【高考二轮复习】全国2026年最新选择、填空、解答压轴题汇编40题(10-2)
2026-04-03
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 题集-试题汇编 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 高考复习-二轮专题 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | DOCX |
| 文件大小 | 1.03 MB |
| 发布时间 | 2026-04-03 |
| 更新时间 | 2026-04-03 |
| 作者 | 河北斗米文化传媒有限公司 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-04-03 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57159530.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
【高考二轮复习】全国2026年最新选择、填空、解答压轴题汇编40题(10-2)
一.选择题(共10小题)
1.已知椭圆C:的左焦点为F1,不经过F1且斜率为的直线交C于A,B两点.当△F1AB的周长最大时,|AB|=( )
A. B. C. D.
2.已知直线l过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点,且与该抛物线交于M,N两点.若线段MN的长为8,MN的中点到y轴的距离为3,则△MON(O为坐标原点)的面积为( )
A. B. C. D.
3.若∃φ∈R,对∀n∈Z,都有成立,则实数m的最小值为( )
A. B. C. D.
4.已知数列{an}满足:a1=m(m为正整数),,若a8=1,则m的值不可能为( )
A.16 B.19 C.20 D.21
5.已知函数若关于x的方程2[f(x)]2+(3﹣3a)f(x)+2a=0在区间(﹣∞,2025]内有2027个不同的实数根,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
6.如果方程F(x,y)=0能确定y是x的函数,那么称这种方式表示的函数是隐函数,隐函数的求导方法如下:在方程F(x,y)=0中,把y看成x的函数y=y(x),则方程可看成关于x的恒等式F(x,y(x))=0,在等式两边同时对x求导,然后解出y′(x)即可,例如,求由方程x2+y2=1所确定的隐函数的导数y',将方程x2+y2=1的两边同时对x求导,则2x+2y•y′=0(y=y(x)是中间变量,需要用复合函数的求导法则),得,那么曲线xy+lny=2在点(2,1)处的切线方程为( )
A.x﹣3y+1=0 B.x+3y﹣5=0 C.3x﹣y﹣5=0 D.2x+3y﹣7=0
7.已知函数,若函数y=f(f(x))至少有7个零点,则实数a的取值范围为( )
A.(﹣2,+∞) B.(﹣∞,2] C.[﹣2,0) D.(﹣∞,﹣2]
8.已知点是双曲线C:的左焦点,过原点O的直线l与C交于P,Q(Q在左支上且异于左顶点)两点,延长QF与C交于点M.若,且∠OFP=∠OPF,则|QM|=( )
A.12 B.8 C.6 D.9
9.已知O为坐标原点,双曲线的左、右焦点分别是F1,F2,点P是C的右支上异于顶点的一点,过F2作∠F1PF2的平分线的垂线,垂足是M,且,又过F1作一条渐近线的垂线,垂足为点N(点N在第二象限),且,则双曲线的方程为( )
A. B. C. D.
10.已知函数,若函数g(x)=f(x)﹣f(﹣x)有5个零点,则实数a的取值范围是( )
A.(﹣e,0) B. C.(﹣∞,﹣e) D.
二.多选题(共10小题)
(多选)11.已知函数f(x)=xlnx﹣ax+1,则( )
A.当a=0 时,函数f(x)的最小值为
B.当a=1时,函数f(x)的极大值点为x=1
C.存在实数a使得函数f(x)在定义域上单调递增
D.若f(x)≥0恒成立,则实数a的取值范围为a≤1
(多选)12.已知双曲线的左右焦点分别为F1,F2,离心率为2,焦点到渐近线的距离为,过F2作直线l交双曲线C的右支于A,B两点,若H,G分别为△AF1F2,△BF1F2的内心,则( )
A.若∠F1AF2=90°,则|AF1||AF2|=6
B.△F1AB周长的最小值为
C.点H与点G均在同一条定直线上
D.|HG|的取值范围是
(多选)13.设函数f(x)=x3﹣ax+1(a∈R),则( )
A.点(0,1)是y=f(x)图像的对称中心
B.当a=3时,函数y=f(x)有三个零点
C.当a=0时,直线y=1不是曲线y=f(x)的切线
D.若f(x)有三个不同的零点x1,x2,x3,则x1+x2+x3=0
(多选)14.点M是棱长为1的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中侧面ADD1A1上的一个动点(包含边界),则下列结论错误的有( )
A.有无数个点M满足CM⊥AD1
B.当点M在棱DD1上运动时,MA+MB1的最小值为
C.若,则动点M的轨迹长度为
D.在线段AD1上存在点M,使得异面直线MB1与CD所成的角是
(多选)15.如图,在四棱锥P﹣ABCD中,PA⊥平面ABCD,底面ABCD为平行四边形,PC的中点为M,点S,T分别在棱PB,PD上(均与P不重合),且A,M,S,T四点共面,记四棱锥P﹣ABCD的体积为V,三棱锥P﹣ASM的体积为V1,三棱锥P﹣ATM的体积为V2,四棱锥P﹣ATMS的体积为V3,则( )
A.的最大值为
B.的最小值为
C.的最大值为
D.的最小值为
(多选)16.已知数列{an}的前n项和为Sn,若a1=2,an+1﹣2an+anan+1=0,则( )
A. B.数列为等比数列
C.an+1<an D.
(多选)17.已知双曲线的左、右焦点分别为F1,F2,左、右顶点分别为A1,A2.若A在C的右支上,AF1⊥AF2,A到x轴的距离为,过F1作动直线l与C的左支交于M,N两点,则( )
A.a=1
B.C的一条渐近线的倾斜角为
C.直线MA1与NA2的交点在直线上
D.△AF1F2的内切圆的圆心坐标为
(多选)18.定义在R上的函数f(x)满足f(﹣x)+f(x)=0,当x>0时,f(x)=(2x2﹣7x+8)ex﹣5,则( )
A.f(x)共有5个零点
B.f(x)共有4个极值点
C.
D.当时,方程f(x)=t(t∈R)有且仅有4个实数根
(多选)19.已知抛物线C:y2=8x的焦点为F,过点F的直线l与C交于A,B两点,D是C的准线与x轴的交点,则下列说法正确的是( )
A.若|BF|=4|AF|,则直线l的斜率为±
B.|AF|+4|BF|≥18
C.0°<∠AOB<90°(O为坐标原点)
D.当取最小值时,|AF|=4
(多选)20.如图,在棱长为2的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,点P是正方体的上底面A1B1C1D1内(不含边界)的动点,点Q是棱BC的中点,则以下结论正确的是( )
A.三棱锥Q﹣PAD的体积是定值
B.存在点P,使得PQ⊥平面AB1C
C.直线PQ与平面ABCD所成角的正弦值的取值范围为
D.若PQ∥平面BDD1B1,则点P的轨迹长度为
三.填空题(共10小题)
21.如图,在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD为矩形,PA⊥平面ABCD,E为PC的中点,AB=PA=2,直线AE与BC所成角的大小为,则四棱锥P﹣ABCD的体积为 .
22.四个同样大小的球O1,O2,O3,O4两两相切,点M是球O1上的动点,则直线O2M与直线O3O4所成角的余弦值的取值范围是 .
23.已知各项均为正整数的递增数列{an},满足,则 .
24.已知函数f(x),g(x)的定义域为R,且g(x)+f(﹣x+2)=1,f(x)﹣g(x+1)=1,若y=f(x)的图像关于直线x=1对称,则以下说法正确的有 .
①g(﹣x)=﹣g(x)
②∀x∈R,f(x)=f(x+4)
③
④f(x+2026)+f(﹣x﹣2025)=2
25.已知a,b∈R且a≠0,若函数在(0,+∞)上单调递增,则的最大值为 .
26.已知球O内切于正四棱台(即球与该正四棱台的上、下底面以及侧面均相切),且该正四棱台的上、下底面棱长之比为1:2,则球O与该正四棱台的体积之比为 .
27.设a,b,c为方程a+b+c=9的任意一组正整数解,X,Y分别为a,b,c的平均数和中位数,记所有正整数解对应的X,Y值的算术平均数为,某班的数学老师张老师拟对全班35名学生进行奖励,取的几何平均值作为金额数给每个学生买同样的一件小礼品,则张老师需要付出的总金额数约为 .(注:6.48,结果保留一位小数)
28.在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c.若sin(C﹣A)=2sinAcosC,且a=4,则△ABC面积的最大值为 .
29.已知函数f(x)=x2+(a﹣1)2,g(x)=|x+a﹣1|,不等式f(x)﹣g(x)≥3对任意的x∈R恒成立,则实数a的取值范围为 .
30.已知△ABC的面积为1,边AC,AB上的中线为BD,CE,且CE=2BD,则边AC的最小值为 .
四.解答题(共10小题)
31.已知函数f(x)=(1﹣x2)[1+ln(1+x)],x∈[0,+∞),f′(x)为f(x)的导函数.
(1)讨论f′(x)的单调性;
(2)证明:f(x)≤x+1;
(3)若f(x)≤ax+1,求a的取值范围.
32.设函数f(x)=xlnx.
(1)求f(x)的极值;
(2)已知实数a>0,若存在实数x使不等式成立,求a的取值范围;
(3)已知不等式f(2m)﹣f(2n)>k(m﹣n)2对满足m>n>0的一切实数m,n成立,求实数k的取值范围.
