设函数y=f(x)对任意的实数x,都有 f(x)= 1 2 f(x-1) ,且当x∈[0,1]时,f(x)=27x 2

设函数y=f(x)对任意的实数x,都有 f(x)=
1
2
f(x-1)
,且当x∈[0,1]时,f(x)=27x 2 (1-x).
(1)若x∈[1,2]时,求y=f(x)的解析式;
(2)对于函数y=f(x)(x∈[0,+∞)),试问:在它的图象上是否存在点P,使得函数在点P处的切线与 x+y=0平行.若存在,那么这样的点P有几个;若不存在,说明理由.
(3)已知 n∈N * ,且 x n ∈x[n,n+1],记 S n =f(x 1 )+f(x 2 )+…+f(x n ),求证:0≤S n <4.
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(1)∵f(x)=
1
2 f(x-1) ,
设x∈[1,2],则0≤x-1≤1,
∴f(x)=
1
2 f(x-1) =
27
2 (x-1) 2 (2-x).
(2)设x∈[n,n+1],则0≤x-n≤1,
f(x-n)=27(x-n)(n+1-x),
∴f(x)=
1
2 f(x-1) =
1
2 2 (x-2) =
1
2 3 (x-3) =…=
1
2 n (x-n) =
27
2 n (x-n) 2 (n+1-x),
∴y=f(x),x∈[0,+∞].
f(x)=
27
2 n (x-n ) 2 (n+1-x) ,x∈[n,n+1],n∈N.
∴f′(x)=
27
2 n [2(x-n)(n+1-x)-(x-n ) 2 ]
=-
27
2 n [3x 2 -2(3n+1)x+n(3n+2)]
=-
81
2 n [x 2 -2(n+
1
3 )x+n(n+
2
3 )]
=-
81
2 n (x-n)[x-(n+
2
3 )],
∴问题转化为判断关于x的方程-
81
2 n (x-n)[x-(n+
2
3 )]=-1在[n,n+1],n∈N内是否有解,
即 (x-n)[x-(n+
2
3 )]=-1 在[n,n+1],n∈N内是否有解,
令g(x)=(x-n)[x-(n+
2
3 )]-
2 n
81 =x n -
6n+2
3 x+
3 n 2 +2n
3 -
2 n
81 ,
函数y=g(x)的图象是开口向上的抛物线,
其对称轴是直线x=n+
1
3 ∈[n,n+1],
判别式 △=(-
6n+2
3 ) 2 -4(
3 n 2 +2n
3 -
2 n
81 ) =
4
9 +
2 n+2
81 >0 ,
且g(n)=-
2 n
81 <0 ,g(n+1)=
1
3 -
2 n
81 =
27- 2 n
81 .
①当0≤n≤4,n∈N时,∵g(n+1)>0,
∴方程 (x-n)[x-(n+
2
3 )]=-1 分别在区间[0,1],[1,2],[2,3],[3,4],[4,5]上各有一解,
即存在5个满足题意的点P.
②当n≥5(n∈N)时,∵g(n+1)<0,
∴方程 (x-n)[x-(n+
2
3 )]=-1 在区间[n,n+1],n∈N,n≥5上无解.
综上所述,满足题意的点P有5个.
(3)由(2)知f′(x)=-
81
2 n (x-n)[x-(n+
2
3 )],
∴当x∈(n,n+
2
3 )时,f′(x)>0,f(x)在(n+
2
3 ,n+1)上递减,
∴当x∈[n,n+1],n∈N时,f(x) max =f(n+
2
3 )=
1
2 n-1 ,
又f(x)≥f(n)=f(n+1)=0,
∴对任意的n∈N * ,当x n ∈[n,n+1]时,都有0 ≤f( x n )≤
1
2 n-1 ,
∴S n =f(x 1 )+f(x 2 )+…+f(x n

1
2 -1 +
1
2 0 +
1
2 +
1
2 2 +…+
1
2 n-2
=4-
1
2 n-1 <4,
∴0≤S n <4.

1年前

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