定义在[1,+∞)[1,+∞)上的函数f(x)f(x)满足:①f(2x)=2f(x)f(2x)=2f(x);②当x∈[2,4]x\in[2,4]时,f(x)=1−∣x−3∣f(x)=1-|x-3|,则集合{x∣f(x)=f(36)}\{x|f(x)=f(36)\}中的最小元素是 ___ .

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完整解法

1. 利用函数递推关系计算 $f(36)$ 的值

根据关系式 f(2x)=2f(x)f(2x) = 2f(x),将 3636 逐步缩减至已知区间 [2,4][2,4] 内:
f(36)=2f(18)=4f(9)=8f(4.5)=16f(2.25)f(36) = 2f(18) = 4f(9) = 8f(4.5) = 16f(2.25)
因为 2.25∈[2,4]2.25 \in [2,4],代入 f(x)=1−∣x−3∣f(x) = 1 - |x-3|,得:
f(2.25)=1−∣2.25−3∣=1−0.75=0.25f(2.25) = 1 - |2.25 - 3| = 1 - 0.75 = 0.25
所以 f(36)=16imes0.25=4f(36) = 16 imes 0.25 = 4。

2. 分析不同区间上函数 $f(x)$ 的最大值,缩小解的范围

由 f(2x)=2f(x)f(2x) = 2f(x) 可知,对任意正整数 kk,当 x∈[2k,2k+1]x \in [2^k, 2^{k+1}] 时,有 f(x) = 2^{k-1} f\left( rac{x}{2^{k-1}} ight),其中 rac{x}{2^{k-1}} \in [2,4]。
当 x∈[2,4]x \in [2,4] 时,f(x)=1−∣x−3∣≤1f(x) = 1 - |x-3| \le 1。
因此在区间 [2k,2k+1][2^k, 2^{k+1}] 上,函数的最大值为 2k−12^{k-1}。

  • 当 x∈[1,2)x \in [1,2) 时,f(x) = rac{1}{2}f(2x) \le rac{1}{2};
  • 当 x∈[2,4]x \in [2,4] 时,f(x)≤1f(x) \le 1;
  • 当 x∈[4,8]x \in [4,8] 时,f(x)≤2f(x) \le 2;
  • 当 x∈[8,16]x \in [8,16] 时,f(x)≤4f(x) \le 4。
    要使 f(x)=4f(x) = 4,自变量 xx 必然不能小于 88。

3. 在最左侧可能区间 $[8,16]$ 内求解 $f(x) = 4$,得到最小元素

当 x∈[8,16]x \in [8,16] 时, rac{x}{4} \in [2,4],则 f(x) = 4f\left( rac{x}{4} ight)。
令 f(x)=4f(x) = 4,可得 4f\left( rac{x}{4} ight) = 4 \implies f\left( rac{x}{4} ight) = 1。
在 [2,4][2,4] 上,1 - \left| rac{x}{4} - 3 ight| = 1 \implies \left| rac{x}{4} - 3 ight| = 0 \implies rac{x}{4} = 3 \implies x = 12。
因为 12∈[8,16]12 \in [8,16],且 x<8x < 8 时 f(x)≤2<4f(x) \le 2 < 4,所以满足 f(x)=4f(x) = 4 的最小元素为 1212。

答案

1212

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