内容正文:
高2025届高三入学考试模拟试题二
第一部分(选择题 共58分)
一、选择题:本题共8小题,每小题5分,共40分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 若集合,则( )
A. B. C. D.
2.已知向量,则“”是“”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件
3.已知,则( )
A. B. C. D.
4.黄地绿彩云龙纹盘是收藏于中国国家博物馆的一件明代国宝级瓷器.该龙纹盘敞口,弧壁,广底,圈足.器内施白釉,外壁以黄釉为地,刻云龙纹并填绿彩,美不胜收.黄地绿彩云龙纹盘可近似看作是圆台和圆柱的组合体,其口径,足径,高,其中底部圆柱高,则黄地绿彩云龙纹盘的侧面积约为( )(附:的值取3,)
A. B. C. D.
5. 若函数在上有且只有一条对称轴和一个对称中心,则正整数的值为( )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
6.设,,,则的大小顺序为( )
A. B. C. D.
7.若,则( )
A. B. C. D.
8. 若定义在上的函数满足:,,且对任意,,都有,则( )
A. B. 为偶函数
C. 是的一个周期 D. 图象关于对称
二、选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分.
9.已知函数的部分图象如图所示,令,则下列说法正确的有( ).
A.的一个对称中心
B.的对称轴方程为
C.在上的值域为
D.的单调递减区间为
10.已知复数z,,,下列结论正确的有( )
A.若复数z满足,则
B.若,z满足,则
C.若,则
D.若复数z满足,则z在复平面内所对应点的轨迹是椭圆
11. 在锐角△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且,则( )
A. 边上的高为
B. 为定值
C. 的最小值为2
D. 若,则
第二部分(非选择题 共92分)
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分。
12.已知非零向量满足,且,则的夹角大小为 .
13.已知是双曲线的左,右焦点,点在上,与轴垂直,,则的离心率为
14.已知函数的图象与函数的图象在公共点处有相同的切线,则公共点坐标为 .
四、解答题:本题共5小题,共77分。解答应写出文字说明、证明过程或演算步棸。
15.(13分)如图,在四棱锥中,平面平面,且.
(1)证明:平面平面;
(2)求平面与平面夹角的正弦值.
16.(15分)在中,已知角,,所对的边分别为,,,.
(1)求角的大小;
(2)若为锐角三角形,求的取值范围.
17.(15分)地区生产总值(地区)是衡量一个地区经济发展的重要指标,在过去五年(2019年-2023年)中,某地区的地区生产总值实现了“翻一番”的飞跃,从1464亿元增长到了3008亿元,若该地区在这五年中的年份编号x(2019年对应的 x值为1,2020 年对应的x值为2,以此类推)与地区生产总值y(百亿元)的对应数据如下表:
年份编号x
1
2
3
4
5
地区生产总值y(百亿元)
14.64
17.42
20.72
25.20
30.08
(1)该地区2023年的人均生产总值为9.39 万元,若2023年全国的人均生产总值X(万元)服从正态分布,那么在全国其他城市或地区中随机挑选2 个,记随机变量 Y为“2023年人均生产总值高于该地区的城市或地区的数量”,求 的概率;
(2)该地区的人口总数t(百万人)与年份编号x的回归方程可以近似为,根据上述的回归方程,估算该地区年份编号x与人均生产总值(人均)u(万元)之间的线性回归方程.
参考公式与数据:人均生产总值=地区生产总值÷人口总数;
线性回归方程中,斜率和截距的最小二乘法估计公式分别是: ,
若,则.
18.(17分)已知为圆上一个动点,MN垂直轴,垂足为N,O为坐标原点,的重心为.
(1)求点的轨迹方程;
(2)记(1)中的轨迹为曲线,直线与曲线相交于A、B两点,点,若点恰好是的垂心,求直线的方程.
19.(17分)已知函数,其中为自然对数的底数.
(1)讨论的单调性;
(2)若方程有两个不同的根.
(i)求的取值范围;
(ii)证明:.
2
学科网(北京)股份有限公司
$$1
高 2025 届高三入学考试模拟试题二
第一部分(选择题 共 58 分)
一、选择题:本题共 8 小题,每小题 5 分,共 40 分。在每小题给出的四个选项中,只有
一项是符合题目要求的。
1. 若集合 ( ) 2| lg , | 2 01M x y N y y yx= = = −− > ,则 ( )M N =R ( )
A. 1,2 B. ( 1, 2 C. ( )2,+ D. )1, 2
2.已知向量 (2,4), (3, 1)a b= = − ,则“ 2k = ”是“ ( ) ( )a kb a kb+ ⊥ − ”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件
3.已知
π
(0, ),3sin 2 cos 2 1
2
= + ,则 tan 2 =( )
A. 2 B. 3 C.
3
4
D.
4
3
4.黄地绿彩云龙纹盘是收藏于中国国家博物馆的一件明代国宝级瓷器.该龙纹盘敞口,弧
壁,广底,圈足.器内施白釉,外壁以黄釉为地,刻云龙纹并填绿彩,美不胜收.黄地绿
彩云龙纹盘可近似看作是圆台和圆柱的组合体,其口径22.5cm,足径14.4cm,高3.8cm,
其中底部圆柱高0.8cm,则黄地绿彩云龙纹盘的侧面积约为( )(附: π的值取 3,
25.4025 5 )
A. 2311.31cm B. 2300.88cm C. 2322.24cm D. 2332.52cm
5. 若函数 ( )
π
sin
4
f x x
= +
在
π
0,
3
上有且只有一条对称轴和一个对称中心,则正整数
的值为( )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
2
6.设
ln2
2
a = ,
1
e
b = , 2
2 ln2
2e
c
+
= ,则 , ,a b c的大小顺序为( )
A.c b a B.b c a C.b a c D.c a b
7.若 ( )
sin20
sin 20
tan20 3
− =
−
,则 ( )sin 2 50 + =( )
A.
1
8
B.
1
8
− C.
7
8
− D.
7
8
8. 若定义在R 上的函数 ( )f x 满足:
π
0
4
f
,
3π
0
4
f
=
,且对任意
1
x , 2x R ,都
有 ( ) ( ) ( )1 2 1 2 1 2
π
4
4
f x x f x x f x f x
+ + − = +
,则( )
A. ( )0 0f = B. ( )f x 为偶函数
C. π是 ( )f x 的一个周期 D. ( )f x 图象关于
π
4
x = 对称
二、选择题:本题共 3 小题,每小题 6 分,共 18 分.在每小题给出的选项中,有多项符合
题目要求.全部选对的得 6 分,部分选对的得部分分,有选错的得 0 分.
