Question

是否存在函數(shù)f（x），使下列三個(gè)條件：①f（x）＞0，x∈N；②f（a+b）=f（a）•f（b），a，b∈N；③f（2）=4．同時(shí)成立？若存在，求出f（x）的解析式，如不存在，說明理由．

Answer 1

【答案】分析：由題設(shè)f（a+b）=f（a）•f（b）且f（x）＞0對(duì)x∈N成立，聯(lián)想到指數(shù)函數(shù)f（x）=c^x，再結(jié)合f（2）=4可得c=2．故猜測(cè)存在函數(shù)數(shù)f（x）=2^x，最后采用數(shù)學(xué)歸納法加以證明．
解答：解：∵f（x）＞0，x∈N且f（a+b）=f（a）•f（b），a，b∈N
∴可設(shè)f（x）=c^x（c＞0，c≠1，x∈N），滿足c^x＞0且c^a+b=c^a•c^b
∵f（2）=4
∴c²=4⇒c=2（舍負(fù)）
所以存在f（x）=2^x，符合題設(shè)的三個(gè)條件．
以下用數(shù)學(xué)歸納法證明，對(duì)任意的x∈N時(shí)，都有f（x）=2^x成立．
（1）當(dāng)x=1時(shí)，f（2）=f（1+1）=f（1）•f（1）=[f（1）]²=4，
又∵x∈N時(shí)，f（x）＞0，
∴f（1）=2=2¹，結(jié)論正確．
（2）假設(shè)x=k（k∈N^*）時(shí)，有f（k）=2^k，
則x=k+1時(shí)，f（k+1）=f（k）•f（1）=2^k•2=2^k+1，
∴x=k+1時(shí)，結(jié)論正確．
綜上所述，對(duì)于一切自然數(shù)x，都有f（x）=2^x成立．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了根據(jù)抽象函數(shù)求函數(shù)的解析式的知識(shí)點(diǎn)，屬于中檔題，著重考查了指數(shù)函數(shù)的性質(zhì)和數(shù)學(xué)歸納法證明的思路．