资源描述
2023年上海市春季高考数学试卷
一、填空题(本大题共有12题,满分54分,第1-6题每题4分,第7-12题每题5分)考生应在答题纸的相应位置直接填写结果.
1. 已知向量a→=3,4,b→=1,2,则a→-2b→= .
2. 不等式x-1≤2的解集为: .(结果用集合或区间表示)
3. 已知圆C的一般方程为x2+2x+y2=0,则圆C的半径为 .
4. 已知事件A的对立事件为A,若PA=0.5,则PA= .
5. 已知正实数a、b满足a+4b=1,则ab的最大值为 .
6. 某校抽取100名学生测身高,其中身高最大值为186 cm,最小值为154 cm,根据身高数据绘制频率组距分布直方图,组距为5,且第一组下限为153.5,则组数为 .
7. 设1-2x4=a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4,则a0+a4= .
8. 已知函数fx=2-x+1,且gx=log2x+1,x≥0f-x,x<0,则方程gx=2的解为 .
9. 为了学习宣传党的二十大精神,某校学生理论宣讲团赴社区宣讲,已知有4名男生,6名女生,从10人中任选3人,则恰有1名男生2名女生的概率为 .
10. 已知z1,z2∈C且z1=iz2¯(i为虚数单位),满足z1-1=1,则z1-z2的取值范围为 .
11. 已知OA→、OB→、OC→为空间中三组单位向量,且OA→⊥OB→,OA→⊥OC→,OB→与OC→夹角为60∘,点P为空间任意一点,且OP→=1,满足OP→⋅OC→≤OP→⋅OB→≤OP→⋅OA→,则OP→⋅OC→最大值为 .
二、选择题(本大题共有4题,满分18分,13−14题每题4分,第15−16题每题5分)每题有且只有一个正确选项,考生应在答题纸相应的位置,将代表正确选项的小方格涂黑.
1. 下列函数是偶函数的是( )
A.y=sinx B.y=cosx C.y=x3 D.y=2x
2. 如图为2017﹣2021年上海市货物进出口总额的条形统计图,则下列对于进出口贸易额描述错误的是( )
A.从2018年开始,2021年的进出口总额增长率最大
B.从2018年开始,进出口总额逐年增大
C.从2018年开始,进口总额逐年增大
D.从2018年开始,2020年的进出口总额增长率最小
3. 如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,点P为边A1C1上的动点,则下列直线中,始终与直线BP异面的是( )
A.DD1 B.AC C.AD1 D.B1C
4. 已知无穷数列an的各项均为实数,Sn为其前n项和,若对任意正整数k>2022都有Sk>Sk+1,则下列各项中可能成立的是( )
A.a1,a3,a5,⋯,a2n-1,⋯为等差数到,a2,a4,a6,⋯,a2n,⋯为等比数列
B.a1,a3,a5,⋯,a2n-1,⋯为等比数列,a2,a4,a6,⋯,a2n,⋯为等差数列
C.a1,a2,a3,⋯,a2022为等差数列,a2022,a2023,⋯,an,⋯为等比数列
D.a1,a2,a3,⋯,a2022为等比数列,a2022,a2023,⋯,an,⋯为等差数列
三、解答题(本大题共有5题,满分78分)解答下列各题必须在答题纸的相应位置写出必要的步骤。
1. 已知三棱锥P-ABC中,PA⊥平面ABC,AB⊥AC,PA=AB=3,AC=4,M为BC中点,过点M分别作平行于平面PAB的直线交AC、PC于点E,F.
(1)求直线PM与平面ABC所成角的大小;
(2)求直线ME到平面PAB的距离.
2. 在△ABC中,角A、B、C所对应的边分别为a、b、c,其中b=2.
(1)若A+C=120∘,a=2c,求边长c;
(2)若A-C=15∘,a=2csinA,求△ABC的面积.
3. 为了节能环保、节约材料,定义建筑物的“体形系数”S=F0V0,其中F0为建筑物暴露在空气中的面积(单位:平方米),V0为建筑物的体积(单位:立方米).