9.已知函数 ( ) ( )( )sin 0, 0,0 πf x A x A = + 的部分图象如图所示,令
( ) ( ) cos 2g x f x x= − ,则下列说法正确的有( ).
A. ( )g x 的一个对称中心
π
, 0
6
B. ( )g x 的对称轴方程为 ( )
π
π
2 3
k
x k= + Z
C. ( )g x 在
π
0,
2
上的值域为
1
1,
2
−
D. ( )g x 的单调递减区间为 ( )
π π
π , π
6 3
k k k
− +
Z
3
10.已知复数 z, 1z , 2z ,下列结论正确的有( )
A.若复数 z满足
1
R
z
,则 Rz
B.若 1 2z z ,z满足 1 2zz zz= ,则 0z =
C.若 1 2 1 2z z z z+ = − ,则 1 2 0z z =
D.若复数 z满足 2 2 8z z+ + − = ,则 z在复平面内所对应点的轨迹是椭圆
11. 在锐角△ABC中,内角 A,B,C的对边分别为 a,b,c,且 2 sinc a B= ,则( )
A. AB 边上的高为
2
c
B.
1 1
tan tanA B
+ 为定值
C.
sin
cos cos
C
A B
的最小值为 2
D. 若 tan 3C = ,则 2 2
4 10
5
a b ab+ =
第二部分(非选择题 共 92 分)
三、填空题:本题共 3 小题,每小题 5 分,共 15 分。
12.已知非零向量 ,a b满足2 a b= ,且 ( )a a b⊥ − ,则a b,的夹角大小为 .
13.已知 1 2,F F 是双曲线
2 2
2 2
: 1
x y
E
a b
− = 的左,右焦点,点M 在E 上, 1MF 与 x 轴垂直,
2 1s
1
3
in MF F = ,则E 的离心率为
14.已知函数 y x= 的图象与函数 lny a x= 的图象在公共点处有相同的切线,则公共点坐
标为 .
4
四、解答题:本题共 5 小题,共 77 分。解答应写出文字说明、证明过程或演算步棸。
15.(13 分)如图,在四棱锥P ABCD− 中,平面PAB ⊥平面 , ,ABCD PA AB AB CD⊥ ∥ ,
且 2 2 2 2 2AB CD AD BC AP= = = = = .
(1)证明:平面PAC ⊥平面PBC ;
(2)求平面PAD 与平面PBC 夹角的正弦值.
16.(15 分)在 ABC 中,已知角A , B ,C 所对的边分别为a,b , c,
( )
2 2 3sin sin
2 2 2
B A ab
a b
a b c
+ =
+ +
.
(1)求角C 的大小;
(2)若 ABC 为锐角三角形,求
a b
c
+
的取值范围.
5
17.(15 分)地区生产总值(地区GDP )是衡量一个地区经济发展的重要指标,在过去五年
(2019 年-2023 年)中,某地区的地区生产总值实现了“翻一番”的飞跃,从 1464 亿元增长到
了 3008 亿元,若该地区在这五年中的年份编号 x(2019 年对应的 x值为 1,2020 年对应的
x值为 2,以此类推)与地区生产总值 y(百亿元)的对应数据如下表:
年份编号 x 1 2 3 4 5
地区生产总值 y(百亿元) 14.64 17.42 20.72 25.20 30.08
(1)该地区 2023 年的人均生产总值为 9.39 万元,若 2023 年全国的人均生产总值 X(万元)服
从正态分布 ( )28.57,0.82X N ,那么在全国其他城市或地区中随机挑选 2 个,记随机变量
Y为“2023 年人均生产总值高于该地区的城市或地区的数量”,求 1Y = 的概率;
(2)该地区的人口总数 t(百万人)与年份编号 x的回归方程可以近似为 0.2 2.2t x= + ,根据上
述的回归方程,估算该地区年份编号 x与人均生产总值(人均GDP )u(万元)之间的线性回归
方程u bx a= + .
参考公式与数据:人均生产总值=地区生产总.....值÷人口总数;
线性回归方程 ˆ ˆy bx a= + 中,斜率和截距的最小二乘法估计公式分别是:
( )( )
( )
1
2
1
ˆ ˆˆ,
n
i i
i
n
i
i
x x y y
b a y bx
x x
=
=
− −
= = −
−
,
若 ( )2,X N ,则 ( ) ( )0.68, 2 2 0.95P x P x − + − + .
6
18.(17 分)已知M 为圆 2 2 9x y+ = 上一个动点,MN垂直 x轴,垂足为 N,O为坐标原
点, OMN 的重心为G .
(1)求点G 的轨迹方程;
(2)记(1)中的轨迹为曲线C ,直线 l与曲线C 相交于 A、B两点,点 (0,1)Q ,若点
( 3,0)H 恰好是 ABQ 的垂心,求直线 l的方程.
19.(17 分)已知函数 ( )
( )ln ex
f x
ax
= ,其中 e为自然对数的底数.
(1)讨论 ( )f x 的单调性;
(2)若方程 ( ) 1f x = 有两个不同的根 1 2,x x .
(i)求 a的取值范围;
(ii)证明:
2 2
1 2 2x x+ .
高2025届高三入学考试模拟试题二
第一部分(选择题 共58分)
一、选择题:本题共8小题,每小题5分,共40分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 若集合,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】由题得,故,
解得或,故,则,
所以.故选:B.
2.已知向量,则“”是“”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】A
【详解】因为,,
所以,,
当时,
,即解得
所以“”是的充分不必要条件.
故选:A.
3.已知,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】由,得,而,即,
则,所以.
故选:C
4.黄地绿彩云龙纹盘是收藏于中国国家博物馆的一件明代国宝级瓷器.该龙纹盘敞口,弧壁,广底,圈足.器内施白釉,外壁以黄釉为地,刻云龙纹并填绿彩,美不胜收.黄地绿彩云龙纹盘可近似看作是圆台和圆柱的组合体,其口径,足径,高,其中底部圆柱高,则黄地绿彩云龙纹盘的侧面积约为( )(附:的值取3,)
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】设该圆台的母线长为,两底面圆半径分别为,(其中),
则,,,
所以,
故圆台部分的侧面积为,
圆柱部分的侧面积为,
故该黄地绿彩云龙纹盘的侧面积约为.
故选:A.
5. 若函数在上有且只有一条对称轴和一个对称中心,则正整数的值为( )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
【答案】C
【详解】由题意且是整数,
若,则,
若函数在上有且只有一条对称轴和一个对称中心,
所以,解得,即.故选:C.
