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已知函数f(x)=x-sinx,数列{an}满足0<a1<1,an+1=f(an),n=1,2,3,…,

证明:(1)0<an+1<an<1;(2)an+1an3.

答案

证明:

(1)先用数学归纳法证明0<an<1,n=1,2,3,….

①当n=1时,由已知,结论成立.

②假设当n=k时,结论成立,即0<ak<1.

∵0<x<1时,f′(x)=1-cosx>0,

∴f(x)在(0,1)上是增函数.又f(x)在[0,1]上连续,

从而f(0)<f(ak)<f(1),即0<ak+1<1-sin1<1,

故当n=k+1时,结论成立.

由①②可知0<an<1对一切正整数都成立.

又∵0<an<1时,

an+1-an=an-sinan-an=-sinan<0,

∴an+1<an.综上所述0<an+1<an<1.

(2)设函数g(x)=sinx-x+x3,0<x<1.

由(1)知,当0<x<1时,sinx<x.

从而g′(x)=cosx-1+=-2sin2+>-2()2+=0.

∴g(x)在(0,1)上是增函数.

又g(x)在[0,1]上连续,且g(0)=0,

∴当0<x<1时,g(x)>0成立.

于是g(an)>0,即sinan-an+an3>0.故an+1an3.

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