M是具有以下性质的函数f(x)的全体:对于任意s,t>0,都有f(s)>0,f(t)>0,且f(s)+f(t)<f(s+t).
(I)试判断函数f1(x)=log2(x+1),f2(x)=2x-1是否属于M?
(II)证明:对于任意的x>0,x+m>0(m∈R且m≠0)都有m[f(x+m)-f(x)]>0;
(III)证明:对于任意给定的正数s>1,存在正数t,当0<x≤t时,f(x)<s.
(Ⅰ)由题意可知,f1(s)>0,f1(t)>0,f2(s)>0,f2(t)>0,
若log2(s+1)+log2(t+1)<log2(s+t+1)成立
则(s+1)(t+1)<s+t+1即st<0
与已知任意s,t>0即st>0相矛盾,故f1(x)∉M; …(2分)
若2s+2t-2<2s+t-1成立 则2s+2t-2s+t-1<0
即(2s-1)(1-2t)<0
∵s,t>0
∴2s>1,1-2t<0即(2s-1)(1-2t)<0成立 …(4分)
故f2(x)∈M.
综上,f1(x)∉M,f2(x)∈M.…(5分)
(II)证明:当m>0时,f(x+m)>f(x)+f(m)>f(x)
∴f(x+m)-f(x)>0,
当m<0时,f(x)=f(x+m-m)>f(x+m)+f(-m)>f(x+m)
∴f(x+m)-f(x)<0
故m[f(x+m)-f(x)]>0.…(9分)
(III) 据(II)f(x)在(0.+∞)上为增函数,且必有f(2x)>2f(x)(*)
①若f(1)<s,令t=1,则0<x≤t时 f(x)<s;
②若f(1)>s,则存在k∈N*,使f(1)<2k=
,1 t
由(*)式可得f(
)<1 2k
f(1 2
)<…<1 2k-1
f(1)<1<s,1 2k
即当0<x≤t时,f(x)<s
综①、②命题得证. …(13分)