6.设,,,则的大小顺序为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】由,且,
构造函数,可得,
当时,,单调递减,
又由,故,即.
选选:C.
7.若,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】根据题意,
,
而
.
故选:D
8. 若定义在上的函数满足:,,且对任意,,都有,则( )
A. B. 为偶函数
C. 是的一个周期 D. 图象关于对称
【答案】D
【详解】在中,令,得,则是函数的一个对称中心,
在中,令,得,所以,是的一个周期,
接下来我们构造反例说明ABC错误,然后证明D正确:
首先对于ABC而言,由以上分析不妨设,
而
,
,
若要恒成立,
只需恒成立,只需,
因为,所以,从而满足题意的可以是,
但是,故A错误;
,故B错误;
是函数的一个最小正周期,故C错误;
现在我们来证明D是正确的:
对于D,由以上分析有,,这表明图象关于对称,故D正确
故选:D.
二、选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分.
9.已知函数的部分图象如图所示,令,则下列说法正确的有( ).
A.的一个对称中心
B.的对称轴方程为
C.在上的值域为
D.的单调递减区间为
【答案】BCD
【详解】由题图可得,,解得.
又,
可得,解得.
因为,所以,所以.
所以
.
对于A,当,,
所以不是的一个对称中心,故A错误;
对于B,令,可得,
故的对称轴方程为,故B正确;
对于C,时,,所以,
故在上的值域为,故C正确;
对于D,令,解得,
所以的单调递减区间为,故D正确.
故选:BCD.
10.已知复数z,,,下列结论正确的有( )
A.若复数z满足,则
B.若,z满足,则
C.若,则
D.若复数z满足,则z在复平面内所对应点的轨迹是椭圆
【答案】ABD
【详解】对于A选项,令,
因为,所以,即,所以,故A正确;
对于B选项,令,
因为,所以或 ,
;
;
因为,所以,
因为或,所以,
所以,故B正确;
对于C选项,令,易知,所以,故C错误;
对于D选项,令,因为,
所以,
由椭圆定义可得z在复平面内所对应点的轨迹是椭圆,故D正确,
故选:ABD.
11. 在锐角△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且,则( )
A. 边上的高为
B. 为定值
C. 的最小值为2
D. 若,则
【答案】ABD
【详解】对A,边上的高为,由题意,故A正确;
对B,由正弦定理即,
故,
又锐角,故,即,故B正确;
对C,,
又,故
,当且仅当,
即时取等号,此时,,与锐角矛盾,故C错误;
对D,,
即,又,即,
故,解得,故.
则,即,解得.
故,,或,.
不妨设,,
则,,
故,,,
故,由正弦定理,故D正确.
故选:ABD
第二部分(非选择题 共92分)
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分。
12.已知非零向量满足,且,则的夹角大小为 .
【答案】
【分析】由向量垂直的数量积表示和数量积的定义式运算即可.
【详解】因为,设向量 与的夹角为6,
所以,
又因为,
所以,所以.
因为,所以.
所以向量的夹角大小为.
故答案为:.
13.已知是双曲线的左,右焦点,点在上,与轴垂直,,则的离心率为
【答案】
【解析】由题,因为与轴垂直且,所以,即,
由双曲线的定义可知,则,,
又因为,则,即,则,所以
14.已知函数的图象与函数的图象在公共点处有相同的切线,则公共点坐标为 .
【答案】
【详解】函数的定义域为,可得,由,
设曲线与曲线的公共点为,
由于在公共点处有共同的切线,所以,所以,
由,可得,联立可得,
解得,所以,所以公共点坐标为.
故答案为:.
四、解答题:本题共5小题,共77分。解答应写出文字说明、证明过程或演算步棸。
15.(13分)如图,在四棱锥中,平面平面,且.
(1)证明:平面平面;
(2)求平面与平面夹角的正弦值.
【详解】(1)由题意,则,
因为,所以,
因为平面平面,平面平面,
且平面,
所以平面,
因为平面,所以,
且平面,所以平面,
又平面,所以平面平面;
(2)如图,以A为原点,分别为轴,轴正方向,在平面内过点A作平面ABC的垂线为z轴,
建立空间直角坐标系,
则,
所以,,
设平面的一个法向量,
则,令,得,
设平面的法向量,
则,令,得,
设平面与平面的夹角为,则,
所以平面与平面夹角的正弦值为.
16.(15分)在中,已知角,,所对的边分别为,,,.
(1)求角的大小;
(2)若为锐角三角形,求的取值范围.
【详解】(1)在中,
,
因为,
所以,
化简得,由余弦定理得,
又,所以;..........................................................6分
(2)由正弦定理知
,
由为锐角三角形可知,而,..........................................................9分
所以得,所以,
所以,即 ,
则的取值范围为...........................................................13分
17.(15分)地区生产总值(地区)是衡量一个地区经济发展的重要指标,在过去五年(2019年-2023年)中,某地区的地区生产总值实现了“翻一番”的飞跃,从1464亿元增长到了3008亿元,若该地区在这五年中的年份编号x(2019年对应的 x值为1,2020 年对应的x值为2,以此类推)与地区生产总值y(百亿元)的对应数据如下表:
年份编号x
1
2
3
4
5
地区生产总值y(百亿元)
14.64
17.42
20.72
25.20
30.08
(1)该地区2023年的人均生产总值为9.39 万元,若2023年全国的人均生产总值X(万元)服从正态分布,那么在全国其他城市或地区中随机挑选2 个,记随机变量 Y为“2023年人均生产总值高于该地区的城市或地区的数量”,求 的概率;
(2)该地区的人口总数t(百万人)与年份编号x的回归方程可以近似为,根据上述的回归方程,估算该地区年份编号x与人均生产总值(人均)u(万元)之间的线性回归方程.
参考公式与数据:人均生产总值=地区生产总值÷人口总数;
线性回归方程中,斜率和截距的最小二乘法估计公式分别是: ,
若,则.
【详解】(1)易知,所以根据正态分布区间公式有,
即每个地区大于该地区的人均生产总值的概率为,
则,所以:;
(2)因为,由题意可知,每年的人均生产总值分别依次为:
,
,
所以,
则,
由公式可知,
即.
18.(17分)已知为圆上一个动点,MN垂直轴,垂足为N,O为坐标原点,的重心为.
(1)求点的轨迹方程;
(2)记(1)中的轨迹为曲线,直线与曲线相交于A、B两点,点,若点恰好是的垂心,求直线的方程.
【详解】(1)设,则,因为的重心,
故有:,解得,代入,化简得,
又,故,所以的轨迹方程为.
