每日一题[2869]三合一

已知函数 $y=f(x)$ 的定义域为 $\mathbb{R}$,当 $x<0$ 时,$f(x)>1$,且对任意的实数 $x , y \in \mathbb{R}$,等式 $f(x) f(y)=f(x+y)$ 成立,若数列 $\left\{a_n\right\}$ 满足 $f\left(a_{n+1}\right) f\left(\dfrac{1}{1+a_n}\right)=1$($n \in \mathbb{N}^{\ast}$),且 $a_1=f(0)$,则下列结论成立的是(       )

A.$f\left(a_{2013}\right)>f\left(a_{2016}\right)$

B.$f\left(a_{2014}\right)>f\left(a_{2017}\right)$

C.$f\left(a_{2016}\right)<f\left(a_{2015}\right)$

D.$f\left(a_{2013}\right)>f\left(a_{2015}\right)$

答案    D.

解析    取 $y\to 0$,有\[f(x)\cdot f(0)=f(x),\]因此 $f(0)=1$.再取 $y\to -x$,有\[f(x)\cdot f(-x)=1\implies f(-x)=\dfrac{1}{f(x)},\]因此当 $x<0$ 时,$f(x)>1$;当 $x>0$ 时,$0<f(x)<1$. 对于任意实数 $x,y\in\mathbb R$ 且 $x<y$,有\[\dfrac{f(x)-f(y)}{x-y}=\dfrac{f(y+(x-y))-f(y)}{x-y}=\dfrac{f(y)\left(f(x-y)-1\right)}{x-y}<0,\]因此 $f(x)$ 在 $\mathbb R$ 上单调递减.进而\[f\left(a_{n+1}\right) f\left(\dfrac{1}{1+a_n}\right)=1\iff f\left(a_{n+1}+\dfrac{1}{1+a_n}\right)=f(0)\iff a_{n+1}+\dfrac{1}{1+a_n}=0,\]从而 $a_1=1$,且\[a_{n+1}=-\dfrac{1}{1+a_n},\]计算可得\[a_n:\underbrace{1,-\dfrac 12,-2},\underbrace{1,-\dfrac 12,-2},\cdots,\]从而\[a_{2013}=a_{2016}=-2<a_{2014}=a_{2017}=-\dfrac 12<a_{2015}=1,\]进而\[f(a_{2013})=f(a_{2016})>f(a_{2014})=f(a_{2017})>f(a_{2015}).\]

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