问题 解答题
设函数f(x)=
x2
ax-2
(a∈N*),又存在非零自然数m,使得f(m)=m,f(-m)<-
1
m
成立.
(1)求函数f(x)的表达式;
(2)设{an}是各项非零的数列,若f(
1
an
)=
1
4(a1+a2+…+an)
对任意n∈N*成立,求数列{an}的一个通项公式;
(3)在(2)的条件下,数列{an}是否惟一确定?请给出判断,并予以证明.
答案

(1)∵f(x)=

x2
ax-2
(a∈N*),

∴f(m)=

m2
am-2
=m,且m≠0,

∴(a-1)m=2,显然a≠1,所以m=

2
a-1
①;

又f(-m)=

m2
-am-2
<-
1
m
,即
m3
am+2
>1,

由(a,m∈N*)得:m3>am+2②,

把①代入②,得

8
(a-1)3
2a
a-1
+2;

整理,得

8
(a-1)3
-
2
a-1
-4>0,

根据a≠1,a∈N*,取a=2,满足上式,当a≥3时,

8
(a-1)3
-
2
a-1
-4<0,

故a=2,此时m=2;

所以,函数f(x)=

x2
2x-2

(2)令sn=a1+a2+…+an,根据(1)知f(x)=

x2
2x-2
,则f(
1
an
)
=
1
2an-2an2

代入f(

1
an
)=
1
4(a1+a2+…+an)

得2an-2an2=4(a1+a2+…+an)=4sn,即an-an2=2sn

∴an-1-an-12=2sn-1(n≥2),

∴(an-an2)-(an-1-an-12)=2an

∴an+an-1=0,或an-an-1=-1(n≥2),

又当n=1时,a1-a12=2a1

∴a1=0(舍去),或a1=-1;

由an-an-1=-1,得{an}是等差数列,通项an=-n.

(3)由(2)的条件知,数列{an}的通项公式不止一个,

例如由an+an-1=0,且a1=-1,可得an=(-1)n(n为奇数时);

所以,数列{an}不是惟一确定的.

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