每日一题[2782]零点序列

设函数 fn(x)=1+x+x222+x332++xnn2n=1,2,).

1、证明:对每个 nN,存在唯一的 xn[23,1],满足 fn(xn)=0

2、证明:对任意 pN,由 (1)xn 构成的数列 {xn} 满足 0<xnxn+p<1n

解析

1、本题考查函数的零点,根据零点的存在性定理结合函数的单调性论证即可. 当 n=1 时,fn(23)=13<0; 当 n2 时,根据题意fn(23)=1+23+122(23)2+132(23)3++1n2(23)n<1+23+122[(23)2+(23)3++(23)n]<13+14(23)2123=0,

fn(1)0,且 fn(x) 单调递增,因此对每个 nN,存在唯一的 xn[23,1],满足 fn(xn)=0

2、本题考查函数的零点与递推数列,利用差分的技巧化简零点的表达式是解决问题的关键. 根据题意 fn(xn)=0fn+p(xn+p)=0,而pN,fn+p(xn)=1+nk=1xknk2+n+pk=n+1xknk2=fn(xn)+n+pk=n+1xknk2>fn(xn)=0,

于是 pN,xn+p<xn,即pN,xnxn+p>0.
fn(xn)=0xn=1nk=2xknk2,
fn+p(xn+p)=0xn+p=1n+pk=2xkn+pk2,
两式相减,有xnxn+p=nk=2xkn+pxknk2+n+pk=n+1xkn+pk2<n+pk=n+11k2<1n1n+p<1n,
综上所述,原命题得证.

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