设f(k)是满足不等式log2x+log2(3?2k-1-x)≥2k-1(k∈N*)的正整数x的个数.
(1)求f(k)的解析式;
(2)记Sn=f(1)+f(2)+…+f(n),Pn=n2+n-1(n∈N*)试比较Sn与Pn的大小.
网友回答
解:(1)∵log2x+log2(3?2k-1-x)≥2k-1
∴,
解得2k-1≤x≤2k,∴f(k)=2k-2k-1+1=2k-1+1
(2)∵Sn=f(1)+f(2)+…+f(n)=1+2+22+…+2n-1+n=2n+n-1
∴Sn-Pn=2n-n2
n=1时,S1-P1=2-1=1>0;n=2时,S2-P2=4-4=0
n=3时,S3-P3=8-9=-1<0;n=4时,S4-P4=16-16=0
n=5时,S5-P5=32-25=7>0;n=6时,S6-P6=64-36=28>0
猜想,当n≥5时,Sn-Pn>0
①当n=5时,由上可知Sn-Pn>0
②假设n=k(k≥5)时,Sk-Pk>0
当n=k+1时,Sk+1-Pk+1=2k+1-(k+1)2=2?2k-k2-2k-12(2k-k2)+k2-2k-1
=2(Sk-Pk)+k2-2k-1>k2-2k-1=k(k-2)-1≥5(5-2)-1=14>0
∴当n=k+1时,Sk+1-Pk+1>0成立
由①、②可知,对n≥5,n∈N*,Sn-Pn>0成立即Sn>Pn成立
由上分析可知,当n=1或n≥5时,Sn>Pn
当n=2或n=4时,Sn=Pn
当n=3时,Sn<Pn.
解析分析:(1)、由log2x+log2(3?2k-1-x)≥2k-1可知,解这个不等式组得到x的取值范围后,就能求出f(k)的解析式.(2)、由Sn=f(1)+f(2)+…+f(n)=1+2+22+…+2n-1+n=2n+n-1可知Sn-Pn=2n-n2.n=1时,S1-P1=2-1=1>0;n=2时,S2-P2=4-4=0;n=3时,S3-P3=8-9=-1<0;n=4时,S4-P4=16-16=0;n=5时,S5-P5=32-25=7>0;n=6时,S6-P6=64-36=28>0.猜想,当n≥5时,Sn-Pn>0.然后用数数归纳法进行证明.
点评:本题考查对数函数的综合运用和数学归纳法的证明.解题时要进行合理猜想,并注意数学归纳法的证明步骤.