内容正文:
2023-2024学年第二学期期末考试数学学科试题
一、选择题(本题共8个小题,每小题5分,共40分)
1. 已知集合,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】解一元二次不等式求解集合A,根据指数函数单调性求解值域得集合B,然后利用交集运算求解即可.
【详解】,
则,
所以.
故选:D
2. 权方和不等式作为基本不等式的一个变化,在求二元变量最值时有很广泛的应用,其表述如下:设正数,,,,满足,当且仅当时,等号成立.则函数的最小值为( )
A. 16 B. 25 C. 36 D. 49
【答案】D
【解析】
【分析】根据权方和不等式,直接计算即可.
【详解】因为,,,,则,当且仅当时等号成立,
又,即,于是得,
当且仅当,即时取“=”,
所以函数的最小值为49.
故选:D
3. 下列函数中,的最小值是2的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】对于A:取特殊值,代入后否定结论;
对于B:取特殊值,代入后否定结论;
对于C:利用导数判断单调性,求出最小值;
对于D:根据基本不等式利用的条件“一正二定三相等”进行判断.
【详解】对于A:的定义域为.取特殊值,代入得y=-2<2.故A错误;
对于B:的定义域为.取特殊值,代入得y=e-1<2.故B错;
对于C:的定义域为R. .
令,解得;令,解得;所以在上单减,在上单增,所以当时,y取得最小值2.故C正确;
对于D:.令,则.
所以,当,记时取最小值,但是,所以的最小值不能取得.故D错误.
故选:C
4. 已知函数的定义域为R,对任意实数x都有成立,且函数为偶函数,,则( )
A. -1 B. 0 C. 1012 D. 2024
【答案】B
【解析】
【分析】利用抽象函数的奇偶性、周期性、对称性计算即可.
【详解】由,即的一个周期为4,
由为偶函数可知关于轴对称,即,
又可知,
所以,
显然,
所以.
故选:B
5. 已知且,则“”是“函数为偶函数”的( )
A. 充分不必要条件 B. 必要不充分条件
C. 充要条件 D. 既不充分也不必要条件
【答案】A
【解析】
【分析】由“函数为偶函数”,可得,结合充分条件与必要条件的性质即可判断.
【详解】若函数为偶函数,由定义域为,则有,
即,即对任意的恒成立,
即有,故,
由“”是“”的充分不必要条件,
故“”是“函数为偶函数”的充分不必要条件.
故选:A.
6. 函数的部分图像大致为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】根据奇偶性排除A,B,再根据得到D.
【详解】因为定义域为,
,
所以为偶函数,关于轴对称,排除A,B;
因为,,所以,故C错误,D正确,
故选:D.
7. 已知函数的图象关于直线对称,对任意的,都有成立,且当时,,若在区间内方程有5个不同的实数根,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】由题意可知函数的图象关于轴对称且周期为4,由此可画出函数在区间上的图象,若在区间内方程有5个不同的实数根,即函数与的图象有5个交点,数形结合列出不等式组求解即可.
【详解】因为函数的图象关于直线对称,
所以函数的图象关于轴对称,
因为对任意的,都有成立,
所以,
所以函数的周期为4,
画出函数在区间上的图象,如图所示:
若在区间内方程有5个不同的实数根,
即函数与的图象有5个交点,
显然,则,解得,
即实数的取值范围为.
故选:D.
8. 如图所示,已知一质点在外力的作用下,从原点出发,每次向左移动的概率为,向右移动的概率为.若该质点每次移动一个单位长度,设经过5次移动后,该质点位于的位置,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】由题意当时,的可能取值为1,3,5,且,根据二项分布的概率公式计算即可求解.
【详解】依题意,当时,的可能取值为1,3,5,且,
所以
.
故选:D.
二、多选题(共3小题,每小题6分,共18分)
9. 已知的定义域为,值域为,则( )
A. 若,则
B. 对任意,使得
C. 对任意的图象恒过一定点
D. 若在上单调递减,则的取值范围是
【答案】ACD
【解析】
【分析】对于A,根据题设得真数不能取遍所有正实数,再利用对数函数定义即得.对于B,直接代入求解即可.对于C ,根据,求解即可.对于D ,根据对数型函数的单调性和真数大于零即可解得.
【详解】对于A,要使定义域为R,只需恒成立,
所以判别式,所以真数不能取遍所有正实数,所以,故A对
对于B,若,
即,整理得,得,
此时,故B错;
对于C,,因为与m无关,所以过定点(1,2),故C正确;
对于D,若在上单调递减,只需函数在上递减,且,即,解得,故D对.
