2021-2022年高三高考仿真练习题数学理
2023年数学高考复习真题演练(2021-2022年高考真题)第2讲 函数与导数(含详解)

第2讲 函数与导数一、单选题 1.(2022·全国·高考真题)已知函数()f x 的定义域为R ,且()()()(),(1)1f x y f x y f x f y f ++-==,则221()k f k ==∑( )A .3-B .2-C .0D .12.(2022·全国·高考真题(理))已知函数(),()f x g x 的定义域均为R ,且()(2)5,()(4)7f x g x g x f x +-=--=.若()y g x =的图像关于直线2x =对称,(2)4g =,则221()k f k ==∑( )A .21-B .22-C .23-D .24-3.(2022·全国·高考真题)已知正四棱锥的侧棱长为l ,其各顶点都在同一球面上.若该球的体积为36π,且3l ≤≤ )A .8118,4⎡⎤⎢⎥⎣⎦B .2781,44⎡⎤⎢⎥⎣⎦C .2764,43⎡⎤⎢⎥⎣⎦D .[18,27]4.(2022·全国·高考真题)设0.110.1e ,ln 0.99a b c ===-,,则( )A .a b c <<B .c b a <<C .c a b <<D .a c b <<5.(2022·全国·高考真题(文))如图是下列四个函数中的某个函数在区间[3,3]-的大致图像,则该函数是( )A .3231x xy x -+=+B .321x xy x -=+ C .22cos 1x x y x =+ D .22sin 1xy x =+ 6.(2022·全国·高考真题(文))函数()()cos 1sin 1f x x x x =+++在区间[]0,2π的最小值、最大值分别为( )A .ππ22-,B .3ππ22-, C .ππ222-+,D .3ππ222-+, 7.(2022·全国·高考真题(理))已知3111,cos ,4sin 3244a b c ===,则( ) A .c b a >> B .b a c >> C .a b c >> D .a c b >>8.(2022·全国·高考真题(理))函数()33cos x xy x-=-在区间ππ,22⎡⎤-⎢⎥⎣⎦的图象大致为( )A .B .C .D .9.(2022·全国·高考真题(理))当1x =时,函数()ln bf x a x x=+取得最大值2-,则(2)f '=( ) A .1-B .12-C .12D .110.(2022·全国·高考真题(文))已知910,1011,89m m m a b ==-=-,则( ) A .0a b >>B .0a b >>C .0b a >>D .0b a >>11.(2021·全国·高考真题)已知5log 2a =,8log 3b =,12c =,则下列判断正确的是( ) A .c b a <<B .b a c <<C .a c b <<D .a b c <<12.(2021·全国·高考真题)已知函数()f x 的定义域为R ,()2f x +为偶函数,()21f x +为奇函数,则( ) A .102f ⎛⎫-= ⎪⎝⎭B .()10f -=C .()20f =D .()40f =13.(2021·全国·高考真题(理))设函数()f x 的定义域为R ,()1f x +为奇函数,()2f x +为偶函数,当[]1,2x ∈时,2()f x ax b =+.若()()036f f +=,则92f ⎛⎫= ⎪⎝⎭( )A .94-B .32-C .74D .5214.(2021·全国·高考真题(理))设2ln1.01a =,ln1.02b =,1c =.则( )A .a b c <<B .b c a <<C .b a c <<D .c a b <<15.(2021·全国·高考真题(理))设B 是椭圆2222:1(0)x y C a b a b +=>>的上顶点,若C 上的任意一点P 都满足||2PB b ≤,则C 的离心率的取值范围是( )A .⎫⎪⎪⎣⎭B .1,12⎡⎫⎪⎢⎣⎭C .⎛ ⎝⎦D .10,2⎛⎤⎥⎝⎦16.(2021·全国·高考真题(文))设()f x 是定义域为R 的奇函数,且()()1f x f x +=-.若1133f ⎛⎫-= ⎪⎝⎭,则53f ⎛⎫= ⎪⎝⎭( ) A .53-B .13-C .13D .5317.(2021·全国·高考真题(理))设0a ≠,若x a =为函数()()()2f x a x a x b =--的极大值点,则( ) A .a b <B .a b >C .2ab a <D .2ab a >18.(2021·全国·高考真题)若过点(),a b 可以作曲线e x y =的两条切线,则( ) A .e b a < B .e a b < C .0e b a << D .0e a b <<二、多选题19.(2022·全国·高考真题)已知函数()sin(2)(0π)f x x ϕϕ=+<<的图像关于点2π,03⎛⎫ ⎪⎝⎭中心对称,则( )A .()f x 在区间5π0,12⎛⎫⎪⎝⎭单调递减B .()f x 在区间π11π,1212⎛⎫- ⎪⎝⎭有两个极值点C .直线7π6x =是曲线()y f x =的对称轴D .直线y x =是曲线()y f x =的切线 20.(2022·全国·高考真题)已知函数()f x 及其导函数()'f x 的定义域均为R ,记()()g x f x '=,若322f x ⎛⎫- ⎪⎝⎭,(2)g x +均为偶函数,则( )A .(0)0f =B .102g ⎛⎫-= ⎪⎝⎭C .(1)(4)f f -=D .(1)(2)g g -=21.(2022·全国·高考真题)已知函数3()1f x x x =-+,则( ) A .()f x 有两个极值点B .()f x 有三个零点C .点(0,1)是曲线()y f x =的对称中心D .直线2y x =是曲线()y f x =的切线22.(2022·全国·高考真题)曲线ln ||y x =过坐标原点的两条切线的方程为____________,____________. 23.(2022·全国·高考真题(文))若()1ln 1f x a b x++-=是奇函数,则=a _____,b =______. 四、填空题24.