(2014•江西一模)已知n∈N*,设函数fn(x)=n-x+x22-x33+…-x2n−12n−1,x∈R.

(2014•江西一模)已知n∈N*,设函数fn(x)=n-x+
x2
2
-
x3
3
+…-
x2n−1
2n−1
,x∈R.
(1)求函数y=f2(x)-bx(b∈R)的单调区间;
(2)是否存在整数t,对于任意n∈N*,关于x的方程fn(x)=n-1在区间[t,t+1]上有唯一实数解,若存在,求t的值;若不存在,说明理由.
emilypanpan 1年前 已收到1个回答 举报

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解题思路:(1)y=f2(x)-bx,求导数y′,按△≤0,△>0两种情况讨论,△≤0时y′≤0,可知函数在R上的单调性;当△>0时解不等式y′>0,y′<0即得函数的单调区间;
(2)先求n=1时方程fn(x)=0的根,得区间[1,2],理由如下:n=1时求出方程的根,易判断;当n≥2时,求出fn′(x),讨论可得x=-1,0时f′n(x)<0,x≠-1,0时,利用等比数列求和公式可化简f′n(x),此时也可判断f′n(x)<0,从而可得fn(x)在(-∞,+∞)上单调递减.而fn(1)0,根据零点存在定理及函数单调性知,方程fn(x)=0在[1,2]上有唯一实数解,综述可得结论;

(1)∵f(x)=2−x+
x2
2−
x3
3,y=f2(x)-bx,
∴y=2−x+
x2
2−
x3
3-bx,
∴y′=-x2+x-b-1=-(x2-x+b+1)
方程x2-x+b+1=0的判别式△=1-4(b+1)=-3-4b
当b≥−
3
4,△≤0,y′≤0
故函数y=f2(x)-bx在R上单调递减
当b<−
3
4时,方程x2-x+b+1=0的两个实根为x1=
1−
−3−4b
2x2=
1+
−3−4b
2
则x∈(-∞,-1)时,y'<0;x∈(x1,x2)时,y'>0,x∈(x2,+∞)时,y'<0
故函数y=f2(x)-bx的单调递减区间为(-∞,x1)、(x2,+∞)
单调递增区间为(x1,x2).
(2)存在t=1,对于任意n∈N*,关于x的方程fn(x)=0在区间[t,t+1]上有唯一实数解,理由如下:
当n=1时,f1(x)=1-x,令f1(x)=1-x=0,解得x=1,
所以关于x的方程f1(x)=0有唯一实数解x=1;
当n≥2时,由fn(x)=n-x+
x2
2-
x3
3+…-
x2n−1
2n−1,x∈R.
得fn′(x)=-1+x-x2+…+x2n-3-x2n-2
若x=-1,则f′n(x)=f′n(-1)=-(2n-1)<0,
若x=0,则f′n(x)=-1<0,
若x≠-1且x≠0时,则f′n(x)=-
x2n−1+1
x+1,
当x<-1时,x+1<0,x2n-1+1<0,f′n(x)<0,
当x>-1时,x+1>0,x2n-1+1>0,f′n(x)<0,
所以f′n(x)<0,故fn(x)在(-∞,+∞)上单调递减.
∵gn(1)=(1−1)+(
1
2−
1
3)+(
1
4−

点评:
本题考点: 利用导数研究函数的单调性;利用导数研究函数的极值.

考点点评: 本小题主要考查三次函数、一元二次不等式、一元二次方程、函数的零点、数列求和等基础知识,考查数形结合、函数与方程、分类与整合、化归与转化的数学思想方法,以及抽象概括、推理论证、运算求解、创新意识.

1年前

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