(2)因为的垂心,故有,
又,所以,故设直线的方程为,
与联立消去得:,
由得,
设,则,
由,得,所以,
所以,
所以,化简得,
解得(舍去)或(满足),故直线的方程为.
19.(17分)已知函数,其中为自然对数的底数.
(1)讨论的单调性;
(2)若方程有两个不同的根.
(i)求的取值范围;
(ii)证明:.
【详解】(1)由题意得,,则,
由,解得.
显然,
若,则当时,单调递增,当时,单调递减;
若,则当时,单调递减,当时,单调递增.
综上,当时,在区间内单调递增,在区间内单调递减;
当时,在区间内单调递减,在区间内单调递增.
(2)(i)由,得,
设,由(1)得在区间内单调递增,在区间内单调递减,
又,当时,,且当时,,
所以当时,方程有两个不同的根,即方程有两个不同的根,故的取值范围是.
(ii)不妨设,则,且.
解法一:
当时,,即;
当时,.
设
则
所以在区间内单调递增,
则,即,
所以
又在区间内单调递减,
所以,即,
又,所以,
故,所以,得证.
解法二:
设,,
则,
所以在区间内单调递增,
又,
所以,即.
又,所以,
又在区间内单调递减.
所以,即,又,所以,得证.
2
学科网(北京)股份有限公司
$$1
高 2025 届高三入学考试模拟试题二
第一部分(选择题 共 58 分)
一、选择题:本题共 8 小题,每小题 5 分,共 40 分。在每小题给出的四个选项中,只有
一项是符合题目要求的。
1. 若集合 ( ) 2| lg , | 2 01M x y N y y yx= = = −− > ,则 ( )M N =R ( )
A. 1,2 B. ( 1, 2 C. ( )2,+ D. )1, 2
【答案】B
【详解】由题得 1 0 1x x− ,故 ( )1,M = + ,
解
2 2 0y y− > 得 0y 或 2y ,故 ( ) ( ),0 2,N = − + ,则 0,2N =R ,
所以 ( ) ( 1, 2M N =R .故选:B.
2.已知向量 (2,4), (3, 1)a b= = − ,则“ 2k = ”是“ ( ) ( )a kb a kb+ ⊥ − ”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】A
【详解】因为 (2,4)a = , (3, 1)b = − ,
所以 ( )+ 2 3 ,4a kb k k= + − , ( )2 3 ,4a kb k k− = − + ,
当 ( ) ( )a kb a kb+ ⊥ − 时,
( ) ( )· 0a kb a kb+ − = ,即 (2 3 )(2 3 ) (4 )(4 ) 0k k k k+ − + − + = 解得 2k =
所以“ 2k = ”是 ( ) ( )a kb a kb+ ⊥ − 的充分不必要条件.
故选:A.
3.已知
π
(0, ),3sin 2 cos 2 1
2
= + ,则 tan 2 =( )
A. 2 B. 3 C.
3
4
D.
4
3
【答案】C
【详解】由3sin 2 cos2 1 = + ,得 26sin cos 2cos = ,而
π
(0, )
2
,即cos 0 ,
则
1
tan
3
= ,所以 2
2
1
2
2 tan 33tan 2
11 tan 4
1 ( )
3
= = =
−
−
.
故选:C
4.黄地绿彩云龙纹盘是收藏于中国国家博物馆的一件明代国宝级瓷器.该龙纹盘敞口,弧
壁,广底,圈足.器内施白釉,外壁以黄釉为地,刻云龙纹并填绿彩,美不胜收.黄地绿
彩云龙纹盘可近似看作是圆台和圆柱的组合体,其口径22.5cm,足径14.4cm,高
3.8cm,其中底部圆柱高0.8cm,则黄地绿彩云龙纹盘的侧面积约为( )(附: π的值取
3, 25.4025 5 )
A. 2311.31cm B. 2300.88cm C. 2322.24cm D. 2332.52cm
【答案】A
2
【详解】设该圆台的母线长为 l,两底面圆半径分别为 R , r (其中R r ),
则2 22.5R = ,2 14.4r = , 3.8 0.8 3h = − = ,
所以
2
2 2 22 2 3 4.05 25.4025 5
2
R r
l h
−
= + = + =
,
故圆台部分的侧面积为 ( ) ( )
2
1 π 3 11.2 276.755 7.2 5 cmS R r l= + + = ,
圆柱部分的侧面积为
2
2 2π 0.8 6 7.2 0.8 34.56cmS r= = = ,
故该黄地绿彩云龙纹盘的侧面积约为
2
1 2 276.75 34.56 311.31cmS S+ + = .
故选:A.
5. 若函数 ( )
π
sin
4
f x x
= +
在
π
0,
3
上有且只有一条对称轴和一个对称中心,则正整数
的值为( )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
【答案】C
【详解】由题意 0 且是整数,
若
π
0,
3
x
,则
π π π π
,
4 4 3 4
x
+ +
,
若函数 ( )
π
sin
4
f x x
= +
在
π
0,
3
上有且只有一条对称轴和一个对称中心,
所以
*π π 3ππ , N
3 4 2
+ ,解得
*9 15 , N
4 4
,即 3 = .故选:C.
6.设
ln2
2
a = ,
1
e
b = , 2
2 ln2
2e
c
+
= ,则 , ,a b c的大小顺序为( )
A.c b a B.b c a C.b a c D.c a b
【答案】C
【详解】由
1 lne
e e
b = = ,且
2
2 2
2 ln2 ln2e
2e 2e
c
+
= = ,
构造函数 ( )
lnx
f x
x
= ,可得 ( ) 2
1 lnx
f x
x
−
= ,
当 ( )e,x + 时, ( ) 0f x , ( )f x 单调递减,
又由 ( )
ln2 ln4
4
2 4
a f= = = ,故 ( ) ( ) ( )2e 4 2ef f f ,即b a c .
选选:C.
7.若 ( )
sin20
sin 20
tan20 3
− =
−
,则 ( )sin 2 50 + =( )
A.
1
8
B.
1
8
− C.
7
8
− D.
7
8
【答案】D
【详解】根据题意, ( )
sin20 sin 20 cos 20
sin 20
tan20 3 sin 20 3 cos 20
− = =
− −
( )
1
sin 40
sin 20 cos 20 sin 20 cos 20 sin 20 cos 20 12
2sin 40 2sin 40 42sin 401 3
2 sin 20 cos 20
2 2
= = = = = −
− − −
−
,
而 ( ) ( ) ( )sin 2 50 sin 2 40 90 cos 2 20 + = − + = −
3
( )
2
2 1 71 2sin 20 1 2
4 8
= − − = − − =
.
