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1、试题题目:已知:函数fn(x)(n∈N*)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),其中f1(x)=x+1..

发布人:繁体字网(www.fantiz5.com) 发布时间:2015-12-10 07:30:00

试题原文

已知:函数fn(x)(n∈N*)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),其中f1(x)=x+1+
1
x
,并且当n>1且n∈N*时,满足fn(x)-fn-1(x)=xn+
1
xn

(1)求函数fn(x)(n∈N*)的解析式;
(2)当n=1,2,3时,分别研究函数fn(x)的单调性与值域;
(3)借助(2)的研究过程或研究结论,提出一个类似(2)的研究问题,并写出问题的研究过程与研究结论.
【第(3)小题将根据你所提出问题的质量,以及解决所提出问题的情况进行分层评分】

  试题来源:崇明县一模   试题题型:解答题   试题难度:中档   适用学段:高中   考察重点:函数的定义域、值域



2、试题答案:该试题的参考答案和解析内容如下:
(1)由于
f2(x)-f1(x)=x2+
1
x2
f3(x)-f2(x)=x3+
1
x3
fn(x)-fn-1(x)=xn+
1
xn
;                           (2分)
所以fn(x)=xn+xn-1+…+x+1+
1
x
+…+
1
xn-1
+
1
xn
;                  (4分)
(2)(每小题结论正确(1分),证明(1分),共6分)
当n=1时,f1(x)=x+1+
1
x
,易证函数的单调递增区间为(-∞,-1),(1,+∞);
单调递减区间为(-1,0),(0,1);值域为(-∞,-1]∪[3,+∞)
当n=2时,f2(x)=x2+x+1+
1
x
+
1
x2
f2(x)=(x+
1
x
+
1
2
)2-
5
4
,易证函数的单调递增区间为(-1,0),(1,+∞;单位递减区间为(-∞,-1),(0,1);因此函数在(-∞,0)值域为[f2(-1),+∞),在(0,+∞)上值域为[5,+∞)
因此函数f2(x)=x2+x+1+
1
x
+
1
x2
值域为[1,+∞)
当n=3时,f3(x)=x2+x+1+
1
x
+
1
x2
+x3+
1
x3
=f2(x)+x3+
1
x3

易证f2(x)、x3+
1
x3
,在(0,1)单调递减,在(1,+∞)单调递增,
所以f3(x)=x2+x+1+
1
x
+
1
x2
+x3+
1
x3
在(0,1)单调递减,在(1,+∞)单调递增.
由于f3(x)=x3+x2+x+1+
1
x
+
1
x2
+
1
x3
=(
1-x4
1-x
)(1+
1
x3
)-1
,用定义易证f3(x)=x3+x2+x+1+
1
x
+
1
x2
+
1
x3
在(-∞,-1)单调递增,在(-1,0)上单调递减.f3(x)=x3+x2+x+1+
1
x
+
1
x2
+
1
x3
的值域为(-∞,-1]∪[7,+∞)
(3)以下给出若干解答供参考,评分方法参考本小题阅卷说明:
第一类问题
结论一、f4(x)=x4+x3+x2+x+1+
1
x
+
1
x2
+
1
x3
+
1
x4
单调递增区间为(-1,0),(1,+∞)单调递减区间为(-∞,-1),(0,1);值域为[1,+∞);
结论二、f5(x)=x5+x4+x3+x2+x+1+
1
x
+
1
x2
+
1
x3
+
1
x4
+
1
x5
单调递增区间为(-∞,-1),(1,+∞)
;单调递减区间为(0,1),(-1,0),值域为(-∞,-1]∪[11,+∞)
 解法及评分说明:解法与f3(x)=x3+x2+x+1+
1
x
+
1
x2
+
1
x3
类同,结论分2分,证明正确得2分,共4分;
第二类问题
结论三、当x>0时,fn(x)=xn+xn-1+…+x+1+
1
x
+…+
1
xn-1
+
1
xn

在(0,1)单调递减,在(1,+∞)单调递增,值域为[2n+1,+∞)
 结论四、当x<0且n为奇数时,fn(x)=xn+xn-1+…+x+1+
1
x
+…+
1
xn-1
+
1
xn
在(-1,0)单调递减,在(-∞,-1)单调递增;值域为(-∞,-1];
结论五、当x<0且n为偶数时,fn(x)=xn+xn-1+…+x+1+
1
x
+…+
1
xn-1
+
1
xn
在(-∞,-1)单调递减,在(-1,0)单调递增;值域为[1,+∞);
解法及评分说明:结论三的单调性证明可以用数学归纳法完成;即;x>0时.
①当n=1时,f1(x)=x+1+
1
x
,用定义易证函数在(0,1)单调递减;在(1,+∞)上单调递增;计算得值域为(-∞,-1]∪[3,+∞)
 ②设函数fn(x)=xn+xn-1+…+x+1+
1
x
+…+
1
xn-1
+
1
xn
(n∈N*)在(0,1)单调递减;在(1,+∞)
上单调递增;计算得值域为[2n+1,+∞)
 则fn+1(x)=fn(x)+xn+1+
1
xn+1
,对于任意0<x1<x2,fn+1(x2)-fn+1(x1) 
=fn(x2)-fn(x1)+
xn+12
+
1
xn+12
-
xn+11
-
1
xn+11
 
=fn(x2)-fn(x1)+(
xn+12
-
xn+11
)(1-
1
xn+11
xn+12
)
,易证函数fn+1(x)=fn(x)+xn+1+
1
xn+1
在(0,1)
单调递减,在(1,+∞)上单调递增;值域为[2(n+1)+1,+∞).
所以由①、②可得结论成立.
结论四及结论五的证明,可以先求和,后用定义进行证明,即:fn(x)=(
1-xn+1
1-x
)×(1+
1
xn
)-1

fn(x2)-fn(x1)=
(
xn+12
-
xn+11
)(
1
xn1
xn2
-1)+(
xn2
-
xn1
)(x2x1-
1
xn+11
xn+12
)
(1-x1)(1-x2)
,容易获得结论的证明.
解法及评分说明:结论分3分,证明正确得3分,共6分;
第三类问题
结论六:当n为奇数时,fn(x)=xn+xn-1+…+x+1+
1
x
+…+
1
xn-1
+
1
xn
在(-1,0),(0,1)
单调递减,在(-∞,-1),(1,+∞)单调递增;值域为(-∞,-1]∪[2n+1,+∞);
结论七:当n为偶数时单调递增区间为(-1,0),(1,+∞),单调递减区间为(-∞,-1),(0,1)
;值域为[1,+∞);
结论八:当n为奇数时,fn(x)=xn+xn-1+…+x+1+
1
x
+…+
1
xn-1
+
1
xn
在(-1,0),(0,1)单调递减,在(-∞,-1),(1,+∞)单调递增;值域为(-∞,-1]∪[2n+1,+∞);
当n为偶数时单调递增区间为(-1,0),(1,+∞),单调递减区间为(-∞,-1),(0,1);值域为[1,+∞);
解法及评分说明:解法与第二类问题类同.结论分4分,求解正确得4分,共8分.
3、扩展分析:该试题重点查考的考点详细输入如下:

    经过对同学们试题原文答题和答案批改分析后,可以看出该题目“已知:函数fn(x)(n∈N*)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),其中f1(x)=x+1..”的主要目的是检查您对于考点“高中函数的定义域、值域”相关知识的理解。有关该知识点的概要说明可查看:“高中函数的定义域、值域”。


4、其他试题:看看身边同学们查询过的数学试题:

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