故选:ACD
10. 德国数学家狄里克雷在年时提出:“如果对于的每一个值,总有一个完全确定的值与之对应,那么是的函数.”这个定义较清楚的说明了函数的内涵,只要有一个法则,使得取值范围内的每一个,都有一个确定的和它对应就行了,不管这个法则是用公式还是用图象、表格等形式表示.他还发现了狄里克雷函数,即:当自变量取有理数时,函数值为,当自变量取无理数时,函数值为.狄里克雷函数的发现改变了数学家们对“函数是连续的”的认识,也使数学家们更加认可函数的对应说定义,下列关于狄里克雷函数的性质表述正确的是( )
A. B. 是奇函数
C. 的值域是 D.
【答案】ACD
【解析】
【分析】
利用狄里克雷函数的定义可判断AC选项的正误;利用函数奇偶性的定义可判断B选项的正误;分和两种情况讨论,结合狄里克雷函数的定义可判断D选项的正误.
【详解】由题意可知,.
对于A选项,,则,A选项正确;
对于B选项,当,则,则,
当时,则,则,
所以,函数为偶函数,B选项错误;
对于C选项,由于,所以,函数的值域为,C选项正确;
对于D选项,当时,则,所以,,
当时,,所以,,D选项正确.
故选:ACD.
【点睛】思路点睛:本题的解题关键就是紧扣函数的新定义,在解题的过程中要对的取值进行分类讨论,结合函数的定义来求解,在判断命题为假命题时,可以通过特例来说明.
11. 若函数同时满足:①对于定义域上的任意,恒有;②对于定义域上的任意,当时,恒,则称函数为“理想函数”.下列四个函数中能被称为“理想函数”的是( )
A. B. C. D.
【答案】AB
【解析】
【分析】根据①②知“理想函数”是定义域上的奇函数且在定义域内单调递减,依次判断各个选项即可得到结果.
【详解】由①知:为定义域上的奇函数;由②知:在定义域内单调递减;
对于A,为上的奇函数且在上单调递减,符合“理想函数”定义,A正确;
对于B,为上的奇函数且在上单调递减,符合“理想函数”定义,B正确;
对于C,为上的奇函数且在上单调递增,不符合“理想函数”定义,C错误;
对于D,是上的非奇非偶函数,不符合“理想函数”定义,D错误.
故选:AB.
三、填空题(本题共3小题,每小题5分,共15分)
12. 已知奇函数在区间上的解析式为,则在区间上的解析式___________.
【答案】
【解析】
【分析】根据奇函数满足求解即可.
【详解】依题意,当时,,故在区间上的解析式.
故答案为:
13. 对于函数,若在定义域内存在实数,满足,则称为“局部反比例对称函数”.若的导函数是定义在区间上的“局部反比例对称函数”,则实数的最大值与最小值之差为______.
【答案】
【解析】
【分析】先求出函数的导函数,根据“局部反比例对称函数”的定义,得到在上有解,令,换元后,利用二次函数在上有解,结合二次函数的性质解题即可.
【详解】,
因为的导函数是定义在区间上的“局部反比例对称函数”,
所以存在, ,即,
所以,在上有解,
令,设,则,
因为,所以,所以在上单调递增,
所以时,,
设,所以时有解,
当即时,在上单调递增,所以,解得;
当即时,在上单调递减,在上单调递增,所以,解得,又,所以不存在符合条件的.
综上可得,所以实数的最大值与最小值之差为.
故答案为:
14. 设与是两个不同的无穷数列,且都不是常数列.记集合,给出下列4个结论:
①若与均为等差数列,则M中最多有1个元素;
②若与均为等比数列,则M中最多有2个元素;
③若为等差数列,为等比数列,则M中最多有3个元素;
④若为递增数列,为递减数列,则M中最多有1个元素.
其中正确结论的序号是______.
【答案】①③④
【解析】
【分析】利用两类数列的散点图的特征可判断①④的正误,利用反例可判断②的正误,结合通项公式的特征及反证法可判断③的正误.
【详解】对于①,因为均为等差数列,故它们的散点图分布在直线上,
而两条直线至多有一个公共点,故中至多一个元素,故①正确.
对于②,取则均为等比数列,
但当为偶数时,有,此时中有无穷多个元素,故②错误.
