安徽省合肥八中高二(下)期中数学试卷(理科)
高中数学考试
考试时间:
分钟
满分:
90 分
*注意事项:
1、填写答题卡的内容用2B铅笔填写 2、提前 xx 分钟收取答题卡
第Ⅰ卷 客观题
第Ⅰ卷的注释
一、选择题(共8题,共40分)
1、 设a,b,c∈(﹣∞,0),则a+ ,b+ ,c+ ( ) A.都不大于﹣2 B.都不小于﹣2 C.至少有一个不大于﹣2 D.至少有一个不小于﹣2 2、 已知 和 都是无理数,试证: + 也是无理数.某同学运用演绎推理证明如下:依题设 和 都是无理数,而无理数与无理数之和是无理数,所以 + 必是无理数.这个同学证明是错误的,错误原因是( ) A.大前提错误 B.小前提错误 C.推理形式错误 D.以上都可能 3、 单个蜂巢可以近似地看作是一个正六边形,如图为一组蜂巢的截面图.其中第一个图有1个蜂巢,第二个图有7个蜂巢,第三个图有19个蜂巢,按此规律,以f(n)表示第n幅图的蜂巢总数.则f(4)=________;f(n)=________( ) A.37 3n2﹣3n+1 B.38 3n2﹣3n+2 C.36 3n2﹣3n D.35 3n2﹣3n﹣1 4、 过点(1,1)且与曲线y=x3相切的切线方程为( ) A.y=3x﹣2 B.y= x+ C.y=3x﹣2或y= x+ D.y=3x﹣2或y= x﹣ 5、 在复平面内,复数z=﹣1+i对应的点位于( ) A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限 6、 下列函数求导错误的是( ) A.( )′= B.( )′=﹣ C.(lnx)′= D.(e﹣x)′=e﹣x 7、 一个关于自然数n的命题,如果验证当n=1时命题成立,并在假设当n=k(k≥1且k∈N*)时命题成立的基础上,证明了当n=k+2时命题成立,那么综合上述,对于( ) A.一切正整数命题成立 B.一切正奇数命题成立 C.一切正偶数命题成立 D.以上都不对 8、 若复数z= ,则|z|=( ) A. B.2 C. D.
二、填空题(共4题,共20分)
9、 计算定积分: e2xdx=______ . 10、 已知复数z与(z+2)2﹣8i均是纯虚数,则z=______ . 11、 在三角形中,有结论:“任意两边之和大于第三边”,类比到空间,在四面体中,有______(用文字叙述) 12、 已知函数f(x)的定义域为[﹣1,5],部分对应值如表,
f(x)的导函数y=f′(x)的图象(该图象关于(2,0)中心对称) 如图所示.
三、解答题(共6题,共30分)
13、 设函数f(x)=ln(1+x),g(x)=xf′(x),x≥0,其中f′(x)是f(x)的导函数. (1)g1(x)=g(x),gn+1(x)=g(gn(x)),n∈N+ , 求g1(x),g2(x),g3(x),并猜想gn(x)的表达式(不必证明); (2)若f(x)≥ag(x)恒成立,求实数a的取值范围; (3)设n∈N+ , 比较g(1)+g(2)+…+g(n)与n﹣f(n)的大小,并用数学归纳法加以证明. 14、 先阅读下列结论的证法,再解决后面的问题:已知a1 , a2∈R,a1+a2=1,求证a12+a22≥ . 【证明】构造函数f(x)=(x﹣a1)2+(x﹣a2)2 则f(x)=2x2﹣2(a1+a2)x+a12+a22 =2x2﹣2x+a12+a22 因为对一切x∈R,恒有f(x)≥0. 所以△=4﹣8(a12+a22)≤0,从而得a12+a22≥ , (1)若a1 , a2 , …,an∈R,a1+a2+…+an=1,请写出上述结论的推广式; (2)参考上述解法,对你推广的结论加以证明. 