已知函数f(t)对任意实数x、y都有f(x+y)=f(x)+f(y)+3xy(x...

已知函数f(t)对任意实数x、y都有f(x+y)=f(x)+f(y)+3xy(x+y+2)+3,f(1)=1. (1)若t为正整数,试求f(t)的表达式. (2)满足f(t)=t的所有整数t能否构成等差数列?若能构成等差数列,求出此数列;若不能构成等差数列,请说明理由. (3)若t为自然数,且t≥4,f(t)≥mt2+(4m+1)t+3m恒成立,求m的最大值.

第1个回答  2020-06-28
分析:第(1)问,可通过赋值,建立关于f(t)的递推关系,再求f(t);第(2)问,应先求出t∈Z时,f(t)的解析式,再求出f(t)=t的所有整数解,当可判断;第(3)问,则可以利用极端原理,将变量m单独分离,再求其最大值.
解:(1)令x=t,y=1得,y(t+1)=f(t)+f(1)+3t(t+3)+3,即f(t+1)-f(t)=3t2+9t+4.故
f(t)-f(t-1)=3(t-1)2+9(t-1)+4,f(t-1)-f(t-2)=3(t-2)2+9(t-2)+4,f(t-2)-f(t-3)=3(t-3)2+9(t-3)+4,…
f(2)-f(1)=3×12+9×1+4.将上述t-1个等式相加得,f(t)-f(1)=3[12+22+…+(t-1)2]+9[(1+2+…+(t-1)]+4(t-1),∴f(t)=t3+3t2-3(t∈N*).
(2)由(1),当t∈N*时,f(t)=t3+3t2-3.又令x=y=0,得f(0)=-3.当t为负整数时,-t∈N*时,
f(-t)=-t3+3t2-3.而f(0)=f[t+(-t)]=f(t)+f(-t)+3(-t2)×2+3=-3.此时,f(t)=-f(-t)+6t2-6=t3+3t2-3.综上所述,t∈Z时,均有f(t)=t3+3t2-3.由f(t)=t得,t3+3t2-3=t,即(t+3)(t+1)(t-1)=0,∴t=-3,-1,1.

故满足f(t)=t的所有整数t能构成等差数列,所求数列为-3,-1,1或1,-1,-3.
(3)∵f(t)≥mt2+(4m+1)t+3m,∴f(t)-t≥m(t2+4t+3),

即(t+3)(t+1)(t-1)≥m(t+3)(t+1),而t为自然数,且t≥4,∴(t+3)(t+1)>0,

故m≤t-1,∵t≥4,∴(t-1)min=3,故m的最大值为3.
评述:第(1)问求f(t)使用的是累差法.一般地,形如an+1-an=f(n),且{f(n)}的前n项和可求,则均可用累差法求得an.本题是以函数为载体的,其本质是一个数列问题:
f(t)-f(t-1)=3(t-1)2+9(t-1)+4类比an-an-1=3(n-1)2+9(n-1)+4,因此要提升以函数思想处理数列问题的能力.
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