问题 解答题
对于函数f(x),若存在x0∈R,使得f(x0)=x0,则称x0为函数f(x)的不动点.若函数f(x)=
x2+a
bx-c
(b,c∈N*)有且仅有两个不动点0和2,且f(-2)<-
1
2

(1)试求函数f(x)的单调区间,
(2)已知各项不为0的数列{an}满足4Sn•f(
1
an
)=1,其中Sn表示数列{an}的前n项和,求证:(1-
1
an
)an+1
1
e
<(1-
1
an
)an

(3)在(2)的前题条件下,设bn=-
1
an
,Tn表示数列{bn}的前n项和,求证:T2011-1<ln2011<T2010
答案

(1)∵函数f(x)=

x2+a
bx-c
(b,c∈N*)有且仅有两个不动点0和2,

0+a
0-c
=0
4+a
2b-c
=2

∴a=0,2b-c=2.

f(x)=

x2
bx+2-2b

∵f(-2)<-

1
2

4
2-4b
<-
1
2

2
2b-1
2
4

∴0<2b-1<4,

1
2
<b<
5
2

∵b,c∈N*

∴b=1,c=0(舍),或b=2,c=2.

f(x)=

x2
2x-2
.定义域为x≠1,

f(x)=

2x(2x-2)-2x2
(2x-2)2
=
2x2-4x
(2x-2)2

f(x)=

2x2-4x
(2x-2)2
>0,得x<0,或x>2,

f(x)=

2x2-4x
(2x-2)2
<0,得0<x<2,

∵x≠1,

∴函数f(x)的单调增区间是(-∞,0),(2,+∞);单调减区间是(0,1),(1,2).

(2)∵各项不为0的数列{an}满足4Sn•f(

1
an
)=1,

4Sn

1
an2
2
an
-2
=4Sn
1
2an-2an2
=1,

4Sn=2an-2an2

∴2Sn=an-an2

当n≥2时,2Sn-1=an-1-an-12

两式相减,得an=-an-1,或an-an-1=-1,

当n=1时,a1=-1,

由an=-an-1,知a2=1,不在定义域范围内,应舍去.

故an-an-1=-1,

∴an=-n.

(1-

1
an
)an+1
1
e
<(1-
1
an
)an等价于(1+
1
n
-(n+1)
1
e
(1+
1
n
-n

(1+

1
n
)n<e<(1+
1
n
)n+1

两边取对数后,nln(1+

1
n
)<1<(n+1)ln(1+
1
n
),

即证

1
n+1
<ln(1+
1
n
)<
1
n

设f(x)=ln(1+x)-x,x>0

则 f′(x)=

1
1+x
-1<0,

所以 f(x)在(0,+∞)上是减函数,

于是 f(x)<f(0)=0 即 ln(1+x)<x.

设g(x)=

x
1+x
-ln(1+x),

则 g′(x)=

1
(1+x)2
-
1
1+x
=-
x
(1+x)2
<0,

所以 g(x)在(0,+∞)上是减函数,于是 g(x)<g(0)=0,

x
1+x
<ln(1+x).

x
1+x
<ln(1+x)<x,

令x=

1
n
,得
1
n+1
<ln(1+
1
n
)<
1
n

(1-

1
an
)an+1
1
e
<(1-
1
an
)an

(3)由(2)得,bn=

1
n

Tn=1+

1
2
+
1
3
+…+
1
n

1
n+1
<ln(1+
1
n
)<
1
n
中,

令n=1,2,3,…,2010,

并将各式相加,得

1
2
+
1
3
+…+
1
2011
ln
2
1
+ln
3
2
+…+ln
2011
2010
1+
1
2
+
1
3
+…+
1
2010

∴T2011-1<ln2011<T2010

多项选择题
判断题