满分13分)已知函数fxx3,gxxx。
(Ⅰ)求函数hxfxgx的零点个数,并说明理由;
(Ⅱ)设数列a
N满足a1aa0,fa
1ga
,证明:存在常数M使得对于任意的
N,都有a
≤M解析:(I)由hxx3xx知,x0,而h00,且
h110h2620,则x0为hx的一个零点,且hx在(1,2)内有零
点,因此hx至少有两个零点
解法
1:
hx
3x2
1
1
1
x2
,记
x
3x2
1
1
1
x2
,则x
6x
1
3
x2
。
2
2
4
当x0时,x0,因此x在0上单调递增,则x在0内
至多只有一个零点。又因为1030,则x在31内有零点,所
3
3
以x在0内有且只有一个零点。记此零点为x1,则当x0x1时,
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xx10;当xx1时,xx10;所以,当x0x1时,hx单调递减,而h00,则hx在0x1内无零点;当xx1时,hx单调递增,则hx在x1内至多只有一个零点;
从而hx在0内至多只有一个零点。综上所述,hx有且只有两个零点。
解法
2:
hx
xx2
1
1
x2
,记x
x2
1
1
x2
,则x
2x
1
3
x2
。
2
当x0时,x0,因此x在0上单调递增,则x在0内
至多只有一个零点。因此hx在0内也至多只有一个零点,
综上所述,hx有且只有两个零点。
(II)记hx的正零点为x0,即x03x0x0。
(1)当ax0时,由a1a,即a1x0而a23a1a1x0x0x03,因此a2x0,
由此猜测:a
x0。下面用数学归纳法证明:
①当
1时,a1x0显然成立;
②假设当
kk1时,有akx0成立,则当
k1时,由
a3k1
ak
akx0
x0x03知,ak1x0,因此,当
k1时,ak1x0成立。
故对任意的
N,a
x0成立。
(2)当ax0时,由(1)知,hx在x0上单调递增。则hahx00,即
a3aa。从而a23a1a1aaa3,即a2a,由此猜测:a
a。下面用
数学归纳法证明:
①当
1时,a1a显然成立;
②假设当
kk1时,有aka成立,则当
k1时,由
a3k1
ak
aka
aa3知,ak1a,因此,当
k1时,ak1a成立。
故对任意的
N,a
a成立。
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综上所述,存在常数Mmaxx0a,使得对于任意的
N,都有a
M
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