前言
補充,何為迭代法,並舉例。
典例剖析
分析:本題目屬於求解分段函數方程,可以將\(f(x)\)這個整體視為已知中的\(x\),則原分段函數方程等價於
第一種情形,\(0\leq f(x)\leq 1\)且\(f(x)=1\);或第二種情形,\(f(x)-3=1\)且\(f(x)\notin[0,1]\),
其中第一種可化簡為\(0\leq f(x)\leq 1\),再等價轉化為\(\begin{cases}x\in[0,1]\\f(x)=1\end{cases}\)或\(\begin{cases}x\notin[0,1]\\0\leq x-3\leq 1\end{cases}\)
解得\(0\leq x\leq 1\)或\(3\leq x\leq 4\);
第二種可化簡為\(f(x)=4\),再等價轉化為\(\begin{cases}x\in[0,1]\\1=4\end{cases}\)或\(\begin{cases}x\notin[0,1]\\x-3=4\end{cases}\),解得\(x=7\);
綜上所述,\(x\)的取值范圍是\([0,1]\cup[3,4]\cup\{7\}\),故選\(D\)。
【法1】:利用復合函數的圖像解決問題;首先利用函數的奇偶性求出函數\(f(x)\)的解析式;
題目給定了\(x<0\)時的解析式,則當\(x>0\)時,\(-x<0\),則\(f(-x)=(-x+1)e^{-x}\),
又函數\(f(x)\)為奇函數,則\(f(x)=-f(-x)=-(-x+1)e^{-x}=(x-1)e^{-x}\),又\(f(0)=0\),
故函數的解析式為\(f(x)=\left\{\begin{array}{l}{(x+1)e^x,x<0}\\{0,x=0}\\{(x-1)e^{-x},x>0}\end{array}\right.\)
接下來利用導數先研究\(x<0\)時的單調性,\(f(x)=(x+1)e^x\),則\(f'(x)=(x+2)e^x\),
則\(x\in (-\infty,-2)\)時,函數\(f(x)\)單調遞減,\(x\in (2,0)\)時,函數\(f(x)\)單調遞增,又\(f(0)=1\),
故結合單調性和奇偶性,做出\(R\)上的函數示意圖如下:
接下來分析復合函數\(h(x)=f[f(x)]\)的圖像。
當\(x=0\)時,\(f(0)=0\)時,\(f(f(0))=0\);
當\(x\in (0,1)\)時,內函數\(f(x)\)單調遞增,且\(f(x)\in (-1,0)\),此時外函數在\((-1,0)\)上也單調遞增,故\(f(f(x))\)在\(x\in (0,1)\)上單調遞增;
當\(x=1\)時,\(f(1)=0\),\(f(f(1))=0\);
當\(x\in (1,2)\)時,內函數\(f(x)\)單調遞增,且\(f(x)\in (0,e^{-2})\),此時外函數在\((0,e^{-2})\)上也單調遞增,故\(f(f(x))\)在\(x\in (1,2)\)上單調遞增,且函數值從\(1\)逐漸增大到\(f(f(2))\)且\(f(f(2))<0\);
當\(x\in (2,+\infty)\)時,內函數\(f(x)\)單調遞減,且\(f(x)\in (0,e^{-2})\),此時外函數在\((0,e^{-2})\)上單調遞增,故\(f(f(x))\)在\(x\in (2,+\infty)\)上單調遞減,且函數值逐漸趨近於\(-1\);
然后,用奇函數的性質對稱畫出\(x<0\)的那一部分,總體圖像如下圖所示;
由圖可知,函數\(y=f(f(x))\)和\(y=m\)的交點最多有三個,故選\(A\);
- 下述的解法2,最好先說明借助圖像如何由\(x\)找\(f(x)\),以及由\(f(x)\)找\(x\);只要雙向的對應理解透徹,下述的解法就好思考多了;
【法2】:由外向里,從函數值找自變量,首先利用函數的奇偶性求出函數\(f(x)\)的解析式;
