已知函数f(x)=|x-a|,g(x)=x2+2ax+1(a为正实数),且函数f(x)与g(x)的图象在y轴上的截距相等. (1)求a的值; (2)对于函数F(x)及其定义域D,若存在x0∈D,使F(x0)=x0成立,则称x0为F(x)的不动点.若f(x)+g(x)+b在其定义域内存在不动点,求实数b的取值范围; (3)若n为正整数,证明:10f(n)•(
(参考数据:lg3=0.3010,(
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(1)∵函数f(x)与g(x)的图象在y轴上的截距相等,∴f(0)=g(0),即|a|=1.
又a>0,∴a=1. …(2分)
(2)由(1)知,f(x)+g(x)+b=
.x2+3x+bx≥1 x2+x+2+bx<1
当x≥1时,若f(x)+g(x)+b存在不动点,则有x2+3x+b=x,即b=-x2-2x=-(x+1)2+1. …(3分)
∵x≥1,∴-(x+1)2+1≤-3,此时b≤-3. …(4分)
当x<1时,若f(x)+g(x)+b存在不动点,则有x2+x+2+b=x,即b=-x2-2…(5分)
∵x<1,∴-x2-2≤-2,此时b≤-2. …(6分)
故要使得f(x)+g(x)+b在其定义域内存在不动点,则实数b的取值范围应为(-∞,-2]. …(7分)
(3)证明:设G(n)=10f(n )•(
)g( n ).4 5
因为n为正整数,
∴G(n)=10n-1•(
) n2+2n+1>0. …(8分)4 5
∴
=G(n+1) G(n)
=10×(10n•(
) (n+1)2+2(n+1)+14 5 10n-1•(
) n2+2n+14 5
) 2n+3. …(9分)4 5
当
<1时,10×(G(n+1) G(n)
) 2n+3<1,即(2n+3)lg(4 5
)<-1,亦即2n+3>4 5
,∴n>-1 3lg2-1
-1 2-6lg2
≈3.7. …(11分)3 2
由于n为正整数,因此当1≤n≤3时,G(n)单调递增;当n≥4时,G(n)单调递减.
∴G(n)的最大值是max{G(3),G(4)}. …(12分)
又G(3)=102×(
)16=100×0.0281=2.81,G(4)=103×(4 5
)25=1000×0.0038=3.8,4 5
…(13分)
∴G(n)≤G(4)<4. …(14分)