资源描述
山东省淄博市2015届高考数学摸底试卷(理科)
一、选择题(每小题5分,共50分,每小题只有一个选项是正确的)
1.(5分)已知全集U={0,1,2,3,4},集合A={0,1,2,3},B={2,3,4},那么CU(A∩B)()
A. {0,1} B. {2,3} C. {0,1,4} D. {0,1,2,3,4}
2.(5分)下列四个函数中,既是奇函数又在定义域上单调递增的是()
A. y=x+1 B. y=x3C. y=tanx D. y=log2x
3.(5分)某算法的程序框图如图所示,如果输出的结果为26,则判断框内的条件应为()
A. k≤5? B. k>4? C. k>3? D. k≤4?
4.(5分)若“¬p∨q"是假命题,则()
A. p是假命题 B. ¬q是假命题 C. p∨q是假命题 D. p∧q是假命题
5.(5分)已知向量=(2,1),+=(1,k2﹣1),则k=2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
6.(5分)沿一个正方体三个面的对角线截得几何体如图所示,则该几何体的侧视图为()
A. B. C. D.
7.(5分)在区间(0,)上随机取一个数x,则事件“tanxcosx≥”发生的概率为()
A. B. C. D.
8.(5分)函数y=(ex﹣e﹣x)sinx的图象(部分)大致是()
A. B. C. D.
9.(5分)过双曲线C:﹣=1的右顶点做x轴的垂线,与C的一条渐近线相交于点A,若以C的右焦点为圆心、半径为4的圆经过A,O两点(O为坐标原点),则双曲线C的方程为()
A. ﹣=1 B. ﹣=1 C. ﹣=1 D. ﹣=1
10.(5分)已知定义在R上的函数f(x)的导函数f′(x),满足f′(x)<f(x),f(2+x)=f(2﹣x),f(4)=1,则不等式f(x)<ex的解集为()
A. (﹣2,+∞) B. (0,+∞) C. (1,+∞) D. (4,+∞)
二、填空题(每小题5分,共25分)
11.(5分)在等差数列{an}中,a15=33,a25=66,则a35=.
12.(5分)将边长为a的正方形ABCD沿对角线AC折起,使得BD=a,则三棱锥D﹣ABC的体积是.
13.(5分)若圆C的半径为1,圆心在第一象限,且与直线4x﹣3y=0和x轴都相切,则该圆的标准方程是.
14.(5分)设x,y满足约束条件若目标函数z=ax+by(a>0,b>0)的最大值为1,则+的最小值为.
15.(5分)给出定义:设f′(x)是函数y=f(x)的导数,f″(x)是函数f′(x)的导数,若方程f″(x)=0有实数解x0,则称点(x0,f(x0))为函数y=f(x)的“拐点".对于二次函数f(x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0),有如下真命题:任何一个二次函数都有位移的“拐点”,且该“拐点”就是f(x)的对称中心,给定函数f(x)=x3﹣x2+3x﹣,请你根据上面结论,计算f()+f()+…+f()=.
三、解答题(共75分,应写出必要的计算过程、证明)
16.(12分)已知函数f(x)=2sinωxcosωx+2sin2ωx﹣(ω>0)的最小正周期是π.
(Ⅰ)求函数f(x)的单调递增区间;
(Ⅱ)将函数f(x)的图象向左平移个单位,再向上平移1个单位,得到函数y=g(x)的图象,求y=g(x)的解析式及其在[0,]上的值域.
17.(12分)在如图所示的几何体中,四边形ABED是矩形,四边形ADGC是梯形,AD⊥平面DEFG,EF∥DG,∠EDG=120°.
(Ⅰ)证明:FG⊥平面ADF;
(Ⅱ)求二面角A﹣CG﹣F的余弦值.