題目給定了\(x<0\)時的解析式,則當\(x>0\)時,\(-x<0\),則\(f(-x)=(-x+1)e^{-x}\),
又函數\(f(x)\)為奇函數,則\(f(x)=-f(-x)=-(-x+1)e^{-x}=(x-1)e^{-x}\),又\(f(0)=0\),
故函數的解析式為\(f(x)=\left\{\begin{array}{l}{(x+1)e^x,x<0}\\{0,x=0}\\{(x-1)e^{-x},x>0}\end{array}\right.\)
接下來利用導數先研究\(x<0\)時的單調性,\(f(x)=(x+1)e^x\),則\(f'(x)=(x+2)e^x\),
則\(x\in (-\infty,-2)\)時,函數\(f(x)\)單調遞減,\(x\in (2,0)\)時,函數\(f(x)\)單調遞增,又\(f(0)=1\),
故結合單調性和奇偶性,做出\(R\)上的函數示意圖如下:
令\(F(x)=0\),即\(f(f(x))=m\),由圖可知,要使得函數\(y=f(f(x))\)與\(y=m\)的圖像有交點,則\(m\in (-1,1)\);接下來關於\(m\)的取值分類討論如下:
當\(m\in (0,e^{-2})\)時,如圖所示,內函數\(f(x)=a,a\in (-1,0)\)或\(f(x)=b,b\in (1,2)\)或\(f(x)=c,c\in (2,+\infty)\)
若\(f(x)=b\)或\(f(x)=c\)時,不存在\(x\);注意應該是在\(y\)軸上找點\((0,b)\),然后過此點做\(x\)軸的平行線,顯然和函數的圖像沒有交點;
若\(f(x)=a, a\in (-1,0)\)時,此時和函數的圖像最多有三個交點;
當\(m\in (e^{-2},1)\)時,內函數\(f(x)=a,a\in (-1,0)\),此時\(f(x)\in (-1,0)\)時,函數\(y=a\)和函數\(y=f(x)\)圖像最多有三個交點,
同理,當\(m\in (-e^{-2},0)\)或\(m\in (-1,-e^{-2})\)時,仿上說明,同樣最多有三個交點,故選\(A\);
分析:函數\(y=2f^2(x)-3f(x)+1\)的零點個數即方程\(2f^2(x)-3f(x)+1=0\)的根的個數,
故先求解方程\(2f^2(x)-3f(x)+1=0\),即\([2f(x)-1][f(x)-1]=0\),
解得\(f(x)=1\)或\(f(x)=\cfrac{1}{2}\),
接下來原方程的根的個數轉化為方程\(f(x)=1\)或\(f(x)=\cfrac{1}{2}\)的根的個數,
故做出函數\(y=f(x)\)的圖像和直線\(y=1\)和\(y=\cfrac{1}{2}\),
由圖像可以看出,其共有\(5\)個交點,故原函數的零點個數為\(5\)個。
法1:從數的角度入手思考,將內函數\(f(x)\)理解為整體,則\(f(f(a))=1\)等價於以下的兩個方程組,
Ⅰ.\(\left\{\begin{array}{l}{f(a)>0}\\{log_2f(a)=1}\end{array}\right.\),或者Ⅱ.\(\left\{\begin{array}{l}{f(a)\leq 0}\\{[f(a)]^2+4[f(a)]+1=1}\end{array}\right.\),
解Ⅰ得到,\(f(a)=2\)①;解Ⅱ得到,\(f(a)=0\)②或者\(f(a)=-4\)③;
再次求解①得到,\(\left\{\begin{array}{l}{a>0}\\{log_2a=2}\end{array}\right.\),或\(\left\{\begin{array}{l}{a\leq 0}\\{a^2+4a+1=2}\end{array}\right.\),
解得\(a=4\)或\(a=-2-\sqrt{5}\),
求解②得到,\(\left\{\begin{array}{l}{a>0}\\{log_2a=0}\end{array}\right.\),或\(\left\{\begin{array}{l}{a\leq 0}\\{a^2+4a+1=0}\end{array}\right.\),
