已知函数 $f(x)=\left[x\left[x\right]\right]$,其中 $[x]$ 表示不大于 $x$ 的最大整数,当 $x\in(0,n]$,$n\in\mathbb N^*$ 时,函数 $f(x)$ 的值域为集合 $A_n$,则集合 $A_n$ 中有 个元素;若 $f(x)=100$,且 $x>0$ 时,则 $x$ 的取值范围是
【难度】
【出处】
【标注】
  • 知识点
    >
    函数
    >
    常见初等函数
    >
    高斯函数
  • 知识点
    >
    函数
    >
    函数的图象与性质
    >
    函数的最值和值域
【答案】
$\dfrac{n^2-n+4}{2}$;$10\leqslant x<\dfrac {101}{10}$
【解析】
记 $A_n$ 的元素个数为 $a_n$,取整函数 $[x]$ 本质上是一个分段函数,由整点为分段点,已知函数的定义域求值域时,只需要将定义域分成若干段,分别求值域,寻找到 $\{a_n\}$ 的规律即可;而已知函数值去求自变量的范围时,就需要先根据取整函数的特点对函数解析式进行转化,估计出 $x$ 的大致范围,确定 $[x]$ 的值后再解相关不等式了.
第一问当 $x\in\mathbb{N}^*$ 时,有$$f(1)=1,f(2)=4,f(n)=n^2.$$当 $x\in(0,1)$ 时,$f(x)=0$ 恒成立,所以$$A_1=\{0,1\},a_1=2.$$当 $x\in(1,2)$ 时,$[x]=1$,$f(x)=[x\cdot 1]=[x]=1$,所以$$A_2=\{0,1,4\},a_2=3.$$当 $x\in(n-1,n)$ 时,$[x]=n-1$,$$x[x]=(n-1)x\in(n^2-2n+1,n^2-n),$$所以此时 $f(x)$ 可以取到$$(n^2-n)-(n^2-2n+1)-1=n-2$$个不同的值,又 $f(n)=n^2$,所以$$a_n-a_{n-1}=n-2+1=n-1.$$由累加法可得$$a_n-a_1=(n-1)+(n-2)+\cdots+1,$$于是有 $a_n=\dfrac{n^2-n+4}{2}$.
第二问由 $[x]$ 的定义知$$x-1<[x]\leqslant x.$$于是有$$x[x]-1<f(x)=100\leqslant x[x],$$得到$$100\leqslant x[x]<101,$$$x>0$ 时,$y=x[x]$ 是一个关于 $x$ 的不减的函数,当 $x=11$ 时,$x[x]=121>101$,所以$$10\leqslant x<11,[x]=10.$$于是有$$f(x)=[10x]=100,$$故 $100\leqslant 10x<101$,解得 $10\leqslant x<\dfrac {101}{10}$.
题目 答案 解析 备注
0.117233s