Question

已知函數(shù)f（x）=，把方程f（x）-x=0的根按從小到大的順序排成一個數(shù)列，則該數(shù)列的前n項和為（ ）
A．S_n=2ⁿ-1（n∈N₊）
B．S_n=（n∈N₊）
C．S_n=n-1（n∈N₊）
D．S_n=2^n-1（n∈N₊）

Answer 1

【答案】分析：函數(shù)y=f（x）與y=x在（0，1]，（1，2]，（2，3]，（3，4]，…，（n，n+1]上的交點依次為（0，0），（1，1），（2，2），（3，3），（4，4），…，（n+1，n+1）．即方程f（x）-x=0在（2，3]，（3，4]，…，（n，n+1]上的根依次為3，4，…n+1．方程f（x）-x=0的根按從小到大的順序排列所得數(shù)列為0，1，2，3，4，…，可得數(shù)列的前n項和．
解答：解：當0＜x≤1時，有-1＜x-1＜0，則f（x）=f（x-1）+1=2^x-1，
當1＜x≤2時，有0＜x-1≤1，則f（x）=f（x-1）+1=2^x-2+1，
當2＜x≤3時，有1＜x-1≤2，則f（x）=f（x-1）+1=2^x-3+2，
當3＜x≤4時，有2＜x-1≤3，則f（x）=f（x-1）+1=2^x-4+3，
以此類推，當n＜x≤n+1（其中n∈N）時，則f（x）=f（x-1）+1=2^x-n-1+n，
所以，函數(shù)f（x）=2^x的圖象與直線y=x+1的交點為：（0，1）和（1，2），
由于指數(shù)函數(shù)f（x）=2^x為增函數(shù)且圖象下凸，故它們只有這兩個交點．
然后①將函數(shù)f（x）=2^x和y=x+1的圖象同時向下平移一個單位，即得到函數(shù)f（x）=2^x-1和y=x的圖象，
取x≤0的部分，可見它們有且僅有一個交點（0，0）．
即當x≤0時，方程f（x）-x=0有且僅有一個根x=0．
②�、僦泻瘮�(shù)f（x）=2^x-1和y=x圖象-1＜x≤0的部分，再同時向上和向右各平移一個單位，
即得f（x）=2^x-1和y=x在0＜x≤1上的圖象，此時它們仍然只有一個交點（1，1）．
即當0＜x≤1時，方程f（x）-x=0有且僅有一個根x=1．
③�、谥泻瘮�(shù)f（x）=2^x-1和y=x在0＜x≤1上的圖象，繼續(xù)按照上述步驟進行，
即得到f（x）=2^x-2+1和y=x在1＜x≤2上的圖象，此時它們仍然只有一個交點（2，2）．
即當1＜x≤2時，方程f（x）-x=0有且僅有一個根x=2．
④以此類推，函數(shù)y=f（x）與y=x在（2，3]，（3，4]，…，（n，n+1]上的交點依次為（3，3），（4，4），…（n+1，n+1）．
即方程f（x）-x=0在（2，3]，（3，4]，…（n，n+1]上的根依次為3，4，…，n+1．
綜上所述方程f（x）-x=0的根按從小到大的順序排列所得數(shù)列為：
0，1，2，3，4，…，
∴該數(shù)列的前n項和，n∈N⁺．
故選B．
點評：本題考查了數(shù)列遞推公式的靈活運用，解題時要注意分類討論思想和歸納總結；本題屬于較難的題目，容易出錯，要細心解答．