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=
1
an
-1,n∈N+
,证明数列bn是等比数列,并求出bn的通项公式;
(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,证明:a1b1+a2b2+…+anbn<1,n∈N+
答案

(Ⅰ)由ax-f(x)=2bx+f(x),(其中x≠

1
a
,a≠0),得f(x)=
2bx
ax-1

由f(1)=1,得a=2b+1①;

又f(x)=2x只有一解,即

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

∴4(1+b)2-4×2a×0=0,∴b=-1;

代入①,得a=-1;故f(x)=

2x
x+1

(Ⅱ)∵a1=

2
3
,an+1=f(an),∴an+1=
2an
an+1
,即
1
an+1
=
an+1
2an
;∴
1
an+1
-1=
1
2
(
1
an
-1)

∴数列{

1
an+1
-1}是以
1
a1
-1=
1
2
为首项,
1
2
为公比的等比数列;∴an=
2n
2n+1

∵bn=

1
an
-1=
2n +1
2n
-1=
1
2n
(n∈N*),∴
bn+1
bn
=
1
2
(n∈N*);

∴{bn}是首项为

1
2
,公比为
1
2
的等比数列,其通项公式为:bn=
1
2n

(Ⅲ)∵anbn=an

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

∴a1b1+a2b2+…+anbn=

1
21+1
+
1
22+1
+…+
1
2n+1
1
21
+
1
22
+…+
1
2n
=
1
2
(1-
1
2n
)
1-
1
2
=1-
1
2n
<1(n∈N*),即证.

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