18.(12分)如图所示,近日我渔船编队在岛A周围海域作业,在岛A的南偏西20°方向有一个海面观测站B,某时刻观测站发现有不明船只向我渔船编队靠近,现测得与B相距31海里的C处有一艘海警船巡航,上级指示海警船沿北偏西40°方向,以40海里/小时的速度向岛A直线航行以保护我渔船编队,30分钟后到达D处,此时观测站测得B,D间的距离为21海里.
(Ⅰ)求sin∠BDC的值;
(Ⅱ)试问海警船再向前航行多少分钟方可到岛A?
19.(12分)已知数列{an}中,a1=1,an+1=(n∈N*).
(Ⅰ)求证:{+}是等比数列,并求{an}的通项公式an;
(Ⅱ)设bn=(3n﹣1)••an,记其前n项和为Tn,若不等式2n﹣1λ<2n﹣1Tn+n对一切n∈N*恒成立对一切n∈N*恒成立,求λ的取值范围.
20.(13分)已知椭圆C:+=1(a>b>0)经过点D(2,0),E(1,)两点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若直线l:y=kx+m与椭圆C交于不同两点A,B,点G是线段AB的中点,点O为坐标原点,设射线OG交椭圆C于点Q,且=λ.
①证明:λ2m2=4k2+1;
②求△AOB的面积S(λ)的解析式,并计算S(λ)的最大值.
21.(14分)已知函数f(x)=lnx,g(x)=ex.
(Ⅰ)求函数y=f(x)﹣x的单调区间;
(Ⅱ)证明:函数y=f(x)和y=g(x)在公共定义域内,g(x)﹣f(x)>2;
(Ⅲ)若存在两个实数x1,x2且x1≠x2,满足f(x1)=ax1,f(x2)=ax2.求证:x1x2>e2.
山东省淄博市2015届高考数学摸底试卷(理科)
参考答案与试题解析
一、选择题(每小题5分,共50分,每小题只有一个选项是正确的)
1.(5分)已知全集U={0,1,2,3,4},集合A={0,1,2,3},B={2,3,4},那么CU(A∩B)()
A. {0,1} B. {2,3} C. {0,1,4} D. {0,1,2,3,4}
考点: 交、并、补集的混合运算.
分析: 找出A与B的公共元素,求出两集合的交集,在全集中找出不属于交集的部分,即可确定出所求的集合.
解答: 解:∵集合A={0,1,2,3},B={2,3,4},
∴A∩B={2,3},
又全集U={0,1,2,3,4},
则CU(A∩B)={O,1,4}.
故选:C.
点评: 此题考查了交、并、补集的混合运算,熟练掌握交、并、补集的定义是解本题的关键.
2.(5分)下列四个函数中,既是奇函数又在定义域上单调递增的是()
A. y=x+1 B. y=x3C. y=tanx D. y=log2x
考点: 函数奇偶性的判断;函数单调性的判断与证明.
专题: 计算题;函数的性质及应用.
分析: 运用常见函数的奇偶性和定义,注意首先判断定义域是否关于原点对称,即可得到既是奇函数又在定义域上单调递增的函数.
解答: 解:对于A.定义域为为R,f(﹣x)=﹣x+1≠﹣f(x),不为奇函数,则A不满足条件;
对于B.定义域为R,f(﹣x)=﹣x3=﹣f(x),则为奇函数,且f′(x)=3x2≥0,f(x)在R上递增,则B满足条件;
对于C.定义域为{x|x≠kπ+,k∈Z},关于原点对称,tan(﹣x)=﹣tanx,则为奇函数,在(k,k)(k∈Z)上递增,则C不满足条件;
对于D.定义域为{x|x>0},不关于原点对称,不具奇偶性,则D不满足条件.
故选:B.
点评: 本题考查函数的奇偶性的判断,考查常见函数的奇偶性和定义的运用,考查运算能力,属于基础题.
3.(5分)某算法的程序框图如图所示,如果输出的结果为26,则判断框内的条件应为()
A. k≤5? B. k>4? C. k>3? D. k≤4?
考点: 程序框图.
专题: 算法和程序框图.
