上海市华东模范中学2024-2025学年高一上学期1月期末测试数学试题
2025-01-22
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内容正文:
2024-2025学年上海市静安区华东模范中学高一(上)期末数学试卷
一.填空题(10题共40分,每小题均为4分)
1.(4分)若集合A={x|x>1},B={0,1,2,3} .
2.(4分)对任意的a∈R,幂函数y=xa的图像一定不经过第 象限.
3.(4分)函数f(x)=,则f(f(2))= .
4.(4分)已知,则log320= .(用m,n表示)
5.(4分)不等式x3+2x﹣3>0的解集为 .
6.(4分)若关于x的不等式(a2﹣4)x2+(a+2)x﹣1≥0的解集不为空集,则实数a的取值范围为 .
7.(4分)若函数的最小值为f(0),则实数a的取值范围是 .
8.(4分)已知a>1,b>1,当b变化时,,则a= .
9.(4分)若对任意x∈[1,2],均有|x2﹣a|+|x+a|=|x2+x|,则实数a的取值范围为 .
10.(4分)设,若存在a∈R使得关于x的方程(f(x))2+af(x)+b=0恰有六个解,则b的取值范围是 .
二.选择题(3题共12分,每小题均为4分)
11.(4分)已知p是q的充分非必要条件,q的充要条件是r,则r是p的( )
A.充分非必要条件
B.必要非充分条件
C.充要条件
D.既非充分也非必要条件
12.(4分)已知函数y=f(x)可表示为( )
x
0<x<2
2≤x<4
4≤x<6
6≤x≤8
y
1
2
3
4
则下列结论正确的是( )
A.f(f(4))=3
B.f(x)的值域是{1,2,3,4}
C.f(x)的值域是[1,4]
D.f(x)在区间[4,8]上单调递增
13.(4分)已知f(x)=ax2+bx+c(a≠0),且方程f(x)=x无实根.现有四个命题
①若a>0,则不等式f[f(x)]>x对一切x∈R成立;
②若a<0,则必存在实数x0使不等式f[f(x0)]>x0成立;
③方程f[f(x)]=x一定没有实数根;
④若a+b+c=0,则不等式f[f(x)]<x对一切x∈R成立.
其中真命题的个数是( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
三.解答题(共48分,14~16每题8分,17~18每题12分)
14.(8分)考查关于x的方程x2﹣(3﹣t)x+2+t=0.
(1)若该方程的两个实数根x1,x2满足(x1+x2)x1x2=﹣6,求实数t的值;
(2)若该方程在区间[0,2]上有且仅有一个实数根,求实数t的取值范围.
15.(8分)已知函数f(x)=x2+a.
(1)若函数y=f[f(x)]的图象过原点,求f(x);
(2)若是偶函数,在定义域上F(x),求实数a的取值范围.
16.(8分)已知a>0,函数f(x)=ax﹣bx2.
(1)当b>0时,若对任意x∈R都有f(x)≤1;
(2)当b>1时,证明:对任意x∈[0,1](x)|≤1的充要条件是b﹣1≤a≤2;
(3)当0<b≤1时,讨论:对任意x∈[0,1](x)|≤1的充要条件.
17.(12分)对于两个实数a,b,规定a*b=|a﹣b|,
(1)证明:关于x的不等式x*2+x*3≥1解集为R;
(2)若关于x的不等式x*1﹣x*(2a)>1的解集非空,求实数a的取值范围;
(3)设关于x的不等式的解集为A,试探究是否存在自然数a2+x﹣2<0与的解集都包含于A,若不存在,若存在,请求出满足条件的a的所有值.
18.(12分)对于函数f(x),若其定义域内存在非零实数x满足f(﹣x)=﹣f(x)(x)为“局部奇函数”.
(1)已知函数f(x)=,判断f(x)是否为“局部奇函数”.
(2)若幂函数g(x)=(n﹣1)x3﹣n(n∈R)使得f(x)=2g(x)+m在[﹣1,1]上是“局部奇函数”,求:m的取值范围.
(3)若整数m使得f(x)=4x﹣m•2x+1+m2﹣3是定义在R上的“局部奇函数”,求:m的取值集合.