15、 等比数列{an}的前n项和为Sn , 已知对任意的n∈N+ , 点(n,Sn)均在函数y=bx+r(b>0且b≠1,b,r均为常数的图象上. (1)求r的值. (2)当b=2时,记bn=2(log2an+1)(n∈N+),证明:对任意的n∈N+,不等式成立 . 16、 已知f(x)=ax﹣lnx(x∈(0,e]),其中e是自然常数,a∈R. (Ⅰ)当a=1时,求f(x)的单调区间和极值; (Ⅱ)是否存在实数a,使f(x)的最小值是3,若存在,求出a的值;若不存在,说明理由. 17、 已知a>0, ﹣ >1,求证: > . 18、 请您设计一个帐篷.它下部的形状是高为1m的正六棱柱,上部的形状是侧棱长为3m的正六棱锥(如图所示).试问当帐篷的顶点O到底面中心O1的距离为多少时,帐篷的体积最大? |
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安徽省合肥八中高二(下)期中数学试卷(理科)
1、
设a,b,c∈(﹣∞,0),则a+ ,b+ ,c+ ( )
A.都不大于﹣2
B.都不小于﹣2
C.至少有一个不大于﹣2
D.至少有一个不小于﹣2
C
解:假设a+ ,b+ ,c+ 都大于﹣2, 即a+ >﹣2,b+ >﹣2,c+ >﹣2,
将三式相加,得a+ +b+ +c+ >﹣6,
又因为a,b,c∈(﹣∞,0),
所以a+ ≤﹣2,b+ ≤﹣2,c+ ≤﹣2,
三式相加,得a+ +b+ +c+ ≤﹣6,
所以a+ +b+ +c+ >﹣6不成立.
故选:C.
【考点精析】本题主要考查了反证法与放缩法的相关知识点,需要掌握常见不等式的放缩方法:①舍去或加上一些项②将分子或分母放大(缩小)才能正确解答此题.
2、
已知 和 都是无理数,试证: + 也是无理数.某同学运用演绎推理证明如下:依题设 和 都是无理数,而无理数与无理数之和是无理数,所以 + 必是无理数.这个同学证明是错误的,错误原因是( )
A.大前提错误
B.小前提错误
C.推理形式错误
D.以上都可能
A
解:大前提:无理数与无理数之和是无理数,错误; 小前提: 和 都是无理数,正确;
结论 + 也是无理数也正确,
故只有大前提错误,
故选:A.
3、
单个蜂巢可以近似地看作是一个正六边形,如图为一组蜂巢的截面图.其中第一个图有1个蜂巢,第二个图有7个蜂巢,第三个图有19个蜂巢,按此规律,以f(n)表示第n幅图的蜂巢总数.则f(4)=________;f(n)=________( )
A.37 3n2﹣3n+1
B.38 3n2﹣3n+2
C.36 3n2﹣3n
D.35 3n2﹣3n﹣1
A
解:由于f(2)﹣f(1)=7﹣1=6, f(3)﹣f(2)=19﹣7=2×6,
f(4)﹣f(3)=37﹣19=3×6,
f(5)﹣f(4)=61﹣37=4×6,…
因此,当n≥2时,有f(n)﹣f(n﹣1)=6(n﹣1),
所以f(n)=[f(n)﹣f(n﹣1)]+[f(n﹣1)﹣f(n﹣2)]+…+[f(2)﹣f(1)]+f(1)=6[(n﹣1)+(n﹣2)+…+2+1]+1=3n2﹣3n+1.
又f(1)=1=3×12﹣3×1+1,所以f(n)=3n2﹣3n+1.
当n=4时,f(4)=3×42﹣3×4+1=37.
故选:A.
【考点精析】通过灵活运用归纳推理,掌握根据一类事物的部分对象具有某种性质,退出这类事物的所有对象都具有这种性质的推理,叫做归纳推理即可以解答此题.