解得\(a=1\)或\(a=-2\pm \sqrt{3}\),
求解③得到,\(\left\{\begin{array}{l}{a>0}\\{log_2a=-4}\end{array}\right.\),或\(\left\{\begin{array}{l}{a\leq 0}\\{a^2+4a+1=-4}\end{array}\right.\),
解得\(a=\cfrac{1}{16}\)或\(a\in \varnothing\),
故實數\(a\)的所有取值的和為\(4-2-\sqrt{5}+1-2-\sqrt{3}-2+\sqrt{3}+\cfrac{1}{16}=-\cfrac{15}{16}-\sqrt{5}\)。
法2:從圖像入手分析,待編輯。
分析:首先學習理解一個分段函數方程的模型;
\(\quad\quad\)【為理解上題配備的模型,求解分段函數方程】【2016第三次全國大聯考第15題】已知\(f(x)\)是定義在R上的奇函數,且當\(x<0\)時,\(f(x)=2x-1\),若\(f(a)=3\),求實數\(a\)的值。
分析:先由奇偶性求得\(x>0\)時,\(f(x)=2x+1\),
即得到函數的解析式為\(f(x)=\begin{cases}2x-1&x<0\\0&x=0\\2x+1&x>0\end{cases}\),且已知\(f(a)=3\),求\(a\)的值,
等價轉化為三個不等式組 \(\begin{cases}a<0\\2a-1=3\end{cases}\),或\(\begin{cases}a=0\\0=3\end{cases}\),或\(\begin{cases}a>0\\2a+1=3\end{cases}\),
解得\(a=1\)。
學習理解透徹了上述模型后,我們開始求解本題目:
【法1】:從數的角度求解;令\(f(x)=t\),則函數的零點問題轉化為方程\(f(t)=-1\)的解的個數問題;
即相當於已知\(f(x)=\left\{\begin{array}{l}{x+1,x\leqslant 0}\\{lnx,x>0,}\end{array}\right.\) 且\(f(t)=-1\),求\(t\)的值;
則上述分段函數方程等價於\(\left\{\begin{array}{l}{t\leqslant 0}\\{t+1=-1}\end{array}\right.\) 或\(\left\{\begin{array}{l}{t> 0}\\{lnt=-1}\end{array}\right.\)
解得\(t=-2\)或者\(t=\cfrac{1}{e}\),即\(f(x)=-2\)或者\(f(x)=\cfrac{1}{e}\),到此題目又可以轉化為
已知\(f(x)=\left\{\begin{array}{l}{x+1,x\leqslant 0}\\{lnx,x>0,}\end{array}\right.\) 且\(f(x)=-2\),求\(x\)的值;可以仿上求解得到\(2\)個\(x\)的值;
或已知\(f(x)=\left\{\begin{array}{l}{x+1,x\leqslant 0}\\{lnx,x>0,}\end{array}\right.\) 且\(f(x)=\cfrac{1}{e}\),求\(x\)的值;亦可以仿上求解得到\(2\)個\(x\)的值;
故所求的零點的個數為\(4\)個。
【法2】:從形的角度求解;先做出分段函數圖像如下:
先將函數的零點問題轉化為方程\(f[f(x)]=-1\)的根的個數問題;作直線\(y=-1\)與函數\(y=f(x)\)圖像有兩個交點,其橫坐標分別為\(x=-2\)和\(x=\cfrac{1}{e}\),
然后在同樣的圖上,再分別作直線\(y=-2\)和\(y=\cfrac{1}{e}\),可以看出,這兩條直線分別和分段函數\(y=f(x)\)有兩個交點,故共有四個交點。即所求的零點的個數為\(4\)個。
法1:若能將\(f(a)\)理解成已知函數的\(x\),
