)(c﹣1)≥1成立,则一定有bc>a成立.由此能够得出M的最小值为2.

(1)∵函数y=g(x)是函数y=f(2x+1)的反函数,

∴g(x),f﹣1(x)=2x,

∵g(2x)=3f﹣1(x)+3,∴,

解得2x=7,∴x=log27.

(2)若1∈(3m,3m+3],∴m=0,∴φ(1)=f(1)=0,∴a1=1×0=0

若2∈(3m,3m+3],∴m=0,∴φ(2)=f(2)=1,∴a2=2×1=2

若3∈(3m,3m+3],∴m=0,∴φ(3)=f(3)=log23,∴a3=3log23

若4/span>∈(3m,3m+3],∴m=1,∴φ(4)=f(1)=0,∴a4=4×0=0

当n=3m+1(m∈N)时,φ(n)=f(n﹣3m)=f(1)=0,∴an=n×0=0

当n=3m+2(m∈N)时,φ(n)=f(n﹣3m)=f(2)=1,∴an=n×1=n

当n=3m+3(m∈N)时,φ(n)=f(n﹣3m)=f(3)=log23,

∴an=nlog23,

S3n=a1+a2+a3+a4+…+a3n

=1×0+2×1+3×log23+4×0+5×1+…+3nlog23

=(2+5+8+…+3n﹣1)×1+(3+6+9+…+3n)log23

nn×log23

[3n+1+(3n+3)log23].

(3)a、b、c能作为一个三角形的三边长,由题意知,c+b>a

∵f(a),f(b),f(c)能作为某个三角形的三边长,

∴log2c+log2b>log2a,

∴bc>a,

当b≥2,c≥2时,有(b﹣1)(c﹣1)≥1成立,则一定有bc>a成立.

∵log2c>0,

∴c>1,即0<M≤1不合题意.

又当1<M<2时,取b=M,c=M,a=M2,有M+M>M2,即b+c>a,

此时a,b,c可作为一个三角形的三边长,但log2M+log2M=2log2M=log2M2,

即f(b)+f(c)=f(a),所以f(a)、f(b)、f(c)不能作为三角形的三边长.

综上所述,M的最小值为2.

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