Question

設(shè)函數(shù)y=f（x）的圖象是曲線(xiàn)C₁，曲線(xiàn)C₂與C₁關(guān)于直線(xiàn)y=x對(duì)稱(chēng)．將曲線(xiàn)C₂向右平移1個(gè)單位得到曲線(xiàn)C₃，已知曲線(xiàn)C₃是函數(shù)y=log₂x的圖象．
（I）求函數(shù)f（x）的解析式；
（II）設(shè)a_n=nf（x）（n∈N^*），求數(shù)列{a_n}的前n項(xiàng)和S_n，并求最小的正實(shí)數(shù)t，使S_n＜ta_n對(duì)任意n∈N^*都成立．

Answer 1

【答案】分析：（I）根據(jù)函數(shù)的圖象的平移法則可求曲線(xiàn)C₂的圖象，由曲線(xiàn)C₂與曲線(xiàn)C₁關(guān)于直線(xiàn)y=x對(duì)稱(chēng)，即曲線(xiàn)C₂是函數(shù)y=log₂（x+1）的反函數(shù)可求
（II）由題設(shè)：a_n=n×2ⁿ-n，，利用分組求和及錯(cuò)位相減可求S_n，使S_n＜ta_n對(duì)任意n∈N^*都成立．即S_n-ta_n＜0恒成立，
解答：解：（I）由題意知，曲線(xiàn)C₃向左平移1個(gè)單位得到曲線(xiàn)C₂，∴曲線(xiàn)C₂是函數(shù)y=log₂（x+1）的圖象．…（2分）
曲線(xiàn)C₂與曲線(xiàn)C₁關(guān)于直線(xiàn)y=x對(duì)稱(chēng)，∴曲線(xiàn)C₂是函數(shù)y=log₂（x+1）的反函數(shù)的圖象y=log₂（x+1）的反函數(shù)為y=2^x-1
∴f（x）=2^x-1…（4分）
（II）由題設(shè)：a_n=n×2ⁿ-n，n∈N^*S_n=（1×2¹-1）+（2×2²-2）+（3×2³-3）+…+（n•2ⁿ-n）=（1×2¹+2×2²+3×2
²+…+n×2ⁿ）-（1+2+3+…+n）…（6分）==①
2S_n=（1×2²+2×2³+3×2⁴+…+n×2ⁿ⁺¹）-n（n+1）②
由②-①得，
，==…（8分）
當(dāng)=S₁-2a₁=-1＜0，S₂-2a₂=-5＜0，S₃-2a₃=-14＜0
當(dāng)n≥4時(shí)，∴當(dāng)t=2時(shí)，對(duì)一切n∈N^*，S_n＜2a_n恒成立．
當(dāng)0＜t＜2時(shí)，=
記，則當(dāng)n大于比M大的正整數(shù)時(shí)，
也就證明當(dāng)t∈（0，2）時(shí)，存在正整數(shù)n，使得S_n＞ta_n．
也就是說(shuō)當(dāng)t∈（0，2）時(shí)，S_n≤ta_n不可能對(duì)一切n∈N^*都成立．∴t的最小值為2．…（14分）
點(diǎn)評(píng)：本題以函數(shù)的圖象的平移變換為切入點(diǎn)，考查了互為反函數(shù)的函數(shù)解析式的求解，數(shù)列的求和的錯(cuò)位相減求和的應(yīng)用，解答的難點(diǎn)在于試題的計(jì)算及邏輯推理