(1)若有一个圆柱体建筑的底面半径为R,高度为H,暴露在空气中的部分为上底面和侧面,试求该建筑体的“体形系数”S;(结果用含R、H的代数式表示)
(2)定义建筑物的“形状因子”为f=L2A,其中A为建筑物底面面积,L为建筑物底面周长,又定义T为总建筑面积,即为每层建筑面积之和(每层建筑面积为每一层的底面面积).设n为某宿舍楼的层数,层高为3米,则可以推导出该宿舍楼的“体形系数”为S=f⋅n T+13n.当f=18,T=10000时,试求当该宿舍楼的层数n为多少时,“体形系数”S最小.
4. 已知椭圆Γ:x2m2+y23=1(m>0且m≠3).
(1)若m=2,求椭圆Γ的离心率;
(2)设A1、 A2为椭圆Γ的左右顶点,椭圆Γ上一点E的纵坐标为1,且EA1→⋅EA2→=-2,求实数m的值;
(3)过椭圆Γ上一点P作斜率为3的直线l,若直线l与双曲线y25m2-x25=1有且仅有一个公共点,求实数m的取值范围.
5. 已知函数fx=ax3-a+1x2+x,gx=kx+m(其中a≥0,k,m∈R),若任意x∈[0,1]均有fx≤gx,则称函数y=gx是函数y=fx的“控制函数”,且对所有满足条件的函数y=gx在x处取得的最小值记为fx.
(1)若a=2,gx=x,试判断函数y=g(x)是否为函数y=f(x)的“控制函数”,并说明理由;
(2)若a=0,曲线y=fx在x=14处的切线为直线y=hx,证明:函数y=hx为函数y=fx的“控制函数”,并求f14)的值;
(3)若曲线y=fx在x=x0,x0∈0,1处的切线过点1,0,且c∈x0,1,证明:当且仅当c=x0或c=1时,fc=fc.
参考答案与试题解析
2023年上海市春季高考数学试卷
一、填空题(本大题共有12题,满分54分,第1-6题每题4分,第7-12题每题5分)考生应在答题纸的相应位置直接填写结果.
1.
【答案】
1,0
【考点】
平面向量的坐标运算
【解析】
根据平面向量的坐标运算法则,计算即可.
【解答】
解:因为向量a→=3,4,b→=1,2,
所以a→-2b→=3-2×1,4-2×2=1,0.
故答案为:1,0.
2.
【答案】
[-1,3]
【考点】
绝对值不等式的解法与证明
【解析】
运用x≤a⇔-a≤x≤a,不等式x-1≤2即为-2≤x-1≤2,解出即可.
【解答】
解:不等式x-1≤2即为-2≤x-1≤2,
即为-1≤x≤3,
则解集为[-1,3],
故答案为:[-1,3].
3.
【答案】
1
【考点】
圆的标准方程与一般方程的转化
【解析】
把圆C的一般方程化为标准方程,可得圆C的圆心和半径.
【解答】
解:根据圆C的一般方程为x2+2x+y2=0,可得圆C的标准方程为x+12+y2=1,
故圆C的圆心为-1,0,半径为1,
故答案为:1.
4.
【答案】
0.5
【考点】
互斥事件的概率加法公式
互斥事件与对立事件
【解析】
利用对立事件概率计算公式直接求解.
【解答】
解:事件A的对立事件为A,
若PA=0.5,则PA=1-0.5=0.5.
故答案为:0.5.
5.
【答案】
116
【考点】
基本不等式
【解析】
直接利用基本不等式求出结果.
【解答】
解:正实数a、b满足a+4b=1,则ab=14×a⋅4b≤14×a+4b22=116,当且仅当a=12,b=18时等号成立.
故答案为: 116.
6.
【答案】
7
【考点】
频率分布直方图
【解析】
计算极差,根据组距求解组数即可.
【解答】
解:极差为186-154=32,组距为5,且第一组下限为153.5,
325=6.4,故组数为7组,
故答案为:7.
7.
【答案】
17
【考点】
二项式定理的应用
【解析】
根据二项式定理及组合数公式,即可求解.
