解答题设函数,记f0(x)的导函数f'0(x)=f1(x),f1(x)的导函数f'1(x)=f2(x),f2(x)的导函数f'2(x)=f3(x),…,fn-1(x)的导函数f'n-1(x)=fn(x),n=1,2,….
(1)求f3(0);
(2)用n表示fn(0);
(3)设Sn=f2(0)+f3(0)+…+fn+1(0),是否存在n∈N*使Sn最大?证明你的结论.
网友回答
解:(1)易得,f1(x)=(-x2+2x)e,
f2(x)=(x2-2x+2)e,
f3(x)=(-x2+x-3)e,
∴f3(0)=-3.
(2)不失一般性,设函数fn-1(x)=(an-1x2+bn-1x+cn-1)eλx,导函数为fn(x)=(anx2+bnx+cn)eλx,
其中n=1,2,…,常数λ≠0,a0=1,b0=c0=0.
对fn-1(x)求导得:fn-1′(x)=[λan-1x2+(2an-1+λbn-1]x+(bn-1+λcn-1)]eλx,
故由fn-1′(x)=fn(x)得:an=λan-1????①,
bn=2an-1+λbn-1?②,
cn=2bn-1+λcn-1??③
由①得:an=λn,n∈N,
代入②得:bn=2λn+λbn-1,即,其中n=1,2,…,
故得:bn=2n?λn-2+λcn-1.
代入③得:cn=2nλn-2+λcn-1,即,其中n=1,2,…,
故得:cn=n(n-1)?λn-2,
因此fn(0)=cn=n(n-1)λn-2.
将λ=-代入得:fn(0)=n(n-1)(-)n-2.其中n∈N.
(3)由(2)知fn+1(0)=n(n+1)(-)n-1,
当n=2k(k=1,2,…)时,S2k-S2k-1=f2k+1(0)=2k(2k+1)<0,
∴S2k-S2k-1<0,S2k<S2k-1故当Sn最大时,n为奇数.
当n=2k+1(k≥2)时,S2k+1-S2k-1=f2k+2(0)+f2k+1(0)
又f2k+2(0)=(2k+1)(2k+2),f2k+1(0)=2k(2k+1),
∴f2k+2(0)+f2k+1(0)=(2k+1)(2k+2)+2k(2k+1)=(2k+1)(k-1)<0,
∴S2k+1<S2k-1,因此数列{S2k+1}是递减数列
又S1=f2(0),S3=f2(0)+f3(0)+f3(0)=2,
故当n=1或n=3时,Sn取最大值S1=S3=2.解析分析:(1)由函数,利用导数的性质,能够依次求出f1(x),f2(x),f3(x)的表达式即可得到f3(0).(2)不失一般性,设函数fn-1(x)=(an-1x2+bn-1x+cn-1)eλx,导函数为fn(x)=(anx2+bnx+cn)eλx,对fn-1(x)求导,再结合题中条件求出cn=n(n-1)?λn-2,因此fn(0)=cn=n(n-1)λn-2.将λ=-代入即得:fn(0);(3)由(2)知fn+1(0)=n(n+1)(-)n-1,再对n分奇偶数讨论:当n=2k(k=1,2,…)时,得到当Sn最大时,n为奇数.当n=2k+1(k≥2)时,数列{S2k+1}是递减数列,又S1=f2(0),S3=f2(0)+f3(0)+f3(0)=2,从而得出当n=1或n=3时,Sn取最大值.点评:本题考查导数的应用、数列的函数特性和数列与函数的综合,解题时要认真审题,仔细解答,认真分析,注意总结,属于难题.