问题 解答题
已知定义在实数集上的函数fn(x)=xn,n∈N*,其导函数记为f'n(x),且满足:f2(ξ2)=f2(ξ1)+(ξ2-ξ1)f2[ξ1+
1
λ
(ξ2-ξ1)]
(ξ1≠ξ2),λ,ξ1,ξ2为常数.
(Ⅰ)试求λ的值;
(Ⅱ)设函数f2n-1(x)与fn(1-x)的乘积为函数F(x),求F(x)的极大值与极小值;
(Ⅲ)试讨论关于x的方程
f′n(1+x)
f′n+1(1+x)
=
λn-1
λn+1-1
在区间(0,1)上的实数根的个数.
答案

(Ⅰ)f2(x)=x2,则f2′(x)=2x,

ξ22=ξ12+2(ξ2-ξ1)[ξ1+

1
λ
(ξ2-ξ1)],又ξ1≠ξ2

ξ2+ξ1=2ξ1+

2
λ
(ξ2-ξ1)⇒λ=2.…(4分)

(Ⅱ)令y=F(x)=f2n-1(x)•fn(1-x)=(1-x)n•x2n-1

则y'=-n(1-x)n-1•x2n-1+(2n-1)x2n-2•(1-x)n=x2n-2•(1-x)n-1[(2n-1)-(3n-1)x],…(3分)

令y'=0,得x1=0,x 2=

2n-1
3n-1
x3=1,且x1<x2<x3

当n为正偶数时,随x的变化,y'与y的变化如下:

x(-∞,0)0(0,
2n-1
3n-1
)
2n-1
3n-1
(
2n-1
3n-1
,1)
1(1,+∞)
y'+0+0-0+
y极大值极小值
所以当x=
2n-1
3n-1
时,y极大=
(2n-1)2n-1nn
(3n-1)3n-1
;当x=1时,y极小=0.…(7分)

当n为正奇数时,随x的变化,y'与y的变化如下:

x(-∞,0)0(0,
2n-1
3n-1
)
2n-1
3n-1
(
2n-1
3n-1
,1)
1(1,+∞)
y'+0+0-0+
y极大值
所以当x=
2n-1
3n-1
时,y极大=
(2n-1)2n-1nn
(3n-1)3n-1
;无极小值.…(10分)

(Ⅲ)由(Ⅰ)知,

f′n(1+x)
f′n+1(1+x)
=
2n-1
2n+1-1
,即
n(1+x)n-1
(n+1)(1+x)n
=
2n-1
2n+1-1
(x≠-1)

所以方程为

n
(n+1)
1
1+x
=
2n-1
2n+1-1
(x≠-1),…(12分)∴x=
n(2n+1-1)-(n+1)(2n-1)
(n+1)(2n-1)
=
1+(n-1)2n
(n+1)(2n-1)
>0
,…(13分)

x-1=

n+2-2n+1
(n+1)(2n-1)
,而对于n∈N*,有2n+1>n+2(利用二项式定理可证),∴x<1.…(14分)

综上,对于任意给定的正整数n,方程只有唯一实根,且总在区间(0,1)内,所以原方程在区间(0,1)上有唯一实根.…(15分)

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