故选:D
8. 若定义在R 上的函数 ( )f x 满足:
π
0
4
f
,
3π
0
4
f
=
,且对任意
1
x , 2x R ,
都有 ( ) ( ) ( )1 2 1 2 1 2
π
4
4
f x x f x x f x f x
+ + − = +
,则( )
A. ( )0 0f = B. ( )f x 为偶函数
C. π是 ( )f x 的一个周期 D. ( )f x 图象关于
π
4
x = 对称
【答案】D
【详解】在 ( ) ( ) ( )1 2 1 2 1 2
π
4
4
f x x f x x f x f x
+ + − = +
中,令 1
3π
4
x = ,得
2 2
3π 3π
0
4 4
f x f x
+ + − =
,则
3π
, 0
4
是函数 ( )f x 的一个对称中心,
在 ( ) ( ) ( )1 2 1 2 1 2
π
4
4
f x x f x x f x f x
+ + − = +
中,令 2
π
2
x = ,得
1 2
π π
0
2 2
f x f x
+ + − =
,所以 ( ) ( ) ( )π 2πf x f x f x= − − = − ,2π是 ( )f x 的一个
周期,
接下来我们构造反例说明 ABC 错误,然后证明 D 正确:
首先对于 ABC 而言,由以上分析不妨设 ( ) ( )
3π
sin , 0
4
f x a x a
= −
,
而 ( ) ( )1 2 1 2 1 2 1 2
3π 3π
sin sin
4 4
f x x f x x a x x a x x
+ + − = + − + − −
1 2 1 2 1 2 1 2
3π 3π 3π 3π
sin cos cos sin sin cos cos sin
4 4 4 4
a x x a x x a x x a x x
= − + − + − − −
1 2
3π
2 sin cos
4
a x x
= −
,
( ) 2 21 2 1 2 1 2
π 3π π 3π 3π
4 4 sin sin 4 sin cos
4 4 4 4 4
f x f x a x x a x x
+ = − + − = − −
,
若要 ( ) ( ) ( )1 2 1 2 1 2
π
4
4
f x x f x x f x f x
+ + − = +
恒成立,
只需
2
1 2 1 2
3π 3π
2 sin cos 4 sin cos
4 4
a x x a x x
− = − −
恒成立,只需 22 4a a= − ,
因为 0a ,所以
1
2
a = − ,从而满足题意的 ( )f x 可以是 ( )
1 3π
sin
2 4
f x x
= − −
,
但是 ( )
1 3π 2
0 sin 0
2 4 4
f
= − − =
,故 A 错误;
4
3π 1 3π 3π 1 3π
sin 0
4 2 4 4 2 4
f f
− = − − − = =
,故 B 错误;
2π是函数 ( )f x 的一个最小正周期,故 C 错误;
现在我们来证明 D 是正确的:
对于 D,由以上分析有,
π 3π 9 π
π
4 4 4 4
f x f x f x f x
+ = − − = − = −
,这表明
( )f x 图象关于
π
4
x = 对称,故 D 正确
故选:D.
二、选择题:本题共 3 小题,每小题 6 分,共 18 分.在每小题给出的选项中,有多项符合
题目要求.全部选对的得 6 分,部分选对的得部分分,有选错的得 0 分.
9.已知函数 ( ) ( )( )sin 0, 0,0 πf x A x A = + 的部分图象如图所示,令
( ) ( ) cos 2g x f x x= − ,则下列说法正确的有( ).
A. ( )g x 的一个对称中心
π
, 0
6
B. ( )g x 的对称轴方程为 ( )ππ
2 3
k
x k= + Z
C. ( )g x 在
π
0,
2
上的值域为
1
1,
2
−
D. ( )g x 的单调递减区间为 ( )
π π
π , π
6 3
k k k
− +
Z
【答案】BCD
【详解】由题图可得 3A = ,
3 3 2π 5π π 3π
4 4 12 3 4
T
= = − − =
,解得 2 = .
又
5π 5π
3 sin 3
12 6
f
= + = −
,
可得 ( )
5π 3π
2 π
6 2
k k+ = + Z ,解得 ( )
2π
2 π
3
k k = + Z .
因为0 π ,所以
2π
3
= ,所以 ( )
2π
3 sin 2
3
f x x
= +
.
所以 ( ) ( )
2π
cos 2 3 sin 2 cos 2
3
g x f x x x x
= − = + −
3 3
sin 2 cos 2 cos 2
2 2
x x x= − + −
1 3
cos 2 sin 2 cos 2
2 2
π
3
x x x
= − = +
.
.
5
对于 A,当
π
6
x = , ( )
π π 2π 1
cos 2 cos
6 3 3 2
g x
= + = = −
,
所以
π
, 0
6
不是 ( )g x 的一个对称中心,故 A 错误;
对于 B,令
π
2 π π
3
x k+ = + ,可得 ( )
π π
2 3
k
x k= + Z ,
故 ( )g x 的对称轴方程为 ( )π π
2 3
k
x k= + Z ,故 B 正确;
对于 C,
π
0,
2
x
时,
π π 4π
2 ,
3 3 3
x
+
,所以
π 1
cos 2 1,
3 2
x
+ −
,
故 ( )g x 在 π0,
2
上的值域为
1
1,
2
−
,故 C 正确;
对于 D,令 ( )
π
2 π 2 π 2 π
3
k x k k + + Z ,解得 ( )
π π
π π
6 3
k x k k− + + Z ,
所以 ( )g x 的单调递减区间为 ( )
π π
π , π
6 3
k k k
− +
Z ,故 D 正确.
故选:BCD.
10.已知复数 z, 1z , 2z ,下列结论正确的有( )
A.若复数 z满足
1
R
z
,则 Rz
B.若 1 2z z ,z满足 1 2zz zz= ,则 0z =
C.若 1 2 1 2z z z z+ = − ,则 1 2 0z z =
D.若复数 z满足 2 2 8z z+ + − = ,则 z在复平面内所对应点的轨迹是椭圆
【答案】ABD
【详解】对于 A 选项,令 iz a b= + ,
( )( ) 2 2 2 2 2 2
1 1 i i
i
i i i
a b a b a b
z a b a b a b a b a b a b
− −
= = = = −
+ + − + + +
因为
1
R
z
,所以 2 2 0
b
a b
− =
+
,即 0b = ,所以 Rz ,故 A 正确;
对于 B 选项,令 1 1 1 2 2 2i, i, iz a b z x y z x y= + = + = + ,
因为 1 2z z ,所以 1 2x x 或 2 2y y ,
( )( ) ( )1 1 1 1 1 1 1i i izz a b x y ax by ay bx= + + = − + + ;
( )( ) ( )2 2 2 2 2 2 2i i izz a b x y ax by ay bx= + + = − + + ;
因为 1 2zz zz= ,所以
1 1 2 2
1 1 2 2
ax by ax by
ay bx ay bx
− = −
+ = +
,
因为 1 2x x 或 2 2y y ,所以 0a b ,
所以 0z = ,故 B 正确;
对于 C 选项,令 1 2 iz z ==1, ,易知 1 2 1 2z z z z+ = − ,所以 1 2 i 0z z = ,故 C 错误;
对于 D 选项,令 iz x y= + ,因为 2 2 8z z+ + − = ,
所以 ( ) ( )
2 22 22 2 8 4x y x y+ + + − + = ,
由椭圆定义可得 z在复平面内所对应点的轨迹是椭圆,故 D 正确,
故选:ABD.
