问题 解答题
已知定义在R上的函数f(x)满足:,f(1)=
5
2
,且对于任意实数x,y,总有f(x)f(y)=f(x+y)+f(x-y)成立.
(I)求f(0)的值,并证明函数f(x)为偶函数;
(II)定义数列{an}:an=2f(n+1)-f(n)(n=1,2,3,…),求证:{an}为等比数列;
(III)若对于任意非零实数y,总有f(y)>2.设有理数x1,x2满足|x1|<|x2|,判断f(x1)和f(x2)的大小关系,并证明你的结论.
答案

(I)令x=1,y=0

∴f(1)•f(0)=f(1)+f(1)

f(1)=

5
2

∴f(0)=2.

令x=0,

∴f(0)f(y)=f(y)+f(-y)即2f(y)=f(y)+f(-y)

∴f(y)=f(-y),对任意的实数y总成立.

∴f(x)为偶函数.

(II)令x=y=1,得f(1)f(1)=f(2)+f(0).

25
4
=f(2)+2.

f(2)=

17
4

a1=2f(2)-f(1)=

17
2
-
5
2
=6.

令x=n+1,y=1,得f(n+1)f(1)=f(n+2)+f(n).

f(n+2)=

5
2
f(n+1)-f(n).

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

=2[

5
2
f(n+1)-f(n)]-f(n+1)4f(n+1)-2f(n)

=2[f(n+1)-2f(n)]=2an(n≥1)

∴{an}是以6为首项,以2为公比的等比数列.

(III)结论:f(x1)<f(x2).

证明:设y≠0

∵y≠0时,f(y)>2,

∴f(x+y)+f(x-y)=f(x)f(y)>2f(x),即f(x+y)-f(x)>f(x)-f(x-y).

∴对于k∈N,总有f[(k+1)y]-f(ky)>f(ky)-f[(k-1)y]成立.

∴f[(k+1)y]-f(ky)>f(ky)-f[(k-1)y]>f[(k-1)y]-f[(k-2)y]>…>f(y)-f(0)>0.

∴对于k∈N总有f[(k+1)y]>f(ky)成立.

∴对于m,n∈N,若n<m,则有f(ny)<f(my)成立.

∵x1,x2∈Q,所以可设|x1|=

q1
p1
,|x2|=
q2
p2
,其中q1,q2是非负整数,p1,p2都是正整数,

|x1|=

q1p2
p1p2
,|x2|=
p1q2
p1p2

y=

1
p1p2
,t=q1p2,s=p1q2,则t,s∈N.

∵|x1|<|x2|,∴t<s

∴f(ty)<f(sy),即f(|x1|)<f(|x2|).

∵函数f(x)为偶函数.

∴f(|x1|)=f(x1),f(|x2|)=f(x2).

∴f(x1)<f(x2).

单项选择题
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