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  3. [2012年] (Ⅰ)证明方程xn+xn-1+…+x=l(n＞1的整数)，在区间(1／2，1)内有且仅有一个实根；(Ⅱ)记(I)中的实根为xn，证明xn存在，并求此极限．

[2012年] (Ⅰ)证明方程xn+xn-1+…+x=l(n＞1的整数)，在区间(1／2，1)内有且仅有一个实根；(Ⅱ)记(I)中的实根为xn，证明xn存在，并求此极限．

admin2019-04-05  101
问题 [2012年]  (Ⅰ)证明方程xn+xn-1+…+x=l(n＞1的整数)，在区间(1／2，1)内有且仅有一个实根；(Ⅱ)记(I)中的实根为xn，证明xn存在，并求此极限．
选项
答案可用零点定理和命题1．1．7．5证明(Ⅰ)，用夹逼定理证明(Ⅱ)． 证 (Ⅰ)令Fn(x)=xn+xn-1+…+x一1，fn(x)=xn+xn-1+…+x．显然Fn(x) 在[1／2，1]上连续，又Fn(1)=n一1＞0(因n＞1)． Fn(1／2)=(1／2)n+(1／2)n-1+…+1／2—1=[*][(1／2)n-1+(1／2)n-2+…+1]一1 =fn[*]＜0． 由闭区间上连续函数的零点定理(见定理1．1．7．1)知，在开区间(1／2，1)内，方程Fn(x)=0即 fn(x)=1至少存在一实根．又因 F＇n(x)=nxn-1+(n～1)xn-2+…+l＞0， 其中x∈(1／2，1)，故Fn(x)=fn(x)一1在(1／2，1)内单调．由命题1．1．7．5知，方程Fn(x)=0， 即fn(x)=1在(1／2，1)内仅存在一个实根xn．因而fn(xn)=1． (Ⅱ)为证[*]xn存在，并求此极限，对fn(x)在区间[1／2，xn]上使用拉格朗日中值定理 得到：存在ξn∈(1／2，xn)，使得 [*]=f＇n(ξn)， 因f＇n(ξn)=nξn-1+(n一1)ξn-1+…+1＞1(因ξ＞1／2，n＞1)，故 ∣fn(xn)一fn(1／2)∣=∣f＇n(ξn)∣∣xn一1／2∣＞∣xn一1／2∣． 而 ∣fn(xn)一fn(1／2)∣=fn(xn)一fn(1／2)=1一[1一(1／2)n]=(1／2)n， 故∣xn一1／2∣＜(1／2)n．由0≤∣xn一1／2∣≤(1／2)n及夹逼定理知 [*]∣xn一1／2∣=0， 即[*]∣xn∣=1／2． 因而[*]xn存在，且[*]xn=1／2．
解析
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考研数学二

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