6
11. 在锐角△ABC中,内角 A,B,C的对边分别为 a,b,c,且 2 sinc a B= ,则( )
A. AB 边上的高为
2
c
B.
1 1
tan tanA B
+ 为定值
C.
sin
cos cos
C
A B
的最小值为 2
D. 若 tan 3C = ,则 2 2
4 10
5
a b ab+ =
【答案】ABD
【详解】对 A, AB 边上的高为 sina B,由题意 sin
2
c
a B = ,故 A 正确;
对 B,由正弦定理 2 sinc a B= 即 ( )sin sin 2sin sinC A B A B= + = ,
故 sin cos cos sin 2sin sinA B A B A B+ = ,
又锐角 ABC ,故
cos cos
2
sin sin
B A
B A
+ = ,即
1 1
2
tan tanA B
+ = ,故 B 正确;
对 C,
( )sinsin sin cos cos sin
tan tan
cos cos cos cos cos cos
A BC A B A B
A B
A B A B A B
+ +
= = = + ,
又
1 1
2
tan tanA B
+ = ,故 ( )
1 1 1
tan tan tan tan
2 tan tan
A B A B
A B
+ = + +
1 tan tan 1 tan tan
2 2 2 2
2 tan tan 2 tan tan
B A B A
A B A B
= + + + =
,当且仅当
tan tan
tan tan
B A
A B
= ,
即 tan tan 1A B= = 时取等号,此时
π
4
A B= = ,
π
2
C = ,与锐角 ABC 矛盾,故 C 错
误;
对 D, ( ) ( )tan tan π tan 3C A B A B = − + = − + = ,
即
tan tan
3
1 tan tan
A B
A B
+
= −
−
,又
1 1
2
tan tanA B
+ = ,即 tan tan 2 tan tanA B A B+ = ,
故
2 tan tan
3
1 tan tan
A B
A B
= −
−
,解得 tan tan 3A B = ,故 tan tan 6A B+ = .
则 ( )tan 6 tan 3A A− = ,即 2tan 6 tan 3 0A A− + = ,解得 tan 3 6A = .
故 tan 3 6A = + , tan 3 6B = − ,或 tan 3 6A = − , tan 3 6B = + .
不妨设 tan 3 6A = + , tan 3 6B = − ,
则
( )
2
3 6
sin
3 6 1
A
+
=
+ +
,
( )
2
3 6
sin
3 6 1
B
−
=
− +
,
故 2
15 6 6
sin
16 6 6
A
+
=
+
, 2
15 6 6
sin
16 6 6
B
−
=
−
,
( ) ( )
2 2
3 6 3 6 3 10
sin sin
20
3 6 1 3 6 1
A B
+ −
= =
+ + − +
,
7
故 2 2
4 10
sin sin sin sin
5
A A BB+ = ,由正弦定理 2 2
4 10
5
a b ab+ = ,故 D 正确.
故选:ABD
第二部分(非选择题 共 92 分)
三、填空题:本题共 3 小题,每小题 5 分,共 15 分。
12.已知非零向量 ,a b满足2 a b= ,且 ( )a a b⊥ − ,则a b,的夹角大小为 .
【答案】
π
3
【分析】由向量垂直的数量积表示和数量积的定义式运算即可.
【详解】因为 ( )a a b⊥ − ,设向量 a 与b 的夹角为 6,
所以
22( ) cos 0a a b a a b a a b − = − = − = ,
又因为 2 a b= ,
所以
2
2 cos 0a a a − = ,所以
1
cos
2
= .
因为0 π ,所以
π
3
= .
所以向量a b,的夹角大小为
π
3
.
故答案为:
π
3
.
13.已知 1 2,F F 是双曲线
2 2
2 2
: 1
x y
E
a b
− = 的左,右焦点,点M 在E 上, 1MF 与 x 轴垂直,
2 1s
1
3
in MF F = ,则E 的离心率为
【答案】 2
【解析】由题,因为 1MF 与 x 轴垂直且 2 1s
1
3
in MF F = ,所以
1
2 1
2
1
sin
3
MF
MF F
MF
= = ,即
2 13MF MF= ,
由双曲线的定义可知 2 1 2MF MF a− = ,则 2 3MF a= , 1MF a= ,
又因为 1 2 2F F c= ,则
2 2 2
2 1 1 2MF MF F F= + ,即 ( ) ( )
2 223 2a a c= + ,则 2 22a c= ,所以 2
c
e
a
= =
14.已知函数 y x= 的图象与函数 lny a x= 的图象在公共点处有相同的切线,则公共点坐
标为 .
【答案】 ( )2e ,e
【详解】函数 lny a x= 的定义域为 (0, )+ ,可得 ( )
a
f x
x
= ,由
1
( )
2
g x
x
= ,
设曲线 ( ) lnf x a x= 与曲线 ( )g x x= 的公共点为 0 0( , )x y ,
由于在公共点处有共同的切线,所以
00
1
2
a
xx
= ,所以
2
0 4 ( 0)x a a= ,
由 0 0( ) ( )f x g x= ,可得 0 0lna x x= ,联立可得
2
0
0 0
4
ln
x a
a x x
=
=
,
解得
2
0 ex = ,所以 0 ey = ,所以公共点坐标为
2(e ,e) .
故答案为: 2(e ,e) .
8
四、解答题:本题共 5 小题,共 77 分。解答应写出文字说明、证明过程或演算步棸。
15.(13 分)如图,在四棱锥P ABCD− 中,平面PAB ⊥平面 , ,ABCD PA AB AB CD⊥ ∥ ,且
2 2 2 2 2AB CD AD BC AP= = = = = .
(1)证明:平面PAC ⊥平面PBC ;
(2)求平面PAD 与平面PBC 夹角的正弦值.
