Question

已知函數(shù)f（x）=C_n⁰x^2n-1-C_n¹x²ⁿ+C_n¹x²ⁿ⁺¹-…+C_n^r（-1）^rx^2n-1+r+…+C_nⁿx^3n-1，其中n（n∈N₊）．
（1）求函數(shù)f（x）的極大值和極小值；
（2）設(shè)函數(shù)f（x）取得極大值時(shí)x=a_n，令b_n=2-3a_n，S_n=b₁b₂+b₂b₃+…+b_nb_n+1，若p≤S_n＜q對(duì)一切n∈N₊恒成立，求實(shí)數(shù)p和q的取值范圍．

Answer 1

分析：（1）利用二項(xiàng)式定理化簡(jiǎn)f（x），求出導(dǎo)函數(shù)，令導(dǎo)函數(shù)為0求根，判斷根兩側(cè)的導(dǎo)函數(shù)符號(hào)，求出極值．
（2）利用數(shù)列的求和方法：裂項(xiàng)法求出S_n，求出S_n的范圍即為p，q值．

解答：解：（1）f（x）=x^2n-1[C_n⁰-C_n¹x+C_n²x²-+C_n^r（-1）^rx^r+C_nⁿxⁿ]=x^2n-1（1-x）ⁿ，
f'（x）=（2n-1）x^2n-2（1-x）ⁿ-x^2n-1•n（1-x）^n-1=x^2n-2（1-x）^n-1[2n-1-（3n-1）x]．
令f'（x）=0x1=0，x2=

2n-1

3n-1

，x3=1，從而x₁＜x₂＜x₃．當(dāng)n為偶數(shù)時(shí)f（x）的增減如下表

所以當(dāng)x=

2n-1

3n-1

時(shí)，y_極大=

(2n-1)2n-1•nn

(3n-1)3n-1

；當(dāng)x=1時(shí)，y_極小=0．
當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)f（x）的增減如下表

所以當(dāng)x=

2n-1

3n-1

時(shí)，y_極大=

(2n-1)2n-1•nn

(3n-1)3n-1

．
（2）由（1）知f（x）在x=

2n-1

3n-1

時(shí)取得最大值．所以a_n=

2n-1

3n-1

，b_n=2-3a_n=

1

3n-1

，bnbn+1=

1

(3n-1)(3n+2)

=

1

3

(

1

3n-1

-

1

3n+2

)Sn=

1

3

[(

1

2

-

1

5

)+(

1

5

-

1

8

)++(

1

3n-1

-

1

3n+2

)]=

1

6

-

1

3(3n+2)

＜

1

6

．n∈N+∴0＜

1

3(3n+2)

≤

1

15

，∴-

1

15

≤

1

3(3n+2)

＜0，即

1

10

≤

1

6

-

1

3(3n+2)

＜

1

6

；
所以實(shí)數(shù)p和q的取值范圍分別是p∈(-∞，

1

10

]，q∈[

1

6

．+∞)．

點(diǎn)評(píng)：本題考查，二項(xiàng)式定理；利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的單調(diào)性，極值；利用裂項(xiàng)法求數(shù)列的和；求函數(shù)的值域等