对于定义域为[0,1]的函数f(x),若同时满足以下三个条件:①f(1)=1;?②?x∈[0,1],总有f(x)≥0;?③当x1≥0,x2≥0,x1+x2≤1时,都有

发布时间:2020-08-05 06:23:16

对于定义域为[0,1]的函数f(x),若同时满足以下三个条件:
①f(1)=1;?
②?x∈[0,1],总有f(x)≥0;?
③当x1≥0,x2≥0,x1+x2≤1时,都有f(x1+x2)≥f(x1)+f(x2),则称函数f(x)为理想函数.
(Ⅰ)若函数f(x)为理想函数,求f(0).
(Ⅱ)判断函数g(x)=2x-1(x∈[0,1])和函数(x∈[0,1])是否为理想函数?若是,予以证明;若不是,说明理由.
(III)设函数f(x)为理想函数,若?x0∈[0,1],使f(x0)∈[0,1],且f[f(x0)]=x0,求证:f(x0)=x0.

网友回答

解:(I)取x1=x2=0,代入f(x1+x2)≥f(x1)+f(x2),可得f(0)≥f(0)+f(0)
即f(0)≤0
由已知?x∈[0,1],总有f(x)≥0可得f(0)≥0,
∴f(0)=0
(II)显然g(x)=2x-1在[0,1]上满足g(x)≥0;②g(1)=1.
若x1≥0,x2≥0,且x1+x2≤1,
则有g(x1+x2)-[g(x1)+g(x2)]=-1-[(-1)+(-1)]=(-1)(-1)≥0
故g(x)=2x-1满足条件①②③,所以g(x)=2x-1为理想函数.
对应函数在x∈[0,1]上满足①h(1)=1; ②?x∈[0,1],总有h(x)≥0;
③但当x1≥0,x2≥0,x1+x2≤1时,例如=x2时,h(x1+x2)=h(1)=1,而h(x1)+h(x2)=2h()=,不满足条件③,则函数h(x)不是理想函数.
(III)由条件③知,任给m、n∈[0,1],当m<n时,由m<n知n-m∈[0,1],
∴f(n)=f(n-m+m)≥f(n-m)+f(m)≥f(m).
若f(x0)>x0,则f(x0)≤f[f(x0)]=x0,前后矛盾;
若:f(x0)<x0,则f(x0)≥f[f(x0)]=x0,前后矛盾.
故f(x0)=x0.

解析分析:(I)赋值可考虑取x1=x2=0,代入f(x1+x2)≥f(x1)+f(x2),可得f(0)≥f(0)+f(0),由已知f(0)≥0,可得f(0)=0
(II)要判断函数g(x)=2x-1,(x∈[0,1])在区间[0,1]上是否为“理想函数,只要检验函数g(x)=2x-1,(x∈[0,1]是否满足题目中的三个条件
(III)由条件③知,任给m、n∈[0,1],当m<n时,由m<n知n-m∈[0,1],f(n)=f(n-m+m)≥f(n-m)+f(m)≥f(m).由此能够推导出f(x0)=x0.

点评:采用赋值法是解决抽象函数的性质应用的常用方法,而函数的新定义往往转化为一般函数性质的研究,本题结合指数函数的性质研究函数的函数的函数值域的应用,指数函数的单调性的应用.
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