已知函数f(x)满足下列条件:(1)函数f(x)定义域为[0,1];(2)对于任意x∈[0,1],f(x)≥0,且f(0)=0,f(1)=1;(3)对于满足条件x1≥0,x2≥0,x1+x2≤1的任意两个数x1,x2,有f(x1+x2)≥f(x1)+f(x2).
(Ⅰ)证明:对于任意的0≤x≤y≤1,有f(x)≤f(y);
(Ⅱ)证明:对于任意的0≤x≤1,有f(x)≤2x;
(Ⅲ)不等式f(x)≤1.9x对于一切x∈[0,1]都成立吗?
(Ⅰ)证明:对于任意的0≤x≤y≤1,
则0≤y-x≤1,∴f(y-x)≥0.
∴f(y)=f(y-x+x)≥f(y-x)+f(x)≥f(x).
∴对于任意的0≤x≤y≤1,有f(x)≤f(y).(5分)
(Ⅱ)由已知条件可得f(2x)≥f(x)+f(x)=2f(x),
∴当x=0时,f(0)=0≤2×0,
∴当x=0时,f(x)≤2x.
假设存在x0∈(0,1],使得f(x0)>2x0,
则x0一定在某个区间x0∈(
,1 2k
]上.1 2k-1
设x0∈(
,1 2k
],1 2k-1
则f(2x0)>4x0,f(4x0)>8x0,┅,f(2k-1x0)>2kx0.
由x0∈(
,1 2k
];1 2k-1
可知
<2k-1x0≤1,且2kx0>1,1 2
∴f(2k-1x0)≤f(1)=1,
又f(2k-1x0)>2kx0>1.
从而得到矛盾,因此不存在x0∈(0,1],使得f(x0)>2x0.
∴对于任意的0≤x≤1,有f(x)≤2x.(10分)
(Ⅲ)取函数f(x)=0,0≤x≤ 1 2 1,
<x≤1.1 2
则f(x)显然满足题目中的(1),(2)两个条件.
任意取两个数x1,x2,使得x1≥0,x2≥0,x1+x2≤1,
若x1, x2∈[0,
],1 2
则f(x1+x2)≥0=f(x1)+f(x2).
若x1,x2分别属于区间[0,
]和(1 2
,1]中一个,1 2
则f(x1+x2)=1=f(x1)+f(x2),
而x1,x2不可能都属于(
,1].1 2
综上可知,f(x)满足题目中的三个条件.
而f(0.51)=1>1.9×0.51=0.969.
即不等式f(x)≤1.9x并不对所有x∈[0,1]都成立.(14分)