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集合与常用逻辑用语 函数、导数考试题
(时间100分钟,满分150分) 姓名--------------------
一、选择题(本题共12小题 ,每小题5分,共60分)
1.已知函数f(x)=若f(1)=f(-1),则实数a的值等于( )
A.1 B.2
C.3 D.4
解析:选B 根据题意,由f(1)=f(-1)可得a=1-(-1)=2.
2.若全集U=,则集合A=的补集∁UA为( )
A. B.
C. D.
解析:选C 因为U={x∈R|x2≤4}={x∈R|-2≤x≤2},A={x∈R||x+1|≤1}={x∈R|-2≤x≤0}.借助数轴易得∁UA={x∈R|0<x≤2}.
3.下列函数中,恒满足f(2x)=[f(x)]2的是( )
A.f(x)=|x| B.f(x)=(x≠0)
C.f(x)=ex D.f(x)=sin x
解析:选C 若f(x)=ex,则f(2x)=e2x=(ex)2=[f(x)]2.
4.已知函数f(x)=x2+bx(b∈R),则下列结论正确的是( )
A.∀b∈R,f(x)在(0,+∞)上是增函数
B.∀b∈R,f(x)在(0,+∞)上是减函数
C.∃b∈R,f(x)为奇函数
D.∃b∈R,f(x)为偶函数
解析:选D 注意到当b=0时,f(x)=x2是偶函数.
5.已知函数y=f(x)的图象在点M(3,f(3))处的切线方程是y=x+,则f(3)+f′(3)的值为( )
A.1 B.2
C.3 D.5
解析:选B 因为切点(3,f(3))在切线上,所以f(3)=1+=,切点处的导数为切线的斜率,所以f′(3)=,所以f(3)+f′(3)=2.
6.已知集合A是函数f(x)=的定义域,集合B是整数集,则A∩B的子集的个数为( )
A.4 B.6
C.8 D.16
解析:选A 要使函数f(x)有意义,则需解得-1≤x<0或0<x≤1,所以函数的定义域A={x|-1≤x<0,或0<x≤1}.所以A∩B={1,-1},其子集的个数为4.
7.已知a=log23+log2,b=log29-log2,c=log32,则a,b,c的大小关系是( )
A.a=b<c B.a=b>c
C.a<b<c D.a>b>c
解析:选B ∵a=log23+log2=log23,b=log29-log2=log23,
∴a=b.
又∵函数y=logax(a>1)为增函数,
∴a=log23>log22=1,c=log32<log33=1,∴a=b>c.
8.函数y=x-1的图象关于x轴对称的图象大致是( )
解析:选B 函数y=x=,该函数的图象就是抛物线y2=x在x轴及其以上的部分,故函数y=x-1=-1是将上述图象向下平移一个单位得到的,再作其关于x轴对称的图象,即选项B中的图象.
9.若a>2,则函数f(x)=x3-ax2+1在(0,2)内零点的个数为( )
A.3 B.2
C.1 D.0
解析:选C 依题意得f′(x)=x2-2ax,由a>2可知,f′(x)在x∈(0,2)时恒为负,即f(x)在(0,2)内单调递减,又f(0)=1>0,f(2)=-4a+1<0,因此f(x)在(0,2)内只有一个零点.
10.(2012·河南三市第二次调研)设U为全集,对集合X,Y,定义运算“*”,X*Y=∁U(X∩Y).对于任意集合X,Y,Z,则(X*Y)*Z=( )
A.(X∪Y)∩∁UZ B.(X∩Y)∪∁UZ
C.(∁UX∪∁UY)∩Z D.(∁UX∩∁UY)∪Z
解析:选B 依题意得(X*Y)=∁U(X∩Y)=(∁UX)∪(∁UY),(X*Y)*Z=∁U[(X*Y)∩Z]=∁U[∁U(X∩Y)∩Z]={∁U[∁U(X∩Y)]}∪(∁UZ)=(X∩Y)∪(∁UZ).
11.(2012·重庆高考)已知f(x)是定义在R上的偶函数,且以2为周期,则“f(x)为[0,1]上的增函数”是“f(x)为[3,4]上的减函数”的( )
A.既不充分也不必要的条件 B.充分而不必要的条件
C.必要而不充分的条件 D.充要条件
解析:选D 由题意可知函数在[0,1]上是增函数,在[-1,0]上是减函数,在[3,4]上也是减函数;反之也成立.
