已知函数 $f(x)=-\dfrac12x^3+\dfrac32x$,数列 $\{a_n\}$ 满足 $a_1=b\in(0,1)$,$a_{n+1}=f(a_n)$,$n\in\mathbb N^{\ast}$.
【难度】
【出处】
2008年第十九届“希望杯”全国数学邀请赛高二(二试)
【标注】
  1. 试判定数列 $\{a_n\}$ 的单调性,并证明你的结论;
    标注
    答案
    解析
    数列 $\{a_n\}$ 单调递增,证明如下:
    函数 $f(x)$ 的导函数为$$f'(x)=\dfrac32\left(1-x^2\right),$$当 $x\in(0,1)$ 时,$f(x)$ 单调递增,注意到$$f(0)=0,f(1)=1,$$因此,当 $x\in(0,1)$ 时,函数 $f(x)$ 单调递增,且 $f(x)\in(0,1)$,由题有$$a_{n+1}-a_n=\dfrac12a_n\left(1-a_n^2\right)>0,$$故数列 $\{a_n\}$ 单调递增.
  2. 是否存在正实数 $c$,使得 $0<\dfrac{a_n+c}{a_n-c}<2$ 对一切 $n\in\mathbb N^{\ast}$ 恒成立?若存在,求出 $c$ 的取值范围;若不存在,请说明理由.
    标注
    答案
    解析
    题中不等式即$$\left(3c-a_n\right)\left(c+a_n\right)<0,$$整理得$$-a_n<c<\dfrac{a_n}{3},$$由(1)结合 $c>0$,得实数 $c$ 的取值范围是 $\left(0,\dfrac{b}{3}\right)$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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