33.为倡导节能环保,实现废旧资源再利用,小明与小亮两位小朋友打算将自己家中的闲置玩具进行交换,其中小明家有1台玩具车和2个不同的玩偶,小亮家也有与小明家不同的1台玩具车和2个不同的玩偶,他们每次等可能的各取一件玩具进行交换.
(1)两人进行一次交换后,设小明手中玩具车的台数为X,求X的分布列及数学期望;
(2)两人进行n次交换后,记小明手中恰有1个玩具车的概率为pn.
①求p2;
②求pn.
34.已知椭圆C的中心在原点,离心率为,且过点(2,0).
(1)求椭圆C的标准方程.
(2)已知点M(0,3),O为坐标原点,直线l与椭圆C交于A,B两点(A,B在x轴两侧),且满足∠OMA=∠OMB.
①求证:直线AB过定点,并求出该定点坐标.
②已知椭圆C上点(x0,y0)处的切线方程为,若椭圆C在A,B两点处的切线交于点P,N为①中直线AB过的定点,求证:以PN为直径的圆恒定点.
35.已知椭圆的左顶点为A,上顶点为B,M和N是C上除顶点外的两个动点.
(1)若直线BM,AB,BN的斜率成等差数列,证明:直线MN过定点;
(2)若直线BM,AB,BN的斜率成等比数列,求△BMN面积的最大值.
36.已知随机变量ξ的取值为非负整数,其分布列为:
ξ
0
1
2
…
n
P
p0
p1
p2
…
pn
其中pi∈[0,1],且1.由ξ生成的函数为f(x),D(ξ).
(1)若ξ生成的函数为f(x).设事件A:当ξ为奇数时,求P(A)的值;
(2)现有编号为一和二的两个盒子,在盒一中有1个红球,在盒二中有2个蓝球和4个绿球(球的颜色不同,其他完全相同),若随机选两个盒中的一个盒,再取出一个球,选择盒一的概率为.设随机变量ξ生成的函数为f(x),其中pi(i=1,2,3)分别对应取到红球、蓝球、绿球的概率.请判断D(ξ)与f″(1)+f′(1)﹣[f′(1)]2的大小关系;(f″(x)=[f′(x)]′)
(3)已知方程x+y+z=9(x,y,z∈N),用ξ表示一组解中最小的数,此时由ξ生成的函数记为t(x),令g(x)=t′(x),求g(x)的极小值点.
37.将抛物线y2=8x向左平移1个单位得到曲线Γ,过原点作直线l与Γ交于不同的两点A,B,设AB中点的轨迹为C.
(1)求C的方程;
(2)设圆D:(x﹣1)2+y2=r2(r>1)与x轴分别交于点P,Q(P在Q的左侧),与C在第一象限的交点为R,若直线RD,RQ与C分别交于点S,T,直线ST与直线PR相交于点E.
①求证:|ET|=4|ES|;
②求△RST面积的最小值.
38.(1)若函数图象的两个相邻对称中心的横坐标相差6,求f(x).
(2)在(1)的条件下,设函数,试判断并证明函数h(x)=f(x)+g(x)图象的对称性.
(3)已知(2)中g(x)的导函数g′(x)有两个零点m,n,且n>m≥1.
(i)求t的取值范围;
(ii)当a≥1时,证明:g(m)+an>t.
39.已知函数f(x)=xlnx﹣a(x﹣1),其中a∈R.
(1)当a=1时,求函数f(x)在点(e,f(e))上的切线方程;
(2)若t(x)=f(x+1)+x+2,且t(x)>0在(0,+∞)上恒成立,求实数a的最大整数;
(3)当时,关于x的方程有两个不相等的正实根x1,x2,且x1<x2.设k为大于1的常数,当a变化时,若有最小值ee,求k的值.
40.已知定义在复数集C上的函数,h(n)=f(i)+f(3i)+f(5i)+⋯+f((2n﹣1)i),其中n∈N*,i为虚数单位,记h(n)的模为|h(n)|.
(1)求h(n)的实部的最大值:
(2)①证明:∀n∈N*,都有g(n)<1;
②证明:∃λ>0,∀n∈N*,g(n)〈λ|h(n)|2.
【高考二轮复习】全国2026年最新选择、填空、解答压轴题汇编40题(10-2)
参考答案与试题解析
一.选择题(共10小题)
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
C
A
B
B
B
D
C
C
C
二.多选题(共10小题)
题号
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
答案
AD
ACD
ABD
BD
BCD
BCD
AD
ABD
ABD
ACD
一.选择题(共10小题)
1.已知椭圆C:的左焦点为F1,不经过F1且斜率为的直线交C于A,B两点.当△F1AB的周长最大时,|AB|=( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解答】解:设△F1AB的周长为L,
则L=|AF1|+|BF1|+|AB|=4a﹣(|AF2|+|BF2|)+|AB|=4a﹣[|AF2|+|BF2|﹣|AB|],
因为|AF2|+|BF2|﹣|AB|≥0(当A、B、F2三点共线时,等号成立),
又因为F1(﹣1,0),F2(1,0),
所以当△F1AB的周长最大时,
直线AB的方程为:y(x﹣1),
由,
得5x2﹣8x=0,
解得x=0或x,
当x=0时,y;当x时,y,
设A(0,),B(,),
所以|AB|.
故选:C.
2.已知直线l过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点,且与该抛物线交于M,N两点.若线段MN的长为8,MN的中点到y轴的距离为3,则△MON(O为坐标原点)的面积为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解答】解:设M(x1,y1),N(x2,y2),
∴|MN|=x1+x2+p=8.
又∵MN的中点到y轴的距离为3,∴x1+x2=6,可得p=2,
∴抛物线的方程为y2=4x.
设直线l的方程为x=my+1,
代入抛物线方程得:y2﹣4my﹣4=0,
则Δ=16m2+16>0,y1+y2=4m,y1y2=﹣4,
∴x1+x2=m(y1+y2)+2=6,解得m=±1,
从而.
故选:C.
3.若∃φ∈R,对∀n∈Z,都有成立,则实数m的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解答】解:因为若∃φ∈R,对∀n∈Z,都有成立,
所以y=cos()的最大值小于等于m,
所以要求m的最小值,即求y=cos()的最大值的最小值,
又的终边将周角均分成3等分,
所以要使y=cos()的最大值的最小值,
则可知的y轴右边的终边与单位圆交点的横坐标取最小,
所以当的y轴右边的两终边关于x轴对称时满足y=cos()的最大值取最小值,
如图所示:
所以y=cos()的最大值的最小值为cos,
所以实数m的最小值为.
故选:A.
4.已知数列{an}满足:a1=m(m为正整数),,若a8=1,则m的值不可能为( )
A.16 B.19 C.20 D.21
【答案】B
【解答】解:因为,且a8=1,
若a7为偶数,则,解得a7=2,满足要求,
若a7为奇数,则3a7+1=1,解得a7=0,不合要求,
若a6为偶数,则,解得a6=4,满足要求,
若a6为奇数,则3a6+1=2,解得,不合要求,
若a5为偶数,则,解得a5=8,满足要求,
若a5为奇数,则3a5+1=4,解得a5=1,满足要求,
①若a5=8,若a4为偶数,则,解得a4=16,
若a4为奇数,则3a4+1=8,解得,不合要求,舍去;
则或3a3+1=16,
所以a3=32或a3=5,
同理可得,若a3=32则a2=64,所以a1=128或21,
若a3=5,则a2=10,所以a1=20或3;
②若a5=1,则a4=2,a3=4,则a2=1或8,
所以a1=2或16,
综上:m=2,3,16,20,21,128.
则m的值不可能为19.
故选:B.
5.已知函数若关于x的方程2[f(x)]2+(3﹣3a)f(x)+2a=0在区间(﹣∞,2025]内有2027个不同的实数根,则实数a的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解答】解:画出大致图象如下.
当t∈(﹣1,0]时,f(x)=t在(﹣∞,2025]内有2026个实根;
当t∈(﹣∞,﹣1]时,f(x)=t在(﹣∞,2025]内有1个实根,
令f(x)=t,由于2[f(x)]2+(3﹣3a)f(x)+2a=0在(﹣∞,2025]内有2027个不同的实数根,
因此2t2+(3﹣3a)t+2a=0有一个根在(﹣1,0]内,另一个根在(﹣∞,﹣1]内,
令g(t)=2t2+(3﹣3a)t+2a,则,
即,
解得a.
故选:B.
6.如果方程F(x,y)=0能确定y是x的函数,那么称这种方式表示的函数是隐函数,隐函数的求导方法如下:在方程F(x,y)=0中,把y看成x的函数y=y(x),则方程可看成关于x的恒等式F(x,y(x))=0,在等式两边同时对x求导,然后解出y′(x)即可,例如,求由方程x2+y2=1所确定的隐函数的导数y',将方程x2+y2=1的两边同时对x求导,则2x+2y•y′=0(y=y(x)是中间变量,需要用复合函数的求导法则),得,那么曲线xy+lny=2在点(2,1)处的切线方程为( )
A.x﹣3y+1=0 B.x+3y﹣5=0 C.3x﹣y﹣5=0 D.2x+3y﹣7=0
【答案】B
【解答】解:在xy+lny=2的两边,对x求导数,可得y+xy′y′=0,
代入x=2,y=1,可得切线的斜率为1+2k+k=0,即k,
则切线的方程为y﹣1(x﹣2),
化为x+3y﹣5=0.