12.下列命题:
①∀x∈R,不等式x2+2x>4x-3均成立;
②若log2x+logx2≥2,则x>1;
③“若a>b>0且c<0,则>”的逆否命题是真命题;
④若命题p:∀x∈R,x2+1≥1,命题q:∃x∈R,x2-x-1≤0,则命题p∧(¬q)是真命题.其中真命题为( )
A.①②③ B.①②④
C.①③④ D.②③④
解析:选A 由x2+2x>4x-3推得x2-2x+3=(x-1)2+2>0恒成立,故①正确;根据基本不等式可知要使不等式log2x+logx2≥2成立需要x>1,故②正确;由a>b>0得0<<,又c<0,可得>,则可知其逆否命题为真命题,故③正确;命题p是真命题,命题q是真命题,所以p∧(¬q)为假命题,故④不正确.
二、填空题(本题共4小题,每小题5分,共20分)
13.(2013·河北质检)函数y=log(3x-a)的定义域是(,+∞),则a=________.
解析:由3x-a>0得x>.因此,函数y=log(3x-a)的定义域是(,+∞),所以=,即a=2.
答案:2
14. (2012·郑州高三模拟)曲线y=cos x与坐标轴所围成的图形面积是________.
解析:结合图形知其面积为
S=cos xdx+=sin x0-sin x=1-(-1-1)=3.
答案:3
15.(2012·山东高考)若函数f(x)=ax(a>0,a≠1)在[-1,2]上的最大值为4,最小值为m,且函数g(x)=(1-4m)在[0,+∞)上是增函数,则a=________.
解析:函数g(x)在[0,+∞)上为增函数,则1-4m>0,即m<.若a>1,则函数f(x)在[-1,2]上的最小值为=m,最大值为a2=4,解得a=2,=m,与m<矛盾;当0<a<1时,函数f(x)在[-1,2]上的最小值为a2=m,最大值为a-1=4,解得a=,m=<.所以a=.
答案:
16.(2012·福州质检)已知集合M是满足下列条件的函数f(x)的全体:
(1)f(x)既不是奇函数也不是偶函数;(2)函数f(x)有零点.那么在函数①f(x)=|x|-1,②f(x)=2x-1,③f(x)=④f(x)=x2-x-1+ln x中,属于M的有________.(写出所有符合的函数序号)
解析:对于①,∵f(-x)=|-x|-1=|x|-1=f(x),
∴f(x)=|x|-1是偶函数,∴①不符合条件;易知f(x)=2x-1既不是奇函数也不是偶函数,且有一个零点x=0,
∴②符合条件;对于③,令x>0,则-x<0,∴f(x)=x-2,f(-x)=-x+2=-(x-2),即f(x)=-f(-x),
又f(0)=0,∴f(x)=是奇函数,∴③不符合条件;对于④,函数f(x)=x2-x-1+ln x的定义域为(0,+∞),故它既不是奇函数也不是偶函数,∵f′(x)=2x-1+==>0,∴函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,又f(1)=1-1-1+0=-1<0,f(e)=e2-e-1+1=e(e-1)>0,∴函数f(x)在(1,e)上存在零点,∴④符合条件.
答案:②④
三、解答题(本题共6小题,共70分)
17.(本小题满分10分)已知函数y=f(x)的图象关于原点对称,且x>0时,f(x)=x2-2x+3,试求f(x)在R上的表达式,并画出它的图象,根据图象写出它的单调区间.
解:∵f(x)的图象关于原点对称,
∴f(-x)=-f(x),又当x>0时,f(x)=x2-2x+3,
∴当x<0时,f(x)=-x2-2x-3.
当x=0时,f(x)=0.
∴函数解析式为f(x)=
作出函数的图象如图.
根据图象可以得函数的增区间为(-∞,-1),(1,+∞);
函数的减区间为(-1,0),(0,1).
18.(本小题满分12分)
已知函数f(x)=log3(ax+b)的部分图象如右图所示.
(1)求f(x)的解析式与定义域;
(2)函数f(x)的图象能否由y=log3x的图象平移变换得到.
