已知函数f(x)的定义域为R,且f(x+y)+f(x-y)=f(x)f(y),f(1)=1,则sum_(k=1)^22f(k)=( )A. -3B. -2C. 0D. 1
A. -3
B. -2
C. 0
D. 1
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查函数方程的求解技巧,通过赋值法寻找递推关系,进而发现函数的周期性,最终利用周期性求和。
解题核心思路:
- 赋值特殊值(如$x=0$,$y=0$,$x=y$等)确定$f(0)$的值,并排除矛盾情况。
- 递推求值:通过代入特定的$x$和$y$,逐步计算$f(1)$、$f(2)$、$f(3)$等值,寻找规律。
- 周期性分析:观察计算出的函数值,发现周期性规律,简化求和过程。
破题关键点:
- 确定$f(0)=2$:通过代入$x=0$,$y=0$,排除$f(0)=0$的可能性。
- 发现周期性:通过递推计算前几项,发现$f(k)$的周期为6,每6项和为0。
步骤1:确定$f(0)$的值
令$x=0$,$y=0$,代入原方程:
$f(0+0) + f(0-0) = f(0)f(0) \implies 2f(0) = [f(0)]^2.$
解得$f(0)=0$或$f(0)=2$。若$f(0)=0$,则代入$y=0$时方程变为$2f(x)=0$,与$f(1)=1$矛盾,故$f(0)=2$。
步骤2:计算前几项的值
-
求$f(2)$:令$x=1$,$y=1$,代入原方程:
$f(1+1) + f(1-1) = f(1)f(1) \implies f(2) + f(0) = 1 \implies f(2) = 1 - 2 = -1.$ -
求$f(3)$:令$x=2$,$y=1$,代入原方程:
$f(2+1) + f(2-1) = f(2)f(1) \implies f(3) + f(1) = (-1)(1) \implies f(3) = -2.$ -
求$f(4)$:令$x=2$,$y=2$,代入原方程:
$f(2+2) + f(2-2) = f(2)f(2) \implies f(4) + f(0) = (-1)^2 \implies f(4) = -1.$ -
求$f(5)$:令$x=3$,$y=2$,代入原方程:
$f(3+2) + f(3-2) = f(3)f(2) \implies f(5) + f(1) = (-2)(-1) \implies f(5) = 1.$ -
求$f(6)$:令$x=3$,$y=3$,代入原方程:
$f(3+3) + f(3-3) = f(3)f(3) \implies f(6) + f(0) = (-2)^2 \implies f(6) = 2.$
步骤3:发现周期性
继续计算$f(7)$至$f(12)$,发现:
$f(7)=1,\ f(8)=-1,\ f(9)=-2,\ f(10)=-1,\ f(11)=1,\ f(12)=2.$
周期为6,即$f(k+6)=f(k)$。
步骤4:求和
$\sum_{k=1}^{22}f(k)$包含3个完整周期(18项)和前4项:
$3 \times (1-1-2-1+1+2) + (1-1-2-1) = 0 + (-3) = -3.$