分析: 分析程序中各变量、各语句的作用,再根据流程图所示的顺序,可知:该程序的作用是利用循环计算S值并输出,模拟程序的运行过程,即可得到答案.
解答: 解:程序在运行过程中,各变量的值变化如下所示:
S 条件?K
循环前 0/1
第1圈 1 否 2
第2圈 4 否 3
第3圈 11 否 4
第4圈 26 是
可得,当k=4时,S=26.此时应该结束循环体并输出S的值为26
所以判断框应该填入的条件为:k>3?
故选:C.
点评: 本题考查的知识点是程序框图,在写程序的运行结果时,模拟程序的运行过程是解答此类问题最常用的办法,属于基础题.
4.(5分)若“¬p∨q"是假命题,则()
A. p是假命题 B. ¬q是假命题 C. p∨q是假命题 D. p∧q是假命题
考点: 复合命题的真假.
专题: 简易逻辑.
分析: 由于“¬p∨q"是假命题,可得¬p与q都是假命题,即可判断出.
解答: 解:∵“¬p∨q”是假命题,
∴¬p与q都是假命题,
∴p∧q是假命题.
故选:D.
点评: 本题考查了简易逻辑的判定方法,属于基础题.
5.(5分)已知向量=(2,1),+=(1,k2﹣1),则k=2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
考点: 数量积判断两个平面向量的垂直关系.
专题: 平面向量及应用.
分析: 根据向量垂直的充要条件,可知若⊥则两个向量的数量积等于0,再用向量的数量积的坐标公式计算即可.
解答: 解:∵向量=(2,1),+=(1,k2﹣1),
∴=(﹣1,k2﹣2),
当k=2时,
∴=(﹣1,2),
∴=2×(﹣1)﹣1×2=0,
∴⊥,
若果⊥,
∴
∴k=0.
∴当k=2是⊥的充分不必要条件.
故选A.
点评: 本题主要考查向量垂直的充要条件,以及向量的数量积的坐标运算公式.
6.(5分)沿一个正方体三个面的对角线截得几何体如图所示,则该几何体的侧视图为()
A. B. C. D.
考点: 简单空间图形的三视图.
专题: 空间位置关系与距离.
分析: 沿一个正方体三个面的对角线截得的几何体,它的侧视图首先应该是一个正方形,中间的棱在侧视图中表现为一条对角线,分析对角线的方向,并逐一对照四个答案中的视图形状,即可得到答案.
解答: 解:由已知中几何体的直观图,
我们可得侧视图首先应该是一个正方形,故D不正确;
中间的棱在侧视图中表现为一条对角线,故C不正确;
而对角线的方向应该从左上到右下,故B不正确
故A选项正确.
故选:A.
点评: 本题考查的知识点是简单空间图象的三视图,其中熟练掌握简单几何体的三视图的形状是解答此类问题的关键.
7.(5分)在区间(0,)上随机取一个数x,则事件“tanxcosx≥"发生的概率为()
A. B. C. D.
考点: 几何概型.
专题: 概率与统计.
分析: 先化简不等式,确定满足tanx•cosx≥且在区间(0,)内x的范围,根据几何概型利用长度之比可得结论.
解答: 解:∵tanx•cosx≥,即sinx≥且cosx≠0,
∵x∈(0,),
∴x∈[,),
∴在区间(0,)内,满足tanx•cosx≥发生的概率为P==.
故选:D
点评: 本题考查几何概型,三角函数的化简,考查学生的计算能力,属于中档题.
8.(5分)函数y=(ex﹣e﹣x)sinx的图象(部分)大致是()
A. B. C. D.
考点: 函数的图象.
专题: 函数的性质及应用.
分析: 通过函数的奇偶性,排除部分选项,然后利用0<x<π时的函数值,判断即可.
解答: 解:函数f(﹣x)=(e﹣x﹣ex)(﹣sinx)=(ex﹣e﹣x)sinx=f(x),
∴函数f(x)=(ex+e﹣x)sinx是偶函数,排除A、B;
当0<x<π时,f(x)>0,排除D.