則可以將\(f(f(a))\leq 2\)等價轉化為以下的兩個不等式組:
\(\begin{cases}&f(a)<0\\&f^2(a)+f(a)\leq 2 \end{cases}\) 或 \(\begin{cases}&f(a)\ge0\\&-f^2(a)\leq 2 \end{cases}\)
分別解得:\(-2\leq f(a)<0\)或\(f(a)\ge 0\),故\(f(a)\ge -2\);
到此問題轉化為已知\(f(x)=\begin{cases}x^2+x,&x<0\\-x^2,&x\ge 0 \end{cases}\),\(f(a)\ge -2\),
求實數\(a\)的取值范圍,這就容易多了。
再次轉化為\(\begin{cases}&a<0\\&a^2+a\ge -2 \end{cases}\) 或 \(\begin{cases}&a\ge0\\&-a^2\ge -2 \end{cases}\)
分別解得:\(a<0\)或\(0\leq a\leq \sqrt{2}\),故實數\(a\)的取值范圍為\((-\infty,+\sqrt{2}]\)。
解后反思:本題經過兩次抽絲剝繭般的處理,第一次的結果得到\(f(a)\ge -2\),
第二次的結果得到\(a\in (-\infty,+\sqrt{2}]\)。
法2:圖像法
自行做出函數圖像,結合圖像可知,

要使得\(f(f(a))\leq 2\),則必須\(f(a)\ge -2\),
這時就轉化為分段函數不等式問題了。
\(f(a)\ge -2\)等價於以下兩個不等式組:
\(\begin{cases}&a<0 \\&a^2+a\ge -2\end{cases}\)或\(\begin{cases}&a\ge 0 \\&-a^2\ge -2\end{cases}\)。
解得\(a<0\)或\(0\leq a\leq \sqrt{2}\),
故\(a\in(-\infty,\sqrt{2}]\)。
①方程\(f[g(x)]=0\)有且僅有\(6\)個根;②方程\(g[f(x)]=0\)有且僅有\(3\)個根;
③方程\(f[f(x)]=0\)有且僅有\(5\)個根;④方程\(g[g(x)]=0\)有且僅有\(4\)個根;
則正確的命題有 _______________。①③④
【法1】:從里向外分析,重新配圖;得空整理;
對於命題①而言,復合函數為\(f[g(x)]\);為什么如下選擇區間?理由[1]
在\([-2,x_0]\)上,\(f[g(x)]\nearrow\),\(f[g(-2)]=f(-2)=-2\),\(f[g(x_0)]=f(-1)=1\),其中\(g(x_0)=-1\);
在\([x_0,x_1]\)上,\(f[g(x)]\searrow\),\(f[g(x_1)]=f(0)=0\),其中\(g(x_1)=0\);
在\([x_1,x_2]\)上,\(f[g(x)]\searrow\),\(f[g(x_2)]=f(1)=-1\),其中\(g(x_2)=1\);
在\([x_2,-1]\)上,\(f[g(x)]\nearrow\),\(f[g(-1)]=f(2)=2\);
在\([-1,0]\)上,\(f[g(x)]\searrow\),\(f[g(0)]=f(1)=-1\);圖中未說明,假定\(g(0)=1\);
在\([0,1]\)上,\(f[g(x)]\nearrow\),\(f[g(1)]=f(-0.3)=0.4\);\(g(1)=-0.3\),\(f(-0.3)=0.4\)為估算值;
在\([1,x_3]\)上,\(f[g(x)]\nearrow\),\(f[g(x_3)]=f(-1)=1\),其中\(g(x_3)=-1\);
在\([x_3,2]\)上,\(f[g(x)]\searrow\),\(f[g(2)]=f(-2)=-2\);
根據上述函數值,做出函數圖像,由圖像可知方程\(f[g(x)]=0\)有且僅有\(6\)個根;故①正確;
對於命題②而言,復合函數為\(g[f(x)]\);
