Question

定義在[1，+∞）上的函數(shù)f（x）滿足：①f（2x）=cf（x）（c為正常數(shù)）；
②當(dāng)2≤x≤4時(shí)，f（x）=1-|x-3|．試解答下列問(wèn)題：
（1）設(shè)c＞2，方程f（x）=2的根由小到大依次記為a₁，a₂，a₃，…，a_n，…，試證明：數(shù)列a_2n-1+a_2n為等比數(shù)列；
（2）①是否存在常數(shù)c，使函數(shù)的所有極大值點(diǎn)均落在同一條直線上？若存在，試求出c的所有取值并寫(xiě)出直線方程；若不存在，試說(shuō)明理由；②是否存在常數(shù)c，使函數(shù)的所有極大值點(diǎn)均落在同一條以原點(diǎn)為頂點(diǎn)的拋物線上？若存在，試求出c的所有取值并寫(xiě)出拋物線方程；若不存在，試說(shuō)明理由．

Answer 1

分析：（1）先利用分類討論的方法化簡(jiǎn)函數(shù)f（x），令f(x)=cn-2(1-|

x

2n-2

-3|)=2，1-|

x

2n-2

-3|=2c2-n≤1，從而n≥3，故

x

2n-2

-3=2c2-n-1或

x

2n-2

-3=1-2c2-n，當(dāng)n≥3時(shí)，[2n-2(

2

c

)n-2]-[2n-1+2(

2

c

)n-2]=2n-1-4(

2

c

)n-2＞0，于是a₁+a₂=2²+2³，a₃+a₄=2³+2⁴，從而a_2n-1+a_2n=2ⁿ⁺¹+2ⁿ⁺²=12•2^n-1，n∈N^*．從而得出數(shù)列a_2n-1+a_2n構(gòu)成以12為首項(xiàng)，2為公比的等比數(shù)列．
（2）記函數(shù)f(x)=cn-2(1-|

x

2n-2

-3|)．(2n-1≤x≤2n，n∈N*)的極大值點(diǎn)為p_n（x_n，y_n）．由kp2p1=kp2p3（k表示直線的斜率），得c=2或c=1．分別求出當(dāng)c=2時(shí)的拋物線方程，以及當(dāng)c=4，c=

2

時(shí)，拋物線方程即可．

解答：解：函數(shù)f（x）是一個(gè)分段函數(shù)．
當(dāng)1≤x≤2時(shí)，2≤2x≤4，f(x)=

1

c

f(2x)=

1

c

(1-|2x-3|)；
當(dāng)4≤x≤8時(shí)，2≤

x

2

≤4，f(x)=cf(

x

2

)=c(1-|

x

2

-3|)；
當(dāng)2n-1≤x≤2n(n∈N*)時(shí)，f(x)=cn-2(1-|

x

2n-2

-3|)．
（1）令f(x)=cn-2(1-|

x

2n-2

-3|)=2，1-|

x

2n-2

-3|=2c2-n≤1，（2）
從而n≥3，故

x

2n-2

-3=2c2-n-1或

x

2n-2

-3=1-2c2-n，于是，x=2n-1+2(

2

c

)n-2或x=2n-2(

2

c

)n-2．
當(dāng)n≥3時(shí)，[2n-2(

2

c

)n-2]-[2n-1+2(

2

c

)n-2]=2n-1-4(

2

c

)n-2＞0
故a1=22+2(

2

c

)，a2=23-2(

2

c

)，a3=23+2(

2

c

)2，a4=24-2(

2

c

)2，于是a₁+a₂=2²+2³，a₃+a₄=2³+2⁴，從而a_2n-1+a_2n=2ⁿ⁺¹+2ⁿ⁺²=12•2^n-1，n∈N^*．
故數(shù)列a_2n-1+a_2n構(gòu)成以12為首項(xiàng)，2為公比的等比數(shù)列．（6分）
（2）記函數(shù)f(x)=cn-2(1-|

x

2n-2

-3|)．(2n-1≤x≤2n，n∈N*)的極大值點(diǎn)為p_n（x_n，y_n）．
令

xn

2n-2

-3=0，即x_n=3•2^n-2時(shí)，y_n=c^n-2，故p_n（3•2^n-2，c^n-2）．
分別令n=1，2，3得p1(

3

2

，

1

c

)，p₂（3，1），p₃（6，c）．
由kp2p1=kp2p3（k表示直線的斜率），得c=2或c=1．
當(dāng)c=2時(shí)，y_n=2^n-2，x_n=3•2^n-2，所有極大值點(diǎn)均在直線y=

1

3

x上；
當(dāng)c=1時(shí)，y_n=1對(duì)n∈N^*恒成立，此時(shí)極大值點(diǎn)均在直線y=1上．（10分）
以原點(diǎn)為頂點(diǎn)的拋物線方程可設(shè)為x²=py（p≠0）或y²=qx（q≠0）．
若p_n（3•2^n-2，c^n-2）．在拋物線x²=py（p≠0）上，則（3•2^n-2）²=pc^n-2，
即

9

p

=(

c

4

)n-2對(duì)n∈N^*恒成立，從而c=4，p=9，拋物線方程為x²=9y；
若p_n（3•2^n-2，c^n-2）．在拋物線y²=qx（q≠0）上，則（c^n-2）²=3q•2^n-2，
即3q=(

c

2

)n-2對(duì)n∈N^*恒成立，從而c=

2

，q=

1

3

，拋物線方程為y²=

1

3

x（14分）

點(diǎn)評(píng)：本小題主要考查拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程、利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值、不等式的解法、數(shù)列與函數(shù)的綜合等基礎(chǔ)知識(shí)，考查運(yùn)算求解能力、化歸與轉(zhuǎn)化思想．屬于基礎(chǔ)題．