解:(1)由图可知(2,1)(5,2)是f(x)=log3(ax+b)上的两点,将其代入函数表达式可得⇒
∴f(x)的解析式为f(x)=log3(2x-1).
∵f(x)有意义需满足2x-1>0,∴x>.
∴f(x)的定义域为.
(2)∵f(x)=log3(2x-1)=log3
=log3+log32,
∴f(x)的图象是由y=log3x的图象向右平移个单位,再向上平移log32个单位得到的.
故可以由y=log3x的图象平移得到.
19.(本小题满分12分)已知函数f(x)=x(x2-ax-3).
(1)若f(x)在区间[1,+∞)上是增函数,求实数a的取值范围;
(2)若x=-是f(x)的极值点,求f(x)在区间[1,4]上的最大值.
解:(1)∵f(x)=x(x2-ax-3),∴f′(x)=3x2-2ax-3.
∵f(x)在[1,+∞)上是增函数,
∴在[1,+∞)上恒有f′(x)≥0,
即3x2-2ax-3≥0在[1,+∞)上恒成立.
得a≤在[1,+∞)上恒成立.
∵当x≥1时,≥(1-1)=0,
∴a≤0.
(2)依题意得f′=0,
即+a-3=0,得a=4,
故f(x)=x3-4x2-3x.
令f′(x)=3x2-8x-3=0,得x1=-,x2=3.
当x在[1,4]上变化时,f′(x)与f(x)的变化情况如下表:
x
1
(1,3)
3
(3,4)
4
f′(x)
-
0
+
f(x)
-6
-18
-12
所以f(x)在区间[1,4]上的最大值是f(1)=-6.
20.(本小题满分12分)经市场调查,某种商品在过去50天的销售量和价格均为销售时间t(天)的函数,且销售量近似地满足f(t)=-2t+200(1≤t≤50,t∈N).前30天价格为g(t)=t+30(1≤t≤30,t∈N),后20天价格为g(t)=45(31≤t≤50,t∈N).
(1)写出该种商品的日销售额S与时间t的函数关系;
(2)求日销售额S的最大值.
解:(1)根据题意,得
S=
=
(2)①∵当1≤t≤30,t∈N时,S=-(t-20)2+6 400,
∴当t=20时,S的最大值为6 400.
②当31≤t≤50,t∈N时,S=-90t+9 000为减函数,
∴当t=31时,S的最大值为6 210.
∵6 210<6 400,
∴当t=20时,日销售额S有最大值6 400.
21.(本小题满分12分)已知函数f(x)=(x∈R),a为正数.
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)若对任意x1,x2∈[0,4]均有|f(x1)-f(x2)|<1成立,求实数a的取值范围.
解:(1)∵f(x)=,
∴f′(x)==.
令f′(x)=0,解得x1=0,x2=3.
∵a>0,
∴由f′(x)>0,得0<x<3;由f′(x)<0,得x<0或x>3.故函数f(x)的单调递增区间为(0,3),单调递减区间为(-∞,0),(3,+∞).
(2)由(1)易知函数f(x)在[0,3]上为增函数,在[3,4] 上为减函数.
∴函数f(x)在[0,4]上的最大值f(3)=,
又∵f(0)=-a<0,f(4)=11ae-4>0,
∴f(0)<f(4).
∴f(x)在[0,4]上的最小值为f(0)=-a.
∴要使函数f(x)对任意x1,x2∈[0,4]均有
|f(x1)-f(x2)|<1成立,只需|f(3)-f(0)|<1即可,
即<1.
∵a>0,∴0<a<.
22.(本小题满分12分)已知函数f(x)=x3+x2-ax-a,x∈R,其中a>0.
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)若函数f(x)在区间(-2,0)内恰有两个零点,求a的取值范围;
(3)当a=1时,设函数f(x)在区间[t,t+3]上的最大值为M(t),最小值为m(t),记g(t)=M(t)-m(t),求函数g(t)在区间[-3,-1]上的最小值.
解:(1)f′(x)=x2+(1-a)x-a=(x+1)(x-a).
由f′(x)=0,得x1=-1,x2=a>0.
