问题 解答题

已知函数f(x)对任意的实数x、y都有f(x+y)=f(x)+f(y)-1,且当x>0时,f(x)>1.

(1)求证:函数f(x)在R上是增函数;

(2)若关于x的不等式f(x2-ax+5a)<2的解集为{x|-3<x<2},求f(2009)的值;

(3)在(2)的条件下,设an=|f(n)-14|(n∈N*),若数列{an}从第k项开始的连续20项之和等于102,求k的值.

答案

(1)证明:设x1>x2,则x1-x2>0,从而f(x1-x2)>1,即f(x1-x2)-1>0.(2分)

f(x1)=f[x2+(x1-x2)]=f(x2)+f(x1-x2)-1>f(x2),

故f(x)在R上是增函数.(4分)

(2)设2=f(b),于是不等式为f(x_-ax+5a)<f(b)

x_-ax+5a<b,即x_-ax+5a-b<0.(6分)

∵不等式f(x2-ax+5a)<2的解集为{x|-3<x<2},

∴方程x2-ax+5a-b=0的两根为-3和2,

于是

-3+2=a
-3×2=5a-b
,解得
a=-1
b=1

∴f(1)=2.(8分)

在已知等式中令x=n,y=1,得f(n+1)-f(n)=1.

所以{f(n)}是首项为2,公差为1的等差数列.

f(n)=2+(n-1)×1=n+1,故f(2009)=2010.(10分)

(3)ak=|f(k)-14|=|(k+1)-14|=|k-13|.

设从第k项开始的连续20项之和为Tk,则Tk=ak+ak+1+…+ak+19

当k≥13时,ak=|k-13|=k-13,Tk≥T13=0+1+2+3+…+19=190>102.(11分)

当k<13时,ak=|k-13|=13-k.

Tk=(13-k)+(12一k)+…+1+0+1+…+(k+6)=k2一7k+112.

令k2-7k+112=102,解得k=2或k=5.(14分)

(注:当k≥13时,ak=|k一13|=k一13,令Tk=20(k-13)+

20×19
2
×1=102,无正整数解.得11分)

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