故选:B.
7.已知函数,若函数y=f(f(x))至少有7个零点,则实数a的取值范围为( )
A.(﹣2,+∞) B.(﹣∞,2] C.[﹣2,0) D.(﹣∞,﹣2]
【答案】D
【解答】解:当a≥0,x≤0时,f(x)=﹣2x2+ax,对称轴为,开口向下,
所以f(x)在(﹣∞,0)上单调递增,函数图象如下:
令f(x)=t,y=f(f(x))=f(t)=0,
解得t=0或,
即f(x)=t=0或,
根据图象f(x)=t=0有2个解,
有1个解,
所以此时y=f(f(x))有3个零点,不符合题意;
当a<0,x≤0时,f(x)=﹣2x2+ax,对称轴为,开口向下,
所以f(x)在上单调递增,在上单调递减,函数图象如下:
令f(x)=t,y=f(f(x))=f(t)=0,
解得或t=0或,
根据图象有2个解,f(x)=t=0有3个解,
又y=f(f(x))至少有7个零点,
所以至少有2个解,
即,
解得a≤﹣2,
综上,实数a的取值范围为:(﹣∞,﹣2].
故选:D.
8.已知点是双曲线C:的左焦点,过原点O的直线l与C交于P,Q(Q在左支上且异于左顶点)两点,延长QF与C交于点M.若,且∠OFP=∠OPF,则|QM|=( )
A.12 B.8 C.6 D.9
【答案】C
【解答】解:由题,如图,
设双曲线的右焦点为F2,连接QF2,MF2,PF2,
因为直线PQ过原点,所以P,Q两点关于原点对称,
又F,F2关于原点对称,
所以四边形FPF2Q为平行四边形,
又∠OFP=∠OPF,所以|OF|=|OP|,
因此四边形FPF2Q的对角线相等,即|PQ|=|FF2|,
所以四边形FPF2Q为矩形,则FQ⊥F2Q,
设|QF|=x,又,
则|FM|=2x,所以|QM|=3x,
所以|QF2|=2a+x,|MF2|=2a+2x,
在△QMF2中,由勾股定理可得,
即(2a+x)2+(3x)2=(2a+2x)2,
解得:,
又在△QFF2中,
由勾股定理可得,
即(2a+x)2+x2=(2c)2,
所以,解得:a=3,
所以|QM|=3x=2a=6.
故选:C.
9.已知O为坐标原点,双曲线的左、右焦点分别是F1,F2,点P是C的右支上异于顶点的一点,过F2作∠F1PF2的平分线的垂线,垂足是M,且,又过F1作一条渐近线的垂线,垂足为点N(点N在第二象限),且,则双曲线的方程为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解答】解:延长F2M交PF1于点Q,连接NF2,如图所示:
因为PM是∠F1PF2的平分线,
所以可得△PMF2≌△PMQ,
因此M为QF2的中点,且|PQ|=|PF2|,
由双曲线定义可知|PF1|﹣|PF2|=|PF1|﹣|PQ|=|QF1|=2a,
又O为F1F2的中点,所以OM∥QF,且,
由,可得,
因为垂足N在第二象限,所以渐近线为,即bx+ay=0,
易知F1(﹣c,0),
所以点F1到渐近线的距离为,
所以,
因此,
在△NOF2中,由正弦定理可得,
所以可得|NF2|=2b,
再由余弦定理可得,
即,可得,
又,所以,
因此双曲线的方程为.
故选:C.
10.已知函数,若函数g(x)=f(x)﹣f(﹣x)有5个零点,则实数a的取值范围是( )
A.(﹣e,0) B. C.(﹣∞,﹣e) D.
【答案】C
【解答】解:y=f(﹣x)与y=f(x)关于y轴对称,且f(0)=0,
要想g(x)=f(x)﹣f(﹣x)有5个零点,
则当x>0时,﹣x=alnx要有2个根,结合对称性可知x<0时也有2个零点,
故满足有5个零点,
当x=1时,﹣1=0,不合题意;
当x≠1时,此时,
令,定义域为(0,1)∪(1,+∞),
,
令g′(x)>0得:0<x<1,1<x<e,令g′(x)<0得:x>e,
故在(0,1),(1,e)上单调递增,在(e,+∞)上单调递减,
且当x∈(0,1)时,恒成立,
在x=e处取得极大值,其中g(e)=﹣e,
故a∈(﹣∞,﹣e),此时与有两个交点.
故选:C.
二.多选题(共10小题)
(多选)11.已知函数f(x)=xlnx﹣ax+1,则( )
A.当a=0 时,函数f(x)的最小值为
B.当a=1时,函数f(x)的极大值点为x=1
C.存在实数a使得函数f(x)在定义域上单调递增
D.若f(x)≥0恒成立,则实数a的取值范围为a≤1
【答案】AD
【解答】解:已知f(x)=xlnx﹣ax+1,函数定义域为(0,+∞),
可得f′(x)=lnx+1﹣a,
对于选项A:当a=0时,f′(x)=lnx+1,
当时,f′(x)<0,f(x)单调递减;
当时,f′(x)>0,f(x)单调递增,
所以当时,函数f(x)取得极小值也是最小值,最小值,故选项A正确;
当a=1时,f′(x)=lnx,
当x∈(0,1)时,f′(x)<0,f(x)单调递减;
当x∈(1,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,
所以当x=1时,函数f(x)取得极小值,
则x=1为极小值点,故选项B错误;
对于选项C:假设存在实数a使得函数f(x)在定义域上单调递增,
此时f′(x)≥0在x∈(0,+∞)上恒成立,
即lnx+1﹣a≥0在x∈(0,+∞)上恒成立,
所以a≤(lnx+1)min在x∈(0,+∞)上恒成立,
易知函数y=lnx在x∈(0,+∞)上单调递增且值域为R,
所以函数y=lnx+1无最小值,
则不存在实数a使得函数f(x)在定义域上单调递增,故选项C错误;
对于选项D:若f(x)≥0恒成立,
即在x∈(0,+∞)上恒成立,
不妨设,函数定义域为(0,+∞),
可得,
当x∈(0,1)时,g′(x)<0,g(x)单调递减;
当x∈(1,+∞)时,g′(x)>0,g(x)单调递增,
所以当x=1时,函数g(x)取得极小值也是最小值,最小值g(1)=1,
所以a≤1,故选项D正确.
故选:AD.
(多选)12.已知双曲线的左右焦点分别为F1,F2,离心率为2,焦点到渐近线的距离为,过F2作直线l交双曲线C的右支于A,B两点,若H,G分别为△AF1F2,△BF1F2的内心,则( )
A.若∠F1AF2=90°,则|AF1||AF2|=6
B.△F1AB周长的最小值为
C.点H与点G均在同一条定直线上
D.|HG|的取值范围是
【答案】ACD
【解答】解:由题意,,,a2+b2=c2,
解得a2=1,b2=3,c2=4,所以双曲线方程为.
对于A,不妨设|AF2|=t,则|AF1|=t+2,
由∠F1AF2=90°,可知:t2+(t+2)2=16,即或(舍),
从而|AF1||AF2|=6,故A正确;
对于B,由|AF1|﹣|AF2|=2,|BF1|﹣|BF2|=2,知△F1AB周长即为2|AB|+4.
当且仅当AB⊥x轴时|AB|最小,此时|AB|=6,则△F1AB周长的最小值为16,故B错误;
对于C,易得点H与点G的横坐标均为1,即有 HG⊥x 轴,故C正确;
对于D,不妨设直线AB倾斜角为θ,则θ∈(60°,120°),
易得HF2⊥GF2,从而|HG|=|HF2|+|GF2|,
从而有|HG|的取值范围是,故D正确.
故选:ACD.
(多选)13.设函数f(x)=x3﹣ax+1(a∈R),则( )
A.点(0,1)是y=f(x)图像的对称中心
B.当a=3时,函数y=f(x)有三个零点
C.当a=0时,直线y=1不是曲线y=f(x)的切线
D.若f(x)有三个不同的零点x1,x2,x3,则x1+x2+x3=0
【答案】ABD
【解答】解:选项A:计算f(x)+f(﹣x)=(x3﹣ax+1)+[(﹣x)3﹣a(﹣x)+1]=2,
故点(0,1)是y=f(x)图像的对称中心,A正确.
选项B:当a=3时,f(x)=x3﹣3x+1,f'(x)=3x2﹣3=3(x﹣1)(x+1).
令f'(x)=0得x=±1,f(﹣1)=3,f(1)=﹣1.
由x→﹣∞时f(x)→﹣∞,x→+∞时f(x)→+∞,结合极值符号,f(x)有三个零点,B正确.
选项C:当a=0时,f(x)=x3+1,f'(x)=3x2.
取x=0,f(0)=1,f'(0)=0,切线方程为y=1,故y=1是切线,C错误.
选项D:若f(x)有三个零点x1,x2,x3,
则.
