问题 解答题
已知函数f(x)=
1
2
+log2
x
1-x

(Ⅰ)求证:f(x)的图象关于点(
1
2
1
2
)
成中心对称;
(Ⅱ)若Sn=f(
1
n
)+f(
2
n
)+…+f(
n-1
n
)(n∈N*,且n≥2),求Sn

(Ⅲ)已知a1=
2
3
an=
1
(Sn+1)(Sn+1+1)
(n≥2,n∈N*)
,数列{an}的前n项和为Tn.若Tn<λ(Sn+1+1)对一切n∈N*都成立,求λ的取值范围.
答案

证明:(Ⅰ)在函数f(x)图象上任取一点M(x,y),M关于(

1
2
1
2
)的对称点为N(x1,y1),

x+x1
2
=
1
2
y+y1
2
=
1
2
,∴
x=1-x1
y=1-y1
①.

∵f(x)=

1
2
+log2
x
1-x
,即y=
1
2
+log2
x
1-x
②.

将①代入②得,1-y1=

1
2
+log2
1-x1
1-(1-x1)
=
1
2
+log2
1-x1
x1
=
1
2
-log2
x1
1-x1

y1=

1
2
+log2
x1
1-x1
,∴N(x1,y1)也在f(x)图象上,∴f(x)图象关于点(
1
2
1
2
)
成中心对称.

(直接证f(x)+f(1-x)=1得f(x)图象关于点(

1
2
1
2
)成中心对称,也可给分)(5分)

(Ⅱ)由(Ⅰ)可知f(x)+f(1-x)=1,

又∵n≥2时,Sn=f(

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

③+④得2Sn=n-1,∴Sn=

n-1
2
.(9分)

(Ⅲ)由(Ⅱ)可知,当n≥2时,an=

1
(
n-1
2
+1)(
n
2
+1)
=
4
(n+1)(n+2)
=4(
1
n+1
-
1
n+2
)

∴当n≥2时,Tn=

2
3
+4(
1
3
-
1
4
+
1
4
-
1
5
+…+
1
n+1
-
1
n+2
)=
2
3
+4(
1
3
-
1
n+2
)=2-
4
n+2

∵当n=1时,T1=

2
3
也适合上式,∴Tn=2-
4
n+2
(n∈N*)

由Tn<λ(Sn+1+1)得,2-

4
n+2
<λ(
n
2
+1),∴λ>
2
n+2
(2-
4
n+2
)
,即λ>
4
n+2
-
8
(n+2)2

t=

2
n+2
,则
4
n+2
-
8
(n+2)2
=2t-2t2=-2(t-
1
2
)2+
1
2

又∵n∈N*,∴0<t≤

2
3

∴当t=

1
2
时,即n=2时,
4
n+2
-
8
(n+2)2
最大,它的最大值是
1
2
,∴λ∈(
1
2
,+∞)
.(14分)

单项选择题
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