问题 解答题
设函数T(x)=
2x,  0≤x<
1
2
2(1-x),  
1
2
≤x≤1

(1)求函数y=T(x2)和y=(T(x))2的解析式;
(2)是否存在实数a,使得T(x)+a2=T(x+a)恒成立,若存在,求出a的值,若不存在,请说明理由;
(3)定义Tn+1(x)=Tn(T(x)),且T1(x)=T(x),(n∈N*
①当x∈[ 0 ,
1
16
 ]
时,求y=T4(x)的解析式;
已知下面正确的命题:当x∈[ 
i-1
16
 ,
i+1
16
 ]
时(i∈N*,1≤i≤15),都有T4(x)=T4(
i
8
-x)
恒成立.
②若方程T4(x)=kx恰有15个不同的实数根,确定k的取值;并求这15个不同的实数根的和.
答案

(1)函数y=T(x2)=

2x2x∈ (-
2
2
, 
2
2
2(1-x2)x∈[-1 , -
2
2
]∪[
2
2
 , 1]

函数y=(T(x))2=

4x2x∈[0 , 
1
2
)
4(1-x)2x∈[
1
2
 , 1]
…4分

(2)T(x)+a2=

2x+a2,    0≤x<
1
2
2(1-x)+a2, 
1
2
≤x≤1

T(x+a)=

2x+2a,0≤x+a<
1
2
2(1-x-a),  
1
2
≤x+a≤1
…6分

则当且仅当a2=2a且a2=-2a时,即a=0.

综上可知当a=0时,有T(x)+a2=T(x+a)=T(x)恒成立.…8分

(3)①当x∈[ 0 ,

1
16
 ]时,对于任意的正整数j∈N*,1≤j≤3,

都有0≤2jx≤

1
2
,故有 y=T4(x)=T3(2x)=T2(22x)=T1(23x)=16x.…13分

②由①可知当x∈[ 0 ,

1
16
 ]时,有T4(x)=16x,根据命题的结论可得,

x∈[ 

1
16
2
16
 ] ⊆[ 
0
16
2
16
 ]时,
1
8
-x∈[ 
0
16
1
16
 ] ⊆[ 
0
16
2
16
 ]

故有T4(x)=T4(

1
8
-x)=16(
1
8
-x)=-16x+2,

因此同理归纳得到,当x∈[ 

i
16
 ,
i+1
16
 ](i∈N,0≤i≤15)时,T4(x)=(-1)i(24x-i-
1
2
)+
1
2
=
24x-i, i 是偶数
-24x+i+1,i 是奇数
…15分

x∈[ 

i
16
 ,
i+1
16
 ]时,解方程T4(x)=kx得,x=
(2i+1)-(-1)i
32-(-1)i2k

要使方程T4(x)=kx在x∈[0,1]上恰有15个不同的实数根,

则必须

(2•14+1)-(-1)14
32-(-1)142k
=
(2•15+1)-(-1)15
32-(-1)152k
解得k=
16
15

方程的根xn=

(2n-1)+(-1)n
32+(-1)n2k
(n∈N*,1≤n≤15)…17分

这15个不同的实数根的和为:S=x1+x2+…+x14+x15=

0+2+4+6+8+10+12+14
16-
16
15
+
2+4+6+8+10+12+14
16+
16
15
=
225
32
.…18分.

选择题
单项选择题 A1/A2型题