问题 解答题
已知A(x1,y1),B(x2,y2)是函数f(x)=
2x
1-2x
,x≠
1
2
-1,x=
1
2
的图象上的任意两点,点M在直线x=
1
2
上,且
AM
=
MB

(1)求x1+x2的值及y1+y2的值;
(2)已知S1=0,当n≥2时,Sn=f(
1
n
)+f(
2
n
)+f(
3
n
)+…+f(
n-1
n
)
,设an=2Sn,Tn为数列{an}的前n项和,若存在正整数c,m,使得不等式
Tm-c
Tm+1-c
1
2
成立,求c和m的值.
(3)在(2)的条件下,设bn=31-Sn,求所有可能的乘积bi•bj(1≤i≤j≤n)的和.
答案

(1)根据点M在直线x=

1
2
上,设M(
1
2
yM)
,则
AM
=(
1
2
-x1yM-y1)
MB
=(x2-
1
2
y2-yM)

AM
=
MB
,∴x1+x2=1.

①当x1=

1
2
时,x2=
1
2
,y1+y2=f(x1)+f(x2)=-1-1=-2;

②当x1

1
2
时,x2
1
2
y1+y2=-2
2x1
1-2x1
+
2x2
1-2x2
=
2x1(1-2x2)+2x2(1-2x1)
(1-2x1)(1-2x2)

=

2(x1+x2)-8x1x2
1-2(x1+x2)+4x1x2
=
2(1-4x1x2)
4x1x2-1
=-2

综合①②得,y1+y2=-2.

(2)由(1)知,当x1+x2=1时,y1+y2=-2.

f(

k
n
)+f(
n-k
n
)=-2,k=0,1,2,…,n-1,

∴n≥2时,Sn=f(

1
n
)+f(
2
n
)
+f(
3
n
)
+…+f(
n-1
n
)
,①Sn=f(
n-1
n
)+f(
n-2
n
)+f(
n-3
n
)+…+f(
1
n
)
,②

①+②得,2Sn=-2(n-1),则Sn=1-n.

又n=1时,S1=0满足上式,∴Sn=1-n.

an=2Sn=21-n,∴Tn=1+

1
2
+…+(
1
2
)n-1=2-
2
2n

Tm-c
Tm+1-c
1
2
,∴
2(Tm-c)-(Tm+1-c)
2(Tm+1-c)
<0

c-(2Tm-Tm+1)
c-Tm+1
<0

Tm+1=2-

1
2m
,∴2Tm-Tm+1=4-
4
2m
-2+
1
2m
=2-
3
2m

1
2
≤2-
3
2m
<c<2-
1
2m
<2
,c,m为正整数,∴c=1,

当c=1时,

2-
3
2m
<1
2-
1
2m
>1
,∴1<2m<3,∴m=1.

(3)bn=31-Sn=3nbibj=3i+j,(1≤i≤j≤n)

将所得的积排成如下矩阵:A=

31+131+231+331+n
 32+232+332+n
  33+333+n
   
    3n+n
,设矩阵A的各项和为S.

在矩阵的左下方补上相应的数可得B=

31+131+231+331+n
32+132+232+332+n
33+133+233+333+n
3n+13n+23n+33n+n

矩阵B中第一行的各数和S1=32+33+…+31+n=

1
2
(3n+2-9),

矩阵B中第二行的各数和S2=33+34+…+32+n=

3
2
(3n+2-9),

矩阵B中第n行的各数和Sn=3n+1+3n+2+…+3n+n=

3n-1
2
(3n+2-9),

从而矩阵B中的所有数之和为S1+S2+…+Sn=

9
4
(3n-1)2

所以S=

1
2
[
9
4
(3n-1)2-(32+34+…+32n)]=
32n-36×3n+27
16

单项选择题
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