【解答】
解:根据题意及二项式定理可得:
a0+a4=C40+C44⋅-24=17.
故答穼为:17.
8.
【答案】
x=3
【考点】
函数的零点与方程根的关系
分段函数的应用
【解析】
分x≥0和x<0分别求解即可.
【解答】
解:当x≥0时,gx=2⇔log2x+1=2,解得x=3;
当x<0时,gx=f-x=2x+1=2,解得x=0(舍);
所以gx=2的解为:x=3.
故答案为:x=3.
9.
【答案】
0.5
【考点】
古典概型及其概率计算公式
【解析】
根据古典概型求解即可.
【解答】
解:从10人中任选3人的事件个数为C103=10×9×83×2×1=120,
恰有1名男生2名女生的事件个数为C41C62=4×6×52×1=60,
则恰有1名男生2名女生的概率为 60120=0.5,
故答案为:0.5.
10.
【答案】
[0,2+2]
【考点】
共轭复数
复数的模
【解析】
引入复数的三角形式,将问题转化为三角函数的值域问题求解.
【解答】
解:设z1-1=cosθ+isinθ,则z1=1+cosθ+isinθ,
因为z1=i⋅z2¯,所以z2=sinθ+icosθ+1,
所以z1-z2=cosθ-sinθ+12+sinθ-cosθ-12=22sinθ-π4-12=22sinθ-π4-1,
显然当sinθ-π4=22时,原式取最小值0,
当sinθ-π4=-1时,原式取最大值2+2,
故z1-z2的取值范围为[0,2+2].
故答案为:[0,2+2].
11.
【答案】
217
【考点】
平面向量数量积的性质及其运算律
【解析】
将问题坐标化,表示出OA→、OB→、OC→的坐标,再设OP→=x,y,z,代入条件,结合不等式的性质求解.
【解答】
解:设OA→=0,0,1,OB→=32,12,0,OC→=0,1,0,
OP→=x,y,z,不妨设x,y,z>0,则OP→=x2+y2+z2=1,
因为OP→⋅OC→≤OP→⋅OB→≤OP→⋅OA→,
所以y≤32x+12y≤z,可得x≥33y,z≥y,
所以1=x2+y2+z2≥13y2+y2+y2,解得y2≤37,
故OP→⋅OC→=y≤217.
故答案为:217.
二、选择题(本大题共有4题,满分18分,13−14题每题4分,第15−16题每题5分)每题有且只有一个正确选项,考生应在答题纸相应的位置,将代表正确选项的小方格涂黑.
1.
【答案】
B
【考点】
函数奇偶性的判断
【解析】
根据偶函数的定义逐项分析判断即可.
【解答】
解:对于A,由正弦函数的性质可知,y=sinx为奇函数;
对于B,由正弦函数的性质可知,y=cosx为偶函数;
对于C,由幂函数的性质可知,y=x3为奇函数;
对于D,由指数函数的性质可知,y=2x为非奇非偶函数.
故选:B.
2.
【答案】
C
【考点】
统计表
扇形统计图
【解析】
结合统计图中条形图的高度、增量的变化,以及增长率的计算方法,逐项判断即可.
【解答】
解:显然2021年相对于2020年进出口额增量增加特别明显,故最后一年的增长率最大,A对;
统计图中的每一年条形图的高度逐年增加,故B对;
2020年相对于2019的进口总额是减少的,故C错;
显然进出口总额2021年的增长率最大,而2020年相对于2019年的增量比2019年相对于2018年的增量小,
且计算增长率时前者的分母还大,故2020年的增长率一定最小,D正确.
故选:C.
3.
【答案】
B
【考点】
空间中直线与直线之间的位置关系
异面直线的判定
【解析】
根据空间中的两条直线的位置关系,判断是否为异面直线即可.
【解答】
解:对于A,当P是A1C1的中点时,BP与DD1是相交直线;
对于B,根据异面直线的定义知,BP与AC是异面直线;
对于C,当点P与C1重合时,BP与AD1是平行直线;
对于D,当点P与C1重合时,BP与B1C是相交直线.
