定义在(0,+∞)上的函数f(x),如果对任意x∈(0,+∞),都有f(kx)=kf(x)(k≥2,k∈N*)成立,则称f(x)为k阶伸缩函数.
(Ⅰ)若函数f(x)为二阶伸缩函数,且当x∈(1,2]时,,求
的值;
(Ⅱ)若函数f(x)为三阶伸缩函数,且当x∈(1,3]时,,求证:函数
在(1,+∞)上无零点;
(Ⅲ)若函数f(x)为k阶伸缩函数,且当x∈(1,k]时,f(x)的取值范围是[0,1),求f(x)在(0,kn+1](n∈N*)上的取值范围.
定义在(0,+∞)上的函数f(x),如果对任意x∈(0,+∞),都有f(kx)=kf(x)(k≥2,k∈N*)成立,则称f(x)为k阶伸缩函数.
(Ⅰ)若函数f(x)为二阶伸缩函数,且当x∈(1,2]时,,求
的值;
(Ⅱ)若函数f(x)为三阶伸缩函数,且当x∈(1,3]时,,求证:函数
在(1,+∞)上无零点;
(Ⅲ)若函数f(x)为k阶伸缩函数,且当x∈(1,k]时,f(x)的取值范围是[0,1),求f(x)在(0,kn+1](n∈N*)上的取值范围.
【考点】函数的值.
【专题】证明题;转化思想;综合法;函数的性质及应用.
【分析】(Ⅰ)当x∈(1,2]时,,从而f(
)=
,由此能求出函数f(x)为二阶伸缩函数,由此能求出
的值.
(Ⅱ)当x∈(1,3]时,,由此推导出函数
在(1,+∞)上无零点.
(Ⅲ)当x∈(kn,kn+1]时,,由此得到
,当x∈(kn,kn+1]时,f(x)∈[0,kn),由此能求出f(x)在(0,kn+1](n∈N*)上的取值范围是[0,kn).
【解答】解:(Ⅰ)由题设,当x∈(1,2]时,,
∴.
∵函数f(x)为二阶伸缩函数,
∴对任意x∈(0,+∞),都有f(2x)=2f(x).
∴.
(Ⅱ)当x∈(3m,3m+1](m∈N*)时,.
由f(x)为三阶伸缩函数,有f(3x)=3f(x).
∵x∈(1,3]时,.
∴.
令,解得x=0或x=3m,它们均不在(3m,3m+1]内.
∴函数在(1,+∞)上无零点.
(Ⅲ) 由题设,若函数f(x)为k阶伸缩函数,有f(kx)=kf(x),
且当x∈(1,k]时,f(x)的取值范围是[0,1).
∴当x∈(kn,kn+1]时,.
∵,所以
.
∴当x∈(kn,kn+1]时,f(x)∈[0,kn).
当x∈(0,1]时,即0<x≤1,
则∃k(k≥2,k∈N*)使,
∴1<kx≤k,即kx∈(1,k],∴f(kx)∈[0,1).
又,∴
,即
.
∵k≥2,
∴f(x)在(0,kn+1](n∈N*)上的取值范围是[0,kn).
【点评】本题考查函数值的求法,考查函数值无零点的证明,是中档题,解题时要认真审题,注意函数性质的合理运用.