∴C满足题意.
故选:C.
点评: 本题考查函数的图象的判断,一般通过函数的定义域、值域.单调性,奇偶性,变化趋势等知识解答.
9.(5分)过双曲线C:﹣=1的右顶点做x轴的垂线,与C的一条渐近线相交于点A,若以C的右焦点为圆心、半径为4的圆经过A,O两点(O为坐标原点),则双曲线C的方程为()
A. ﹣=1 B. ﹣=1 C. ﹣=1 D. ﹣=1
考点: 双曲线的简单性质.
专题: 计算题;圆锥曲线的定义、性质与方程.
分析: 由题意,c=4,双曲线的一条渐近线方程为y=,求出A的坐标,利用右焦点F(4,0),|FA|=4,可求a,b,即可得出双曲线的方程.
解答: 解:由题意,c=4,双曲线的一条渐近线方程为y=,
令x=a,则y=b,即A(a,b),
∵右焦点F(4,0),|FA|=4,
∴(a﹣4)2+b2=16,
∵a2+b2=16,
∴a=2,b=2,
∴双曲线C的方程为﹣=1.
故选:A.
点评: 本题考查双曲线的方程与性质,考查学生的计算能力,属于基础题.
10.(5分)已知定义在R上的函数f(x)的导函数f′(x),满足f′(x)<f(x),f(2+x)=f(2﹣x),f(4)=1,则不等式f(x)<ex的解集为()
A. (﹣2,+∞) B. (0,+∞) C. (1,+∞) D. (4,+∞)
考点: 利用导数研究函数的单调性;导数的运算.
专题: 计算题;函数的性质及应用;导数的综合应用.
分析: 由题意知,f(0)=1,再令g(x)=(x∈R),从而求导g′(x)=<0,从而可判断y=g(x)单调递减,从而可得到不等式的解集.
解答: 解:∵f(2+x)=f(2﹣x),
∴f(4)=f(0)=1;
设g(x)=(x∈R),则g′(x)=,
又∵f′(x)<f(x),
∴f′(x)﹣f(x)<0,
∴g′(x)<0;
∴y=g(x)单调递减,
而当x=0时,g(0)==1;
故当x>0时,g(x)<1,当x<0时,g(x)>1,
故当x>0时,有f(x)<ex;
故不等式的解集为(0,+∞),
故选:B.
点评: 本题考查了导数的综合应用及函数的性质的应用,属于中档题.
二、填空题(每小题5分,共25分)
11.(5分)在等差数列{an}中,a15=33,a25=66,则a35=99.
考点: 等差数列的通项公式.
专题: 计算题;等差数列与等比数列.
分析: 由等差数列的性质可知,a15,a25,a35成等差数列,结合已知可求
解答: 解:由等差数列的性质可知,a15,a25,a35成等差数列
∴2a25=a15+a35
∵a15=33,a25=66,
∴a35=2×66﹣33=99.
故答案为:99
点评: 本题主要考查了等差数列的性质的简单应用,属于基础试题
12.(5分)将边长为a的正方形ABCD沿对角线AC折起,使得BD=a,则三棱锥D﹣ABC的体积是.
考点: 棱柱、棱锥、棱台的体积.
专题: 计算题.
分析: 如图,由正方形的性质可以求得其对角线长度是 a,折起后的图形中,DE=BE=a,又知BD=a,由此三角形BDE三边已知,求出∠BED,解出三角形BDE的面积,又可证得三棱锥D﹣ABC的体积可看作面BDE为底,高分别为AE,AC的两个棱锥的体积和
解答: 解:如图,由题意知DE=BE=a,BD=a
由勾股定理可证得∠BED=90°
故三角形BDE面积是 a2
又正方形的对角线互相垂直,且翻折后,AC与DE,BE仍然垂直,故AE,CE分别是以面BDE为底的两个三角形的高
故三棱锥D﹣ABC的体积为 ×a×a2=
故答案为:.