故选:B.
4.
【答案】
C
【考点】
等差数列与等比数列的综合
【解析】
对任意正整数k>2022,都有Sk>Sk+1,可以知道a2022,a2033,a2024,⋯,an不可能为等差数列,若d=0,an=0,则Sk=Sk+1,矛盾;若d=0,an<0,当n→+∞,Sn→-∞,k使得Sk+1>Sk,矛盾;若d=0,an>0,当n→+∞,Sn→+∞,必有k使得Sk+1>Sk,矛盾;若d>0,当n→+∞,an→+∞,Sn→+∞,必有k使得Sk+1>Sk,矛盾;若d>0,当n→+∞,an→+∞,Sn→+∞必有k使得|Sk+1|>|Sk|,矛盾;若d<0,当n→+∞,an→-∞,Sn→-∞,必有k使得Sk+1>Sk,矛盾;即可判断.
【解答】
解:由对任意正整数k>2022,都有Sk>Sk+1,可以知道a2022,a2033,a2024,⋯,an不可能为等差数列,
因为若d<0,当n→+∞,an→-∞,Sn→-∞,必有k使得Sk+1>Sk,矛盾;
若d=0,an=0,则Sk=Sk+1,矛盾;
若d=0,an<0,当n→+∞,Sn→-∞,k使得Sk+1>Sk,矛盾;
若d=0,an>0,当n→+∞,Sn→+∞,必有k使得Sk+1>Sk,矛盾;
若d>0,当n→+∞,an→+∞,Sn→+∞,必有k使得Sk+1>Sk,矛盾;
所以选项B中的a2,a4,a6,⋯,a2n,⋯为等差数列与上述推理矛盾,故不可能正确;
选项D中的a2022,a2023,⋯,an,⋯为等差数列与上述推理矛盾,故不可能正确;
选项A中的a1,a3,a5,⋯,a2n-1,⋯为等差数列与上述推理矛盾,故不可能正确;
事实上,只需取a1=a2=⋯=a2022=-1,an=12n,n≥2023,n∈N即可.
故选:C.
三、解答题(本大题共有5题,满分78分)解答下列各题必须在答题纸的相应位置写出必要的步骤。
1.
【答案】
解:(1)连接AM,PM,
∵ PA⊥平面ABC,
∴ ∠PMA为直线PM与平面ABC所成的角,
在△PAM中,∵ AB⊥AC,∴ BC=32+42=5,
∵ M为BC中点,∴ AM=12BC=52,
∴ tan∠PMA=65,即直线PM与平面ABC所成角为arctan65;
(2)由ME//平面PAB,MF//平面PAB,ME∩MF=M,
∴ 平面MEF//平面PAB,∵ ME⊂平面MEF,∴ ME//平面PAB,
∵ PA⊥平面ABC,AC⊂平面ABC,
∴ PA⊥AC,∵ AB⊥AC,PA∩AB=A,PA,AB⊂平面PAB,
∴ AC⊥平面PAB,∴ AE为直线ME到平面PAB的距离,
∵ ME//平面PAB,ME⊂平面ABC,平面ABC∩平面PAB=AB,
∴ ME//AB,∵ M为BC中点,∴ E为AC中点,∴ AE=2,
∴ 直线ME到平面PAB的距离为2.
【考点】
直线与平面所成的角
点、线、面间的距离计算
【解析】
(1)连接AM,PM,∠PMA为直线PM与平面ABC所成的角,在△PAM中,求解即可;
(2)先证明AC⊥平面PAB,可得AE为直线ME到平面PAB的距离.进则求AE的长即可.
