问题 解答题
设n为正整数,规定:fn(x)=
f{f[…f(x)…]}
n个f
,已知f(x)=
2(1-x)
x-1
(0≤x≤1)
(1<x≤2)

(1)解不等式:f(x)≤x;
(2)设集合A={0,1,2},对任意x∈A,证明:f3(x)=x;
(3)探求f2009(
8
9
)

(4)若集合B={x|f12(x)=x,x∈[0,2]},证明:B中至少包含有8个元素.
答案

(1)①当0≤x≤1时,由2(1-x)≤x得,x≥

2
3

2
3
≤x≤1.

②当1<x≤2时,因x-1≤x恒成立.

∴1<x≤2.

由①,②得,f(x)≤x的解集为{x|

2
3
≤x≤2}.

(2)∵f(0)=2,f(1)=0,f(2)=1,

∴当x=0时,f3(0)=f(f(f(0)))=f(-f(2))=f(1)=0;

当x=1时,f3(1)=f(f(f(1)))=f(f(0))=f(2)=1;

当x=2时,f3(2)=f(f(f(2)))=f(f(1))=f(0)=2.

即对任意x∈A,恒有f3(x)=x.

(3)f1(

8
9
)=2(1-
8
9
)=
2
9

f2(

8
9
)=f(f(
8
9
))=f(
2
9
)=
14
9

f3(

8
9
)=f(f2(
8
9
))=f(
14
9
)=
14
9
-1=
5
9

f4(

8
9
)=f(f3(
8
9
))=f(
5
9
)=2(1-
5
9
)=
8
9

一般地,f4k+r(

8
9
)=fr(
8
9
)(k,r∈N).

f2008(

8
9
)=f0(
8
9
)=
8
9

(4)由(1)知,f(

2
3
)=
2
3
,∴fn
2
3
)=
2
3
,则f12
2
3
)=
2
3
,∴
2
3
∈B.

由(2)知,对x=0、1、2,恒有f3(x)=x,∴f12(x)=x,则0、1、2∈B.

由(3)知,对x=

8
9
2
9
14
9
5
9
,恒有f12(x)=x,∴
8
9
2
9
14
9
5
9
∈B.

综上所述

2
3
、0、1、2、
8
9
2
9
14
9
5
9
∈B.

∴B中至少含有8个元素.

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