对于③,设,,
若中至少四个元素,则关于的方程至少有4个不同的正数解,
若,则由和的散点图可得关于的方程至多有两个不同的解,矛盾;
若,考虑关于的方程奇数解的个数和偶数解的个数,
当有偶数解,此方程即为,
方程至多有两个偶数解,且有两个偶数解时,
否则,因单调性相反,
方程至多一个偶数解,
当有奇数解,此方程即为,
方程至多有两个奇数解,且有两个奇数解时即
否则,因单调性相反,
方程至多一个奇数解,
因为,不可能同时成立,
故不可能有4个不同的整数解,即M中最多有3个元素,
取 ,则,故③正确.
对于④,因为为递增数列,为递减数列,前者散点图呈上升趋势,
后者的散点图呈下降趋势,两者至多一个交点,故④正确.
故答案为:①③④.
【点睛】思路点睛:对于等差数列和等比数列的性质的讨论,可以利用两者散点图的特征来分析,注意讨论两者性质关系时,等比数列的公比可能为负,此时要注意合理转化.
四、解答题(本题共5小题,共77分)
15. 已知集合.
(1)求;
(2)若对任意的恒成立,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)根据指数函数的单调性,对数运算及对数函数的单调性,结合集合运算可得结果.
(2)根据指数函数的单调性,结合不等式恒成立问题解一元二次不等式可得结果.
【小问1详解】
因为,
由,得,所以,
即,解得,所以,
所以.
【小问2详解】
当时,因为单调递减,所以,
因为对任意的恒成立,
所以当时,则恒成立,即,即,
因为,所以解得;
当时,则恒成立,即,
因为,所以解得.
综上,的取值范围是.
16. 已知函数.
(1)若,解不等式;
(2)若关于的方程有解,求的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)由一元二次不等式解法得,再由指数函数单调性求解;
(2)分离参数,得,利用基本不等式求最值,即可.
【小问1详解】
当时,,即,
则,
,
,
.
故不等式的解集为.
【小问2详解】
即.
,
当且仅当,即时,等号成立.
故的取值范围是.
17. 已知点在幂函数的图象上, .
(1)求的解析式;
(2)若,且方程有解,求实数的取值范围;
(3)当时,解关于的不等式.
【答案】(1)
(2)或
(3)当时,解集为,当时,解集为,当时,解集为.
【解析】
【分析】(1)利用待定系数法,即可求得的解析式;
(2)根据一元二次方程有解,,解出即可;
(3)结合条件把不等式化为,分类讨论的取值范围,即可得到不等式的解集.
【小问1详解】
设幂函数,
由点在幂函数的图象上,
所以,解得,
所以;
【小问2详解】
时,,
由方程有解,
可得,
解得或;
【小问3详解】
由得 ,即 ,
所以,
当即时,的解集为,
当即时,的解集为,
当即时,的解集为.
18. 已知,曲线在处的切线方程为.
(1)求;
(2)证明.
【答案】(1)
(2)
要证明,只要证,
设,则,
令,则,
所以在上单调递减,又,
所以当时,,则在上单调递增,
当时,,则在上单调递减,
所以,所以.
【解析】
【分析】(1)根据导数的几何意义求出曲线在点处的切线方程即可得,的值;
(2)要证明,只要证,令,求出其单调性证明即可.
【小问1详解】
由可得,
则,所以曲线在点处的切线斜率为,
又因为,所以切线方程为:,即.
所以.
【小问2详解】
略
19. 取整函数被广泛应用于数论、函数绘图和计算机领域,其定义如下:设,不超过x的最大整数称为x的整数部分,记作,函数称为取整函数.另外也称是x的整数部分,称为x的小数部分.
(1)直接写出和的值;
(2)设,证明:,且,并求在b的倍数中不大于a的正整数的个数;
(3)对于任意一个大于1的整数a,a能唯一写为,其中为质数,为整数,且对任意的,称该式为a的标准分解式,例如100的标准分解式为.证明:在的标准分解式中,质因数的指数.
【答案】(1),
(2)
因为,等式两边同乘,得,
因为,所以为整数,
又,所以,
所以,得证;
假设都小于等于,
因为,
所以,
所以,
因为,所以,即在b的倍数中不大于a的正整数的个数为.
(3)
,将每个数都分解为质因数的乘积,
对于质因数,利用(2)中结论,的倍数中不大于的正整数的个数为,记为,
将这些数都提取出来,此时的倍数中还有可以提取的数,
注意到的倍数中不大于的正整数的个数为,记为,将这些数提取出来,
同理,的倍数中不大于的正整数的个数为,记为,
依此这样进行下去,
则质因数的指数.
