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        分割區(qū)間來(lái)解題 也是一種好方法

        2020-06-06 11:19:26甘志國(guó)
        數(shù)理化解題研究 2020年16期
        關(guān)鍵詞:解題

        甘志國(guó)

        (北京市豐臺(tái)二中 100071)

        題1(2010年高考福建卷理科第15題)已知定義域?yàn)?0,+)的函數(shù)f(x)滿(mǎn)足:(1)對(duì)任意x∈(0,+),恒有f(2x)=2f(x)成立;(2)當(dāng)x∈(1,2]時(shí),f(x)=2-x.給出如下結(jié)論:

        ①對(duì)任意m∈Z,有f(2m)=0;

        ②函數(shù)f(x)的值域?yàn)閇0,+);

        ③存在n∈Z,使得f(2n+1)=9;

        ④“函數(shù)f(x)在區(qū)間(a,b)上單調(diào)遞減”的充要條件是“存在k∈Z,使得(a,b)?(2k,2k+1)”.

        其中所有正確結(jié)論的序號(hào)是.(答案:①②④)

        解可把區(qū)間(0,+)分割成:(0,+)

        即f(x)=2k+1-x(x∈(2k,2k+1](k∈Z)).

        這就是函數(shù)f(x)在(0,+)上的解析式(是分段函數(shù)的形式).

        下面由此解析式來(lái)判斷所給選項(xiàng)哪些是正確的.

        在解析式中選x=2k+1(k=m-1,m∈Z),立得選項(xiàng)①正確.

        在解析式中選k=n(n∈Z)后可令x=2n+1,得f(2n+1)=2n-1.若f(2n+1)=9,得n=log210,這與n∈Z矛盾!所以選項(xiàng)③錯(cuò)誤.

        由求得的解析式知,選項(xiàng)④正確.

        題1的變式1已知定義域?yàn)?0,+)的函數(shù)f(x)滿(mǎn)足:(1)對(duì)任意x∈(0,+),恒有f(ax)=af(x)(a>1,a是常數(shù))成立;(2)當(dāng)x∈(1,a]時(shí),f(x)=φ(x)(當(dāng)x∈(1,a]時(shí),φ(x)是已知的函數(shù)).請(qǐng)求出函數(shù)f(x)的解析式.

        解可把區(qū)間(0,+)分割成:(0,+)

        這就是此時(shí)函數(shù)f(x)在(0,+)上的解析式(是分段函數(shù)的形式).

        題1的變式2已知定義域?yàn)?0,+)的函數(shù)f(x)滿(mǎn)足:(1)對(duì)任意x∈(0,+),恒有f(bx)=bf(x)(0

        (2)猜測(cè)數(shù)列{an}是否有極限?如果有,寫(xiě)出極限的值(不必證明);

        此題顯然是以高等數(shù)學(xué)中的調(diào)和級(jí)數(shù)為背景的,出題者為了降低這道壓軸題的難度而給出了題目開(kāi)頭的那個(gè)已知不等式.下面來(lái)證明這個(gè)不等式:

        全體正整數(shù)集N*可分割成

        N*=[20,21)Z∪[21,22)Z∪…∪[2k,2k+1)Z∪…

        這里[2k,2k+1)Z(k∈N)表示區(qū)間[2k,2k+1)中的整數(shù)組成的集合.

        分割區(qū)間來(lái)解題,也是一種好方法!

        題3(2019年高考全國(guó)卷Ⅱ理科第12題)設(shè)函數(shù)f(x)的定義域?yàn)镽,滿(mǎn)足f(x+1)=2f(x),且當(dāng)x∈(0,1]時(shí),f(x)=x(x-1).若對(duì)任意x∈(-,m],都有則m的取值范圍是( ).

        (2)當(dāng)x∈(n,n+1](n∈N*,n≥2)時(shí),x-n∈(0,1],所以f(x)=2f(x-1)=22f(x-2)=…=2nf(x-n)=2n(x-n)(x-n-1),f(x)∈[-2n-2,0].

        證明分割區(qū)間(6,+)=(6,7]∪(7,8]∪…∪(n,n+1]∪….

        題5 證明不等式:2x>x(x∈R).

        證法1 分割區(qū)間R=(-,0)∪[0,1)∪[1,2)∪[21,22)∪[22,23)∪…∪[2n,2n+1)∪….

        當(dāng)x∈(-,0)時(shí),2x>0>x.

        當(dāng)x∈[0,1)時(shí),2x≥20=1>x.

        當(dāng)x∈[1,2)時(shí),2x≥21=2>x.

        綜上所述,可得欲證結(jié)論成立.

        進(jìn)而可得:函數(shù)f(x)在(-,x0],[x0,+)上分別是減函數(shù)、增函數(shù),所以因?yàn)橛?e>4>e,可得eln2>1,ln(eln2)>0),因而f(x)>0,2x>x(x∈R).

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