【解答】
解:(1)连接AM,PM,
∵ PA⊥平面ABC,
∴ ∠PMA为直线PM与平面ABC所成的角,
在△PAM中,∵ AB⊥AC,∴ BC=32+42=5,
∵ M为BC中点,∴ AM=12BC=52,
∴ tan∠PMA=65,即直线PM与平面ABC所成角为arctan65;
(2)由ME//平面PAB,MF//平面PAB,ME∩MF=M,
∴ 平面MEF//平面PAB,∵ ME⊂平面MEF,∴ ME//平面PAB,
∵ PA⊥平面ABC,AC⊂平面ABC,
∴ PA⊥AC,∵ AB⊥AC,PA∩AB=A,PA,AB⊂平面PAB,
∴ AC⊥平面PAB,∴ AE为直线ME到平面PAB的距离,
∵ ME//平面PAB,ME⊂平面ABC,平面ABC∩平面PAB=AB,
∴ ME//AB,∵ M为BC中点,∴ E为AC中点,∴ AE=2,
∴ 直线ME到平面PAB的距离为2.
2.
【答案】
解:(1)∵ A+C=120∘,且a=2c,
∴ sinA=2sinC=2sin120∘-A=3cosA+sinA,
∴ cosA=0,
∴ A=90∘,C=30∘,B=60∘,
∵ b=2,
∴ c=233;
(2)a=2csinA,则sinA=2sinCsinA,
sinA>0,∴ sinC=22,
∵ A-C=15∘,
∴ C为锐角,
∴ C=45∘,A=60∘,B=75∘,
∴ asin60∘=2sin75∘=82+6,
∴ a=432+6=32-6,
∴ S△ABC=12absinC=12×432+6×2×22=3-3.
【考点】
解三角形
正弦定理
两角和与差的正弦公式
余弦定理
三角形的面积公式
【解析】
(1)由已知结合和差角公式及正弦定理进行化简可求A、B、C,然后结合锐角三角函数即可求解;
(2)由已知结合正弦定理先求出sinC,进而可求C,再由正弦定理求出a,结合三角形面积公式可求.
【解答】
解:(1)∵ A+C=120∘,且a=2c,
∴ sinA=2sinC=2sin120∘-A=3cosA+sinA,
∴ cosA=0,
∴ A=90∘,C=30∘,B=60∘,
∵ b=2,
∴ c=233;
(2)a=2csinA,则sinA=2sinCsinA,
sinA>0,∴ sinC=22,
∵ A-C=15∘,
∴ C为锐角,
∴ C=45∘,A=60∘,B=75∘,
∴ asin60∘=2sin75∘=82+6,
∴ a=432+6=32-6,
∴ S△ABC=12absinC=12×432+6×2×22=3-3.
3.
【答案】
解:(1)由圆柱体的表面积和体积公式可得:
F0=2πRH+πR2,V0=πR2H
所以S=F0V0=πR2H+RπR2H=2H+RHR.
(2)由题意可得S=18n10000+13n=32n100+13n,n∈N*,
(2)由题意可得S=18n10000+13n=32n100+13n,n∈N*,
所以S'=32200n-13n2=92n32-200600n2,
令S'=0,解得n=32000081≈6.27,
所以S在[1,6.27]单调递减,在[6.27,+∞)单调递增,
所以S的最小值在n=6或7取得,
当n=6时,S=32×6100+13×6≈0.1595,
当n=7时,S=32×7100+13×7≈0.1598,
所以在n=6时,该建筑体S最小.
【考点】
柱体、锥体、台体的体积计算
棱柱、棱锥、棱台的侧面积和表面积
根据实际问题选择函数类型
利用导数研究函数的单调性
利用导数研究函数的最值
【解析】
(1)利用圆柱体的表面积和体积公式,结合题目中S的定义求解即可;
(2)利用导函数求S的单调性,即可求出S最小时n的值.
【解答】
解:(1)由圆柱体的表面积和体积公式可得:
F0=2πRH+πR2,V0=πR2H
所以S=F0V0=πR2H+RπR2H=2H+RHR.
(2)由题意可得S=18n10000+13n=32n100+13n,n∈N*,
所以S'=32200n-13n2=92n32-200600n2,
令S'=0,解得n=32000081≈6.27,
所以S在[1,6.27]单调递减,在[6.27,+∞)单调递增,
所以S的最小值在n=6或7取得,
当n=6时,S=32×6100+13×6≈0.1595,
当n=7时,S=32×7100+13×7≈0.1598,
所以在n=6时,该建筑体S最小.
