是否存在函数f(x),使下列三个条件:①f(x)>0,x∈N;②f(a+b)=f(a)•f(b),a,b∈N;③f(2)=4.同时成立?若存在,求出f(x)的解析式,如不存在,说明理由.
【答案】分析:由题设f(a+b)=f(a)•f(b)且f(x)>0对x∈N成立,联想到指数函数f(x)=cx,再结合f(2)=4可得c=2.故猜测存在函数数f(x)=2x,最后采用数学归纳法加以证明.
解答:解:∵f(x)>0,x∈N且f(a+b)=f(a)•f(b),a,b∈N
∴可设f(x)=cx(c>0,c≠1,x∈N),满足cx>0且ca+b=ca•cb
∵f(2)=4
∴c2=4⇒c=2(舍负)
所以存在f(x)=2x,符合题设的三个条件.
以下用数学归纳法证明,对任意的x∈N时,都有f(x)=2x成立.
(1)当x=1时,f(2)=f(1+1)=f(1)•f(1)=[f(1)]2=4,
又∵x∈N时,f(x)>0,
∴f(1)=2=21,结论正确.
(2)假设x=k(k∈N*)时,有f(k)=2k,
则x=k+1时,f(k+1)=f(k)•f(1)=2k•2=2k+1,
∴x=k+1时,结论正确.
综上所述,对于一切自然数x,都有f(x)=2x成立.
点评:本题考查了根据抽象函数求函数的解析式的知识点,属于中档题,着重考查了指数函数的性质和数学归纳法证明的思路.