对比f(x)=x3﹣ax+1的x2项系数,得x1+x2+x3=0,D正确.
故选:ABD.
(多选)14.点M是棱长为1的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中侧面ADD1A1上的一个动点(包含边界),则下列结论错误的有( )
A.有无数个点M满足CM⊥AD1
B.当点M在棱DD1上运动时,MA+MB1的最小值为
C.若,则动点M的轨迹长度为
D.在线段AD1上存在点M,使得异面直线MB1与CD所成的角是
【答案】BD
【解答】解:对于A,若M在A1D上,则此时有无数个点M满足CM⊥AD1,
证明如下:由正方体的性质得CD⊥平面ADD1A1,
因为AD1⊂平面ADD1A1,所以CD⊥AD1,
又A1D⊥AD1,CD∩A1D=D,CD,A1D⊂平面A1DC,
所以AD1⊥平面A1DC,
因为CM⊂平面A1DC,所以AD1⊥CM,即此时有无数个点M满足CM⊥AD1,故A正确;
对于B,旋转平面ADD1A1使之与平面BB1D1D共面,如图中A′A1′D1D,连接A'B1交DD1于点M,
此时MA+MB1最短为A′B1,大小为,故B错误;
对于C,当点M在平面ADD1A1内时,AB⊥面ADD1A1,AM⊂面ADD1A1,则AB⊥AM,
所以AB2+AM2=BM2=2,所以AM=1,
所以点M的轨迹是以A为圆心,半径为1的圆弧,
从而动点M轨迹长度为,故C正确;
对于D,因为CD∥A1B1,所以直线B1M与CD所成的角,即为直线B1M与A1B1所成角,即∠A1B1M或其补角,
由在线段AD1上存在点M知,,
由A1B1⊥A1M,得,
即∠A1B1M最小值大于30°,故D错误.
故选:BD.
(多选)15.如图,在四棱锥P﹣ABCD中,PA⊥平面ABCD,底面ABCD为平行四边形,PC的中点为M,点S,T分别在棱PB,PD上(均与P不重合),且A,M,S,T四点共面,记四棱锥P﹣ABCD的体积为V,三棱锥P﹣ASM的体积为V1,三棱锥P﹣ATM的体积为V2,四棱锥P﹣ATMS的体积为V3,则( )
A.的最大值为
B.的最小值为
C.的最大值为
D.的最小值为
【答案】BCD
【解答】解:连接AC.设,,则x,y∈(0,1],
所以,
因为四边形ABCD是平行四边形,M为PC的中点,
所以.
由A,M,S,T四点共面,可知存在实数λ,μ,满足,
即,
所以则,化简得,
由x,y>0,y≤1,得,同理可得,所以.
对于A,B,由题意知V=2VP﹣ABC,又,
所以,故A错误,B正确;
对于C,同理可得,所以,故C正确;
对于D,,
因为,所以,
当且仅当时等号成立,所以,即的最小值为,故D正确.
故选:BCD.
(多选)16.已知数列{an}的前n项和为Sn,若a1=2,an+1﹣2an+anan+1=0,则( )
A.
B.数列为等比数列
C.an+1<an
D.
【答案】BCD
【解答】解:数列{an}的前n项和为Sn,若a1=2,an+1﹣2an+anan+1=0,
可得1=0,即有2(1)=1,
可得数列{1}是首项和公比均为的等比数列,故B正确;
即有1()n,可得an,则a3,故A错误;
由an=1,可得数列{an}递减,故C正确;
由S10=10...10+1...11,故D正确.
故选:BCD.
(多选)17.已知双曲线的左、右焦点分别为F1,F2,左、右顶点分别为A1,A2.若A在C的右支上,AF1⊥AF2,A到x轴的距离为,过F1作动直线l与C的左支交于M,N两点,则( )
A.a=1
B.C的一条渐近线的倾斜角为
C.直线MA1与NA2的交点在直线上
D.△AF1F2的内切圆的圆心坐标为
【答案】AD
【解答】解:不妨设A在第一象限,根据A到x轴的距离为,设,
将A的坐标代入C的方程得,因此,由于AF1⊥AF2,所以|OA|=|OF2|,
所以,解得a=1,因此选项A正确;
因此C的渐近线方程为,倾斜角分别为,,因此选项B错误;
将直线l特殊化:设l为x=﹣2,不妨设N(﹣2,﹣3),M(﹣2,3),
因此NA2的方程为y=x﹣1,MA1的方程为y=﹣3(x+1),
联立解得MA1,NA2的交点坐标为,不在直线上,因此选项C错误;
根据已知及双曲线的定义得,三角形AF1F2内切圆的圆心在直线x=a,即x=1上,
又因为,|F1F2|=4,,
设内切圆的半径为r,则,解得,
所以△AF1F2的内切圆的圆心坐标为,因此选项D正确.
故选:AD.
(多选)18.定义在R上的函数f(x)满足f(﹣x)+f(x)=0,当x>0时,f(x)=(2x2﹣7x+8)ex﹣5,则( )
A.f(x)共有5个零点
B.f(x)共有4个极值点
C.
D.当时,方程f(x)=t(t∈R)有且仅有4个实数根
【答案】ABD
【解答】解:对于A、B,当x>0时,f(x)=(2x2﹣7x+8)ex﹣5,
则f′(x)=(2x2﹣7x+8)ex+(4x﹣7)ex=(2x2﹣3x+1)ex=(2x﹣1)(x﹣1)ex,
令f′(x)=0,解得或x=1,
当或x∈(1,+∞)时,f′(x)>0,
当时,f'(x)<0,
所以f(x)在,(1,+∞)上单调递增,在上f(x)单调递减,
因此x>0时,f(x)在时取得极大值,f(x)在x=1时取得极小值,共有2个极值点,
且,
,
又f(x)在(1,+∞)上单调递增,所以f(x)在(1,+∞)上有一个零点,
因此x>0时,f(x)共有2个零点,
因为f(﹣x)+f(x)=0,所以f(x)是R上的奇函数,
奇函数的图象关于原点对称,且f(0)=0,
所以x<0时,f(x)有2个零点,有2个极值点,
因此,f(x)在R上共有5个零点,4个极值点,故A、B正确;
对于C,因为f(x)是R上的奇函数,
所以,故C错误;
对于D,由于当x>0时,,
则当x>0且x→0时,,
,
作出函数f(x)图象,
由图象可知,当时,方程f(x)=t(t∈R)有且仅有4个实数根,故D正确.
故选:ABD.
(多选)19.已知抛物线C:y2=8x的焦点为F,过点F的直线l与C交于A,B两点,D是C的准线与x轴的交点,则下列说法正确的是( )
A.若|BF|=4|AF|,则直线l的斜率为±
B.|AF|+4|BF|≥18
C.0°<∠AOB<90°(O为坐标原点)
D.当取最小值时,|AF|=4
【答案】ABD
【解答】解:对于A,依题意得F(2,0),设直线l:x=my+2,A(x1,y1),B(x2,y2),
联立,消去x得y2﹣8my﹣16=0,则y1+y2=8m,y1y2=﹣16,
则,解得或,
则,B(8,﹣8)或,
则直线l的斜率,故A正确;
对于B,|AF|+4|BF|=x1+4x2+10,
当且仅当时等号成立,故B项正确;
对于C,因为12<0,所以∠AOB>90°,故C项错误;
对于D,依题意有,抛物线y2=8x的准线方程为x=﹣2,所以D(﹣2,0),F(2,0),
则,由抛物线的定义可得|AF|=x1+2,
,
因为x1>0,所以
,
当且仅当x1=2时取等号,此时|AF|=4,故D项正确.
故选:ABD.
(多选)20.如图,在棱长为2的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,点P是正方体的上底面A1B1C1D1内(不含边界)的动点,点Q是棱BC的中点,则以下结论正确的是( )
A.三棱锥Q﹣PAD的体积是定值
B.存在点P,使得PQ⊥平面AB1C
C.直线PQ与平面ABCD所成角的正弦值的取值范围为
D.若PQ∥平面BDD1B1,则点P的轨迹长度为
【答案】ACD
【解答】解:对于A,由VQ﹣PAD=VP﹣QAD可得,
是定值,A正确;
建立空间直角坐标系,如图所示:
Q(2,1,﹣2),A(0,0,﹣2),C(2,2,﹣2),B1(2,0,0),B(2,0,﹣2),D(0,2,﹣2),D1(0,2,0),
对于B,设P(x,y,0)(0<x<2,0<y<2),
则,
若存在点P,则,
解得:x=0,y=3不符合0<x<2,0<y<2,故B错误;
对于C,易知,
且平面ABCD的一个法向量为,
设直线PQ与平面ABCD所成角为θ,
故,
因为0<x<2,0<y<2,所以4<(x﹣2)2+(y﹣1)2+4<9,
所以,所以,
故C正确;
对于D,,
则,
故AC⊥BD,AC⊥BB1,又BD∩BB1=B,BD,BB1⊂面BDD1B1,
故AC⊥面BDD1B1,若PQ∥面BDD1B1,则PQ⊥AC,
则,
即x+y﹣3=0,如下图:取正方体的上底面,建立平面直角坐标系,
设直线x+y﹣3=0与C1D1,B1C1交于E,F,线段EF(不包括端点)即为点P的轨迹,
由直线C1D1方程为y=2,直线B1C1方程为x=2,可得E(1,2),F(2,1),则,
故D正确,
故选:ACD.
