设函数y=f(x)的图象是曲线C1,曲线C2与C1关于直线y=x对称.将曲线C2向右平移1个单位得到曲线C3,已知曲线C3是函数y=log2x的图象.
(I)求函数f(x)的解析式;
(II)设an=nf(x)(n∈N*),求数列{an}的前n项和Sn,并求最小的正实数t,使Sn<tan对任意n∈N*都成立.
(I)由题意知,曲线C3向左平移1个单位得到曲线C2,∴曲线C2是函数y=log2(x+1)的图象.…(2分)
曲线C2与曲线C1关于直线y=x对称,∴曲线C2是函数y=log2(x+1)的反函数的图象y=log2(x+1)的反函数为y=2x-1
∴f(x)=2x-1…(4分)
(II)由题设:an=n×2n-n,n∈N*Sn=(1×21-1)+(2×22-2)+(3×23-3)+…+(n•2n-n)=(1×21+2×22+3×2
2+…+n×2n)-(1+2+3+…+n)…(6分)=(1×21+2×22+3×22+…+n×2n)-
=(1×21+2×22+3×23+…+n×2n)-n(n+1) 2
①n(n+1) 2
2Sn=(1×22+2×23+3×24+…+n×2n+1)-n(n+1)②
由②-①得,Sn=-(21+22+23+…+2n)+n×2n+1-n(n+1) 2
,=-
+n×2n+1-2-2n+1 1-2
=(n-1)×2n+1-n(n+1) 2
…(8分)n2+n-4 2
当t=2,Sn-2an=[(n-1)2n+1-
]-2(n×2n-n)=-[2n+1+n2+n-4 2
]S1-2a1=-1<0,S2-2a2=-5<0,S3-2a3=-14<0(n+1)(n-4) 2
当n≥4时,Sn-2an=-[2n+1+
]<0∴当t=2时,对一切n∈N*,Sn<2an恒成立.(n+1)(n-4) 2
当0<t<2时,Sn-2an=[(n-1)2n+1-
]-t(n×2n-n)=[(2-t)n-2]×2n-n2+n-4 2
+tn+2>[(2-t)n-2]×2n-n2+n 2 n2+n 2
记M=
,则当n大于比M大的正整数时,Sn-tan>2n-3 2-t
=[1+n+n(n+1) 2
+…]-n(n-1) 2
>0n2+n 2
也就证明当t∈(0,2)时,存在正整数n,使得Sn>tan.
也就是说当t∈(0,2)时,Sn≤tan不可能对一切n∈N*都成立.∴t的最小值为2.…(14分)