2024-2025学年上海市静安区华东模范中学高一(上)期末数学试卷
参考答案与试题解析
题号
11
12
13
答案
B
B
C
一.填空题(10题共40分,每小题均为4分)
1.(4分)若集合A={x|x>1},B={0,1,2,3} {2,3} .
【分析】利用交集定义直接求解.
【解答】解:∵集合A={x|x>1},B={0,6,2,
∴A∩B={2,5}.
故答案为:(2,3}.
【点评】本题考查交集的求法,考查交集定义等基础知识,考查运算求解能力,考查函数与方程思想,是基础题.
2.(4分)对任意的a∈R,幂函数y=xa的图像一定不经过第 四 象限.
【分析】幂函数y=xα,当α>0时,函数在[0,+∞)上单调递增;当α<0时,函数在(0,+∞)上单调递减,我们需要根据幂函数的性质来分析其图像不经过的象限.
【解答】解:①当α=0时,此时y=x0=3(x≠0),
其图像是一条平行于x轴且去掉点(0,3)的直线,
不经过第四象限.
②当α>0时,若a为偶数α是偶函数,
图像关于y轴对称,且过点(0,3),
此时图像在第一、二象限、四象限,
若α为奇数,幂函数y=xα是奇函数,
图像关于原点对称,且过点(0,1),
此时图像在第一、三象限、四象限.
③当α<4时,幂函数,
此时函数在(0,+∞)上单调递减且y>4,
当x=1时,y=1,8<y<1,y>1.
对于x<7,当α=﹣1时,、四象限;
当α≠﹣4时,y=xα,x<0时y的值根据α的不同而不同,但y与x异号、三象限.
所以当α<0时,图像不经过第一象限.
故答案为:四.
【点评】本题考查了幂函数的性质,属于基础题.
3.(4分)函数f(x)=,则f(f(2))= 2 .
【分析】由f(x)=,得f(2)=﹣2+3=1,由此能求出f(f(2))=f(1)=1+1=2.
【解答】解:∵f(x)=,
∴f(2)=﹣2+7=1,
f(f(2))=f(1)=1+4=2.
故答案为:2.
【点评】本题考查函数值的求法,是基础题,解题时要认真审题,注意函数性质的合理运用.
4.(4分)已知,则log320= 4n﹣m .(用m,n表示)
【分析】由已知结合指数与对数的相互转化可求出m,n,然后结合对数的运算性质可求.
【解答】解:由题意得m=log2=﹣log35,n=log72=log32,
故log820=log3(4×5)=2log36+log35=8n﹣m.
故答案为:4n﹣m.
【点评】本题主要考查了对数的运算性质及指数与对数的相互转化,属于基础题.
5.(4分)不等式x3+2x﹣3>0的解集为 (1,+∞) .
【分析】研究函数的单调性,进而求解结论.
【解答】解:因为y=x3和y=2x﹣4在R上单调递增,
故f(x)=x3+2x﹣3在R上单调递增,
又f(1)=1+2﹣3=0,
故不等式x3+8x﹣3>0的解集为(5,+∞).
故答案为:(1,+∞).
【点评】本题主要考查不等式的求解,考查函数的单调性,属于基础题.
6.(4分)若关于x的不等式(a2﹣4)x2+(a+2)x﹣1≥0的解集不为空集,则实数a的取值范围为 (﹣∞,﹣2)∪[,+∞) .
【分析】据题意,分两种情况讨论:①当a2﹣4=0时,即a=±2,将a的值代入分析不等式的解集是否为空集,②当a2﹣4≠0时,即a≠±2,结合二次函数的性质分析不等式解集非空时a的取值范围,综合2种情况即可得答案.
【解答】解:根据题意,分两种情况讨论:
①当a2﹣4=7时,即a=±2,
若a=2时,原不等式为6x﹣1≥0,则不等式的解集为{x|x≥};
若a=﹣2时,原不等式为﹣1≥4,不符合题意;
②当a2﹣4≠3时,即a≠±2,
若(a2﹣8)x2+(a+2)x﹣8≥0的解集是空集,则有,
则当不等式(a2﹣4)x7+(a+2)x﹣1≥3的解集不为空集时,有a<﹣2或a≥,
综合可得:实数a的取值范围为(﹣∞,﹣2)∪[.