4、
过点(1,1)且与曲线y=x3相切的切线方程为( )
A.y=3x﹣2
B.y= x+
C.y=3x﹣2或y= x+
D.y=3x﹣2或y= x﹣
C
解:(1)设切点为(x0 , y0),由题意得y=3x2 , y0=x03 , 则切线的斜率k=3x02 ,
∴切线方程是:y﹣x03=3x02(x﹣x0),①
∵切线过点(1,1),∴1﹣x03=3x02(1﹣x0),
化简得,2x03﹣3x02+1=0,
2(x03﹣1)﹣3(x02﹣1)=0,
则(x0﹣1)(2x02﹣x0﹣1)=0,
解得x0=1或x0=﹣ ,代入①得:3x﹣y﹣2=0或3x﹣4y+1=0,
∴切线方程为3x﹣y﹣2=0或3x﹣4y+1=0.
故选:C.
5、
在复平面内,复数z=﹣1+i对应的点位于( )
A.第一象限
B.第二象限
C.第三象限
D.第四象限
B
解:由于复数z=﹣1+i对应的点的坐标为(﹣1,1),在第二象限, 故选B.
6、
下列函数求导错误的是( )
A.( )′=
B.( )′=﹣
C.(lnx)′=
D.(e﹣x)′=e﹣x
D
解:对于D,(e﹣x)′=﹣e﹣x , 故选:D
【考点精析】本题主要考查了基本求导法则的相关知识点,需要掌握若两个函数可导,则它们和、差、积、商必可导;若两个函数均不可导,则它们的和、差、积、商不一定不可导才能正确解答此题.
7、
一个关于自然数n的命题,如果验证当n=1时命题成立,并在假设当n=k(k≥1且k∈N*)时命题成立的基础上,证明了当n=k+2时命题成立,那么综合上述,对于( )
A.一切正整数命题成立
B.一切正奇数命题成立
C.一切正偶数命题成立
D.以上都不对
B
解:本题证的是对n=1,3,5,7,命题成立,即命题对一切正奇数成立.A、C、D不正确; 故选B.
【考点精析】通过灵活运用数学归纳法的定义,掌握数学归纳法是证明关于正整数n的命题的一种方法即可以解答此题.
8、
若复数z= ,则|z|=( )
A.
B.2
C.
D.
C
解:z= = = 1﹣i, ∴|z|= = ,
故选:C
【考点精析】利用复数的模(绝对值)对题目进行判断即可得到答案,需要熟知复平面内复数所对应的点到原点的距离,是非负数,因而两复数的模可以比较大小;复数模的性质:(1)(2)(3)若为虚数,则.
9、
计算定积分: e2xdx=______ .
解: e2xdx=( )| = (e2﹣e0)= ; 所以答案是: ;
【考点精析】通过灵活运用定积分的概念,掌握定积分的值是一个常数,可正、可负、可为零;用定义求定积分的四个基本步骤:①分割;②近似代替;③求和;④取极限即可以解答此题.
10、
已知复数z与(z+2)2﹣8i均是纯虚数,则z=______ .
﹣2i
解:设z=ai,a∈R, ∴(z+2)2﹣8i=(ai+2)2﹣8i=4+4ai﹣a2﹣8i=(4﹣a2)+(4a﹣8)i,
∵它是纯虚数,∴a=﹣2
所以答案是:﹣2i.
11、
在三角形中,有结论:“任意两边之和大于第三边”,类比到空间,在四面体中,有______(用文字叙述)
任意三面面积之和大于第四面面积
解:由平面中:“三角形任两边之和大于第三边”, 根据平面上关于线的性质类比为空间中关于面的性质,
我们可以推断在空间几何中有:在四面体中,“任意三面面积之和大于第四面面积”,
所以答案是:任意三面面积之和大于第四面面积.
【考点精析】掌握类比推理是解答本题的根本,需要知道根据两类不同事物之间具有某些类似(或一致)性,推测其中一类事物具有与另外一类事物类似的性质的推理,叫做类比推理.
12、
已知函数f(x)的定义域为[﹣1,5],部分对应值如表,
x | ﹣1 | 0 | 4 |
f(x) | 1 | 2 | 2 |
f(x)的导函数y=f′(x)的图象(该图象关于(2,0)中心对称) 如图所示.