【详解】(1)由题意 2 2 2 2AB CD AD BC= = = = ,则 60ABC = ,
因为 1, 2BC AB= = ,所以 90 ,ACB AC BC = ⊥ ,
因为平面PAB ⊥平面 ABCD,平面PAB平面 ABCD AB= ,
且 ,PA AB PA⊥ 平面PAB,
所以PA⊥平面 ABCD,
因为 BC 平面 ABCD,所以PA BC⊥ ,
且 , ,AC PA A AC PA= 平面PAC ,所以BC ⊥平面PAC ,
又 BC 平面PBC ,所以平面PAC ⊥平面PBC ;
(2)如图,以 A 为原点, ,AP AB分别为 x 轴, y 轴正方向,在平面 ABCD内过点 A 作平
面 ABC 的垂线为 z 轴,
建立空间直角坐标系,
则
1 3 3 3
(1,0,0), (0,2,0), 0, , , 0, ,
2 2 2 2
P B D C
,
所以
1 3
(1,0,0), 0, ,
2 2
AP AD
= =
,
1 3
( 1,2,0), 0, ,
2 2
PB BC
= − = −
,
设平面 PAD 的一个法向量 1 ( , , )n x y z= ,
则
1
1
0
3
0
2 2
n AP x
y z
n AD
= =
= + =
,令 1z = − ,得 1 (0, 3, 1)n = − ,
设平面 PBC 的法向量 ( )2 , ,n m n p= ,
则
2
2
2 0
3
0
2 2
n PB m n
n p
n BC
= − + =
= − + =
,令 1p = ,得 2 (2 3, 3,1)n = ,
9
设平面 PAD 与平面PBC 的夹角为,则
1 2
1 2
2 1
cos
2 4 4
n n
n n
= = =
,
所以平面PAD 与平面 PBC 夹角的正弦值为 2
15
1 cos
4
− = .
16.(15 分)在 ABC 中,已知角A , B ,C 所对的边分别为a ,b , c ,
( )
2 2 3sin sin
2 2 2
B A ab
a b
a b c
+ =
+ +
.
(1)求角C 的大小;
(2)若 ABC 为锐角三角形,求
a b
c
+
的取值范围.
【详解】(1)在 ABC 中,
( ) ( )2 2 1 cos 1 cos cos cossin sin
2 2 2 2 2 2
a B b AB A a b a B b A
a b
− − + +
+ = + = −
( )
2 2 2 2 2 21 1
cos cos
2 2 2 2 2 2
a b a b a c b b c a
a B b A a b
ac bc
+ + + − + −
= − + = − +
2
a b c+ −
= ,
因为
( )
2 2 3sin sin
2 2 2
B A ab
a b
a b c
+ =
+ +
,
所以
( )
3
2 2
a b c ab
a b c
+ −
=
+ +
,
化简得 2 2 2a b c ab+ − = ,由余弦定理得
2 2 2 1
cos
2 2
a b c
C
ab
+ −
= = ,
又 ( )0,πC ,所以
π
3
C = ;..........................................................6 分
(2)由正弦定理知
2π
sin sin
sin sin 3
πsin
sin
3
A A
a b A B
c C
+ − + + = =
2 3 1 2 3 3
sin cos sin sin cos
2 2 2 23 3
A A A A A
= + + = +
3 1 π
2 sin cos 2sin
2 2 6
A A A
= + = +
,
由 ABC 为锐角三角形可知
π
0
2
π
0
2
A
B
,而
π
3
C = ,..........................................................9 分
所以
π
0
2
2π π
0
3 2
A
A
−
得
π π
6 2
A ,所以
π π 2π
3 6 3
A + ,
所以
3 π
sin 1
2 6
A
+
,即
π
3 2sin 2
6
A
+
,
则
a b
c
+
的取值范围为 ( 3 2, ...........................................................13 分
10
17.(15 分)地区生产总值(地区GDP )是衡量一个地区经济发展的重要指标,在过去五年
(2019 年-2023 年)中,某地区的地区生产总值实现了“翻一番”的飞跃,从 1464 亿元增长到
了 3008 亿元,若该地区在这五年中的年份编号 x(2019 年对应的 x值为 1,2020 年对应的
x值为 2,以此类推)与地区生产总值 y(百亿元)的对应数据如下表:
年份编号 x 1 2 3 4 5
地区生产总值 y(百亿元) 14.64 17.42 20.72 25.20 30.08
(1)该地区 2023 年的人均生产总值为 9.39 万元,若 2023 年全国的人均生产总值 X(万元)服
从正态分布 ( )28.57,0.82X N ,那么在全国其他城市或地区中随机挑选 2 个,记随机变
量 Y为“2023 年人均生产总值高于该地区的城市或地区的数量”,求 1Y = 的概率;
(2)该地区的人口总数 t(百万人)与年份编号 x的回归方程可以近似为 0.2 2.2t x= + ,根据上
述的回归方程,估算该地区年份编号 x与人均生产总值(人均GDP )u(万元)之间的线性回归
方程u bx a= + .
参考公式与数据:人均生产总值=地区生产总.....值÷人口总数;
线性回归方程 ˆ ˆy bx a= + 中,斜率和截距的最小二乘法估计公式分别是:
( )( )
( )
1
2
1
ˆ ˆˆ,
n
i i
i
n
i
i
x x y y
b a y bx
x x
=
=
− −
= = −
−
,
若 ( )2,X N ,则 ( ) ( )0.68, 2 2 0.95P x P x − + − + .
【详解】(1)易知9.39 8.57 0.82= + ,所以根据正态分布区间公式有
( ) ( )
( )1
9.39 0.16
2
P x
P X P x
− − +
= + = = ,
即每个地区大于该地区的人均生产总值的概率为0.16,
则 ( )2,0.16Y B ,所以: ( ) ( ) ( )
1
21 C 0.16 1 0.16 0.2688P Y = = − = ;
(2)因为 0.2 2.2t x= + ,由题意可知,每年的人均生产总值分别依次为:
1 2 3
14.64 17.42 20.72
6.1, 6.7, 7.4
0.2 1 2.2 0.2 2 2.2 0.2 3 2.2
u u u= = = = = =
+ + +
,
4 5
25.2 30.08
8.4, 9.4
0.2 4 2.2 0.2 5 2.2
u u= = = =
+ +
,
所以 ( ) ( )
1 1
1 2 3 4 5 3, 6.1 6.7 7.4 8.4 9.4 7.6
5 5
x u= + + + + = = + + + + = ,
则 ( )( )
5
1
8.3i i
i
x x u u
=
− − = , ( )
5 2
1
10i
i
x x
=
− =
由公式可知
( )( )
( )
5
1
5
2
1
8.3
0.83, 7.6 0.83 3 5.11
10
ˆ ˆˆ
i i
i
i
i
x x u u
b a u bx
x x
=
=
− −
= = = = − = − =
−
,
即 0.83 5.11u x= + .
