问题 解答题
若函数f(x)对任意的实数x1,x2∈D,均有|f(x2)-f(x1)|≤|x2-x1|,则称函数f(x)是区间D上的“平缓函数”,
(1)判断g(x)=sinx和h(x)=x2-x是不是实数集R上的“平缓函数”,并说明理由;
(2)若数列{xn}对所有的正整数n都有 |xn+1-xn|≤
1
(2n+1)2
,设yn=sinxn,求证:|yn+1-y1|<
1
4
答案

(1)g(x)=sinx是R上的“平缓函数,但h(x)=x2-x不是区间R的“平缓函数”;

设φ(x)=x-sinx,则φ'(x)=1-cosx≥0,则φ(x)=x-sinx是实数集R上的增函数,

不妨设x1<x2,则φ(x1)<φ(x2),即x1-sinx1<x2-sinx2

则sinx2-sinx1<x2-x1,①

又y=x+sinx也是R上的增函数,则x1+sinx1<x2+sinx2

即sinx2-sinx1>x1-x2,②

由  ①、②得-(x2-x1)<sinx2-sinx1<x2-x1

因此|sinx2-sinx1|<|x2-x1|,对x1<x2的实数都成立,

当x1>x2时,同理有|sinx2-sinx1|<|x2-x1|成立

又当x1=x2时,不等式|sinx2-sinx1|=|x2-x1|=0,

故 对任意的实数x1,x2∈R均 有|sinx2-sinx1|≤|x2-x1|

因此 sinx是R上的“平缓函数.

由于|h(x1)-h(x2)|=|(x1-x2)(x1+x2-1)|

取x1=3,x2=1,则|h(x1)-h(x2)|=4>|x1-x2|,

因此,h(x)=x2-x不是区间R的“平缓函数”.

(2)由(1)得:sinx是R上的“平缓函数,则|sinx2-sinx1|≤|x2-x1|,所以|yn+1-yn|≤|xn+1-xn|,

|xn+1-xn|≤

1
(2n+1)2

所以 |yn+1-yn|≤

1
(2n+1)2
1
4n2+4n
=
1
4
(
1
n
-
1
n+1
)

而|yn+1-y1|=|(yn+1-yn)+(yn-yn-1)+(yn-1-yn-2)+…(y2-y1)|

所以|yn+1-y1|≤|yn+1-yn|+|yn-1-yn-2|+…+|y2-y1|,

则 |yn+1-y1|≤

1
4
[(
1
n
-
1
n+1
)+(
1
n-1
-
1
n
)+…+(1-
1
2
)]

因此 |yn+1-y1|≤

1
4
(1-
1
n+1
)<
1
4

单项选择题
单项选择题