Question

已知定義域在R上的單調函數y=f（x），存在實數x₀，使得對于任意的實數x₁，x₂，總有f（x₀x₁+x₀x₂）=f（x₀）+f（x₁）+f（x₂）恒成立．
（1）求x₀的值；
（2）若f（x₀）=1，且對任意正整數n，有a_n=

1

f(n)

，b_n=f（

1

2n

）+1，記T_n=b₁b₂+b₂b₃+…+b_nb_n+1，求a_n與T_n；
（3）在（2）的條件下，若不等式an+1+an+2+…+a2n＞

4

35

[log

1

2

(x+1)-log

1

2

(9x2-1)+1]對任意不小于2的正整數n都成立，求實數x的取值范圍．

Answer 1

分析：（1）利用賦值法，先令 x₁=x₂=0，再令x₁=1，x₂=0，代入已知恒等式即可；
（2）確定f（n）=2n-1，可求a_n，證明數列{b_n}為等比數列，利用等比數列前n項和公式即可求得T_n；
（3）令F（n）=a_n+1+a_n+2+…+a_2n，當n≥2時，F（n）＞F（n-1）＞…＞F（2），從而可得不等式組，即可求實數x的取值范圍．

解答：解：（1）令x₁=x₂=0，得f（0）=f（x₀）+2f（0），∴f（x₀）=-f（0）①
令x₁=1，x₂=0，得f（x₀）=f（x₀）+f（1）+f（0），∴f（1）=-f（0）②
由①②得f（x₀）=f（1）
又∵f（x）是單調函數，
∴x₀=1；
（2）由（1）可得 f（x₁+x₂）=f（1）+f（x₁）+f（x₂）+1
則f（n+1）=f（n）+f（1）+1=f（n）+2
又∵f（1）=1
∴f（n）=2n-1（n∈N^*），
∴a_n=

1

2n-1

∵f（1）=f（

1

2

+

1

2

）=f（

1

2

）+f（

1

2

）+f（1），
∴f（

1

2

）=0，∴b₁=f（

1

2

）+1=1
∵f(

1

2n

)=f(

1

2n+1

+

1

2n+1

)=2f(

1

2n+1

)+f(1)=2f(

1

2n+1

)+1
∴2bn+1=2f(

1

2n+1

+

1

2n+1

)=2f(

1

2n+1

)+2=f(

1

2n

)+1=bn
∴bn=(

1

2

)n-1
∴T_n=b₁b₂+b₂b₃+…+b_nb_n+1=

2

3

[1-(

1

4

)n]
（3）令F（n）=a_n+1+a_n+2+…+a_2n
則F（n+1）-F（n）=

1

4n+1

+

1

4n+3

-

1

2n+1

＞0
當n≥2時，F（n）＞F（n-1）＞…＞F（2）=a₃+a₄=

12

35

∴

12

35

＞

4

35

[log

1

2

(x+1)-log

1

2

(9x2-1)+1]
即log

1

2

(x+1)-log

1

2

(9x2-1)＜2
∴

x+1＞0 9x2-1＞0 x+1 9x2-1 ＞ 1 4

，解得-

5

9

＜x＜-

1

3

或

1

3

＜x＜1
故x∈(-

5

9

，-

1

3

)∪(

1

3

，1)

點評：本題考查了函數與數列的綜合應用能力，抽象函數表達式的應用，等差等比數列的定義，等比數列的前n項和公式，考查學生的計算能力，屬于中檔題．