在\([-2,x_4]\)上,\(g[f(x)]\nearrow\),\(g[f(-2)]=g(-2)=-2\),\(g[f(x_4)]=g(-1)=2\),其中\(f(x_4)=-1\);
在\([x_4,x_5]\)上,\(g[f(x)]\searrow\),\(g[f(x_5)]=g(0)=1\),其中\(f(x_5)=0\);
在\([x_5,-1]\)上,\(g[f(x)]\searrow\),\(g[f(-1)]=g(1)=-0.3\);
在\([-1,0]\)上,\(g[f(x)]\nearrow\),\(g[f(0)]=g(0)=1\);
在\([0,1]\)上,\(g[f(x)]\nearrow\),\(g[f(1)]=g(-1)=2\);
在\([1,x_6]\)上,\(g[f(x)]\searrow\),\(g[f(x_6)]=g(1)=0\),其中\(f(x_6)=1\);
在\([x_6,2]\)上,\(f[g(x)]\searrow\),\(g[f(2)]=g(2)=-2\);
根據上述函數值,做出函數圖像,由圖像可知方程\(g[f(x)]=0\)有且僅有\(4\)個根;故②錯誤;
對於命題③而言,復合函數為\(f[f(x)]\);
在\([-2,x_4]\)上,\(f[f(x)]\nearrow\),\(f[f(-2)]=f(-2)=-2\),\(f[f(x_4)]=f(-1)=1\),其中\(f(x_4)=-1\);
在\([x_4,x_5]\)上,\(f[f(x)]\searrow\),\(f[f(x_5)]=f(0)=0\),其中\(f(x_5)=0\);
在\([x_5,-1]\)上,\(f[f(x)]\searrow\),\(f[f(-1)]=f(1)=-1\);
在\([-1,0]\)上,\(f[f(x)]\nearrow\),\(f[f(0)]=f(0)=0\);
在\([0,1]\)上,\(f[f(x)]\nearrow\),\(f[f(1)]=f(-1)=1\);
在\([1,x_6]\)上,\(f[f(x)]\searrow\),\(f[f(x_6)]=f(1)=-1\),其中\(f(x_6)=1\);
在\([x_6,2]\)上,\(f[f(x)]\nearrow\),\(f[f(2)]=f(2)=2\);
根據上述函數值,做出函數圖像,由圖像可知方程\(f[f(x)]=0\)有且僅有\(5\)個根;故③正確;
對於命題④而言,復合函數為\(g[g(x)]\);
在\([-2,x_0]\)上,\(g[g(x)]\nearrow\),\(g[g(-2)]=g(-2)=-2\),\(g[g(x_0)]=g(-1)=2\),其中\(g(x_0)=-1\);
在\([x_0,x_1]\)上,\(g[g(x)]\searrow\),\(g[g(x_1)]=f(0)=0\),其中\(g(x_1)=0\);
在\([x_1,x_2]\)上,\(g[g(x)]\searrow\),\(g[g(x_2)]=g(1)=-0.3\),其中\(g(x_2)=1\);
在\([x_2,-1]\)上,\(g[g(x)]\searrow\),\(g[g(-1)]=g(2)=-2\);
在\([-1,0]\)上,\(g[g(x)]\nearrow\),\(g[g(0)]=g(1)=0\);
在\([0,1]\)上,\(g[g(x)]\nearrow\),\(g[g(1)]=g(0)=1\);
在\([1,x_3]\)上,\(g[g(x)]\nearrow\),\(g[g(x_3)]=g(-1)=2\),其中\(g(x_3)=-1\);
在\([x_3,2]\)上,\(g[g(x)]\searrow\),\(g[g(2)]=f(-2)=-2\);
根據上述函數值,做出函數圖像,由圖像可知方程\(g[g(x)]=0\)有且僅有\(4\)個根;故④正確;
綜上所述,正確的命題有①③④。