下列关于f(x)的命题:
①函数f(x)的极大值点为 0与4;
②函数f(x)在[0,2]上是减函数;
③函数y=f(x)﹣a零点的个数可能为0、1、2、3、4个;
④如果当时x∈[﹣1,t],f(x)的最大值是2,那么t的最大值为5;.
⑤函数f(x)的图象在a=1是上凸的
其中一定正确命题的序号是______ .
①②④
①②④解:对于①,∵由导函数的图象知,函数f(x)的最大值点为0与4,故①正确;
对于②,由已知中y=f′(x)的图象可得在[0,2]上f′(x)<0,即f(x)在[0,2]是减函数,即②正确;
对于③,由导函数y=f′(x)的图象可知,函数在[﹣1,0],[2,4]上为增函数,
则[0,2],[4,5]上为减函数,且函数在x=0和x=4取得极大值f(0)=2,f(4)=2,
在x=2取得极小值f(2)=0,则函数f(x)的大致图象如图:则函数y=f(x)与直线y=a的图象有四个交点可能为0、1、2、4个,即③错误
对于④,由已知中y=f′(x)的图象,及表中数据可得当x=0或x=4时,函数取最大值2,若x∈[﹣1,t]时,f(x)的最大值是2,那么0≤t≤5,故t的最大值为5,即④正确;
对于⑤,根据函数f(x)的大致图象,判断⑤错误;
所以答案是:①②④.
【考点精析】本题主要考查了命题的真假判断与应用的相关知识点,需要掌握两个命题互为逆否命题,它们有相同的真假性;两个命题为互逆命题或互否命题,它们的真假性没有关系才能正确解答此题.
13、
设函数f(x)=ln(1+x),g(x)=xf′(x),x≥0,其中f′(x)是f(x)的导函数.
(1)g1(x)=g(x),gn+1(x)=g(gn(x)),n∈N+ , 求g1(x),g2(x),g3(x),并猜想gn(x)的表达式(不必证明);
(2)若f(x)≥ag(x)恒成立,求实数a的取值范围;
(3)设n∈N+ , 比较g(1)+g(2)+…+g(n)与n﹣f(n)的大小,并用数学归纳法加以证明.
(1)解:f′(x)= ,g(x)= ,
∴
猜想:gn(x)= (x≥0)
(2)解:令h(x)=f(x)﹣ag(x)=ln(1+x)﹣ (x≥0),
∵f(x)≥ag(x)恒成立,∴hmin(x)≥0.
h′(x)= ﹣ = ,
令h′(x)>0得x>a﹣1,
当a﹣1≤0即a≤1时,h(x)在[0,+∞)上单调递增,
∴hmin(x)=h(0)=0,符合题意;
当a﹣1>0即a>1时,h(x)在[0,a﹣1)上单调递减,在[a﹣1,+∞)上单调递增,
∴hmin(x)=h(a﹣1)=lna﹣a+1,
令φ(a)=lna﹣a+1(a>1),则φ′(a)= ﹣1<0,
∴φ(a)在(1,+∞)上单调递减,
∴φ(a)<φ(1)=0,
即hmin(x)<0,不符合题意.
综上,a的取值范围是(﹣∞,1]
(3)解:g(1)= ,1﹣f(1)=1﹣ln2,
∵ln2>ln = ,∴1﹣ln2< ,即g(1)>1﹣f(1),
猜想:
证明如下:
(i)当n=1时,显然猜想成立;
(ii) 假设n=k时, 成立,
当n=k+1时,左边=
欲证左边>右边,
即证: ,
即证:
由(2)中的结论,令a=1得不等式:
所以 成立
即n=k+1时,猜想成立.
由(i) (ii) 对一切n∈N+,不等式 成立
(1)求出g(x)的解析式,依次计算即可得出猜想;(2)令h(x)=f(x)﹣ag(x)=ln(1+x)﹣ (x≥0),对a进行讨论,求出h(x)的最小值,令hmin(x)≥0恒成立即可;(3)比较g(1)与1﹣f(1)猜测大小关系,利用(2)的结论进行证明.