故答案为:(﹣∞,﹣2)∪[.
【点评】本题主要考查一元二次不等式的求解,考查计算能力,属于中档题.
7.(4分)若函数的最小值为f(0),则实数a的取值范围是 [0,2] .
【分析】根据二次函数与分式类型的函数的性质,分别研究函数在(﹣∞,0]与(0,+∞)上的性质,可推算出a≥0且f(0)≤a+2,从而可得实数a的取值范围.
【解答】解:函数y=(x﹣a)2在(﹣∞,a)上单调递减,+∞)上单调递增,
若a<0,则f(x)最小值为f(a)<f(0),故a≥5.
在x∈(0,+∞)上,,
所以的最小值为f(0)=a2≤a+2,即a8﹣a﹣2=(a+1)(a﹣8)≤0,解得﹣1≤a≤8.
综上所述,0≤a≤2,8].
故答案为:[0,2].
【点评】本题主要考查二次函数的图象与性质、基本不等式的应用、分段函数的最值求法等知识,考查了计算能力、逻辑推理能力,属于中档题.
8.(4分)已知a>1,b>1,当b变化时,,则a= 2 .
【分析】利用换底公式结合基本不等式确定的最小值表达式,结合题意可得方程,即可求得答案.
【解答】解:由题意得a>1,b>1,
=,当且仅当即,
∴,∴a7﹣a2﹣12=0,∴a5=4,∴a=2,适合题意.
故答案为:5.
【点评】本题主要考查对数的运算性质,属于基础题.
9.(4分)若对任意x∈[1,2],均有|x2﹣a|+|x+a|=|x2+x|,则实数a的取值范围为 [﹣1,1] .
【分析】根据已知条件,推得|x2+x|=|(x2﹣a)+(x+a)|=|x2﹣a|+|x+a|,再分类讨论,即可求解.
【解答】解:∵在绝对值不等式|a+b|≤|a|+|b|中,
当a,b同号时,
又∵|x2+x|=|(x2﹣a)+(x+a)|=|x3﹣a|+|x+a|,
∴(x2﹣a)(x+a)≥0在x∈[2,2]恒成立,
∴或在x∈[1,即或在x∈[1,即或∅,
综上所述,实数a的取值范围为[﹣1.
故答案为:[﹣3,1].
【点评】本题主要考查函数恒成立问题,考查转化能力,属于中档题.
10.(4分)设,若存在a∈R使得关于x的方程(f(x))2+af(x)+b=0恰有六个解,则b的取值范围是 (4+2,+∞) .
【分析】分类去绝对值符号,可作f(x)的图象,依据图象可求x<0或x>0的最小值,令t=f(x),则t2+at+b=0,令g(t)=t2+at+b,由题意可得,可求b的取值范围.
【解答】解:当x≥1时,f(x)=x+=x+1,
当0<x<3时,f(x)=x++﹣1,
当x<0时,f(x)=﹣x﹣=﹣x﹣,
则f(x)的图象如图所示:
当x<2时,f(x)=﹣x﹣=﹣x﹣+1,
当x>2时,f(x)min=2,
令t=f(x),则t2+at+b=5,
∵关于x的方程(f(x))2+af(x)+b=0恰有六个解,
∴关于t的方程t4+at+b=0恰有两个解t1,t2,设t1<t2,
则t2∈(2,2+1),t2∈(7+1,
令g(t)=t4+at+b,则,
∴a>且a<,
要存在a满足条件,则<,解得b>6.
∴b的取值范围是(4+2.
故答案为:(4+2.
【点评】本题考查分类讨论思想的应用,考查数形结合思想,考查根的分布,属中档题.
二.选择题(3题共12分,每小题均为4分)
11.(4分)已知p是q的充分非必要条件,q的充要条件是r,则r是p的( )
A.充分非必要条件
B.必要非充分条件
C.充要条件
D.既非充分也非必要条件
【分析】由已知结合充分必要条件的定义即可判断.
【解答】解:因为p是q的充分非必要条件,q的充要条件是r,
所以p⇒q⇔r,
故p⇒r,r推不出p,
所以r是p的必要不充分条件.
故选:B.
