Question

设定义在[0，2]上的函数f（x）满足下列条件：
①对于x∈[0，2]，总有f（2-x）=f（x），且f（x）≥1，f（1）=3；②对于x，y∈[1，2]，若x+y≥3，则f（x）+f（y）≤f（x+y-2）+1．
证明：（1）对于x，y∈[0，1]，若x+y≤1，则f（x+y）≥f（x）+f（y）-1
（2）（n∈N^*）；
（3）x∈[1，2]时，1≤f（x）≤13-6x．

Answer

（1）由f（2-x）=f（x）知，函数f（x）图象关于直线x=1对称，则根据②可知：对于x，y∈[0，1]，若x+y≤1，
两者结合即得；
（2）先利用单调函数的定义证明f（x）在[0，1]上是不减函数，利用，进行放缩结合等比数列的求和即得；（3）对于任意x∈（0，1]，则必存在正整数n，使得．因为f（x）在（0，1）上是不减函数，所以，由（2）知，结合题中条件充分利用赋值法及不等式的性质即可．
证明：（1）由f（2-x）=f（x）知，函数f（x）图象关于直线x=1对称，
则根据②可知：对于x，y∈[0，1]，若x+y≤1，
则f（x+y）≥f（x）+f（y）-1．…（2分）
（2）设x1，x2∈[0，1]，且x1＜x2，则x2-x1∈[0，1]．
∵f（x2）-f（x1）=f[x1+（x2-x1）]-f（x1）≥f（x1）+f（x2-x1）-1-f（x1）=f（x2-x1）-1≥0，
∴f（x）在[0，1]上是不减函数．…（4分）
∵，
∴
=．…（8分）
（3）对于任意x∈（0，1]，则必存在正整数n，使得．
因为f（x）在（0，1）上是不减函数，所以，
由（2）知．
由①可得f（2）≥1，在②中，令x=y=2，得f（2）≤1，∴f（2）=1．
而f（2）=f（0），∴f（0）=1，又，∴，
∴x∈[0，1]时，1≤f（x）≤6x+1．．…（12分）
∵x∈[1，2]时，2-x∈[0，1]，且f（x）=f（2-x），
∴1≤f（2-x）≤6（2-x）+1=13-6x，
因此，x∈[1，2]时，1≤f（x）≤13-6x．…．（14分）