问题 解答题
已知函数f(x)=
C0n
x2n-1-
C1n
x2n-2+
C2n
x2n-3-…+
Crn
(-1)rx2n-1-r+…+
Cnn
(-1)nxn-1
,n∈N*
(1)当n≥2时,求函数f(x)的极大值和极小值;
(2)是否存在等差数列{an},使得a1
C0n
+a2
C1n
+…+an+1
Cnn
=nf(2)
对一切n∈N*都成立?并说明理由.
答案

(1)f(x)=xn-1[

C0n
xn-
C1n
xn-1+
C2n
xn-2-…+
Crn
(-1)rxn-r+…+(-1)n
Cnn
]=xn-1(x-1)n,f'(x)=(n-1)xn-2(x-1)n+xn-1•n(x-1)n-1=xn-2(x-1)n-1[(n-1)(x-1)+nx],

令f'(x)=0得x1=0,x2=

n-1
2n-1
x3=1,

因为n≥2,所以x1<x2<x3.…(2分)

当n为偶数时f(x)的增减性如下表:

x(-∞,0)0(0,
n-1
2n-1
)
n-1
2n-1
(
n-1
2n-1
,1)
1(1,+∞)
f'(x)+0+0-0+
f(x)无极值极大值极小值
所以当x=
n-1
2n-1
时,y极大
(n-1)n-1(-n)n
(2n-1)2n-1
;当x=1时,y极小=0.…(4分)

当n为奇数时f(x)的增减性如下表:

x(-∞,0)0(0,
n-1
2n-1
)
n-1
2n-1
(
n-1
2n-1
,1)
1(1,+∞)
f'(x)+0-0+0+
f(x)极大值极小值无极值
所以x=0时,y极大=0;当x=
n-1
2n-1
时,y极小=
(n-1)n-1(-n)n
(2n-1)2n-1
.…(6分)

(2)假设存在等差数列{an}使a1

C0n
+a2
C1n
+a3
C2n
+…+an+1
Cnn
=n•2n-1成立,

由组合数的性质

Cmn
=
Cn-mn

把等式变为an+1

C0n
+an
C1n
+an-1
C2n
+…+a1
Cnn
=n•2n-1

两式相加,因为{an}是等差数列,所以a1+an+1=a2+an=a3+an-1=…=an+1+a1

(a1+an+1)(

C0n
+
C1n
+…+
Cnn
)=n•2n

所以a1+an+1=n. …(8分)

再分别令n=1,n=2,得a1+a2=1且a1+a3=2,

进一步可得满足题设的等差数列{an}的通项公式为an=n-1(n∈N*).…(10分)

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