点评: 本题考查棱柱、棱锥、棱台的体积,解题的关键是正确理解图形,将求几何体体积变为求两个几何体的体积,换一个角度求解,使得解题过程变得容易.
13.(5分)若圆C的半径为1,圆心在第一象限,且与直线4x﹣3y=0和x轴都相切,则该圆的标准方程是(x﹣2)2+(y﹣1)2=1.
考点: 圆的标准方程;圆的切线方程.
专题: 计算题.
分析: 依据条件确定圆心纵坐标为1,又已知半径是1,通过与直线4x﹣3y=0相切,圆心到直线的距离等于半径求出圆心横坐标,写出圆的标准方程.
解答: 解:∵圆C的半径为1,圆心在第一象限,且与直线4x﹣3y=0和x轴都相切,
∴半径是1,圆心的纵坐标也是1,设圆心坐标(a,1),
则1=,又 a>0,∴a=2,
∴该圆的标准方程是 (x﹣2)2+(y﹣1)2=1;
故答案为(x﹣2)2+(y﹣1)2=1.
点评: 本题考查利用圆的切线方程求参数,圆的标准方程求法.
14.(5分)设x,y满足约束条件若目标函数z=ax+by(a>0,b>0)的最大值为1,则+的最小值为9.
考点: 简单线性规划.
专题: 不等式的解法及应用.
分析: 作出不等式对应的平面区域,利用线性规划的知识先求出a,b的关系,然后利用基本不等式求+的最小值.
解答: 解:由z=ax+by(a>0,b>0)得y=,
作出可行域如图:
∵a>0,b>0,
∴直线y=的斜率为负,且截距最大时,z也最大.
平移直线y=,由图象可知当y=经过点A时,
直线的截距最大,此时z也最大.
由,解得,即A(1,1).
此时目标函数的最大值为1即z=a+b=1,
则+=(+)(a+b)=1+4++=5+4=9,
当且仅当=,即b=2a=时,取等号,
故+的最小值为9,
故答案为:9.
点评: 本题主要考查线性规划的应用以及基本不等式的应用,利用数形结合是解决线性规划题目的常用方法.
15.(5分)给出定义:设f′(x)是函数y=f(x)的导数,f″(x)是函数f′(x)的导数,若方程f″(x)=0有实数解x0,则称点(x0,f(x0))为函数y=f(x)的“拐点".对于二次函数f(x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0),有如下真命题:任何一个二次函数都有位移的“拐点”,且该“拐点"就是f(x)的对称中心,给定函数f(x)=x3﹣x2+3x﹣,请你根据上面结论,计算f()+f()+…+f()=2015.
考点: 导数的运算;函数的值.
专题: 导数的概念及应用.
分析: 由题意对已知函数求两次导数可得图象关于点(,1)对称,即f(x)+f(1﹣x)=2,即可得到结论.
解答: 解:函数的导数f′(x)=x2﹣x+3,
f″(x)=2x﹣1,
由f″(x0)=0得2x0﹣1=0
解得x0=,而f()=1,
故函数f(x)关于点(,1)对称,
∴f(x)+f(1﹣x)=2,
故f()+f()+…+f()=2×1007+f()=2014+1=2015.
故答案为:2015.
点评: 本题主要考查导数的基本运算,利用条件求出函数的对称中心是解决本题的关键.
三、解答题(共75分,应写出必要的计算过程、证明)
16.(12分)已知函数f(x)=2sinωxcosωx+2sin2ωx﹣(ω>0)的最小正周期是π.
(Ⅰ)求函数f(x)的单调递增区间;
(Ⅱ)将函数f(x)的图象向左平移个单位,再向上平移1个单位,得到函数y=g(x)的图象,求y=g(x)的解析式及其在[0,]上的值域.
考点: 三角函数中的恒等变换应用;正弦函数的图象;函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换.
专题: 三角函数的求值.
