问题 解答题
已知定义在(-1,1)上的函数f (x)满足f(
1
2
)=1
,且对x,y∈(-1,1)时,有f(x)-f(y)=f(
x-y
1-xy
)

(I)判断f(x)在(-1,1)上的奇偶性,并证明之;
(II)令x1=
1
2
xn+1=
2xn
1+
x2n
,求数列{f(xn)}的通项公式;
(III)设Tn为数列{
1
f(xn)
}
的前n项和,问是否存在正整数m,使得对任意的n∈N*,有Tn
m-4
3
成立?若存在,求出m的最小值;若不存在,则说明理由.
答案

(I)令x=y=0,得f(0)=0.

又当x=0时,f(0)-f(y)=f(-y),即f(-y)=-f(y).

∴对任意x∈(-1,1)时,都有f(-x)=-f(x).

∴f(x)为奇函数.       (3分)

(II)∵{xn}满足x1=

1
2
xn+1=
2xn
1+
x2n
=
2
1
xn
+xn
2
2
=1,

∴0<xn<1.

f(xn+1)=f(

2xn
1+
x2n
)=f[
xn-(-xn)
1-xn•(-xn)
]=f(xn)-f(-xn).

∵f(x)在(-1,1)上是奇函数,

∴f(-xn)=-f(xn

∴f(xn+1)=2f(xn),即

f(xn+1)
f(xn)
=2.

∵{f(xn)}是以f(x1)=f(

1
2
)=1为首项,以2为公比的等比数列.

∴f(xn)=2n-1.                                                    (5分)

(III)Tn=

1
f(x1)
+
1
f(x2)
+…+
1
f(xn)

=1+

1
2
+
1
22
+…+
1
2n-1
=
1-(
1
2
)
n
1-
1
2
=2-
1
2n-1

假设存在正整数m,使得对任意的n∈N*

Tn

m-4
3
成立,

2-

1
2n-1
m-4
3
对n∈N*恒在立.

只需

m-4
3
≥2,即m≥10.

故存在正整数m,使得对n∈N*,有Tn

m-4
3
成立.

此时m的最小值为10.                                       (5分)

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