问题 解答题
已知函数f(x)=x3,g (x)=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.
答案

(Ⅰ)由h(x)=x3-x-

x
知,x∈[0,+∞),而h(0)=0,且h(1)=-1<0,h(2)=6-
2
>0
,则x=0为h(x)的一个零点,且h(x)在(1,2)内有零点,

∴h(x)至少有两个零点.

由h(x)=x(x2-1-x-

1
2
),记g(x)=x2-1-x-
1
2
,则g(x)=2x+
1
2
x-
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+

a1
x0+
x0
=x03,∴a2<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+

ak
x0+
x0
=x03,知ak+1<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+

ak
<a+
a
a3,知ak+1<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.

单项选择题
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