分析: (Ⅰ)利用二倍角三角函数公式和辅助角公式化简,化简函数的解析式,再由三角函数的周期公式求出ω,求出函数的解析式,利用正弦函数的单调区间公式,即可得到单调递增区间;
(II)根据函数图象平移的公式,得出函数g(x)的解析式,求出函数的相位的范围,利用正弦函数的值域求解即可.
解答: 解:(Ⅰ)由题意,得
函数f(x)=2sinωxcosωx+2sin2ωx﹣=sin2ωx﹣cos2ωx=2sin(2ωx﹣),函数f(x)ω>0的最小正周期是π,
∴,
∴ω=1.
∴f(x)=2sin(2x﹣).
由﹣+2kπ≤2x﹣≤+2kπ,k∈Z,
解得,k∈Z.
∴函数f(x)的单调递增区间:,k∈Z.
(II)将函数f(x)的图象向左平移个单位,再向上平移1个单位,
得到函数y=g(x)=2sin(2x+)+1.
∵x∈[0,],
∴2x+∈[,],
当2x+=时,即x=时,函数取得最大值:3.
当2x+=时,即x=时,函数取得最小值:1.
∴y=g(x)在[0,]上的值域为[1,3].
点评: 本题考查两角和与差的三角函数,辅助角公式的应用,三角函数的单调区间以及三角函数的最值的求法,考查计算能力.
17.(12分)在如图所示的几何体中,四边形ABED是矩形,四边形ADGC是梯形,AD⊥平面DEFG,EF∥DG,∠EDG=120°.
(Ⅰ)证明:FG⊥平面ADF;
(Ⅱ)求二面角A﹣CG﹣F的余弦值.
考点: 二面角的平面角及求法;直线与平面垂直的判定.
专题: 空间位置关系与距离.
分析: (Ⅰ)取DG的中点M,连结FM,由已知得四边形DEFM是平行四边形,从而FG⊥DF,由此能证明FG⊥面ADF.
(Ⅱ)取EF的中点H,连结DH,以D为原点,DH为x轴,DG为y轴,DA为z轴,建立空间直角坐标系,利用向量法能求出二面角A﹣CG﹣F的余弦值.
解答: (Ⅰ)证明:取DG的中点M,连结FM,则EF=DM,
∵EF∥DG,∴四边形DEFM是平行四边形,
∴MF=DE=DG=1,
∴△DFG是直角三角形,∴FG⊥DF,
又AD⊂平面ADF,DF⊂平面ADF,AD∩DF=D,
∴FG⊥面ADF.
(Ⅱ)解:取EF的中点H,连结DH,由(1)知DH⊥EF,
又EF∥DG,∴DH⊥DG,
又AD⊥平面DEFG,∴AD⊥DH,AD⊥DG,
以D为原点,DH为x轴,DG为y轴,DA为z轴,
建立空间直角坐标系,
则D(0,0,0),F(,,0),G(0,2,0),
C(0,1,1),=(﹣,,0),=(0,﹣1,1),
设平面FGC的法向量=(x,y,z),
则,取x=,得=(),
又平面ACG的法向量=(1,0,0),
∴cos<>==.
∴二面角A﹣CG﹣F的余弦值为.
点评: 本题考查直线与平面垂直的证明,考查二面角的余弦值的求法,解题时要认真审题,注意空间思维能力的培养.
18.(12分)如图所示,近日我渔船编队在岛A周围海域作业,在岛A的南偏西20°方向有一个海面观测站B,某时刻观测站发现有不明船只向我渔船编队靠近,现测得与B相距31海里的C处有一艘海警船巡航,上级指示海警船沿北偏西40°方向,以40海里/小时的速度向岛A直线航行以保护我渔船编队,30分钟后到达D处,此时观测站测得B,D间的距离为21海里.
(Ⅰ)求sin∠BDC的值;
(Ⅱ)试问海警船再向前航行多少分钟方可到岛A?
