题目内容

已知定义域为[0,1]的函数f(x)同时满足:
(1)对于任意x∈(0,1),总有f(x)>0;
(2)f(1)=1;
(3)若x1≥0,x2≥0,x1+x2≤1,则有f(x1+x2)≥f(x1)+f(x2);
(Ⅰ)证明f(x)在[0,1]上为增函数;
(Ⅱ)若对于任意x∈[0,1],总有4f2(x)-4(2-a)f(x)+5-4a≥0,求实数a的取值范围;
(Ⅲ)比较f(
1
22
+
2
23
+…+
n
2n+1
)
与1的大小,并给与证明.
证明:(Ⅰ)设0≤x1<x2≤1,则x2-x1∈(0,1)
∴f(x2-x1)>0
∴f(x2)-f(x1)=f[(x2-x1)+x1]-f(x1)=f(x2-x1)+f(x1)-f(x1)=f(x2-x1)>0
即f(x2)>f(x1
故f(x)在[0,1]上是单调递增的
(Ⅱ)因f(x)在x∈[0,1]上是增函数,则f(x)≤f(1)=1?1-f(x)≥0,
当f(x)≤f(1)=1时,容易验证不等式成立;
当f(x)<1时,则
4f2(x)-4(2-a)f(x)+5-4a≥0?a≤
4f2(x)-8f(x)+5
4-4f(x)
对x∈[0,1]恒成立,
y=
4f2(x)-8f(x)+5
4-4f(x)
=1-f(x)+
1
4[1-f(x)]
≥1
,从而则a≤1
综上,所求为a∈(-∞,1];
(Ⅲ)令Sn=
1
22
+
2
23
+
3
24
+…+
n
2n+1
----------①,
1
2
Sn
=
1
23
+
2
24
+
3
25
+…+
n
2n+2
--------------②,
由①-②得,
1
2
Sn
=
1
22
+
1
23
+
1
24
+…+
1
2n+1
-
n
2n+2
,即,Sn=
1
2 
+
1
22
+
1
23
+…+
1
2n
-
n
2n+1
=1-
1
2n
-
n
2n+1
<1

所以f(
1
22
+
2
23
+…+
n
2n+1
)<f(1)=1
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