法2:從外向里分析,由圖像可知,\(-2\leqslant g(x)\leqslant 2\),\(-2\leqslant f(x)\leqslant 2\),
對於命題①而言,由於滿足方程\(f[g(x)]=0\)的\(g(x)\)有\(3\)個不同值,由於每個值\(g(x)\)又對應了\(2\)個\(x\)值,故滿足\(f[g(x)]=0\)的\(x\)值有\(6\)個,即方程\(f[g(x)]=0\)有且僅有\(6\)個根,故命題①正確;
[圖像使用方法說明]:由\(y=f(x)\)的圖像可以看出,使得\(f(x)=0\)的三個零點值分別為\(x_1=-1.6\),\(x_2=0\),\(x_3=1.6\)[估算],
在函數\(y=g(x)\)的圖像中,分別做直線\(g(x)=-1.6\),\(g(x)=0\),\(g(x)=1.6\),每一條直線和函數\(y=g(x)\)都有\(2\)個交點,故共有\(6\)個交點。
對於命題②而言,由於滿足方程\(g[f(x)]=0\)的\(f(x)\)有\(2\)個不同值,從圖中可知,每一個值\(f(x)\),一個\(f(x)\)的值在\((-2,-1)\)上,另一個\(f(x)\)的值在\((0,1)\)上,當\(f(x)\)的值在\((-2,-1)\)上時,原方程有一個解;當\(f(x)\)的值在\((0,1)\)上時,原方程有\(3\)個解,故滿足\(g[f(x)]=0\)的\(x\)值有\(4\)個,即方程\(g[f(x)]=0\)有且僅有\(4\)個根,故命題②不正確;
對於命題③而言,由於滿足方程\(f[f(x)]=0\)的\(f(x)\)有\(3\)個不同值,從圖中可知,一個\(f(x)\)的值在\((-2,-1)\)上,一個\(f(x)\)的值為\(0\),另一個\(f(x)\)的值在\((1,2)\)上;當\(f(x)=0\)對應了\(3\)個不同的\(x\)值,當\(f(x)\)在\((-2,-1)\)上時,只對應一個\(x\)值;當\(f(x)\)的值在\((1,2)\)上時,也只對應一個\(x\)的值,故滿足\(f[f(x)]=0\)的\(x\)值有\(5\)個,即方程\(f[f(x)]=0\)有且僅有\(5\)個根,故命題③正確;
對於命題④而言,由於滿足方程\(g[g(x)]=0\)的\(g(x)\)有\(2\)個不同值,從圖中可知,每個\(g(x)\)的值對應\(2\)個不同的\(x\)值,故滿足\(g[g(x)]=0\)的\(x\)值有\(4\)個,即方程\(g[g(x)]=0\)有且僅有\(4\)個根,故命題④正確;
綜上所述,正確的命題有①③④。
法1:【迭代遞推】
\(a_1=f(2^1)=2\),即\(f(2)=2\),
\(a_n=f(2^n)=f(2\cdot2^{n-1})=2f(2^{n-1})+2^{n-1}f(2)\)
\(=2^1\cdot f(2^{n-1})+2^n\cdot 1=2[2f(2^{n-2})+2^{n-2}f(2)]+2^n\cdot 1\)
\(=2^2\cdot f(2^{n-2})+2^n\cdot 2\)
\(=2^3\cdot f(2^{n-3})+2^n\cdot 3\)
\(=2^4\cdot f(2^{n-4})+2^n\cdot 4\)
\(=2^{n-1}\cdot f(2^1)+2^n \cdot (n-1)=n\cdot 2^n\);
法2:【賦值法】
由題目\(a_n=f(2^n)\)可知,\(a_{n+1}=f(2^{n+1})\),且\(a_1=f(2)=2\)
由於對任意的\(x,y\in R\)都有\(f(xy)\)\(=xf(y)\)\(+yf(x)\)成立,
令\(x=2^n\),\(y=2\),則有\(f(2^{n+1})=f(2^n\cdot 2)=2^nf(2)+2f(2^n)\),
即\(a_{n+1}=2a_n+2\times 2^n\),即\(a_{n+1}=2a_n+2^{n+1}\),
接下來兩邊同時除以\(2^{n+1}\),得到
\(\cfrac{a_{n+1}}{2^{n+1}}=\cfrac{a_{n}}{2^{n}}+1\)