考点: 解三角形的实际应用.
专题: 应用题;解三角形.
分析: (Ⅰ)由已知可得 CD=20,△BDC中,根据余弦定理求得 cos∠BDC 的值,再利用同角三角函数的基本关系求得sin∠BDC 的值.
(Ⅱ)由已知可得∠BAD=60°,由此可得sin∠ABD=sin(∠BDC﹣60°)的值,再由正弦定理求得AD的值,由此求得海警船到达A的时间.
解答: 解:(Ⅰ)由已知可得 CD=40×=20,
△BDC中,根据余弦定理求得 cos∠BDC==﹣,
∴sin∠BDC=.
(Ⅱ)由已知可得∠BAD=20°+40°=60°,
∴sin∠ABD=sin(∠BDC﹣60°)=×﹣(﹣)×=.
△ABD中,由正弦定理可得AD==15,
∴t==22。5分钟.
即海警船再向前航行22。5分钟即可到达岛A.
点评: 本题主要考查正弦定理和余弦定理的应用,同角三角函数的基本关系的应用,两角和差的正弦公式公式的应用,属于中档题.
19.(12分)已知数列{an}中,a1=1,an+1=(n∈N*).
(Ⅰ)求证:{+}是等比数列,并求{an}的通项公式an;
(Ⅱ)设bn=(3n﹣1)••an,记其前n项和为Tn,若不等式2n﹣1λ<2n﹣1Tn+n对一切n∈N*恒成立对一切n∈N*恒成立,求λ的取值范围.
考点: 数列与不等式的综合;数列的求和;等比数列的性质.
专题: 等差数列与等比数列.
分析: (Ⅰ)由已知得=3(),由此能证明{+}是以为首项,3为公比的等比数列,从而得到an=.
(Ⅱ)由bn=(3n﹣1)••an=,利用错位相减法能求出Tn=4﹣,由此能求出不等式2n﹣1λ<2n﹣1Tn+n对一切n∈N*恒成立的λ的取值范围.
解答: (Ⅰ)证明:∵数列{an}中,a1=1,an+1=(n∈N*),
∴=3(),
又+,∴{+}是以为首项,3为公比的等比数列,
∴+==,
∴an=.
(Ⅱ)解:∵bn=(3n﹣1)••an=,
∴Tn=,①
=,②
①﹣②,得=﹣
=﹣
=2﹣,
∴Tn=4﹣,
∵不等式2n﹣1λ<2n﹣1Tn+n对一切n∈N*恒成立,
∴对一切n∈N*恒成立,
∴对一切n∈N*恒成立,
设g(n)=4﹣,则g(n)是递增函数,
∴λ<g(1)=2.∴λ<2.
点评: 本题考查等比数列的证明,考查数列的通项公式的求法,考查实数的取值范围的求法,解题时要注意错位相减法的合理运用.
20.(13分)已知椭圆C:+=1(a>b>0)经过点D(2,0),E(1,)两点.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若直线l:y=kx+m与椭圆C交于不同两点A,B,点G是线段AB的中点,点O为坐标原点,设射线OG交椭圆C于点Q,且=λ.
①证明:λ2m2=4k2+1;
②求△AOB的面积S(λ)的解析式,并计算S(λ)的最大值.
考点: 直线与圆锥曲线的综合问题.
专题: 圆锥曲线中的最值与范围问题.
分析: (1)由已知得,由此能求出椭圆方程.
(2)①令A(x1,y1),B(x2,y2),由,得(1+4k2)x2+8kmx+4m2﹣4=0,由此利用根的判别式、韦达定理、中点坐标公式、向量知识,结合已知条件能证明λ2m2=4k2+1.
②由|x1﹣x2|==,,得S(λ)==,λ>1,由此利用换元法能求出当时,S(λ)=取得最大值1.
解答: (1)解:∵椭圆C:+=1(a>b>0)经过点D(2,0),E(1,)两点,
∴,
解得a=2,b=1,
∴椭圆方程为.
