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<
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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+
x3,0<x<1.由(I)知,1 6
当0<x<1时,sinx<x,
从而g′(x)=cosx-1+
=-2sin2x2 2
+x 2
>-2(x2 2
)2+x 2
=0.x2 2
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+
an3>0.1 6
故an+1<
an3.1 6