Question

若函數(shù)h（x）滿足
①h（0）=1，h（1）=0；
②對(duì)任意a∈[0，1]，有h（h（a））=a；
③在（0，1）上單調(diào)遞減．則稱h（x）為補(bǔ)函數(shù)．已知函數(shù)h（x）=（λ＞-1，p＞0）
（1）判函數(shù)h（x）是否為補(bǔ)函數(shù)，并證明你的結(jié)論；
（2）若存在m∈[0，1]，使得h（m）=m，若m是函數(shù)h（x）的中介元，記p=（n∈N₊）時(shí)h（x）的中介元為x_n，且S_n=，若對(duì)任意的n∈N₊，都有S_n＜，求λ的取值范圍；
（3）當(dāng)λ=0，x∈（0，1）時(shí)，函數(shù)y=h（x）的圖象總在直線y=1-x的上方，求P的取值范圍．

Answer 1

【答案】分析：（1）可通過(guò)對(duì)函數(shù)h（x）=（λ＞-1，p＞0）進(jìn)行研究，探究其是否滿足補(bǔ)函數(shù)的三個(gè)條件來(lái)確定函數(shù)是否是補(bǔ)函數(shù)；
（2）由題意，先根據(jù)中介元的定義得出中介元x_n通式，代入S_n=，計(jì)算出和，然后結(jié)合極限的思想，利用S_n＜得到參數(shù)的不等式，解出它的取值范圍；
（3）λ=0，x∈（0，1）時(shí)，對(duì)參數(shù)p分灰討論由函數(shù)y=h（x）的圖象總在直線y=1-x的上方這一位置關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)化，解出p的取值范圍．
解答：解：（1）函數(shù)h（x）是補(bǔ)函數(shù)，證明如下：
①h（0）==1，h（1）==0；
②任意a∈[0，1]，有h（h（a））=h（）==a
③令g（x）=（h（x））^p，有g(shù)′（x）==，因?yàn)棣耍?，p＞0，
所以當(dāng)x∈（0，1）時(shí)，g′（x）＜0，所以g（x）在（0，1）上是減函數(shù)，故h（x）在（0，1）上是減函數(shù)
由上證，函數(shù)h（x）是補(bǔ)函數(shù)
（2）當(dāng)p=（n∈N^*），由h（x）=x得，
（i）當(dāng)λ=0時(shí)，中介元x_n=，
（ii）當(dāng)λ＞-1且λ≠0時(shí)，由（*）得=∈（0，1）或=∉（0，1），得中介元x_n=，
綜合（i）（ii）：對(duì)任意的λ＞-1，中介元為x_n=，
于是當(dāng)λ＞-1時(shí)，有S_n===，
當(dāng)n無(wú)限增大時(shí)，無(wú)限接近于0，S_n無(wú)限接近于，
故對(duì)任意的非零自然數(shù)n，S_n＜等價(jià)于，即λ∈[3，+∞）
（3）當(dāng)λ=0時(shí)，h（x）=，中介元為．
（i）0＜p≤1時(shí)，，中介元為≤，所以點(diǎn)（x_p，h（x_p））不在直線y=1-x的上方，不符合條件；
（ii）當(dāng)p＞1時(shí)，依題意只需＞1-x在x∈（0，1）時(shí)恒成立，也即x^p+（1-x）^p＜1在x∈（0，1）時(shí)恒成立
設(shè)φ（x）=x^p+（1-x）^p，x∈（0，1），則φ′（x）=p（x^p-1-（1-x）^p-1）
令φ′（x）=0，得x=，且當(dāng)x∈（0，）時(shí)，φ′（x）＜0，當(dāng)x∈（，1）時(shí)，φ′（x）＞0，又φ（0）=φ（1）=1，所以x∈（0，1）時(shí)，φ（x）＜1恒成立．
綜上，p的取值范圍是（1，+∞）
點(diǎn)評(píng)：本題考查綜合法與分析法，探究性強(qiáng)，難度較大，綜合考查了轉(zhuǎn)化的思想，導(dǎo)數(shù)在最值中的運(yùn)用，極限的思想，綜合性強(qiáng)，運(yùn)算量大，對(duì)邏輯推理要求較高，極易出錯(cuò)或者找不到轉(zhuǎn)化的方向，解題時(shí)要嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，避免馬虎出錯(cuò)