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已知二次函数f(x)=x2-ax+a(x∈R)同时满足:①不等式f(x)≤0的解集有且只有一个元素;②在定义域内存在0<x1<x2,使得不等式f(x1)>f(x2)成立.设数列{an}的前n项和Sn=f(n).
(1)求函数f(x)的表达式;
(2)求数列{an}的通项公式;
(3)在各项均不为零的数列{cn}中,若ci•ci+1<0,则称ci,ci+1为这个数列{cn}一对变号项.令cn=1-
aan
(n为正整数),求数列{cn}的变号项的对数.
分析:(1)由不等式f(x)≤0的解集有且只有一个元素可得△=a2-4a=0,所以a=0或a=4,又在定义域内存在0<x1<x2,使得不等式f(x1)>f(x2)成立,所以a=4.
(2)由当n≥2时,an=Sn-Sn-1可得an=2n-5,但是必须检验当n=1时,a1=S1=1也符合上式,∴an=
1,n=1
2n-5,n≥2
.
(3)方法一是通过数列{cn}的单调性解答即cn+1-cn=
8
(2n-5)(2n-3)
的单调性.
方法二解不等式
2i-9
2i-5
2i-7
2i-3
<0
找出数列{cn}的变号项的对数.
解答:解:(1)∵f(x)≤0的解集有且只有一个元素,
∴△=a2-4a=0得a=0或a=4,
当a=4时,函数f(x)=x2-4x+4在(0,2)上递减,
故存在0<x1<x2,使得不等式f(x1)>f(x2)成立.
当a=0时,函数f(x)=x2在(0,+∞)上递增,
故不存在0<x1<x2,使得不等式f(x1)>f(x2)成立.
综上:a=4,f(x)=x2-4x+4.
(2)由(1)可知:Sn=n2-4n+4.当n=1时,a1=S1=1,
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(n2-4n+4)-[(n-1)2-4(n-1)+4]=2n-5,
∴an=
1,n=1
2n-5,n≥2

(3)法一:由题设cn=
-3n=1
1-
4
2n-5
n≥2
,
∵当n≥2时,cn+1-cn=
4
2n-5
-
4
2n-3
=
8
(2n-5)(2n-3)
,
∴当n≥3时,数列{cn}递增,∵c3=-3<0,又由cn=1-
4
2n-5
≥0,得n≥5,
可知c4•c5<0,即n≥3时,有且只有一对变号项,
又∵c1=-3,c2=5,c3=-3,即c1•c2<0,c2•c3<0,∴此处有2对变号项.
综上可得:数列{cn}的变号项有3对.
法二:当i≥2时,ci=1-
4
2i-5
=
2i-9
2i-5
,
∵ci•ci+1<0,∴
2i-9
2i-5
•
2i-7
2i-3
<0,
∴
3
2
<i<
5
2
或
7
2
<i<
9
2
,∵i≥2,i∈N*,∴i=2或4,
即c2•c3<0,c4•c5<0,此处有2对变号项,
又∵c1=-3,c2=5,即c1•c2<0,此处有一对变号项,
综上可得:数列{cn}的共有3对变号项.
点评:.本题考查数列的性质与函数的性质相结合的知识点,一般是单调性,最值等性质的结合,数列与函数相结合问题是高考考查的重点内容.
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.
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