已知函数f(x)=x3,g (x)=x+
(Ⅰ)求函数h (x)=f(x)-g (x)的零点个数.并说明理由; (Ⅱ)设数列{ an}(n∈N*)满足a1=a(a>0),f(an+1)=g(an),证明:存在常数M,使得对于任意的n∈N*,都有an≤M. |
(Ⅰ)由h(x)=x3-x-
知,x∈[0,+∞),而h(0)=0,且h(1)=-1<0,h(2)=6-x
>0,则x=0为h(x)的一个零点,且h(x)在(1,2)内有零点,2
∴h(x)至少有两个零点.
由h(x)=x(x2-1-x-
),记g(x)=x2-1-x-1 2
,则g′(x)=2x+1 2
x-1 2
,3 2
当x∈(0,+∞)时,g(x)单调递增,故可判断出h(x)在(0,+∞)仅有一个零点,
综上所述,h(x)有且只有两个零点.
(Ⅱ)记h(x)的正零点为x0,即x03=x0+
,x0
(1)当a<x0时,由a1=a,即a1<x0,而a23=a1+
<x0+a1
=x03,∴a2<x0.x0
由此猜测an<x0.下面用数学归纳法证明:
①当n=1时,a1<x0,成立.
②假设当n=k时ak<x0成立,则当n=k+1时,由ak+13=ak+
<x0+ak
=x03,知ak+1<x0.x0
因此当n=k+1时,ak+1<x0成立.
故对任意的n∈N*,an≤x0成立.
(2)当a≥x0时,由(Ⅰ)知,当x∈(x0,+∞)时,h(x)单调递增,∴h(a)h(x0)=0,从而a2≤a,由此猜测an≤a.下面用数学归纳法证明:
①当n=1时,a1≤a,成立.
②假设当n=k时ak<a成立,则当n=k+1时,由ak+13=ak+
<a+ak
<a3,知ak+1<a.a
因此当n=k+1时,ak+1<a成立.故对任意的n∈N*,an≤a成立.
综上所述,存在常数M,使得对于任意的n∈N*,都有an≤M.