【解析】
【分析】(1)由题意及对数函数的单调性即可计算求解;
(2)由题意得,等式两边同乘得,由结合定义可得,即可证明;假设都小于等于,可得,即可得,又,则;
(3)利用(2)中结论,可得的倍数中不大于得正整数的个数为,记为,的倍数中不大于的正整数的个数为,记为,的倍数中不大于的正整数的个数为,记为,依此进行下去,可得即可证明.
【小问1详解】
因为,所以,
所以,
.
【小问2详解】
略
【小问3详解】
略
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2023-2024学年第二学期期末考试数学学科试题
一、选择题(本题共8个小题,每小题5分,共40分)
1. 已知集合,则( )
A. B. C. D.
2. 权方和不等式作为基本不等式的一个变化,在求二元变量最值时有很广泛的应用,其表述如下:设正数,,,,满足,当且仅当时,等号成立.则函数的最小值为( )
A. 16 B. 25 C. 36 D. 49
3. 下列函数中,的最小值是2的是( )
A. B.
C. D.
4. 已知函数的定义域为R,对任意实数x都有成立,且函数为偶函数,,则( )
A. -1 B. 0 C. 1012 D. 2024
5. 已知且,则“”是“函数为偶函数”的( )
A. 充分不必要条件 B. 必要不充分条件
C. 充要条件 D. 既不充分也不必要条件
6. 函数的部分图像大致为( )
A. B.
C. D.
7. 已知函数的图象关于直线对称,对任意的,都有成立,且当时,,若在区间内方程有5个不同的实数根,则实数的取值范围为( )
A. B. C. D.
8. 如图所示,已知一质点在外力的作用下,从原点出发,每次向左移动的概率为,向右移动的概率为.若该质点每次移动一个单位长度,设经过5次移动后,该质点位于的位置,则( )
A. B. C. D.
二、多选题(共3小题,每小题6分,共18分)
9. 已知的定义域为,值域为,则( )
A. 若,则
B. 对任意,使得
C. 对任意的图象恒过一定点
D. 若在上单调递减,则的取值范围是
10. 德国数学家狄里克雷在年时提出:“如果对于的每一个值,总有一个完全确定的值与之对应,那么是的函数.”这个定义较清楚的说明了函数的内涵,只要有一个法则,使得取值范围内的每一个,都有一个确定的和它对应就行了,不管这个法则是用公式还是用图象、表格等形式表示.他还发现了狄里克雷函数,即:当自变量取有理数时,函数值为,当自变量取无理数时,函数值为.狄里克雷函数的发现改变了数学家们对“函数是连续的”的认识,也使数学家们更加认可函数的对应说定义,下列关于狄里克雷函数的性质表述正确的是( )
A. B. 是奇函数
C. 的值域是 D.
11. 若函数同时满足:①对于定义域上的任意,恒有;②对于定义域上的任意,当时,恒,则称函数为“理想函数”.下列四个函数中能被称为“理想函数”的是( )
A. B. C. D.
三、填空题(本题共3小题,每小题5分,共15分)
12. 已知奇函数在区间上的解析式为,则在区间上的解析式___________.
13. 对于函数,若在定义域内存在实数,满足,则称为“局部反比例对称函数”.若的导函数是定义在区间上的“局部反比例对称函数”,则实数的最大值与最小值之差为______.
14. 设与是两个不同的无穷数列,且都不是常数列.记集合,给出下列4个结论:
①若与均为等差数列,则M中最多有1个元素;
②若与均为等比数列,则M中最多有2个元素;
③若为等差数列,为等比数列,则M中最多有3个元素;
④若为递增数列,为递减数列,则M中最多有1个元素.
其中正确结论的序号是______.
四、解答题(本题共5小题,共77分)
15. 已知集合.
(1)求;
(2)若对任意的恒成立,求的取值范围.
16. 已知函数.
(1)若,解不等式;
(2)若关于的方程有解,求的取值范围.
17. 已知点在幂函数的图象上, .
(1)求的解析式;
(2)若,且方程有解,求实数的取值范围;
(3)当时,解关于的不等式.
18. 已知,曲线在处的切线方程为.
(1)求;
(2)证明.
19. 取整函数被广泛应用于数论、函数绘图和计算机领域,其定义如下:设,不超过x的最大整数称为x的整数部分,记作,函数称为取整函数.另外也称是x的整数部分,称为x的小数部分.
(1)直接写出和的值;
(2)设,证明:,且,并求在b的倍数中不大于a的正整数的个数;
(3)对于任意一个大于1的整数a,a能唯一写为,其中为质数,为整数,且对任意的,称该式为a的标准分解式,例如100的标准分解式为.证明:在的标准分解式中,质因数的指数.
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