问题 解答题
已知函数f(x)=x-sinx,数列{an}满足:0<a1<1,an+1=f(an),n=1,2,3,….
证明:(I)0<an+1<an<1;
(II)an+1
1
6
an3
答案

证明:(I)先用数学归纳法证明0<an<1,n=1,2,3,

(i)当n=1时,由已知显然结论成立.

(ii)假设当n=k时结论成立,即0<ak<1.

因为0<x<1时f′(x)=1-cosx>0,

所以f(x)在(0,1)上是增函数.又f(x)在[0,1]上连续,

从而f(0)<f(ak)<f(1),即0<ak+1<1-sin1<1.

故n=k+1时,结论成立.

由( i)、(ii)可知,0<an<1对一切正整数都成立.

又因为0<an<1时,an+1-an=an-sinan-an=-sinan<0,

所以an+1<an

综上所述0<an+1<an<1.

(II)设函数g(x)=sinx-x+

1
6
x3,0<x<1.由(I)知,

当0<x<1时,sinx<x,

从而g′(x)=cosx-1+

x2
2
=-2sin2
x
2
+
x2
2
>-2(
x
2
)2+
x2
2
=0.

所以g(x)在(0,1)上是增函数.

又g(x)在[0,1]上连续,且g(0)=0,

所以当0<x<1时,g(x)>0成立.

于是g(an)>0,即sinan-an+

1
6
an3>0.

故an+1

1
6
an3

单项选择题
单项选择题