当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:
x
(-∞,-1)
-1
(-1,a)
a
(a,+∞)
f′(x)
+
0
-
0
+
f(x)
极大值
极小值
故函数f(x)的单调递增区间是(-∞,-1),(a,+∞);单调递减区间是(-1,a).
(2)由(1)知f(x)在区间(-2,-1)内单调递增,在区间(-1,0)内单调递减,从而函数f(x)在区间(-2,0)内恰有两个零点即解得0<a<.
所以a的取值范围是.
(3)当a=1时,f(x)=x3-x-1.由(1)知f(x)在[-3,-1]上单调递增,在[-1,1]上单调递减,在[1,2]上单调递增.
①当t∈[-3,-2]时,t+3∈[0,1],-1∈[t,t+3],f(x)在[t,-1]上单调递增,在[-1,t+3]上单调递减.因此,f(x)在[t,t+3]上的最大值M(t)=f(-1)=-,而最小值m(t)为f(t)与f(t+3)中的较小者.由f(t+3)-f(t)=3(t+1)(t+2)知,当t∈[-3,-2]时,f(t)≤f(t+3),故m(t)=f(t),所以g(t)=f(-1)-f(t).而f(t)在[-3,-2]上单调递增,因此f(t)≤f(-2)=-.所以g(t)在[-3,-2]上的最小值为g(-2)=--=.
②当t∈[-2,-1]时,t+3∈[1,2],且-1,1∈[t,t+3].
下面比较f(-1),f(1),f(t),f(t+3)的大小.
由f(x)在[-2,-1],[1,2]上单调递增,有
f(-2)≤f(t)≤f(-1),f(1)≤f(t+3)≤f(2).
又由f(1)=f(-2)=-,f(-1)=f(2)=-,
从而M(t)=f(-1)=-,m(t)=f(1)=-.
所以g(t)=M(t)-m(t)=.
综上,函数g(t)在区间[-3,-1]上的最小值为.
第一节 平面向量的概念及其线性运算
*基础知识填空*
一、向量的有关概念
1.向量:既有大小又有方向的量叫向量;向量的大小叫做向量的模.
2.零向量:长度等于0的向量,其方向是任意的.
3.单位向量:长度等于1个单位的向量.
4.平行向量:方向相同或相反的非零向量,又叫共线向量,规定:0与任一向量共线.
5.相等向量:长度相等且方向相同的向量.
6.相反向量:长度相等且方向相反的向量.
二、向量的线性运算
向量运算
定义
法则(或几何意义)
运算律
加法
求两个向量和的运算
三角形法则
平行四边形法则
(1)交换律:a+b=b+a;
(2)结合律:(a+b)+c=a+(b+c)
减法
求a与b的相反向量-b的和的运算叫做a与b的差
三角形法则
三、向量的数乘运算及其几何意义
1.定义:实数λ与向量a的积是一个向量,这种运算叫向量的数乘,记作λa,它的长度与方向规定如下:
①|λa|=|λ||a|;
②当λ>0时,λa的方向与a的方向相同;当λ<0时,λa的方向与a的方向相反;当λ=0时,λa=0.
2.运算律:设λ,μ是两个实数,则:
①λ(μa)=(λμ)a;②(λ+μ)a=λ a+μ a;③λ(a+b)=λa+λb.
四、共线向量定理
向量a(a≠0)与b共线,当且仅当有唯一一个实数λ,使得b=λa.
[小题练习]
1.下列命题正确的是( )
A.不平行的向量一定不相等
B.平面内的单位向量有且仅有一个
C.a与b是共线向量,b与c是平行向量,则a与c是方向相同的向量
D.若a与b平行,则b与a方向相同或相反
解析:选A 对于B,单位向量不是仅有一个,故B错;对于C,a与c的方向也可能相反,故C错;对于D,若b=0,则b的方向是任意的,故D错,综上可知选A.
2.如右图所示,向量a-b等于( )
A.-4e1-2e2 B.-2e1-4e2
C.e1-3e2 D.3e1-e2
解析:选C 由题图可得a-b==e1-3e2.
3.(教材习题改编)设a,b为不共线向量,=a+2b,=-4a-b,=-5a-3b,则下列关系式中正确的是( )
A.= B.=2
C.=- D.=-2
解析:选B =++=a+2b+(-4a-b)+(-5a-3b)=-8a-2b=2(-4a-b)=2.
