已知f(x)是定义在(−1,1)上的函数,f(12)=−1,且对任意x,y∈(−1,1),有f(x)+f(y)=f(x+y1+xy).
(1) 求证:f(x)是奇函数;
(2) 若数列{xn}满足x1=12,xn+1=2xn1+x2n,求f(xn);
(3) 证明:1+f(15)+f(111)+⋯+f(1n2+3n+1)+f(1n+2)=0.
分析与解 (1) 令x=y=0,可得2f(0)=f(0),于是f(0)=0.再令y=−x,则有f(x)+f(−x)=f(0)=0,
于是命题得证.
(2) 令x=y=xn可得2f(xn)=f(2xn1+x2n)=f(xn+1),
于是{f(xn)}是首项为f(12)=−1,公比为2的等比数列,进而f(xn)=−2n−1(n∈N∗).
(3) 根据题意,有f(1k2+3k+1)=f((k+2)−(k+1)(k+2)⋅(k+1)−1)=f(1k+1−1k+21−1k+1⋅1k+2)=f(1k+1)+f(−1k+2)=f(1k+1)−f(1k+2),
于是n∑k=1f(1k2+3k+1)=n∑k=1[f(1k+1)−f(1k+2)]=f(12)−f(1n+2),
因此原命题得证.