题目内容
已知函数f(x)=
(1)试求f(
)+f(
)(n∈N*)的值;
(2)若数列{an}满足an=f(0)+f(
)+f(
)+…+f(
)+f(1)(n∈N*),求数列{an}的通项公式;
(3)若数列{bn}满足bn=2n+1•an,Sn是数列{bn}前n项的和,是否存在正实数k,使不等式knSn>4bn对于一切的n∈N*恒成立?若存在指出k的取值范围,并证明;若不存在说明理由.
| 4x |
| 4x+2 |
(1)试求f(
| 1 |
| n |
| n-1 |
| n |
(2)若数列{an}满足an=f(0)+f(
| 1 |
| n |
| 2 |
| n |
| n-1 |
| n |
(3)若数列{bn}满足bn=2n+1•an,Sn是数列{bn}前n项的和,是否存在正实数k,使不等式knSn>4bn对于一切的n∈N*恒成立?若存在指出k的取值范围,并证明;若不存在说明理由.
分析:(1)由f(x)+f(1-x)=
+
=
+
=1,能得到f(
)+f(
)=1.由此规律求值即可
(2)由an=f(0)+f(
)+f(
)+…+f(
)+f(1)(n∈N*),知an=f(1)+f(
)+f(
)+…+f(
)+f(0)(n∈N*),由倒序相加法能得到an=
.
(3)由bn=2n+1•an,知bn=(n+1)•2n,由Sn=2•21+3•22+4•23+…+(n+1)•2n,利用错位相减法能求出Sn=n•2n+1,要使得不等式knSn>4bn恒成立,即kn2-2n-2>0对于一切的n∈N*恒成立,由此能够证明当k>4时,不等式knSn>bn对于一切的n∈N*恒成立.
| 4x |
| 4x+2 |
| 41-x |
| 41-x+2 |
| 4x |
| 4x+2 |
| 4 |
| 4+2•4x |
| 1 |
| n |
| n-1 |
| n |
(2)由an=f(0)+f(
| 1 |
| n |
| 2 |
| n |
| n-1 |
| n |
| n-1 |
| n |
| n-2 |
| n |
| 1 |
| n |
| n+1 |
| 2 |
(3)由bn=2n+1•an,知bn=(n+1)•2n,由Sn=2•21+3•22+4•23+…+(n+1)•2n,利用错位相减法能求出Sn=n•2n+1,要使得不等式knSn>4bn恒成立,即kn2-2n-2>0对于一切的n∈N*恒成立,由此能够证明当k>4时,不等式knSn>bn对于一切的n∈N*恒成立.
解答:(本小题满分16分)
解:(1)∵f(x)+f(1-x)=
+
=
+
=1
∴f(
)+f(
)=1.(5分)
(2)∵an=f(0)+f(
)+f(
)+…+f(
)+f(1)(n∈N*),①
∴an=f(1)+f(
)+f(
)+…+f(
)+f(0)(n∈N*),②
由(1),知 f(
)+f(
)=1,
∴①+②,得2an=n+1,
∴an=
.(10分)
(3)∵bn=2n+1•an,∴bn=(n+1)•2n,
∴Sn=2•21+3•22+4•23+…+(n+1)•2n,①
∴2Sn=2•22+3•23+4•24+…+n•2n+(n+1)•2n+1,②
①-②得-Sn=4+22+23+…+2n-(n+1)•2n+1,
即Sn=n•2n+1,(12分)
要使得不等式knSn>4bn恒成立,即kn2-2n-2>0对于一切的n∈N*恒成立,
n=1时,k-2-2>0成立,即k>4.
设g(n)=kn2-2n-2,
当k>4时,由于对称轴直线n=
<1,且 g(1)=k-2-2>0,而函数f(x)在[1,+∞) 是增函数,
∴不等式knSn>bn恒成立,
即当k>4时,不等式knSn>bn对于一切的n∈N*恒成立 …(16分)
解:(1)∵f(x)+f(1-x)=
| 4x |
| 4x+2 |
| 41-x |
| 41-x+2 |
| 4x |
| 4x+2 |
| 4 |
| 4+2•4x |
∴f(
| 1 |
| n |
| n-1 |
| n |
(2)∵an=f(0)+f(
| 1 |
| n |
| 2 |
| n |
| n-1 |
| n |
∴an=f(1)+f(
| n-1 |
| n |
| n-2 |
| n |
| 1 |
| n |
由(1),知 f(
| 1 |
| n |
| n-1 |
| n |
∴①+②,得2an=n+1,
∴an=
| n+1 |
| 2 |
(3)∵bn=2n+1•an,∴bn=(n+1)•2n,
∴Sn=2•21+3•22+4•23+…+(n+1)•2n,①
∴2Sn=2•22+3•23+4•24+…+n•2n+(n+1)•2n+1,②
①-②得-Sn=4+22+23+…+2n-(n+1)•2n+1,
即Sn=n•2n+1,(12分)
要使得不等式knSn>4bn恒成立,即kn2-2n-2>0对于一切的n∈N*恒成立,
n=1时,k-2-2>0成立,即k>4.
设g(n)=kn2-2n-2,
当k>4时,由于对称轴直线n=
| 1 |
| k |
∴不等式knSn>bn恒成立,
即当k>4时,不等式knSn>bn对于一切的n∈N*恒成立 …(16分)
点评:本题考查数列、不等式知识,考查化归与转化、分类与整合的数学思想,培养学生的抽象概括能力、推理论证能力、运算求解能力和创新意识.解题时要注意倒序相加法、错位相减法的灵活运用.
练习册系列答案
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已知函数f(x)=
,则它是( )
| ||
| |x-3|-3 |
| A、奇函数 | B、偶函数 |
| C、既奇又偶函数 | D、非奇非偶函数 |