【考点精析】掌握归纳推理和数学归纳法的定义是解答本题的根本,需要知道根据一类事物的部分对象具有某种性质,退出这类事物的所有对象都具有这种性质的推理,叫做归纳推理;数学归纳法是证明关于正整数n的命题的一种方法.
14、
先阅读下列结论的证法,再解决后面的问题:已知a1 , a2∈R,a1+a2=1,求证a12+a22≥ .
【证明】构造函数f(x)=(x﹣a1)2+(x﹣a2)2
则f(x)=2x2﹣2(a1+a2)x+a12+a22
=2x2﹣2x+a12+a22
因为对一切x∈R,恒有f(x)≥0.
所以△=4﹣8(a12+a22)≤0,从而得a12+a22≥ ,
(1)若a1 , a2 , …,an∈R,a1+a2+…+an=1,请写出上述结论的推广式;
(2)参考上述解法,对你推广的结论加以证明.
(1)
解:若a1,a2,…,an∈R,a1+a2+…+an=1,
求证:a12+a22+…+an2≥
(2)
解:证明:构造函数
f(x)=(x﹣a1)2+(x﹣a2)2+…+(x﹣an)2
=nx2﹣2(a1+a2+…+an)x+a12+a22+…+an2
=nx2﹣2x+a12+a22+…+an2
因为对一切x∈R,都有f(x)≥0,所以△=4﹣4n(a12+a22+…+an2)≤0
从而证得:a12+a22+…+an2≥
(1)由已知中已知a1 , a2∈R,a1+a2=1,求证a12+a22≥ ,及整个式子的证明过程,我们根据归纳推理可以得到一个一般性的公式,若a1 , a2 , …,an∈R,a1+a2+…+an=1,则a12+a22+…+an2≥ .(2)但此公式是由归纳推理得到的,其正确性还没有得到验证,观察已知中的证明过程,我们可以类比对此公式进行证明.
15、
等比数列{an}的前n项和为Sn , 已知对任意的n∈N+ , 点(n,Sn)均在函数y=bx+r(b>0且b≠1,b,r均为常数的图象上.
(1)求r的值.
(2)当b=2时,记bn=2(log2an+1)(n∈N+),证明:对任意的n∈N+,不等式成立 .
(1)解:(1)因为对任意的n∈N+,点(n,Sn),
均在函数y=bx+r(b>0且b≠1,b,r均为常数的图象上.
所以得Sn=bn+r,当n=1时,a1=S1=b+r,
当n≥2时,an=Sn﹣Sn﹣1=bn+r﹣(bn﹣1+r)=bn﹣bn﹣1=(b﹣1)bn﹣1,
又因为{an}为等比数列,所以r=﹣1,公比为b,an=(b﹣1)bn﹣1
(2)当b=2时,an=(b﹣1)bn﹣1=2n﹣1,bn=2(log2an+1)=2(log22n﹣1+1)=2n
则 ,
所以
下面用数学归纳法证明不等式 成立.
当n=1时,左边= ,右边= ,
因为 ,所以不等式成立.
假设当n=k时不等式成立,
即 成立
则当n=k+1时,
左边=
所以当n=k+1时,不等式也成立.
由①、②可得不等式恒成立
本题考查的数学归纳法及数列的性质.(1)由已知中因为对任意的n∈N+ , 点(n,Sn),均在函数y=bx+r(b>0且b≠1,b,r均为常数的图象上.根据数列中an与Sn的关系,我们易得到一个关于r的方程,再由数列{an}为等比数列,即可得到r的值.(2)将b=2代入,我们可以得到数列{an}的通项公式,再由bn=2(log2an+1)(n∈n),我们可给数列{bn}的通项公式,进而可将不等式 进行简化,然后利用数学归纳法对其进行证明.