4.若菱形ABCD的边长为2,则|-+|=________.
解析:|-+|=|++|=||=2.
答案:2
5.已知a与b是两个不共线向量,且向量a+λb与-(b-3a)共线,则λ=________.
解析:由题意知a+λb=k[-(b-3a)],
所以解得
答案:-
共线向量定理应用时的注意点
(1)向量共线的充要条件中要注意“a≠0”,否则λ可能不存在,也可能有无数个.
(2)证明三点共线问题,可用向量共线来解决,但应注意向量共线与三点共线的区别与联系,当两向量共线且有公共点时,才能得出三点共线;另外,利用向量平行证明向量所
在直线平行,必须说明这两条直线不重合.
考点一.向量的有关概念
典题导入
[例1] 给出下列命题:
①两个具有共同终点的向量,一定是共线向量;
②若A,B,C,D是不共线的四点,则=是四边形ABCD为平行四边形的充要条件;
③若a与b同向,且|a|>|b|,则a>b;
④λ,μ为实数,若λa=μb,则a与b共线.
其中假命题的个数为( )
A.1 B.2
C.3 D.4
[自主解答] ①不正确.当起点不在同一直线上时,虽然终点相同,但向量不共线.
②正确.∵=,∴||=||且∥.
又∵A,B,C,D是不共线的四点,
∴四边形ABCD是平行四边形.
反之,若四边形ABCD是平行四边形,则AB綊DC且与方向相同,因此=.
③不正确.两向量不能比较大小.
④不正确.当λ=μ=0时,a与b可以为任意向量,满足λa=μb,但a与b不一定共线.
[答案] C
由题悟法
1.平面向量的概念辨析题的解题方法
准确理解向量的基本概念是解决该类问题的关键,特别是对相等向量、零向量等概念的理解要到位,充分利用反例进行否定也是行之有效的方法.
2.几个重要结论
(1)向量相等具有传递性,非零向量的平行具有传递性;
(2)向量可以平移,平移后的向量与原向量是相等向量;
(3)向量平行与起点的位置无关.
以题试法
1.设a0为单位向量,①若a为平面内的某个向量,则a=|a|a0;②若a与a0平行,则a=|a|a0;③若a与a0平行且|a|=1,则a=a0.上述命题中,假命题的个数是( )
A.0 B.1
C.2 D.3
解析:选D 向量是既有大小又有方向的量,a与|a|a0的模相同,但方向不一定相同,故①是假命题;若a与a0平行,则a与a0的方向有两种情况:一是同向,二是反向,反向时a=-|a|a0,故②③也是假命题.综上所述,假命题的个数是3.
考点二 向量的线性运算
典题导入
[例2] (1)(2011·四川高考)如图,正六边形ABCDEF中,++=( )
A.0 B.
C. D.
(2)在△ABC中,已知D是AB边上一点,若=2,=+λ,则λ等于( )
A. B.
C.- D.-
[自主解答] (1)如图,∵在正六边形ABCDEF中,=,=,
∴++=++=+=+=CF―→.
(2)∵=+,=+,
∴2=+++.
又∵=2,
∴2=++
=++(-)
=+.
∴=+,即λ=.
[答案] (1)D (2)A
由题悟法
在进行向量的线性运算时要尽可能转化到平行四边形或三角形中,运用平行四边形法则、三角形法则求解,并注意利用平面几何的性质,如三角形中位线、相似三角形等知识.
以题试法
2.(2012·汉阳调研)若A,B,C,D是平面内任意四点,给出下列式子:
①+=+;②+=+;
③-=+.其中正确的有( )
A.0个 B.1个
C.2个 D.3个
解析:选C ①式的等价式是-=-,左边=+,右边=+,不一定相等;②式的等价式是-=-,+=+=成立;③式的等价式是-=+,=成立.
考点三 共 线 向 量
典题导入
[例3] 设两个非零向量a与b不共线.
(1)若=a+b,=2a+8b,=3(a-b).求证:A,B,D三点共线;
(2)试确定实数k,使ka+b和a+kb共线.