(2)①证明:令A(x1,y1),B(x2,y2),
由,消去y,得(1+4k2)x2+8kmx+4m2﹣4=0,
∴,即,
∴y1+y2=k(x1+x2)+2m==,
又由中点坐标公式,得G(),
根据,得Q(,),
将其代入椭圆方程,有+=1,
化简得:λ2m2=4k2+1.
②解:由①得m≠0,λ>1,
∵|x1﹣x2|==,
在△AOB中,,
∴S(λ)==,λ>1,
令,t>0,
则S==<=1(当且仅当t=1时,即时取“=")
∴当时,S(λ)=取得最大值,其最大值为1.
点评: 本题考查椭圆C的方程的求法,考查λ2m2=4k2+1的证明,考查△AOB的面积S(λ)的解析式的求法,考查S(λ)的最大值的计算,解题时要注意根的判别式、韦达定理、中点坐标公式、向量知识的合理运用.
21.(14分)已知函数f(x)=lnx,g(x)=ex.
(Ⅰ)求函数y=f(x)﹣x的单调区间;
(Ⅱ)证明:函数y=f(x)和y=g(x)在公共定义域内,g(x)﹣f(x)>2;
(Ⅲ)若存在两个实数x1,x2且x1≠x2,满足f(x1)=ax1,f(x2)=ax2.求证:x1x2>e2.
考点: 利用导数求闭区间上函数的最值;利用导数研究函数的单调性.
专题: 计算题;证明题;函数的性质及应用;导数的综合应用.
分析: (Ⅰ)函数y=f(x)﹣x的定义域为(0,+∞),再求导y′=﹣1,从而确定函数的单调区间;
(Ⅱ)先求函数y=f(x)和y=g(x)的公共定义域,从而化简g(x)﹣f(x)=ex﹣lnx=(ex﹣x)﹣(lnx﹣x),从而设m(x)=ex﹣x,设n(x)=lnx﹣x,从而证明.
(Ⅲ)不妨设x1>x2>0,从而可得lnx1+lnx2=a(x1+x2);从而可得a=>;令h(t)=lnt﹣(t>1);从而利用导数证明.
解答: 解:(Ⅰ)函数y=f(x)﹣x的定义域为(0,+∞),
y′=﹣1,
故当x∈(0,1)时,y′>0,当x∈(1,+∞)时,y′<0,
故函数y=f(x)﹣x的单调增区间为(0,1),单调减区间为(1,+∞);
(Ⅱ)证明:函数y=f(x)和y=g(x)的公共定义域为(0,+∞),
g(x)﹣f(x)=ex﹣lnx=(ex﹣x)﹣(lnx﹣x),
设m(x)=ex﹣x,则m′(x)=ex﹣1>0,则m(x)在(0,+∞)上单调递增,
故m(x)>m(0)=1;
设n(x)=lnx﹣x,则n′(x)=﹣1,当x=1时有极大值点,
n(x)≤n(1)=﹣1;
故g(x)﹣f(x)=m(x)﹣n(x)>2;
故函数y=f(x)和y=g(x)在公共定义域内,g(x)﹣f(x)>2.
(Ⅲ)证明:不妨设x1>x2>0,由题意得,
lnx1=ax1,lnx2=ax2;
所以lnx1+lnx2=a(x1+x2),lnx1﹣lnx2=a(x1﹣x2);
而要证x1x2>e2,
只需证明lnx1+lnx2>2;
即证明a(x1+x2)>2;
即证明a=>;
即证明,ln>;
令=t,则t>1;
即证明lnt>;
设h(t)=lnt﹣(t>1);
则h′(t)=﹣=>0,
故函数h(t)在区间(1,+∞)上是增函数,
所以h(t)>h(1)=0,
即lnt>;
所以不等式x1x2>e2成立.
点评: 本题考查了导数的综合应用及导数在求单调性与极值的应用,同时考查了构造函数证明不等式的思想,属于难题.
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