【考点精析】根据题目的已知条件,利用数学归纳法的定义的相关知识可以得到问题的答案,需要掌握数学归纳法是证明关于正整数n的命题的一种方法.
16、
已知f(x)=ax﹣lnx(x∈(0,e]),其中e是自然常数,a∈R.
(Ⅰ)当a=1时,求f(x)的单调区间和极值;
(Ⅱ)是否存在实数a,使f(x)的最小值是3,若存在,求出a的值;若不存在,说明理由.
解:(I)当a=1时,f(x)=x﹣lnx, 则
且x∈(0,e]得x∈[1,e)单调递增;
且x∈(0,e]得x∈(0,1)单调递减;
当x=1时取到极小值1;
(II)
①当a≤0时,f′(x)<0,f(x)在x∈(0,e)上单调递减f(e)<0,与题意不符;
②当a>0时,f′(x)=0的根为
当 时, ,解得a=e2
③当 时,f′(x)<0,f(x)在x∈(0,e)上单调递减f(e)<0,与题意不符;)
综上所述a=e2
(I)把a=1代入原函数,求出其导函数,即可求f(x)的单调性、极值;(II)先求出其导函数,通过分类讨论分别求出导数为0的根,以及单调性和极值,再与f(x)的最小值是3相结合,即可得出结论.
【考点精析】解答此题的关键在于理解利用导数研究函数的单调性的相关知识,掌握一般的,函数的单调性与其导数的正负有如下关系: 在某个区间内,(1)如果,那么函数在这个区间单调递增;(2)如果,那么函数在这个区间单调递减,以及对函数的极值与导数的理解,了解求函数的极值的方法是:(1)如果在附近的左侧,右侧,那么是极大值(2)如果在附近的左侧,右侧,那么是极小值.
17、
已知a>0, ﹣ >1,求证: > .
证明:证法一:由已知 ﹣ >1及a>0,可知b>0, 要证 > ,
可证 • >1,
即证1+a﹣b﹣ab>1,这只需证a﹣b﹣ab>0,即 >1,即 ﹣ >1,
而这正是已知条件,以上各步均可逆推,所以原不等式得证.
证法二: ﹣ >1及a>0,可知1>b>0,
∵ ﹣ >1,
∴a﹣b﹣ab>0,1+a﹣b﹣ab>1,(1+a)(1﹣b)>1.
由a>0,1﹣b>0,得 • >1,
即 >
证法一:利用分析法直接按照分析法的证题步骤证明即可. 证法二:直接利用综合法,通过已知条件证明推证结果即可.
【考点精析】根据题目的已知条件,利用不等式的证明的相关知识可以得到问题的答案,需要掌握不等式证明的几种常用方法:常用方法有:比较法(作差,作商法)、综合法、分析法;其它方法有:换元法、反证法、放缩法、构造法,函数单调性法,数学归纳法等.
18、
请您设计一个帐篷.它下部的形状是高为1m的正六棱柱,上部的形状是侧棱长为3m的正六棱锥(如图所示).试问当帐篷的顶点O到底面中心O1的距离为多少时,帐篷的体积最大?
解:设OO1为xm,(1<x<4). 则由题设可得正六棱锥底面边长为: (m).
(求解过程为: )
于是底面正六边形的面积为(单位:m2)
帐篷的体积为(单位:m3) .
可得:
求导数,得
令V'(x)=0解得x=﹣2(不合题意,舍去),x=2.
当1<x<2时,V'(x)>0,V(x)为增函数;
当2<x<4时,V'(x)<0,V(x)为减函数.
所以当x=2时,V(x)最大.
答当OO1为2m时,帐篷的体积最大.
设出顶点O到底面中心o1的距离,再求底面边长和底面面积,求出体积表达式,利用导数求出高为何时体积取得最大值.
【考点精析】利用函数的最大(小)值与导数对题目进行判断即可得到答案,需要熟知求函数在上的最大值与最小值的步骤:(1)求函数在内的极值;(2)将函数的各极值与端点处的函数值,比较,其中最大的是一个最大值,最小的是最小值.