三.填空题(共10小题)
21.如图,在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD为矩形,PA⊥平面ABCD,E为PC的中点,AB=PA=2,直线AE与BC所成角的大小为,则四棱锥P﹣ABCD的体积为 .
【答案】.
【解答】解:如图,在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD为矩形,PA⊥平面ABCD,E为PC的中点,AB=PA=2,
以A为坐标原点,建立空间直角坐标系,
设BC=a,则A(0,0,0),P(0,0,2),C(2,a,0),E(1,,1),B(2,0,0),
(1,,1),(0,a,0),
∴直线AE与BC所成角的大小为,
∴cos,
解得a=BC=2,
∴四棱锥P﹣ABCD的体积为:
V.
故答案为:.
22.四个同样大小的球O1,O2,O3,O4两两相切,点M是球O1上的动点,则直线O2M与直线O3O4所成角的余弦值的取值范围是 .
【答案】.
【解答】解:因为四个同样大小的球O1,O2,O3,O4两两相切,
所以O1,O2,O3,O4四点恰为正四面体O1O2O3O4的四个顶点,且正四面体的棱长为球的直径,设为2r.
在正四面体O1O2O3O4中,过O1作O1O⊥底面O2O3O4,则O为底面中心,如图所示:
由O2O⊥O3O4,O2O,O1O⊂平面O1O2O,O2O∩O1O=O,
可得O3O4⊥平面O1O2O,所以O3O4⊥O1O2.
当M在直线O1O2上时,O2M⊥O3O4,即直线O2M与直线O3O4所成角为90°,
此时直线O2M与直线O3O4所成夹角最大,所以余弦值最小,为0;
作O2N∥O3O4,则∠O1O2N=90°,
在平面O1O2N内,过O2作球O1的切线,设切点为M,此时∠O1O2M最大,
因为,所以∠O1O2M=30°,
所以∠MO2N最小,为60°,即直线O2M与直线O3O4所成的最小角为60°,此时余弦值最大,为.
所以直线O2M与直线O3O4所成角的余弦值的取值范围为.
故答案为:.
23.已知各项均为正整数的递增数列{an},满足,则 35 .
【答案】35.
【解答】解:因为,
设a1=t(t为正整数),得,
若t=1,则,与a1=1矛盾;
若t=3,即a1=3,而,与数列{an}是递增数列矛盾;
若t>3(t为正整数),即a1=t>3,而,与数列{an}是递增数列矛盾;
故只能t=2,即a1=2,所以.
令n=2,则,
令n=3,则.
因为数列{an}是各项均为正整数的递增数列,且a3=6,a6=9,
所以a4=7,a5=8,
所以.
故答案为:35.
24.已知函数f(x),g(x)的定义域为R,且g(x)+f(﹣x+2)=1,f(x)﹣g(x+1)=1,若y=f(x)的图像关于直线x=1对称,则以下说法正确的有 ②③④ .
①g(﹣x)=﹣g(x)
②∀x∈R,f(x)=f(x+4)
③
④f(x+2026)+f(﹣x﹣2025)=2
【答案】②③④.
【解答】解:因为f(x),g(x)的定义域为R,且g(x)+f(﹣x+2)=1,f(x)﹣g(x+1)=1,
又f(x)的图像关于直线x=1对称,
所以g(x+1)+f(﹣x+1)=1;又f(x)﹣g(x+1)=1,
所以f(x)+f(1﹣x)=2;
所以f(x+2026)+f(﹣x﹣2025)=2,所以④正确;
因为y=f(x)的图像关于直线x=1对称,
所以f(1﹣x)=f(1+x),所以f(x)+f(1+x)=2,
用x+1替换x可得f(x+1)+f(x+2)=2,
所以f(x)=f(x+2),
所以f(x)的周期为T=2,所以∀x∈R,f(x)=f(x+4),所以②正确;
因为y=f(x)的图像关于直线x=1对称,
所以f(﹣x)=f(2+x),所以f(﹣x)=f(x),所以f(x)是偶函数;
因为g(x)+f(﹣x+2)=1,所以g(x)+f(x)=1;
所以g(﹣x)+f(﹣x)=1,f(x)是偶函数,
所以g(﹣x)=1﹣f(﹣x)=1﹣f(x)=g(x),所以①错误;
因为f(x)+f(1﹣x)=2,所以,所以;
因为f(x)是偶函数,所以;
因为f(x)的周期为T=2,所以;
因为g(x)+f(x)=1,所以;
所以,所以③正确.
故答案为:②③④.
25.已知a,b∈R且a≠0,若函数在(0,+∞)上单调递增,则的最大值为 ﹣ln3 .
【答案】﹣ln3.
【解答】解:根据题意,可得f′(x)=x﹣alnx﹣b﹣3≥0对任意的x∈(0,+∞)恒成立.
设g(x)=x﹣alnx﹣b﹣3,则.
若a<0,则g′(x)>0,g(x)在(0,+∞)上单调递增,
当x>0且x→0时,g(x)→﹣∞,不符合题意.
若a>0,令g′(x)=0,得x=a,
当x∈(0,a)时,g′(x)<0,g(x)在(0,a)上单调递减,
当x∈(a,+∞)时,g′(x)>0,g(x)在(a,+∞)上单调递增,
所以g(x)min=g(a)=a﹣alna﹣b﹣3≥0,所以.
设,(a>0),则,
当a∈(0,3)时,h′(a)>0,h(a)在(0,3)上单调递增,
当a∈(3,+∞)时,h′(a)<0,h(a)在(3,+∞)上单调递减,
所以h(a)max=h(3)=﹣ln3,即的最大值为﹣ln3,
此时a=3,b=﹣3ln3.
故答案为:﹣ln3.
26.已知球O内切于正四棱台(即球与该正四棱台的上、下底面以及侧面均相切),且该正四棱台的上、下底面棱长之比为1:2,则球O与该正四棱台的体积之比为 .
【答案】.
【解答】解:因为球O内切于正四棱台(即球与该正四棱台的上、下底面以及侧面均相切),
且该正四棱台的上、下底面棱长之比为1:2,
所以作出该几何体的轴截面,其中圆O是等腰梯形ABCD的内切圆,如图:
设圆O与梯形的腰相切于点P,Q,与上、下底面分别切于点O1,O2,
不妨设正四棱台上、下底面的棱长为2a,4a,
则CO1=CP=a,BO2=BP=2a,BC=BP+PC=3a,
故在直角梯形O1O2BC中,过点C作CE⊥AB,垂足为E,所以EB=a,
在Rt△CEB中,,为棱台的高,也是球的直径,
所以半径为,所以球的体积为,
棱台体积为,
所以球与棱台的体积比为.
故答案为:.
27.设a,b,c为方程a+b+c=9的任意一组正整数解,X,Y分别为a,b,c的平均数和中位数,记所有正整数解对应的X,Y值的算术平均数为,某班的数学老师张老师拟对全班35名学生进行奖励,取的几何平均值作为金额数给每个学生买同样的一件小礼品,则张老师需要付出的总金额数约为 2 .(注:6.48,结果保留一位小数)
【答案】97.2.
【解答】解:因为,
所以方程a+b+c=9的正整数解总数可理解为:将9个1分成3组,需要2个隔板,所以正整数解的组数为组,
设这3个数由小到大分别为x,y,z,则包含如下请情况:
①y=1时,则x=1,z=7,排列以后对应的组数为3,
②y=2时,则x=1,z=6,或x=2,z=5,排列以后对应的组数为9;
③y=3时,则x=1,z=5,或x=2,z=4,或x=3,z=3,排列以后对应的组数为13;
④y=4时,则x=1,z=4,排列以后对应的组数为3;
中位数为1,2,3,4的分别有3,9,13,3组,
根据期望公式可得,
故,
则张老师需要付出的总金额数约为.
故答案为:97.2.
28.在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c.若sin(C﹣A)=2sinAcosC,且a=4,则△ABC面积的最大值为 16 .
【答案】16.
【解答】解:依题意由sin(C﹣A)=2sinAcosC可得sinCcosA﹣cosCsinA=2sinAcosC,
即sinCcosA=3sinAcosC,
在△ABC中,可得tanC=3tanA;
令tanA=t,易知t>0,则tanC=3t;
因此可得,,
可得sinB=sin(A+C)=sinAcosC+cosAsinC,
由正弦定理可得,又a=4,
所以△ABC的面积为SbcsinA••sinA
16,
当且仅当9t,即时,等号成立,
因此可知△ABC面积的最大值为16.
故答案为:16.
29.已知函数f(x)=x2+(a﹣1)2,g(x)=|x+a﹣1|,不等式f(x)﹣g(x)≥3对任意的x∈R恒成立,则实数a的取值范围为 .
【答案】.
【解答】解:令h(x)=f(x)﹣g(x)﹣3,即,
由题意可知h(x)≥0在R上恒成立,
①若,即时,
要满足题意需,
整理得,解得或舍去);
②若,即时,
要满足题意需,
整理得,
解得或,与前提矛盾舍去;
③若,即时,
要满足题意需,
整理得,解得或,舍去);
综上所述.
