已知函数f(x)的定义域为R,对任意的x、y∈R,都有f(x+y)=f(x)+f(y),且当x>0时,f(x)<0,f(1)=-2.
(Ⅰ)求证:函数f(x)为奇函数;
(Ⅱ)求证:f(nx)=nf(x),n∈N*
(Ⅲ)求函数f(x)在区间[-n,n](n∈N*)上的最大值和最小值.在线课程(Ⅰ)证明:∵对任意的x、y∈R,都有f(x+y)=f(x)+f(y),①
令x=y=0得,f(0)=f(0)+f(0)=2f(0)(2分)
∴f(0)=0
令y=-x得,f(x-x)=f(x)+f(-x)=f(0)=0,(1分)
即f(-x)=-f(x)
∴函数f(x)为奇函数(3分)
(Ⅱ)证明:(1)当n=1时等式显然成立
(2)假设当n=k(k∈N*)时等式成立,即f(kx)=kf(x),,(4分)
则当n=k+1时有
f((k+1)x)=f(kx+x),由①得f(kx+x)=f(kx)+f(x)(6分)
∵f(kx)=kf(x)
∴f(kx+x)=kf(x)+f(x)=(k+1)f(x)
∴当n=k+1时,等式成立.
综(1)、(2)知对任意的n∈N*,f(nx)=nf(x)成立.(8分)
(Ⅲ)解:设x1,x2∈R,x1<x2,因函数f(x)为奇函数,结合①得
f(x2)-f(x1)=f(x2)+f(-x1)=f(x2-x1)(9分)
∵x2-x1>0
又∵当x>0时,f(x)<0
∴f(x2-x1)<0,
∴f(x2)-f(x1)<0,
∴函数f(x)在R上单调递减(12分)
∴f(x)的最大值为f(-n),最小值为f(n)
由(II)得f(n)=nf(1)
又∵f(1)=-2,f(n)=nf(1),
∴f(n)=-2n,f(-n)=-f(n)=2n
∴f(x)的最小值为-2n,最大值为2n
分析:(I)根据已知中对任意的x、y∈R,都有f(x+y)=f(x)+f(y),令x=y=0,易得f(0)=0,令y=-x,结合函数奇偶性的定义,即可得到结论;
(II)利用数学归纳法,对n的取值进行讨论,即可得到f(nx)=nf(x),n∈N*
(III)根据(I)的结论,我们易得函数f(x)在区间[-n,n](n∈N*)上的最大值为f(-n),最小值为f(n),结合(II)的结论及f(1)=-2,我们易求出答案.
点评:本题考查的知识点是抽象函数及其应用,函数的最值及其几何意义,其中根据已知条件判断出函数的单调性及奇偶性是解答本题的关键.
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