4.
【答案】
解:(1)若m=2,则a2=4,b2=3,∴ a=2,c=a2-b2=1,∴ e=ca=12;
(2)由已知得A1-m,0,A2m,0,设Ep,1,
∴ p2m2+13=1,即p2=23m2,
∴ EA1→=-m-p,-1,EA2→=m-p,-1,∴ EA1→⋅EA2→=-m-p,-1⋅m-p,-1=p2-m2+1=-2,
∵ p2=23m2,代入求得m=3;
(3)设直线y=3x+t,联立椭圆可得x2m2+3x+t23=1,
整理得3+3m2x2+23tm2x+t2-3m2=0,
由△≥0,∴ t2≤3m2+3,
联立双曲线可得3x+t25m2-x25=1,整理得3-m2x2+23tx+t2-5m2=0,
由Δ=0,t2=5m2-15,
∴ 5m2-15≤3m2+3,
∴ -3≤m≤3,
又5m2-15≥0,∴ m≥3,∵ m≠3,
综上所述:m∈(3,3].
【考点】
椭圆的离心率
直线与椭圆结合的最值问题
直线与椭圆的位置关系
【解析】
(1)由题意可得a,b,c,可求离心率;
(2)由已知得A1-m,0,A2m,0,设Ep,1,由已知可得p2=23m2,p2-m2+1=-2,求解即可;
(3)设直线y=3x+t,与椭圆方程联立可得t2≤3m2+3,与双曲线方程联立可得t2=5m2-15,可求m的取值范围.
【解答】
解:(1)若m=2,则a2=4,b2=3,∴ a=2,c=a2-b2=1,∴ e=ca=12;
(2)由已知得A1-m,0,A2m,0,设Ep,1,
∴ p2m2+13=1,即p2=23m2,
∴ EA1→=-m-p,-1,EA2→=m-p,-1,∴ EA1→⋅EA2→=-m-p,-1⋅m-p,-1=p2-m2+1=-2,
∵ p2=23m2,代入求得m=3;
(3)设直线y=3x+t,联立椭圆可得x2m2+3x+t23=1,
整理得3+3m2x2+23tm2x+t2-3m2=0,
由△≥0,∴ t2≤3m2+3,
联立双曲线可得3x+t25m2-x25=1,整理得3-m2x2+23tx+t2-5m2=0,
由Δ=0,t2=5m2-15,
∴ 5m2-15≤3m2+3,
∴ -3≤m≤3,
又5m2-15≥0,∴ m≥3,∵ m≠3,
综上所述:m∈(3,3].
5.
【答案】
解:(1)fx=2x3-3x2+x,设hx=fx-gx=2x3-3x2,
h'x=6x2-6x=6xx-1,当x∈[0,1]时,易知h'x=6xx-1≤0,即hx单调减,
∴ hxmax =h0=0,即fx-gx≤0⇒fx≤gx,
∴ gx是fx的“控制函数“;
(2)fx=-x2+x,f14=316,f'x=-2x+1,f'14=12,
∴ hx=12x-14+316=12x+116,fx-hx=-x2+12x-116=-x-142≤0,
∴ fx≤hx,即y=hx为函数y=fx的“控制函数“,
又f14=h14=316,且g14≥f14=316,∴ f14=316;
证明:(3)fx=ax3-a+1x2+x,f'x=3ax2-2a+1x+1,
y=fx在x=x0x0∈0,1处的切线为tx,
tx=f'x0x-x0+fx0,tx0=fx0,t1=0⇒f1=0,
f'x0=3ax02-2a+1x0+1⇒f'x01-x0=f1-fx0=1-x0a1+x0+x02-a+11+x0+1
⇒3ax02-2a+1x0+1=ax02-x0⇒2ax0-1x0-1=0,
x0≠1⇒a=12x0∈12,+∞⇒x0=12a,
f'x0=3ax02-2a+1x0+1=3a12a2-2a+112a+1=-14a,
fx0=a12a3-a+112a2+12a=2a-18a2,
tx=f'x0x-x0+fx0=-14ax-12a+2a-18a2⇒tx=-14ax-1,
fx=xx-1ax-1≤tx⇒ax2-x+14a≥0,x-12a2≥0恒成立,
函数tx必是函数y=fx的“控制函数“,
∀gx=kx+m≥fx⇒∀fx≥fx,fx=fx,x∈0,1是函数y=fx的“控制函数“,
此时“控制函数“gx必与y=fx相切于x点,tx与y=fx在x=12a处相切,且过点1,0,
在12a,1之间的点不可能使得y=fx在12a,1切线下方,所以fc=fc⇒c=12a=x0或c=1,
所以曲线y=fx在x=x0x0∈0,1处的切线过点1,0,且c∈x0,1,
当且仅当c=x0或c=1时,fc=fc.