故答案为:.
30.已知△ABC的面积为1,边AC,AB上的中线为BD,CE,且CE=2BD,则边AC的最小值为 .
【答案】.
【解答】解:如图:设CE∩BD=G,由已知得G为△ABC的重心,
由CE=2BD,设DG=x,则BG=2x,CE=6x,CG=4x,EG=2x,
则S△BDC
4x2sinθ,
则,由余弦定理得:
CD2=x2+16x2﹣2x•4x(﹣cosθ),
令t0,则12tsinθ﹣8cosθ=17,
即sin(θ﹣φ)=17,所以sin(θ﹣φ)1,
整理得:,所以,即CD2,
所以,所以AC.
故答案为:.
四.解答题(共10小题)
31.已知函数f(x)=(1﹣x2)[1+ln(1+x)],x∈[0,+∞),f′(x)为f(x)的导函数.
(1)讨论f′(x)的单调性;
(2)证明:f(x)≤x+1;
(3)若f(x)≤ax+1,求a的取值范围.
【答案】(1)f′(x)在[0,+∞)内单调递减;
(2)不等式f(x)≤x+1,等价为(1﹣x)[1+ln(1+x)]≤1(x≥0).
设h(x)=(1﹣x)[1+ln(1+x)],x≥0,可得h′(x)=﹣[1+ln(1+x)]ln(1+x),
当x≥0时,h′(x)≤0,可得h(x)在[0,+∞)内单调递减,即有h(x)≤h(0)=1,
则(1﹣x)[1+ln(1+x)]≤1(x≥0),可得f(x)≤x+1恒成立;
(3)[1,+∞).
【解答】解:(1)函数f(x)=(1﹣x2)[1+ln(1+x)]的导数为f′(x)=﹣2x[1+ln(1+x)]
=﹣2x[1+ln(1+x)]+1﹣x,
设g(x)=﹣2x[1+ln(1+x)]+1﹣x,可得g′(x)=﹣2[1+ln(1+x)]1,
当x≥0时,ln(1+x)≥0,可得g(x)<0,即有g(x),即f′(x)在[0,+∞)内单调递减;
(2)证明:不等式f(x)≤x+1,等价为(1﹣x)[1+ln(1+x)]≤1(x≥0).
设h(x)=(1﹣x)[1+ln(1+x)],x≥0,可得h′(x)=﹣[1+ln(1+x)]ln(1+x),
当x≥0时,h′(x)≤0,可得h(x)在[0,+∞)内单调递减,即有h(x)≤h(0)=1,
则(1﹣x)[1+ln(1+x)]≤1(x≥0),可得f(x)≤x+1恒成立;
(3)当a≥1时,由f(x)≤x+1≤ax+1,可得f(x)≤ax+1恒成立;
当a<1时,设m(x)=f(x)﹣ax﹣1=(1﹣x2)[1+ln(1+x)]﹣ax﹣1,x≥0,
可得m′(x)=﹣2x[1+ln(1+x)]a=1﹣3x﹣2xln(1+x)﹣a,
设n(x)=1﹣3x﹣2xln(1+x)﹣a,可得n′(x)=﹣3﹣2ln(1+x)0,
即有n(x)在[0,+∞)内单调递减,可得n(x)≤n(0)=1﹣a,
而1﹣a>0,存在x0>0,使得当x∈(0,x0)时,n(x)>0,即m′(x)>0,
即m(x)在(0,x0)递增,m(x)≥m(0)=0,
这与f(x)≤ax+1矛盾.
所以a的取值范围是[1,+∞).
32.设函数f(x)=xlnx.
(1)求f(x)的极值;
(2)已知实数a>0,若存在实数x使不等式成立,求a的取值范围;
(3)已知不等式f(2m)﹣f(2n)>k(m﹣n)2对满足m>n>0的一切实数m,n成立,求实数k的取值范围.
【答案】(1)极小值为,不存在极大值;
(2);
(3)(﹣∞,eln22].
【解答】解:(1)f(x)=xlnx,则f′(x)=1+lnx.
当时,f′(x)<0,当时,f′(x)>0,
故f(x)在上单调递减,在上单调递增,
从而f(x)=xlnx在处取到极小值,极小值为,不存在极大值.
(2)由可得ax•2axln2≤xlnx,
即2axln2ax≤xlnx(*),因为a>0,所以2ax>1,所以2axln2ax>0,
由(1)可得f(x)=xlnx在上单调递增,故(*)式即f(2ax)≤f(x),
可得1<2ax≤x,即ax≤log2x,可得
令(x>0),则,
当0<x<e时,g′(x)>0,当x>e时,g′(x)<0,
故g(x)在(0,e)上单调递增,在(e,+∞)上单调递减,
g(x)的极大值,即最大值为,
由题意,存在实数x使不等式成立,可得.
(3)不等式f(2m)﹣f(2n)>k(m﹣n)2对满足m>n>0的一切实数m,n成立,
则有2mln2m﹣2nln2n>k(m﹣n)2,
不妨设m﹣n=t,则t>0,且2n+t(n+t)ln2﹣2nnln2>kt2,
即2n+tnln2﹣2nnln2+2n+ttln2>kt2,
所以,
令,显然有h(n)在n∈(0,+∞)上单调递增,
从而,
令,则,
当时,s′(t)<0,当时,s′(t)>0,
故s(t)在上单调递减,在上单调递增,
从而可得,
依题意,的最小值为eln22,
故有k≤eln22,即实数k的取值范围为(﹣∞,eln22].
33.为倡导节能环保,实现废旧资源再利用,小明与小亮两位小朋友打算将自己家中的闲置玩具进行交换,其中小明家有1台玩具车和2个不同的玩偶,小亮家也有与小明家不同的1台玩具车和2个不同的玩偶,他们每次等可能的各取一件玩具进行交换.
(1)两人进行一次交换后,设小明手中玩具车的台数为X,求X的分布列及数学期望;
(2)两人进行n次交换后,记小明手中恰有1个玩具车的概率为pn.
①求p2;
②求pn.
【答案】(1)分布列见解析,数学期望为1;
(2)①;②.
【解答】解:(1)由题意知x的可能取值为0,1,2,,
,,
X
0
1
2
P
所以.
(2)①若两次都交换玩具车,则概率为,
若两次都交换玩偶,则概率为,若一次交换玩具车,一次交换玩偶,
情况1:每次互换的玩具相同,则概率为,
情况2:每次互换的玩具不同,则概率为,
则.
②重复n复这样的操作后,记小明手中恰有0个玩具车的概率为qn,
则小明手中恰有2个玩具车的概率为1﹣qn﹣pn根据全概率公式可得,
当n≥2时,,
∴,
由(1)是,,∴,
所以数列是首项为,公比为的等比数列,故,
所以,即.
34.已知椭圆C的中心在原点,离心率为,且过点(2,0).
(1)求椭圆C的标准方程.
(2)已知点M(0,3),O为坐标原点,直线l与椭圆C交于A,B两点(A,B在x轴两侧),且满足∠OMA=∠OMB.
①求证:直线AB过定点,并求出该定点坐标.
②已知椭圆C上点(x0,y0)处的切线方程为,若椭圆C在A,B两点处的切线交于点P,N为①中直线AB过的定点,求证:以PN为直径的圆恒定点.
【答案】(1);
(2)证明:①由题意可知,直线l的斜率不为0,设直线方程为x=my+t,A(x1,y1),B(x2,y2),
由,得(m2+4)y2+2mty+t2﹣4=0.
Δ=4m2t2﹣4(m2+4)(t2﹣4)>0,即m2>t2﹣4,
,,
设直线MA、MB的向量分别为k1,k2,由∠OMA=∠OMB,得k1+k2=0,
即0,
则(y1﹣3)(my2﹣t)+(y2﹣3)(my1﹣t)=0,
所以,2my1y2+(t﹣3m)(y1+y2)﹣6t=0,
则,
化简得:m=﹣3t,满足m2>t2﹣4,
则直线l的方程为x=﹣3ty+t,可知直线l过定点(0,);
②椭圆在A处的切线方程为x1x+4y1y=4,在B处的切线方程为x2x+4y2y=4,
设P(x0,y0),则x1x0+4y1y0=4,x2x0+4y2y0=4,
可得直线AB的方程为:x0x+4y0y=4,
由②可知直线AB过定点(0,),代入上式可得y0=3,
又由x1x0+4y1y0=4,x2x0+4y2y0=4,
得x0(x1﹣x2)+12(y1﹣y2)=0,由题意可知,直线AB的斜率存在,设为k,
则k,得x0=﹣12k,即P点坐标为(﹣12k,3),
所以P在定直线x=3上,
由(﹣12k,0)•(0,)=0,可得以PN为直径的圆恒过定点M(0,3).
【解答】(1)解:由题意可得,解得b=1,则椭圆方程为;
(2)证明:①由题意可知,直线l的斜率不为0,设直线方程为x=my+t,A(x1,y1),B(x2,y2),
由,得(m2+4)y2+2mty+t2﹣4=0.