則數列\(\{\cfrac{a_n}{2^n}\}\)是首項為\(1\),公差為\(1\)的等差數列,
則有\(\cfrac{a_n}{2^n}=1+(n-1)\times 1=n\),
即所求通項公式為\(a_n=n\cdot 2^n\)。
法1:可以計算出數列的前有限項,歸納猜想得到通項公式從而求解;
由題目可知\(f_1(x)=\cfrac{2}{1+x},f_{n+1}(x)=f_1(f_n(x))\),
將\(f_n(x)\)代入\(f_1(x)\)得到,\(f_{n+1}(x)=\cfrac{2}{1+f_n(x)}\),
用此式依次計算得到:
\(f_1(x)=\cfrac{2}{1+x},f_1(0)=2,a_1=\cfrac{f_1(0)-1}{f_1(0)+1}=\cfrac{1}{4}\);
\(f_2(x)=\cfrac{2(1+x)}{3+x},f_2(0)=\cfrac{2}{3},a_2=\cfrac{f_2(0)-1}{f_2(0)+1}=-\cfrac{1}{8}\);
\(f_3(x)=\cfrac{2(3+x)}{5+3x},f_3(0)=\cfrac{6}{5},a_3=\cfrac{f_3(0)-1}{f_3(0)+1}=\cfrac{1}{16},\cdots\);
由此猜想數列\(\{a_n\}\)是首項為\(\cfrac{1}{4}\),公比為\(-\cfrac{1}{2}\)的等比數列,
通項公式為\(a_n=\cfrac{1}{4}\cdot(-\cfrac{1}{2})^{n-1}\),
則\(a_{2017}=\cfrac{1}{4}\cdot(-\cfrac{1}{2})^{2017-1}=\cfrac{1}{2^{2018}}\).
法2:由上式得到啟發,我們可以直接計算如下:
\(\cfrac{a_{n+1}}{a_n}=\cfrac{\cfrac{f_{n+1}(0)-1}{f_{n+1}(0)+2}}{\cfrac{f_n(0)-1}{f_n(0)+2}}=\cfrac{\cfrac{f_1(f_n(0))-1}{f_1(f_n(0))+2}}{\cfrac{f_n(0)-1}{f_n(0)+2}}\)
\(=\cfrac{\cfrac{\frac{2}{1+f_n(0)}-1}{\frac{2}{1+f_n(0)}+2}}{\cfrac{f_n(0)-1}{f_n(0)+2}}=\cfrac{\cfrac{1-f_n(0)}{2(f_n(0)+2)}}{\cfrac{f_n(0)-1}{f_n(0)+2}} =-\cfrac{1}{2}\),
即\(q=-\cfrac{1}{2}\),再計算\(a_1=\cfrac{f_1(0)-1}{f_1(0)+1}=\cfrac{1}{4}\);
故數列\(\{a_n\}\)是首項為\(\cfrac{1}{4}\),公比為\(-\cfrac{1}{2}\)的等比數列,
通項公式為\(a_n=\cfrac{1}{4}\cdot(-\cfrac{1}{2})^{n-1}\),則\(a_{2017}=\cfrac{1}{4}\cdot(-\cfrac{1}{2})^{2017-1}=\cfrac{1}{2^{2018}}\).
- 上次編輯時間:2019-07-21*
當我們先選擇函數\(g(x)\)的區間為\([-2,-1]\)時,此時雖然能保證內函數\(g(x)\)單調遞增,但是此時內函數的值域\(g(x)\in [-2,2]\),其投射到外函數\(f(x)\)上時,就放置到了外函數\(f(x)\)的定義域\([-2,2]\)內,此時外函數的單調性不唯一,說明我們一開始選取的內函數的研究區間\([-2,-1]\)有些大了,所以需要壓縮;一直壓縮到\([-2,x_0]\),其中\(g(x_0)=-1\),這時候內函數的值域\(g(x)\in [-2,-1]\),剛好投射到外函數的單調遞增區間上,說明此時的區間選取是恰當合理的,其他的區間選取與此同理同法; ↩︎