已知函数f（x）定义在区间（-1，1）上，f（12）=-1，且当x，y∈（-1，

问题解答题

已知函数f（x）定义在区间（-1，1）上，f（

）=-1，且当x，y∈（-1，1）时，恒有f（x）-f（y）=f（

x-y

1-xy

）．又数列{a_n}满足，a₁=

，a_n+1=

2an

1+an2

．
（I ）证明：f（x）在（-1，1）上是奇函数
（ II ）求f（a_n）的表达式；
（III）设b_n=

2log2|f(an+1)

，T_n为数列{b_n}的前n项和，若T_2n+1-T_n≤

（其中m∈N^*）对N∈N^*恒成立，求m的最小值．

答案

（Ⅰ）证明：令x=y=0时，则由已知有f（0）-f（0）=f（

0-0

1-0×0

），

可解得f （0）=0．

再令x=0，y∈（-1，1），则有f（0）-f（y）=f（

0-y

1-0•y

），即f （-y）=-f （y），

∴f （x）是（-1，1）上的奇函数．…（4分）

（Ⅱ）令x=a_n，y=-a_n，于是f（a_n）-f（-a_n）=f（

2an

），

由已知得2f （a_n）=f （a_n+1），

∴

f(an+1)

f(an)

=2，

∴数列{f（a_n）}是以f（a₁）=f（

）=-1为首项，2为公比的等比数列．

∴f（a_n）═1×2^n-1=-2^n-1…（8分）

（III）由（II）得f（a_n+1）=-2ⁿ，于b_n=

．

∴T_n=b₁+b₂+b₃+…+b_n

（1+

+…

），

T_2n+1=

（1+

+…

2n+1

），

∴T_2n+1-T_n=

（

n+1

n+2

+…+

2n+1

）．

令k（n）=

（

n+1

n+2

+…+

2n+1

）．

于是k（n+1）=

（

n+2

n+3

+…+

2n+3

）．

∴k（n+1）-k（n）=

（

2n+2

2n+3

n+1

）=-

4(n+1)(2n+3)

＜0．

∴k（n+1）＜k（n），即k（n）在N*上单调递减，

∴k（n）_max=k（1）=T₃-T₁=

，

∴

≥

即m≥

．

∵m∈N^*，

∴m的最小值为7．…（12分）