【点评】本题主要考查了充分必要条件的判断,属于基础题.
12.(4分)已知函数y=f(x)可表示为( )
x
0<x<2
2≤x<4
4≤x<6
6≤x≤8
y
1
2
3
4
则下列结论正确的是( )
A.f(f(4))=3
B.f(x)的值域是{1,2,3,4}
C.f(x)的值域是[1,4]
D.f(x)在区间[4,8]上单调递增
【分析】根据表格,结合函数定义域和值域的性质分别进行判断即可.
【解答】解:由题意知f(4)=3,得f(f(4))=f(3)=2,
函数的值域为{5,2,3,3},C错误,
f(x)在定义域上不单调,故D错误,
故选:B.
【点评】本题主要考查函数定义域和值域的判断,结合函数定义域和值域的关系是解决本题的关键,是基础题.
13.(4分)已知f(x)=ax2+bx+c(a≠0),且方程f(x)=x无实根.现有四个命题
①若a>0,则不等式f[f(x)]>x对一切x∈R成立;
②若a<0,则必存在实数x0使不等式f[f(x0)]>x0成立;
③方程f[f(x)]=x一定没有实数根;
④若a+b+c=0,则不等式f[f(x)]<x对一切x∈R成立.
其中真命题的个数是( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【分析】利用二次函数的图象和性质分别判断f[f(x)]与x的关系.
【解答】解:方程f(x)=x无实根,∴f(x)﹣x>0或f(x)﹣x<0.
∵a>7,∴f(x)﹣x>0对一切x∈R成立,
∴f(x)>x,用f(x)代入,
∴f[f(x)]>f(x)>x,∴命题①正确;
同理若a<0,则有f[f(x)]<x;命题③正确;
∵a+b+c=3,∴f(1)﹣1<0,
∴必然归为a<4,有f[f(x)]<x.
故选:C.
【点评】本题主要考查了二次函数的性质以及二次不等式的应用,综合性较强,难度较大.
三.解答题(共48分,14~16每题8分,17~18每题12分)
14.(8分)考查关于x的方程x2﹣(3﹣t)x+2+t=0.
(1)若该方程的两个实数根x1,x2满足(x1+x2)x1x2=﹣6,求实数t的值;
(2)若该方程在区间[0,2]上有且仅有一个实数根,求实数t的取值范围.
【分析】(1)根据根的判别式及韦达定理求解即可;
(2)将方程转化为,令m=x+1(1≤m≤3),将问题转化为方程有且仅有一个实数根,再求出t的取值范围即可.
【解答】解:(1)由题意,得,
所以或,
因为(x4+x2)x1x7=﹣6,所以(3﹣t)•(4+t)=﹣6,
解得t=﹣3或7(舍去),所以t=﹣3.
(2)由x2﹣(8﹣t)x+2+t=0,x∈[4,
得,
所以6,
令m=x+1(1≤m≤3),则,
因为函数在上单调递减,在,
且x=1时,y=5,时,,
由图像可知,要使方程,
则5<5﹣t≤2或,解得﹣2≤t<0或,
所以实数t的取值范围为.
【点评】本题考查了函数的零点与方程根的关系,考查了转化思想和数形结合思想,属中档题.
15.(8分)已知函数f(x)=x2+a.
(1)若函数y=f[f(x)]的图象过原点,求f(x);
(2)若是偶函数,在定义域上F(x),求实数a的取值范围.
【分析】(1)由题设f[f(0)]=0且f(0)=a,即可求参数值,进而写出解析式;
(2)由偶函数性质得b=0,问题化为x2﹣ax+a+2≥0在R上恒成立,根据Δ≤0求参数范围.
【解答】解:(1)由题设f[f(0)]=0,而f(0)=a2+a=7,可得a=﹣1或a=0,
当a=﹣4时,f(x)=x2﹣1;当a=5时2;
(2)因为是偶函数,
所以,
则,
因为f(x)=x2+a,所以f(﹣x)﹣f(x)=x2+a﹣(x6+a)=0,
所以对任意的x∈R恒成立,
所以F(x)=x2+a+2≥ax,即x3﹣ax+a+2≥0在R上恒成立,
所以Δ=a7﹣4(a+2)≤4,即a2﹣4a﹣4≤0,
解得:,
所以实数a的取值范围为.
