问题 解答题
已知函数f(x)定义在区间(-1,1)上,f(
1
2
)=-1,且当x,y∈(-1,1)时,恒有f(x)-f(y)=f(
x-y
1-xy
),又数列{an}满足a1=
1
2
,an+1=
2an
1+
a2n
,设bn=
1
f(a1)
+
1
f(a2)
+…+
1
f(an)

(1)证明:f(x)在(-1,1)上为奇函数;
(2)求f(an)的表达式;
(3)是否存在正整数m,使得对任意n∈N,都有bn
m-8
4
成立,若存在,求出m的最小值;若不存在,请说明理由.
答案

(1)证明:令x=y=0,则f(0)=0,再令x=0,得f(0)-f(y)=f(-y),

∴f(-y)=-f(y),y∈(-1,1),

∴f(x)在(-1,1)上为奇函数.(3分)

(2)∵f(a1)=f(

1
2
)=-1,由(1)知f(x)+f(y)=f(
x+y
1+xy
),

f(an+1)=f(

2an
1+
a2n
)=f(
an+an
1+anan
)=f(an)+f(an)=2f(an),

f(an+1)
f(an)
=2

∴{f(an)}是以-1为首项,2为公比的等比数列,

∴f(an)=-2n-1.(7分)

(3)∵bn=-(1+

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

bn

m-8
4
恒成立(n∈N+),则-2+
1
2n-1
m
4
-2,即m>
4
2n-1

∵n∈N+,∴当n=1时,

4
2n-1
有最大值4,故m>4.

又∵m∈N,∴存在m=5,使得对任意n∈N+,有bn

m-8
4
.(14分)

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