已知函數(shù)f(x)的定義域?yàn)镽,對(duì)任意的x、y∈R,都有f(x+y)=f(x)+f(y),且當(dāng)x>0時(shí),f(x)<0,f(1)=-2.
(Ⅰ)求證:函數(shù)f(x)為奇函數(shù);
(Ⅱ)求證:f(nx)=nf(x),n∈N*
(Ⅲ)求函數(shù)f(x)在區(qū)間[-n,n](n∈N*)上的最大值和最小值.
(Ⅰ)證明:∵對(duì)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)
∴函數(shù)f(x)為奇函數(shù)(3分)
(Ⅱ)證明:(1)當(dāng)n=1時(shí)等式顯然成立
(2)假設(shè)當(dāng)n=k(k∈N*)時(shí)等式成立,即f(kx)=kf(x),,(4分)
則當(dāng)n=k+1時(shí)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)
∴當(dāng)n=k+1時(shí),等式成立.
綜(1)、(2)知對(duì)任意的n∈N*,f(nx)=nf(x)成立.(8分)
(Ⅲ)解:設(shè)x1,x2∈R,x1<x2,因函數(shù)f(x)為奇函數(shù),結(jié)合①得
f(x2)-f(x1)=f(x2)+f(-x1)=f(x2-x1)(9分)
∵x2-x1>0
又∵當(dāng)x>0時(shí),f(x)<0
∴f(x2-x1)<0,
∴f(x2)-f(x1)<0,
∴函數(shù)f(x)在R上單調(diào)遞減(12分)
∴f(x)的最大值為f(-n),最小值為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)的最小值為-2n,最大值為2n
分析:(I)根據(jù)已知中對(duì)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,結(jié)合函數(shù)奇偶性的定義,即可得到結(jié)論;
(II)利用數(shù)學(xué)歸納法,對(duì)n的取值進(jìn)行討論,即可得到f(nx)=nf(x),n∈N*
(III)根據(jù)(I)的結(jié)論,我們易得函數(shù)f(x)在區(qū)間[-n,n](n∈N*)上的最大值為f(-n),最小值為f(n),結(jié)合(II)的結(jié)論及f(1)=-2,我們易求出答案.
點(diǎn)評(píng):本題考查的知識(shí)點(diǎn)是抽象函數(shù)及其應(yīng)用,函數(shù)的最值及其幾何意義,其中根據(jù)已知條件判斷出函數(shù)的單調(diào)性及奇偶性是解答本題的關(guān)鍵.