问题 解答题
已知函数f(x)=
ax
x+1
(a为非零常数),定义:f1(x)=f(x),fk+1(x)=f[fk(x)],k∈N*,例如:f2(x)=f[f(x)],f3(x)=f[f2(x)],…
(1)当a=2时,求f2(1),f3(-
1
7
)
的值;
(2)若对于任意x≠-1,等式f2(x)=x恒成立,求a的值;
(3)当a确定后,fk(x),k∈N*的值都由x的值确定.当a=2时,试通过对fk(x)的探究,写出一个使得集合{fk(x)}为有限集的真命题(不必证明).
答案

(1)当a=2时,f(x)=

2x
x+1

∴f2(1)=f[f(1)]=f(1)=1

f3(-

1
7
)=f{f[f(-
1
7
)]} =f[f(-
1
3
)] =f(-1)无意义

(2)若对于任意x≠-1,等式f2(x)=x恒成立

∴f2(x)=

a•
ax
x+1
ax
x+1
+1
=
a2x
ax+x+1
=x恒成立即a2=(a+1)x+1恒成立

∴a=-1

(3)结合(1)满足条件的真命题为:函数f(x)=

2x
x+1
,若x=-
1
7
,则集合{fk(x)}为有限集.

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