【考点】
利用导数研究函数的最值
利用导数研究函数的单调性
利用导数研究曲线上某点切线方程
【解析】
(1)设hx=fx-gx=2x3-3x2,h'x=6x2-6x=6xx-1,当x∈[0,1]时,易知h'x=6xx-1≤0,即hx单调减,求得最值即可判断;
(2)根据题意得到fx≤hx,即y=hx为函数y=fx的“控制函数“,代入即可求解;
(3)fx=ax3-a+1x2+x,f'x=3ax2-2a+1x+1,y=fx在x=x0x0∈0,1处的切线为tx,求导整理得到函数tx必是函数y=fx的“控制函数“,又此时“控制函数“gx必与y=fx相切于x点,tx与y=fx在x=12a处相切,且过点1,0,在12a,1之间的点不可能使得y=fx在12a,1切线下方,所以fc=fc⇒c=12a=x0或c=1,即可得证.
【解答】
解:(1)fx=2x3-3x2+x,设hx=fx-gx=2x3-3x2,
h'x=6x2-6x=6xx-1,当x∈[0,1]时,易知h'x=6xx-1≤0,即hx单调减,
∴ hxmax =h0=0,即fx-gx≤0⇒fx≤gx,
∴ gx是fx的“控制函数“;
(2)fx=-x2+x,f14=316,f'x=-2x+1,f'14=12,
∴ hx=12x-14+316=12x+116,fx-hx=-x2+12x-116=-x-142≤0,
∴ fx≤hx,即y=hx为函数y=fx的“控制函数“,
又f14=h14=316,且g14≥f14=316,∴ f14=316;
证明:(3)fx=ax3-a+1x2+x,f'x=3ax2-2a+1x+1,
y=fx在x=x0x0∈0,1处的切线为tx,
tx=f'x0x-x0+fx0,tx0=fx0,t1=0⇒f1=0,
f'x0=3ax02-2a+1x0+1⇒f'x01-x0=f1-fx0=1-x0a1+x0+x02-a+11+x0+1
⇒3ax02-2a+1x0+1=ax02-x0⇒2ax0-1x0-1=0,
x0≠1⇒a=12x0∈12,+∞⇒x0=12a,
f'x0=3ax02-2a+1x0+1=3a12a2-2a+112a+1=-14a,
fx0=a12a3-a+112a2+12a=2a-18a2,
tx=f'x0x-x0+fx0=-14ax-12a+2a-18a2⇒tx=-14ax-1,
fx=xx-1ax-1≤tx⇒ax2-x+14a≥0,x-12a2≥0恒成立,
函数tx必是函数y=fx的“控制函数“,
∀gx=kx+m≥fx⇒∀fx≥fx,fx=fx,x∈0,1是函数y=fx的“控制函数“,
此时“控制函数“gx必与y=fx相切于x点,tx与y=fx在x=12a处相切,且过点1,0,
在12a,1之间的点不可能使得y=fx在12a,1切线下方,所以fc=fc⇒c=12a=x0或c=1,
所以曲线y=fx在x=x0x0∈0,1处的切线过点1,0,且c∈x0,1,
当且仅当c=x0或c=1时,fc=fc.
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