问题 解答题
已知函数f(x)(x∈R,x≠
1
a
)
满足ax•f(x)=2bx+f(x),a≠0,f(1)=1;且使f(x)=2x成立的实数x只有一个.
(Ⅰ)求函数f(x)的表达式;
(Ⅱ)若数列{an}满足a1=
2
3
,an+1=f(an),bn=
an
1-an
,n∈N*,证明数列{bn}是等比数列,并求出{bn}的通项公式.
答案

(Ⅰ)由ax•f(x)=2bx+f(x),x≠

1
a
,a≠0,得f(x)=
2bx
ax-1
.…(2分)

由f(1)=1,得a=2b+1.…(3分)

由f(x)=2x只有一解,即

2bx
ax-1
=2x,也就是2ax2-2(1+b)x=0(a≠0)只有一解,

∴4(1+b)2-4×2a×0=0

∴b=-1.…(5分)

∴a=-1.

f(x)=

2x
x+1
.…(6分)

(Ⅱ)解法一:∵a1=

2
3
,an+1=f(an),

a2=f(a1)=f(

2
3
)=
4
5
a3=f(a2)=f(
4
5
)=
8
9
a4=f(a3)=f(
8
9
)=
16
17
,…(7分)

猜想,an=

2n
2n+1
(n∈N*).…(8分)

下面用数学归纳法证明:

①当n=1时,左边=a1=

2
3
,右边=
21
21+1
=
2
3
,∴命题成立.…(10分)

②假设n=k时,命题成立,即ak=

2k
2k+1

当 n=k+1时,ak+1=f(ak)=

2ak
ak+1
=
2k
2k+1
2k
2k+1
+1
=
2k+1
2k+1+1

∴当 n=k+1时,命题成立.…(12分)

由①②可得,当n∈N*时,有an=

2n
2n+1
.…(13分)

bn=

an
1-an
=2n,(n∈N*),

bn+1
bn
=2,(n∈N*)a1=2

∴{bn}是首项为2,公比为2的等比数列,其通项公式为bn=2n.…(14分)

解法二:∵a1=

2
3
an+1=f(an)=
2an
an+1

1
an+1
=
1
2
(
1
an
+1)…(8分)

1
an+1
-1=
1
2
(
1
an
-1),…(10分)

1
bn+1
=
1
2bn
bn+1=2bn(n∈N+)…(12分)

则数列{bn}是以b1=2为首项2为公比的等比数列,bn=2n,(n∈N*)…(14分)

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