解答题 19.设fn(x)=x﹢x2﹢…﹢xn-1(n=2,3,…).
(I)证明方程fn(x)=0在区间[0,﹢∞)内存在唯一的实根,记为xn
(Ⅱ)求(I)中的{xn)的极限值
【正确答案】(I)由fn(0)=-1﹤0,fn(1)=n-1>0,n=2,3,…,所以fn(x)=0在区间(0,1)内存在实根,记为xn
以下证在区间(0,﹢∞)内至多存在一个实根.事实上,
fn(x)=1﹢2x﹢3x﹢…﹢nxn-1﹥0,x∈(0,﹢∞).
所以在区间(0,﹢∞)内fn(x)=0至多存在一个实根.结合以上讨论至少一个至多一个,所以fn(x)=0在区间(0,﹢∞)内存在唯一的实根,且在区间(0,1)内.记此根为xn(n=2,3,…).
(Ⅱ)欲求,先证其存在,为此,证{xn}单调减少.
0=fn(xn)-fn﹢1(xn﹢1)
=(nn2﹢…﹢xnn)-(n﹢1n﹢12﹢…﹢xn﹢1n﹢xn﹢1n﹢1)
=(xn-xn﹢1)[1﹢(xnn﹢1)﹢…﹢(xnn-1﹢xnn-2xn﹢1﹢…﹢xn﹢1n-1]-xn﹢1n-1
由[ ]内为正,等号左边为0,所以xn-xn﹢1﹥0(n=2,3,…),不然上面等号右边为负,与左边为零矛盾.于是知{xn}随n增加而严格单调减少,且有下界(xn﹥0).所以

另一方面,由xn﹤x2﹤1(n>2),所以0﹤xnn﹤x2n
但0﹤x2﹤1,由夹逼定理知=0.
由0=fn(xn)=xn﹢xn2﹢…﹢xnn-1
【答案解析】