Δ=4m2t2﹣4(m2+4)(t2﹣4)>0,即m2>t2﹣4,
,,
设直线MA、MB的向量分别为k1,k2,由∠OMA=∠OMB,得k1+k2=0,
即0,
则(y1﹣3)(my2﹣t)+(y2﹣3)(my1﹣t)=0,
所以,2my1y2+(t﹣3m)(y1+y2)﹣6t=0,
则,
化简得:m=﹣3t,满足m2>t2﹣4,
则直线l的方程为x=﹣3ty+t,可知直线l过定点(0,);
②椭圆在A处的切线方程为x1x+4y1y=4,在B处的切线方程为x2x+4y2y=4,
设P(x0,y0),则x1x0+4y1y0=4,x2x0+4y2y0=4,
可得直线AB的方程为:x0x+4y0y=4,
由②可知直线AB过定点(0,),代入上式可得y0=3,
又由x1x0+4y1y0=4,x2x0+4y2y0=4,
得x0(x1﹣x2)+12(y1﹣y2)=0,由题意可知,直线AB的斜率存在,设为k,
则k,得x0=﹣12k,即P点坐标为(﹣12k,3),
所以P在定直线x=3上,
∵M(0,3),P(﹣12k,3),N(0,),
∴,,
由(﹣12k,0)•(0,)=0,可得以PN为直径的圆恒过定点M(0,3).
35.已知椭圆的左顶点为A,上顶点为B,M和N是C上除顶点外的两个动点.
(1)若直线BM,AB,BN的斜率成等差数列,证明:直线MN过定点;
(2)若直线BM,AB,BN的斜率成等比数列,求△BMN面积的最大值.
【答案】(1)由题意得A(﹣2,0),B(0,1),所以.
若直线BM,AB,BN的斜率成等差数列,则kBM+kBN=1.
设M(x1,y1),N(x2,y2).
当直线MN的斜率存在时,设MN:y=kx+m,由题意可知m≠±1.
由得(4k2+1)x2+8kmx+4m2﹣4=0,
Δ=(8km)2﹣4(4k2+1)(4m2﹣4)=16(4k2+1﹣m2)>0,
则.(*)
所以
,
将(*)代入,得,化简得m=2k﹣1,当k>0时,满足Δ>0.
所以MN:y=kx+2k﹣1=k(x+2)﹣1,可知该直线恒过点(﹣2,﹣1).
当直线MN的斜率不存在时,x1=x2≠0,x1=x2≠±2,y1+y2=0,
所以,得x1=x2=﹣2,不符合条件.
综上,直线MN过定点(﹣2,﹣1);
(2)1.
【解答】解:(1)由题意得A(﹣2,0),B(0,1),所以.
若直线BM,AB,BN的斜率成等差数列,则kBM+kBN=1.
设M(x1,y1),N(x2,y2).
当直线MN的斜率存在时,设MN:y=kx+m,由题意可知m≠±1.
由得(4k2+1)x2+8kmx+4m2﹣4=0,
Δ=(8km)2﹣4(4k2+1)(4m2﹣4)=16(4k2+1﹣m2)>0,
则.(*)
所以
,
将(*)代入,得,化简得m=2k﹣1,当k>0时,满足Δ>0.
所以MN:y=kx+2k﹣1=k(x+2)﹣1,可知该直线恒过点(﹣2,﹣1).
当直线MN的斜率不存在时,x1=x2≠0,x1=x2≠±2,y1+y2=0,
所以,得x1=x2=﹣2,不符合条件.
综上,直线MN过定点(﹣2,﹣1);
(2)若直线BM,AB,BN的斜率成等比数列,则.
记t=kBM,由可得.
用替换t,可得,因此M,N关于x轴对称.
因此△BMN的面积为.
S可以看作关于|t|的函数,故只需考虑t>0的情况.
法一:①当时,.
考虑,
再令,则,
于是,
当且仅当p=2时,等号成立,此时,解得,符合题意.
②当时,,此时,只需令t=kBN,计算过程与前面相同.
综上,△BMN面积的最大值为1.
法二:对求导,得
,
当,f′(t)>0,f(t)单调递增,
当时,f′(t)>0,f(t)单调递增,
当时,f′(t)<0,f(t)单调递减,
所以当时,f(t)取极小值为,
当时,f(t)取极大值为,
而当t→+∞时,f(t)→0,而f(0)=0,
则S=|8f(t)|的最大值为1,即△BMN面积的最大值为1.
36.已知随机变量ξ的取值为非负整数,其分布列为:
ξ
0
1
2
…
n
P
p0
p1
p2
…
pn
其中pi∈[0,1],且1.由ξ生成的函数为f(x),D(ξ).
(1)若ξ生成的函数为f(x).设事件A:当ξ为奇数时,求P(A)的值;
(2)现有编号为一和二的两个盒子,在盒一中有1个红球,在盒二中有2个蓝球和4个绿球(球的颜色不同,其他完全相同),若随机选两个盒中的一个盒,再取出一个球,选择盒一的概率为.设随机变量ξ生成的函数为f(x),其中pi(i=1,2,3)分别对应取到红球、蓝球、绿球的概率.请判断D(ξ)与f″(1)+f′(1)﹣[f′(1)]2的大小关系;(f″(x)=[f′(x)]′)
(3)已知方程x+y+z=9(x,y,z∈N),用ξ表示一组解中最小的数,此时由ξ生成的函数记为t(x),令g(x)=t′(x),求g(x)的极小值点.
【答案】(1);
(2)D(ξ)=f''(1)+f'(1)﹣[f'(1)]2;
(3)x=﹣3.
【解答】解:(1)由变量ξ生成的函数为,
则,
所以,,,
所以当ξ为奇数时,则P(A)=P(ξ=1)+P(ξ=3)+P(=5);
(2)由pi(i=1,2,3)分别对应取到红球、蓝球、绿球的概率,
故,,,
即p1+p2+p3=1,所以p0=0,
所以生成的函数为,
所以,则,
所以,
因为E(ξ)=p1+2p2+3p3,
所以E(ξ)=f′(1),故,
因为,
所以D(ξ)0,
所以D(ξ)=f''(1)+f'(1)﹣[f'(1)]2;
(3)由方程x+y+z=9的自然数中等可能地随机选取一组解,
可得有序三元组(x,y,z)的总数的组合数为种,
由随机变量ξ=min{x,y,z},所以随机变量的可能取值为0,1,2,3,
当ξ=0时,即数组(x,y,z)中,有1个0或2个0,则,
当ξ=1时,即数组(x,y,z)中,有1个1或2个1,则,
当ξ=2时,即数组(x,y,z)中,有1个2或2个2,则,
当ξ=3时,即数组(x,y,z)中,三个数都是3,则,
则变量ξ的分布列为:
ξ
0
1
2
3
P
所以,
则,
则,
令g'(x)=0,即,解得x=﹣3,
所以当x<﹣3时,g(x)单调递减;当x>﹣3时,g(x)单调递增,
所以x=﹣3是函数g(x)的极小值点.
37.将抛物线y2=8x向左平移1个单位得到曲线Γ,过原点作直线l与Γ交于不同的两点A,B,设AB中点的轨迹为C.
(1)求C的方程;
(2)设圆D:(x﹣1)2+y2=r2(r>1)与x轴分别交于点P,Q(P在Q的左侧),与C在第一象限的交点为R,若直线RD,RQ与C分别交于点S,T,直线ST与直线PR相交于点E.
①求证:|ET|=4|ES|;
②求△RST面积的最小值.
【答案】(1)y2=4x;
(2)①证明:由已知得,C的焦点为D(1,0),准线方程为x=﹣1,
设R(n2,2n)(n>0),则|RD|=n2+1,
所以圆D的方程为(x﹣1)2+y2=(n2+1)2,
所以P(﹣n2,0),Q(n2+2,0),
设直线RD的方程为,
联立,可得y2﹣4ay﹣4=0,Δ=16a2+16>0,
则yR•yS=﹣4,又因为R(n2,2n),所以,
又直线RQ的方程为y=﹣n(x﹣n2﹣2),
联立,可得,
所以,又R(n2,2n),
所以,
过点S作SF⊥PR,垂足为F,则SF∥RT,
则直线SF的方程为,
又直线PR的方程为,联立可得点,
所以,,
所以,
由相似三角形性质,可得|ET|=4|ES|;
②16.
【解答】解:(1)由已知得,Γ的方程为y2=8(x+1),
由题意得直线l的斜率不为零,设l的方程为x=ty(t∈R),
联立,消去x得y2﹣8ty﹣8=0,
Δ=64t2+32>0,设A(x1,y1),B(x2,y2),
所以y1+y2=8t,设AB中点的坐标为(x0,y0),
则,,
消去t,得,
所以C的方程为y2=4x;
(2)①证明:由已知得,C的焦点为D(1,0),准线方程为x=﹣1,
设R(n2,2n)(n>0),则|RD|=n2+1,
所以圆D的方程为(x﹣1)2+y2=(n2+1)2,
所以P(﹣n2,0),Q(n2+2,0),
设直线RD的方程为,
联立,可得y2﹣4ay﹣4=0,Δ=16a2+16>0,
则yR•yS=﹣4,又因为R(n2,2n),所以,
又直线RQ的方程为y=﹣n(x﹣n2﹣2),
联立,可得,
所以,又R(n2,2n),
所以,
过点S作SF⊥PR,垂足为F,则SF∥RT,
则直线SF的方程为,
又直线PR的方程为,联立可得点,
所以,,
所以,
由相似三角形性质,可得|ET|=4|ES|;
②由①得,
因为,,
所以,,
所以,
当且仅当n=1时等号成立,
所以S△RST的最小值为16.
