问题 解答题
设函数fn(x)=-2n+
2
x
+
22
x2
+…+
2n
xn

(1)求函数f2(x)在
1,2
上的值域;
(2)证明对于每一个n∈N*,在
1,2
上存在唯一的xn,使得fn(xn)=0;
(3)求f1(a)+f2(a)+…+fn(a)的值.
答案

(1)f2(x)=-4+

2
x
+
4
x2

x∈

1,2
,令t=
1
x
1
2
,1
,则y=4t2+2t-4.

对称轴t=-

1
4
,∴y=4t2+2t-4在
1
2
,1
上单调递增,∴f2(x)在
1,2
上的值域为
-2.2
.…(4分)

(2)证明:∵对于1≤x1<x2≤2,m∈N*1≤

xm1
xm2
1
xm2
1
xm1
,从而
2m
xm2
2m
xm1
,∴y=
2m
xm
,m∈N*,在x∈
1,2
上单调递减,

fn(x)=-2n+

2
x
+
22
x2
+…+
2n
xn
,在x∈
1,2
上单调递减.

fn(1)=-2n+2+22+…+2n=2n-2≥0fn(2)=-2n+n.…(7分)

当n≥2时,fn(2)=-2n+n=-(1+1)n+n=-

C0n
-
C1n
-
C2n
-…-
Cnn
+n<0,

又f1(2)=-2+1=-1<0,即对于任意自然数n有fn(2)=-2n+n<0

∴对于每一个n∈N*,存在唯一的xn

1,2
,使得fn(xn)=0…(11分)

(3)fm(a)=-2m+

2
a
+
22
a2
+…+
2m
am

当a=2时,fm(a)=-2m+m,∴f1(a)+f2(a)+…+fn(a)=-2n+1+

n(n+1)
2
+2.…(14分)

当a≠2且a≠0时,fm(a)=-2m+

2
a
+
22
a2
+…+
2m
am
=-2m+
2
a
[1-(
2
a
)
m
]
1-
2
a

f1(a)+f2(a)+…+fn(a)=-2n+1+2+

2n
a-2
-
4
(a-2)2
+
2n+2
(a-2)2an
…(18分)

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