设函数f(x)的图象是由函数g(x)=cos2x+
(1)将函数g(x)的图象向右平移
(2)将函数h(x)的图象上各点的纵坐标缩短为原来的m(0<m<
(Ⅰ)求f(x)的表达式; (Ⅱ)判断方程f(x)=x的实根的个数,证明你的结论; (Ⅲ)设数列{an}满足a1=0,an+1=f(an),试探究数列{an}的单调性,并加以证明. |
(Ⅰ)g(x)=cos2x+
sinxcosx-3
=1 2
+1+cos2x 2
sin2x-3 2
…(2分)1 2
=
cos2x+1 2
sin2x=sin(2x+3 2
)…(3分)π 6
∴函数g(x)的图象向右平移
个单位,得g(x+π 12
)=sin2x,π 12
再将横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),得h(x)=sinx,…(4分)
再将函数h(x)的图象上各点的纵坐标缩短为原来的m(0<m<
)倍(横坐标不变),1 2
并将图象向上平移1个单位,得f(x)=msinx+1.…(5分)
(Ⅱ)方程f(x)=x有且只有一个实根.…(6分)
理由如下:
由(Ⅰ)知f(x)=msinx+1,令F(x)=f(x)-x=msinx-x+1,
因为F(0)=1>0,结合0<m<
,得F(1 2
)=m-π 2
+1<π 2
-3 2
<0.π 2
所以F(x)=0在(0,
)至少有一个根.…(7分)π 2
又因为F′(x)=mcosx-1<m-1<-
<0,1 2
所以函数F(x)在R上单调递减,
因此函数F(x)在R上有且只有一个零点,即方程f(x)=x有且只有一个实根.…(9分)
(Ⅲ)因为a1=0,an+1=f(an)=msinan+1,所以a2=1>a1,
又a3=msin1+1,因为0<1<
,所以0<sin1<1,所以a3>1=a2.π 2
由此猜测an>an-1(n≥2),即数列{an}是单调递增数列.…(11分)
以下用数学归纳法证明:n∈N,且n≥2时,an>an-1≥0成立.
(1)当n=2时,a2=1,a1=0,显然有a2>a1≥0成立.
(2)假设n=k(k≥2)时,命题成立,即ak>ak-1≥0(k≥2).…(12分)
则n=k+1时,ak+1=f(ak)=msinak+1,
因为0<m<
,所以ak=f(ak-1)=msinak-1+1<m+1<1 2
+1<1 2
.π 2
又sinx在(0,
)上单调递增,0≤ak-1<ak<π 2
,π 2
所以sinak>sinak-1≥0,所以msinak+1>msinak-1+1,
即sinak+1>msinak-1+1=f(ak-1)=ak≥0,
即n=k+1时,命题成立.…(13分)
综合(1),(2),n∈N,且n≥2时,an>an-1成立.
故数列{an}为单调递增数列.…(14分)