问题 解答题

对于函数y=f(x)与常数a,b,若f(2x)=af(x)+b恒成立,则称(a,b)为函数f(x)的一个“P数对”;若f(2x)≥af(x)+b恒成立,则称(a,b)为函数f(x)的一个“类P数对”.设函数f(x)的定义域为R+,且f(1)=3.

(1)若(1,1)是f(x)的一个“P数对”,求f(2n)(n∈N*);

(2)若(-2,0)是f(x)的一个“P数对”,且当x∈[1,2)时f(x)=k-|2x-3|,求f(x)在区间[1,2n)(n∈N*)上的最大值与最小值;

(3)若f(x)是增函数,且(2,-2)是f(x)的一个“类P数对”,试比较下列各组中两个式子的大小,并说明理由.

①f(2-n)与2-n+2(n∈N*);

②f(x)与2x+2(x∈(0,1]).

答案

(1)若(1,1)是f(x)的一个“P数对”,即f(2x)=f(x)+1恒成立,整理f(2x)-f(x)=1,令x=2k,则f(2k+1)-f(2k)=1,

所以f(2),f(4),f(8),…f(2n)构成公差为1的等差数列,

令x=1得f(2)=f(1)+1=4,所以f(2n)=4+(n-1)×1=n+3

(2)当x∈[1,2)时f(x)=k-|2x-3|,令x=1,则f(1)=k-1=3,解得k=4,即当x∈[1,2)时f(x)=4-|2x-3|,所以f(x)在[1,2)上的取值范围是[3,4],

又(-2,0)是f(x)的一个“P数对”,即f(2x)=-2f(x)恒成立,当x∈[2k-1,2k)(k∈N*)时,

x
2k-1
∈[1,2)

f(x)=-2f(

x
2
)=4f(
x
4
)=…=(-2)k-1f(
x
2k-1
),

故当k为奇数时,f(x)在[2k-1,2k)上的取值范围是[3×2k-1,2k+1]

当k为偶数时,f(x)在[2k-1,2k)上的取值范围是[-2k+1,-3×2k-1]

所以当n=1时,f(x)在区间[1,2n)上的最大值为4,最小值为3.

当n为不小于3的奇数时,f(x)在区间[1,2n)上的最大值为2n+1,最小值为-2n

n为不小于2的偶数时,f(x)在区间[1,2n)上的最大值为2n,最小值为-2n+1

(3)(2,-2)是f(x)的一个“类P数对”,可知f(2x)≥2f(x)-2恒成立.即f(x)

1
2
f(2x)+1恒成立.

令x=

1
2k
,则得f(
1
2k
)≤
1
2
f(
1
2k-1
)+1

f(

1
2k
)-2
1
2
[f(
1
2k-1
)-2]
对一切k∈N*恒成立.

所以f(

1
2n
)-2
1
2
[f(
1
2n-1
)-2]
1
4
[f(
1
2k-2
)-2]
≤…
1
2n
[f(1)-2]
=
1
2n
故f(2-n)≤2-n+2(n∈N*);

若x∈(0,1]),则必存在n∈N*,使得∈(

1
2n
1
2n-1
],由f(x)是增函数,故f(x)≤f(
1
2n-1
)≤
1
2n-1
+2

又2x+2>2×

1
2x
+2=
1
2x-1
+2,故有f(x)<2x+2

解答题
判断题