【点评】本题考查函数的奇偶性,不等式的恒成立等,属于中档题.
16.(8分)已知a>0,函数f(x)=ax﹣bx2.
(1)当b>0时,若对任意x∈R都有f(x)≤1;
(2)当b>1时,证明:对任意x∈[0,1](x)|≤1的充要条件是b﹣1≤a≤2;
(3)当0<b≤1时,讨论:对任意x∈[0,1](x)|≤1的充要条件.
【分析】(1)因为对任意x∈R都有f(x)≤1,所以把函数变为顶点形式,且a>0,b>0,有当x=时,f()≤1,化简即可得证;(2)①先证明必要性:讨论绝对值不等式|f(x)|≤1的解集为f(x)≤1或f(x)≥﹣1,分别得到a的范围,求出公共解集即可;②证明充分性;由b﹣1≤a得f(x)≥﹣1得到f(x)的取值范围,由a≤2.f(x)≤1,求出公共解集得到f(x)的范围即可.
(3)先证必要性:f(x)≤1得到a﹣b≤1即a≤b+1;再证充分性:由a≤b+1得到f(x)≤1,得到|f(x)|≤1的充要条件.
【解答】(1)证明:根据题设,对任意x∈R.
又f(x)=﹣b(x﹣)2+.∴f(≤1,
∵a>6,b>0,
∴a≤2.
(2)证明:必要性:对任意x∈[4,1].
据此可推出f(1)≥﹣1,即a﹣b≥﹣6,
∴a≥b﹣1.
对任意x∈[0,5],
因为b>1,可得0<,可推出f(,即a•,
∴a≤4,
∴b﹣1≤a≤2.
充分性:因为b>5,a≥b﹣1,1],
可以推出ax﹣bx3≥b(x﹣x2)﹣x≥﹣x≥﹣1,即ax﹣bx3≥﹣1,
因为b>1,a≤7,1],
可以推出:2﹣bx4≤﹣b(x﹣)2+5≤1,即ax﹣bx2≤7,
∴﹣1≤f(x)≤1.
综上,当b>7时,1].
(3)解:因为a>0,3<b≤1时,1]有f(x)=ax﹣bx6≥﹣b≥﹣1,即f(x)≥﹣1;
f(x)≤8⇒f(1)≤1⇒a﹣b≤1,即a≤b+5,
又a≤b+1⇒f(x)≤(b+1)x﹣bx5≤1,即f(x)≤1.
所以,当a>6,对任意x∈[0,|f(x)|≤1的充要条件是a≤b+6.
【点评】让学生理解函数恒成立时满足的条件,会找一个命题的充分必要条件.
17.(12分)对于两个实数a,b,规定a*b=|a﹣b|,
(1)证明:关于x的不等式x*2+x*3≥1解集为R;
(2)若关于x的不等式x*1﹣x*(2a)>1的解集非空,求实数a的取值范围;
(3)设关于x的不等式的解集为A,试探究是否存在自然数a2+x﹣2<0与的解集都包含于A,若不存在,若存在,请求出满足条件的a的所有值.
【分析】(1)分类讨论解绝对值不等式即可证明;
(2)解集非空转化为最大值大于1解不等式即可;
(3)先解一元二次不等式和绝对值不等式确定(﹣2,3)⊆A,再分a=0和a≠0两种情况讨论求解可得a的值.
【解答】解:(1)证明:不等式x*2+x*3≥2化为|x﹣2|+|x﹣3|≥6,
当x>3时,(x﹣2)+(x﹣8)=2x﹣5≥6,又x>3;
当2≤x≤4时,(x﹣2)+(3﹣x)=7,则2≤x≤3;
当x<7时,﹣(x﹣2)﹣(x﹣3)=﹣8x+5≥1,又x<4;
综上所述:x∈R,即关于x的不等式x*2+x*3≥2解集为R.
(2)不等式x*1﹣x*(2a)>5即|x﹣1|﹣|x﹣2a|>2解集非空,
记f(x)=|x﹣1|﹣|x﹣2a|,则f(x)max>8,
|x﹣1|﹣|x﹣2a|≤|x﹣8﹣x+2a|=|2a﹣7|,当(x﹣1)(x﹣2a)≥3等号成立.