38.(1)若函数图象的两个相邻对称中心的横坐标相差6,求f(x).
(2)在(1)的条件下,设函数,试判断并证明函数h(x)=f(x)+g(x)图象的对称性.
(3)已知(2)中g(x)的导函数g′(x)有两个零点m,n,且n>m≥1.
(i)求t的取值范围;
(ii)当a≥1时,证明:g(m)+an>t.
【答案】(1);
(2)由(1),,
则函数h(x)=f(x)+g(x)t(x+1)关于点(2,3t)成中心对称,
证明如下:由可得0<x<4,即函数h(x)的定义域为(0,4),
因f(4﹣x)+f(x),
g(4﹣x)+g(x)=t(4﹣x+1)t(x+1)
,
则h(4﹣x)+h(x)=f(4﹣x)+g(4﹣x)+f(x)+g(x)=6t,
即函数h(x)的图象关于点(2,3t)成中心对称;
(3)(i);
(ii)证明:由g'(m)=g'(n)=0,可得,化简得:4(m﹣n)=m2﹣n2,
因n>m≥1,则得m+n=4,即n=4﹣m,且1≤m<2<n≤3,,
要证g(m)+an>t,需证,
即证,
因a≥1,不妨取a=1,(若此时不等式成立,因4﹣m>0,则易得a≥1时更成立),
即需证,因,
代入整理得,
设u=4﹣m,则m=4﹣u,由1≤m<2可得u∈(2,3],
于是可得,即需证),
设,u∈(2,3],
则,
因u∈(2,3],故φ(u)>0,即φ(u)在(2,3]上单调递增,
又φ(2)=0,则φ(u)>φ(2)=0,
即(*)成立,故当a≥1时,g(m)+an>t得证.
【解答】解:(1)依题意,函数f(x)的最小正周期T满足,则,
故;
(2)证明:由(1),,
则函数h(x)=f(x)+g(x)t(x+1)关于点(2,3t)成中心对称,
证明如下:由可得0<x<4,即函数h(x)的定义域为(0,4),
因f(4﹣x)+f(x),
g(4﹣x)+g(x)=t(4﹣x+1)t(x+1)
,
则h(4﹣x)+h(x)=f(4﹣x)+g(4﹣x)+f(x)+g(x)=6t,
即函数h(x)的图象关于点(2,3t)成中心对称;
(3)(i)由,x∈(0,4),
求导得,
由g(x)=0可得x(4﹣x)t+4=0,显然t≠0,可得,
设h(x)=x(4﹣x)=﹣x2+4x=﹣(x﹣2)2+4,
可知该函数在(0,2)上单调递增,在(2,4)上单调递减,
且(1)=h(3)=3,h(2)=4,h(4)=0,
如图,要使g(x)的导函数g'(x)有两个零点m,n,且n>m≥1,
则需使函数与h(x)在1,4)上有2个交点,
即需使,解得,即t的取值范围是[;
(ii)证明:由g'(m)=g'(n)=0,
可得,化简得:4(m﹣n)=m2﹣n2,
因n>m≥1,则得m+n=4,即n=4﹣m,且1≤m<2<n≤3,则,
要证g(m)+an>t,需证,
即证,
因a≥1,不妨取a=1,(若此时不等式成立,因4﹣m>0,则易得a≥1时更成立),
即需证,因,
代入整理得,
设u=4﹣m,则m=4﹣u,由1≤m<2可得u∈(2,3],
于是可得,即需证),
设,u∈(2,3],
则,
因u∈(2,3],故φ'(u)>0,即φ(u)在(2,3]上单调递增,
又φ(2)=0,则φ(u)>φ(2)=0,
即(*)成立,故当a≥1时,g(m)+an>t得证.
39.已知函数f(x)=xlnx﹣a(x﹣1),其中a∈R.
(1)当a=1时,求函数f(x)在点(e,f(e))上的切线方程;
(2)若t(x)=f(x+1)+x+2,且t(x)>0在(0,+∞)上恒成立,求实数a的最大整数;
(3)当时,关于x的方程有两个不相等的正实根x1,x2,且x1<x2.设k为大于1的常数,当a变化时,若有最小值ee,求k的值.
【答案】(1)x﹣y+1﹣e=0;
(2)实数a的最大整数为3;
(3)k=e2﹣2e.
【解答】解:(1)当a=1时,f(x)=xlnx﹣(x﹣1),
所以f'(x)=lnx,所以f'(e)=lne=1,
又f(e)=elne﹣(e﹣1)=1,
所以曲线f(x)在点(e,f(e))处的切线方程为y﹣1=x﹣e,
即x﹣y﹣e+1=0;
(2)t(x)=f(x+1)+x+2,由t(x)>0,
得(x+1)ln(x+1)﹣ax+x+2>0,
所以ax<(x+1)ln(x+1)+x+2,又x∈(0,+∞),
所以,
令
求导得
令h(x)=﹣ln(x+1)+x﹣2,
求导得,
因为x∈(0,+∞),所以h′(x)>0,所以h(x)在(0,+∞)上单调递增,
又h(3)=﹣ln4+3﹣2=1﹣ln4<0,h(4)=﹣ln5+4﹣2=2﹣ln5>0,
所以存在x0∈(3,4),使得h(x0)=0,即﹣ln(x0+1)+x0﹣2=0,
所以ln(x0+1)=x0﹣2.
当x∈(0,x0)时,g'(x)<0,所以g(x)在(0,x0)上单调递减,
当x∈(x0,+∞)时,g'(x)>0,所以g(x)在(x0,+∞)上单调递增,
所以,
又因为t(x)>0在(0,+∞)上恒成立,
所以在(0,+∞)上恒成立,
即a<g(x)min=g(x0)=x0,又x0∈(3,4),所以实数a的最大整数为3;
(3)由,得lnx=ax,
所以,
令,则,
所以当0<x<e时,φ′(x)>0,函数在(0,e)上单调递增,
当x>e时,φ′(x)<0,函数在(e,+∞)上单调递减,
所以
又x趋向于0时,φ(x)趋向负无穷,x趋向于正无穷大时,φ(x)无限趋向0,
画出函数的图像如下:
当时,关于x的方程有两个不相等的正实根x1,x2,且x1<x2,
所以可得1<x1<e<x2,则,所以,
设,
则,所以,,
由题意有最小值ee,即有最小值e,
设,
则,
记,则,
由于t>1,k>1,t∈(1,k)时,G′(t)<0,则G(t)在(1,k)上单调递减,
t∈(k,+∞)时,G′(t)>0,则G(t)在(k,+∞)上单调递增,
又G(1)=0,G(k)<G(1)=0,且t趋向于正无穷大时,G(t)趋向于正无穷大,
故存在唯一t0∈(k,+∞),使得G(t0)=0,
当1<t<t0时,G(t)<0,即g'(t)<0,所以g(t)在(1,t0)上单调递减,
当t>t0时,G(t)>0,即g′(t)>0,所以g(t)在(t0,+∞)上单调递增,
所以k>1时,g(t)有最小值g(t0),
而g'(t0)=0,则,
即,
所以,
由题意知g(t0)=e,
令x=lnt0,设,
则
设H(x)=(x+2)e﹣x+x﹣2,则H'(x)=﹣(x+1)e﹣x+1,
设u(x)=﹣(x+1)e﹣x+1.则u'(x)=xe﹣x>0,
故H′(x)在(0,+∞)上单调递增,H′(x)>H′(0)=0,
此时H(x)在(0,+∞)上单调递增,有H(x)>H(0)=0,
此时h′(x)>0,故h(x)在(0,+∞)上单调递增,
又h(1)=e,故h(x)=e的唯一解是x=1,
故g(t0)=e的唯一解是lnt0=1,即t0=e,
综上所述,k=e2﹣2e.
40.已知定义在复数集C上的函数,h(n)=f(i)+f(3i)+f(5i)+⋯+f((2n﹣1)i),其中n∈N*,i为虚数单位,记h(n)的模为|h(n)|.
(1)求h(n)的实部的最大值:
(2)①证明:∀n∈N*,都有g(n)<1;
②证明:∃λ>0,∀n∈N*,g(n)〈λ|h(n)|2.
【答案】(1);
(2)证明:①因为,
所以,
因此,即证;
②由,可得,
因此,
取λ=5,可得5|h(n)|2≥1,因为g(n)<1,此时满足g(n)<λ|h(n)|2,
即∃λ>0,∀n∈N*,g(n)〈λ|h(n)|2.
【解答】(1)解:由函数,
代入x=(2m﹣1)i,可得,
可得,
由h(n)的实部为,可得,
由函数在上为单调递增函数,
当n=1时,取得最大值,
所以h(n)的实部最大值;
(2)证明:①因为,
所以,
因此,即证;
②由,可得,
因此,
取λ=5,可得5|h(n)|2≥1,因为g(n)<1,此时满足g(n)<λ|h(n)|2,
即∃λ>0,∀n∈N*,g(n)〈λ|h(n)|2.
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