[自主解答] (1)证明:∵=a+b,=2a+8b,
=3(a-b),
∴=+=2a+8b+3(a-b)
=2a+8b+3a-3b
=5(a+b)=5.
∴,共线,
又∵它们有公共点B,∴A,B,D三点共线.
(2)∵ka+b与a+kb共线,
∴存在实数λ,使ka+b=λ(a+kb),
即ka+b=λa+λkb.
∴(k-λ)a=(λk-1)b.
∵a,b是不共线的两个非零向量,
∴k-λ=λk-1=0,即k2-1=0.
∴k=±1.
由题悟法
1.当两向量共线时,只有非零向量才能表示与之共线的其他向量,解决向量共线问题要注意待定系数法和方程思想的运用.
2.证明三点共线问题,可用向量共线来解决,但应注意向量共线与三点共线的区别与联系.
以题试法
3.已知a,b不共线,=a,=b,=c,=d,=e,设t∈R,如果3a=c,2b=d,e=t(a+b),是否存在实数t使C,D,E三点在一条直线上?若存在,求出实数t的值,若不存在,请说明理由.
解:由题设知,=d-c=2b-3a,=e-c=(t-3)a+tb,C,D,E三点在一条直线上的充要条件是存在实数k,使得=k,即(t-3)a+tb=-3ka+2kb,
整理得(t-3+3k)a=(2k-t)b.
因为a,b不共线,所以有
解之得t=.
故存在实数t=使C,D,E三点在一条直线上.
[高考典例]
(2012·四川高考)设a,b都是非零向量,下列四个条件中,使=成立的充分条件是( )
A.a=-b B.a∥b
C.a=2b D.a∥b且|a|=|b|
[尝试解题] 对于A,当a=-b时,≠;对于B,注意当a∥b时,与可能反向;对于C,当a=2b时,==;对于D,当a∥b,且|a|=|b|时,可能有a=-b,此时≠.综上所述,使=成立的充分条件是a=2b.
[答案] C
过关检测作业题
1.对于非零向量a,b,“a+b=0”是“a∥b”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
解析:选A 由a∥b⇒a=λb,不能得出a+b=0.
2.已知向量p=+,其中a,b均为非零向量,则|p|的取值范围是( )
A.[0, ] B.[0,1]
C.(0,2] D.[0,2]
解析:选D 由已知向量p是两个单位向量的和,当这两个单位向量同向时,|p|max=2,当这两个单位向量反向时,|p|min=0.
3.下列等式:①0a=-a;②-(-a)=a;③a+(-a)=0;④a+0a;⑤a-b=a+(-b).正确的个数是( )
A.2 B.3
C.4 D.5
解析:选C a+(-a)=0,故③错.
4.(2012·福州模拟)若a+b+c=0,则a,b,c( )
A.都是非零向量时也可能无法构成一个三角形
B.一定不可能构成三角形
C.都是非零向量时能构成三角形
D.一定可构成三角形
解析:选A 当a,b,c为非零向量且不共线时可构成三角形,而当a,b,c为非零向量共线时不能构成三角形.
5.(2012·威海质检)已知平面上不共线的四点O,A,B,C.若+2=3,则的值为( )
A. B.
C. D.
解析:选A 由+2=3,得-=2-2 ,即=2,所以=.
6.(2012·海淀期末)如图,正方形ABCD中,点E是DC的中点,点F是BC的一个三等分点(靠近B),那么=( )
A. - B. +
C. + D. -
解析:选D 在△CEF中,有=+,因为点E为DC的中点,所以=.因为点F为BC的一个三等分点,所以=.所以=+=+=-.
7.设e1,e2是两个不共线向量,已知=2e1-8e2,
=e1+3e2,=2e1-e2.
(1)求证:A,B,D三点共线;
(2)若=3e1-ke2,且B,D,F三点共线,求k的值.
解:(1)证明:由已知得=-=(2e1-e2)-(e1+3e2)=e1-4e2
∵=2e1-8e2,∴=2,
又∵AB与BD有公共点B,
∴A,B,D三点共线.
(2)由(1)可知=e1-4e2,且=3e1-ke2,
∵B,D,F三点共线,得=λ,
即3e1-ke2=λe1-4λe2,
得解得k=12,
∴k=12.
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