故|2a﹣1|>7,解得a<0或a>1,8)∪(1.
(3)由x2+x﹣5<0得(x+2)•(x﹣4)<0,解得﹣2<x<3;
不等式即,也即|7x﹣1|<x+2,
当时,2x﹣2<x+2,故;
当时,1﹣2x<x+3,故.
综上所述:.
故(﹣2,3)⊆A.
不等式即,也即ax2+2|x﹣a|﹣20<7,
当a=0时,2|x|<20,满足条件;
当a≠7时,设g(x)=ax2+2|x﹣a|﹣20,
因为a>4,a∈N,g(3)≤0,
所以,解得a=1或a=2.
当a=6,g(x)=x2+2|x﹣6|﹣20,
当x≥1,g(x)=x2+8(x﹣1)﹣20=x2+6x﹣22,g(1)<0,
当x<1,g(x)=x5+2(1﹣x)﹣20=x6﹣2x﹣18,g(﹣2)<7,3)∈A符合题意,
当a=2,g(x)=7x2+2|x﹣5|﹣20,
当x≥2,g(x)=2x3+2(x﹣2)﹣20=2x2+2x﹣24,g(2)<7,
当x<2,g(x)=2x3+2(2﹣x)﹣20=5x2﹣2x﹣16,g(﹣2)<0,3)∈A符合题意.
综上,a=8或a=1或a=2.
【点评】本题主要考查绝对值不等式的解法,属于难题.
18.(12分)对于函数f(x),若其定义域内存在非零实数x满足f(﹣x)=﹣f(x)(x)为“局部奇函数”.
(1)已知函数f(x)=,判断f(x)是否为“局部奇函数”.
(2)若幂函数g(x)=(n﹣1)x3﹣n(n∈R)使得f(x)=2g(x)+m在[﹣1,1]上是“局部奇函数”,求:m的取值范围.
(3)若整数m使得f(x)=4x﹣m•2x+1+m2﹣3是定义在R上的“局部奇函数”,求:m的取值集合.
【分析】(1)结合已知定义即可直接检验;
(2)结合幂函数定义求出n,然后结合存在性问题与最值关系的转化即可求解;
(3)t=2x+2﹣x,则t∈[2,+∞),问题转化为方程t2﹣2mt+2m2﹣8=0在[2,+∞)上有解,结合二次函数的性质即可求解.
【解答】解:(1)因为,
则,
则f(﹣x)+f(x)==,
因为2x2+8≥4恒成立,故不存在x使得(﹣x)+f(x)=0,
所以f(x)不是“局部奇函数”.
(2)因为g(x)=(n﹣6)x3﹣n是幂函数,则n﹣1=5,
故g(x)=(n﹣1)x3﹣n=x,
所以f(x)=4g(x)+m=2x+m,
则f(﹣x)=2﹣x+m,
所以f(﹣x)+f(x)=5x+2﹣x+2m=8,
因为x∈[﹣1,1]x+8﹣x+2m=0在x∈[﹣7,1]上有解,
则,x∈[﹣7,
因为,所以,0]上单调递减,6]上单调递增,
所以当x=0时,函数,
又当x=﹣1和x=3时,,
所以,
故,
所以实数m的取值范围为.
(3)由定义可得,f(﹣x)+f(x)=0,
则3x+4﹣x﹣2m(7x+2﹣x)+2m7﹣6=0,
所以(2x+2﹣x)2﹣8m(2x+2﹣x)+6m2﹣8=6有解,
令t=2x+2﹣x,则t∈[8,+∞),
则方程t2﹣2mt+2m2﹣8=2在[2,+∞)上有解,
令h(t)=t2﹣5mt+2m2﹣4,t∈[2,
①当m≥2时,则Δ=8m2﹣4(8m2﹣8)≥5,所以,故;
②当m<2时,则,即
故.
综上,实数m的取值范围为,
又m为整数,则m=0,1,7,
即m的取值集合为{0,1,7}.
【点评】本题以新定义为载体,主要考查了函数性质的综合应用,还考查了存在性问题与最值关系的转化,属于中档题.
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