Question

已知定義在（-1，1）上的函數(shù)f （x）滿足f(

1

2

)=1，且對(duì)x，y∈（-1，1）時(shí)，有f(x)-f(y)=f(

x-y

1-xy

)．
（I）判斷f（x）在（-1，1）上的奇偶性，并證明之；
（II）令x1=

1

2

，xn+1=

2xn

1+ x 2n

，求數(shù)列{f（x_n）}的通項(xiàng)公式；
（III）設(shè)T_n為數(shù)列{

1

f(xn)

}的前n項(xiàng)和，問是否存在正整數(shù)m，使得對(duì)任意的n∈N^*，有Tn＜

m-4

3

成立？若存在，求出m的最小值；若不存在，則說明理由．

Answer 1

（I）令x=y=0，得f（0）=0．
又當(dāng)x=0時(shí)，f（0）-f（y）=f（-y），即f（-y）=-f（y）．
∴對(duì)任意x∈（-1，1）時(shí)，都有f（-x）=-f（x）．
∴f（x）為奇函數(shù)．       （3分）
（II）∵{x_n}滿足x1=

1

2

，xn+1=

2xn

1+ x 2n

=

2

1 xn +xn

＜

2

2

=1，
∴0＜x_n＜1．
∴f(xn+1)=f(

2xn

1+ x 2n

)=f[

xn-(-xn)

1-xn•(-xn)

]=f(xn)-f(-xn)．
∵f（x）在（-1，1）上是奇函數(shù)，
∴f（-x_n）=-f（x_n）
∴f（x_n+1）=2f（x_n），即

f(xn+1)

f(xn)

=2．
∵{f（x_n）}是以f(x1)=f(

1

2

)=1為首項(xiàng)，以2為公比的等比數(shù)列．
∴f（x_n）=2^n-1．                                                    （5分）
（III）Tn=

1

f(x1)

+

1

f(x2)

+…+

1

f(xn)

=1+

1

2

+

1

22

+…+

1

2n-1

=

1-( 1 2 )n

1- 1 2

=2-

1

2n-1

．
假設(shè)存在正整數(shù)m，使得對(duì)任意的n∈N^*，
有Tn＜

m-4

3

成立，
即2-

1

2n-1

＜

m-4

3

對(duì)n∈N^*恒在立．
只需

m-4

3

≥2，即m≥10．
故存在正整數(shù)m，使得對(duì)n∈N^*，有Tn＜

m-4

3

成立．
此時(shí)m的最小值為10．                                       （5分）