18.(17 分)已知 M 为圆 2 2 9x y+ = 上一个动点,MN垂直 x 轴,垂足为 N,O为坐标原
点, OMN 的重心为G .
(1)求点G 的轨迹方程;
(2)记(1)中的轨迹为曲线C ,直线 l与曲线C 相交于 A、B两点,点 (0,1)Q ,若点
( 3,0)H 恰好是 ABQ 的垂心,求直线 l的方程.
【详解】(1)设 ( ) ( )0 0, , ,G x y M x y ,则 ( )0 ,0N x ,因G 为 OMN 的重心,
11
故有:
0
0
2
3
3
x
x
y
y
=
=
,解得 0 0
3
, 3
2
x
x y y= = ,代入
2 2
0 0 9x y+ = ,化简得
2
2 1
4
x
y+ = ,
又 0 0 0x y ,故 0xy ,所以G 的轨迹方程为 ( )
2
2 1 0
4
x
y xy+ = .
(2)因H 为 ABQ 的垂心,故有 ,AB HQ AH BQ⊥ ⊥ ,
又
1 0 3
30 3
HQk
−
= = −
−
,所以 3lk = ,故设直线 l的方程为 ( )3 1y x m m= + ,
与
2
2 1
4
x
y+ = 联立消去 y 得: 2 213 8 3 4 4 0+ + − =x mx m ,
由 2Δ 208 16 0m= − 得 2 13m ,
设 ( ) ( )1 1 2 2, , ,A x y B x y ,则
2
1 2 1 2
8 3 4 4
,
13 13
m m
x x x x
− −
+ = = ,
由 AH BQ⊥ ,得
1 2
21
1
1
3
y y
xx
−
= −
−
,所以 ( ) ( )( )2 1 1 23 3 3 1 0x x x m x m− + + + − = ,
所以 ( )( ) 21 2 1 24 3 1 0x x m x x m m+ − + + − = ,
所以 ( ) ( ) ( )2 24 4 4 24 1 13 0m m m m m− − − + − = ,化简得 25 11 16 0m m+ − = ,
解得 1m = (舍去)或
16
5
m = − (满足Δ 0 ),故直线 l的方程为
16
3
5
y x= − .
19.(17 分)已知函数 ( )
( )ln ex
f x
ax
= ,其中 e为自然对数的底数.
(1)讨论 ( )f x 的单调性;
(2)若方程 ( ) 1f x = 有两个不同的根 1 2,x x .
(i)求 a 的取值范围;
(ii)证明:
2 2
1 2 2x x+ .
【详解】(1)由题意得 ( )
( )ln e 1 lnx x
f x
ax ax
+
= = , ( )0,x + ,则 ( ) 2
lnx
f x
ax
= − ,
由 ( ) 0f x = ,解得 1x = .
显然 0a ,
若 0a ,则当0 1x 时, ( ) ( )0,f x f x 单调递增,当 1x 时, ( ) ( )0,f x f x 单调递
减;
若 0a ,则当0 1x 时, ( ) ( )0,f x f x 单调递减,当 1x 时, ( ) ( )0,f x f x 单调递
增.
综上,当 0a 时, ( )f x 在区间 ( )0,1 内单调递增,在区间 ( )1,+ 内单调递减;
当 a<0时, ( )f x 在区间 ( )0,1 内单调递减,在区间 ( )1,+ 内单调递增.
12
(2)(i)由
( )ln e
1
x
ax
= ,得
1 lnx
a
x
+
= ,
设 ( )
1 lnx
g x
x
+
= ,由(1)得 ( )g x 在区间 ( )0,1 内单调递增,在区间 ( )1,+ 内单调递减,
又 ( )
1
0, 1 1
e
g g
= =
,当 1x 时, ( ) 0g x ,且当 x →+时, ( ) 0g x → ,
所以当 0 1a 时,方程
1 lnx
a
x
+
= 有两个不同的根,即方程
( )ln e
1
x
ax
= 有两个不同的根,故
a 的取值范围是 ( )0,1 .
(ii)不妨设 1 2x x ,则 1 20 1x x ,且
1 2
1 2
ln 1 ln 1x x
x x
+ +
= .
解法一:
当 )2 2,x + 时,
2 2 2
1 2 2 4 2x x x+ ,即
2 2
1 2 2x x+ ;
当 ( )2 1, 2x 时, ( )22 0,1x− .
设 ( ) ( ) ( )
ln 1
2
x
p x g x g x
x x
= − − = + −
( )ln 2 1
,0 1,
2 2
x
x
x x
−
−
− −
则 ( )
( )
( )
22 2
ln 2ln ln
2
xx x
p x
x xx
−
= − − − −
−
( ) ( )
2
2 2
ln 1 1ln 2
0,
xx
x x
− − +− = −
所以 ( )p x 在区间 ( )0,1 内单调递增,
则 ( ) ( )1 0p x p = ,即 ( ) ( )2g x g x − ,
所以 ( ) ( ) ( )1 1 22 ,g x g x g x− =
又 ( ) ( )1 1 20,1 ,2 1, 1,x x x g x − 在区间 ( )1,+ 内单调递减,
所以 1 22 x x− ,即 1 2 2x x+ ,
又 1 2x x ,所以
2 2
1 2 1 22x x x x+ ,
故 ( )
22 2 2 2
1 2 1 2 1 2 1 22 2 2 4x x x x x x x x+ + + = + ,所以
2 2
1 2 2x x+ ,得证.
解法二:
设 ( ) ( ) ( )
1 1 ln
1 ln
x
h x g x g x x
x x
+
= − = − −
, ( )0,x + ,
则 ( )
2
2 2
ln 1
ln ln 0
x x
h x x x
x x
− −
= + = ,
所以 ( )h x 在区间 ( )0, + 内单调递增,
又 ( )1 0h = ,
所以 ( ) ( )1 1
1
1
0h x g x g
x
= −
,即 ( )1
1
1
g x g
x
.
又 ( ) ( )2 1g x g x= ,所以 ( )2
1
1
g x g
x
,
又 ( )2
1
1
1, 1,x g x
x
在区间 ( )1,+ 内单调递减.
所以 2
1
1
x
x
,即 1 2 1x x ,又 1 2x x ,所以
2 2
1 2 1 22 2x x x x+ ,得证.