问题 解答题

已知函数f(x)=xk+b(常数k,b∈R)的图象过点(4,2)、(16,4)两点.

(1)求f(x)的解析式;

(2)若函数g(x)的图象与函数f(x)的图象关于直线y=x对称,若不等式g(x)+g(x-2)>2ax+2恒成立,求实数a的取值范围;

(3)若P1,P2,P3,…,Pn,…是函数f(x)图象上的点列,Q1,Q2,Q3,…,Qn,…是x正半轴上的点列,O为坐标原点,△OQ1P1,△Q1Q2P2,…,△Qn-1QnPn,…是一系列正三角形,记它们的边长是a1,a2,a3,…,an,…,探求数列an的通项公式,并说明理由.

答案

(1)

2=4k+b
4=16k+b

⇒b=0,k=

1
2

⇒f(x)=

x

(2)g(x)=x2(x≥0)

g(x)+g(x-2)>2ax+2

x-2≥0
x2+(x-2)2>2ax+2

原问题等价于a<x+

1
x
-2在x∈[2,+∞)恒成立,

利用函数y=x+

1
x
-2在区间[2,+∞)上为增函数,

可得a<

1
2

(3)由

y=
x
y=
3
x
⇒x=
1
3
a1=
2
3

y=
x
y=
3
(x-Sn-1)
3
x-
x
-
3
Sn-1=0⇒x=
1+6Sn-1+
1+12Sn-1
6

将x代入an=2(x-Sn-1)=

1
3
+
1
3
1+12Sn-1

(an-

1
3
)2=
1
9
•(1+12Sn-1)且a1=
2
3

(an+1-

1
3
)2=
1
9
•(1+12Sn),

两式相减可得:(an+1-

1
3
)2-(an-
1
3
)2=
4
3
an(an+1-
1
3
)2=(an+
1
3
)2
⇒(an+1+an)(an+1-an-
2
3
)=0

又,因为an>0,所以an+1-an-

2
3
=0,

从而an是以

2
3
为首项,
2
3
为公差的等差数列,即an=
2n
3

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