(2022·全国·高考真题(理))已知1x x =和2x x =分别是函数2()2e x f x a x =-(0a >且1a ≠)的极小值点和极大值点.若12x x <,则a 的取值范围是____________.25.(2022·全国·高考真题)若曲线()e x y x a =+有两条过坐标原点的切线,则a 的取值范围是________________.26.(2021·全国·高考真题)已知函数12()1,0,0x f x e x x <=>-,函数()f x 的图象在点()()11,A x f x 和点()()22,B x f x 的两条切线互相垂直,且分别交y 轴于M ,N 两点,则||||AM BN 取值范围是_______. 27.(2021·全国·高考真题)写出一个同时具有下列性质①②③的函数():f x _______. ①()()()1212f x x f x f x =;②当(0,)x ∈+∞时,()0f x '>;③()'f x 是奇函数. 28.(2021·全国·高考真题(理))曲线212x y x -=+在点()1,3--处的切线方程为__________. 29.(2021·全国·高考真题)已知函数()()322x xx a f x -=⋅-是偶函数,则=a ______.30.(2021·全国·高考真题)函数()212ln f x x x =--的最小值为______. 五、解答题31.(2022·全国·高考真题(文))已知函数1()(1)ln f x ax a x x=--+.(1)当0a =时,求()f x 的最大值;(2)若()f x 恰有一个零点,求a 的取值范围.32.(2022·全国·高考真题)已知函数()e e ax x f x x =-. (1)当1a =时,讨论()f x 的单调性;(2)当0x >时,()1f x <-,求a 的取值范围; (3)设n *∈N21ln(1)n n +>++.33.(2022·全国·高考真题)已知函数()x f x e ax =-和()ln g x ax x =-有相同的最小值.(1)求a ;(2)证明:存在直线y b =,其与两条曲线()y f x =和()y g x =共有三个不同的交点,并且从左到右的三个交点的横坐标成等差数列.34.(2022·全国·高考真题(理))已知函数()()ln 1e x f x x ax -=++(1)当1a =时,求曲线()y f x =在点()()0,0f 处的切线方程; (2)若()f x 在区间()()1,0,0,-+∞各恰有一个零点,求a 的取值范围. 35.(2022·全国·高考真题(理))已知函数()ln x f x x a xx e -=+-.(1)若()0f x ≥,求a 的取值范围;(2)证明:若()f x 有两个零点12,x x ,则环121x x <.36.(2021·全国·高考真题)已知函数2()(1)x f x x e ax b =--+. (1)讨论()f x 的单调性;(2)从下面两个条件中选一个,证明:()f x 只有一个零点 ①21,222e a b a <≤>; ②10,22a b a <<≤.37.(2021·全国·高考真题(理))设函数()()ln f x a x =-,已知0x =是函数()y xf x =的极值点. (1)求a ; (2)设函数()()()x f x g x xf x +=.证明:()1g x <.38.(2021·全国·高考真题(理))已知0a >且1a ≠,函数()(0)ax x f x x a=>.(1)当2a =时,求()f x 的单调区间; (2)若曲线()y f x =与直线1y =有且仅有两个交点,求a 的取值范围.第2讲 函数与导数一、单选题 1.(2022·全国·高考真题)已知函数()f x 的定义域为R ,且()()()(),(1)1f x y f x y f x f y f ++-==,则221()k f k ==∑( )A .3-B .2-C .0D .1【答案】A 【解析】 【分析】根据题意赋值即可知函数()f x 的一个周期为6,求出函数一个周期中的()()()1,2,,6f f f 的值,即可解出.【详解】因为()()()()f x y f x y f x f y ++-=,令1,0x y ==可得,()()()2110f f f =,所以()02f =,令0x =可得,()()()2f y f y f y +-=,即()()f y f y =-,所以函数()f x 为偶函数,令1y =得,()()()()()111f x f x f x f f x ++-==,即有()()()21f x f x f x ++=+,从而可知()()21f x f x +=--,()()14f x f x -=--,故()()24f x f x +=-,即()()6f x f x =+,所以函数()f x 的一个周期为6.因为()()()210121f f f =-=-=-,()()()321112f f f =-=--=-,()()()4221f f f =-==-,()()()5111f f f =-==,()()602f f ==,所以一个周期内的()()()1260f f f +++=.由于22除以6余4,所以()()()()()221123411213k f k f f f f ==+++=---=-∑.故选:A .2.(2022·全国·高考真题(理))已知函数(),()f x g x 的定义域均为R ,且()(2)5,()(4)7f x g x g x f x +-=--=.若()y g x =的图像关于直线2x =对称,(2)4g =,则221()k f k ==∑( )A .21-B .22-C .23-D .24-【答案】D 【解析】 【分析】根据对称性和已知条件得到()(2)2f x f x +-=-,从而得到()()()352110f f f +++=-,()()()462210f f f +++=-,然后根据条件得到(2)f 的值,再由题意得到()36g =从而得到()1f 的值即可求解.【详解】因为()y g x =的图像关于直线2x =对称, 所以()()22g x g x -=+,因为()(4)7g x f x --=,所以(2)(2)7g x f x +--=,即(2)7(2)g x f x +=+-, 因为()(2)5f x g x +-=,所以()(2)5f x g x ++=, 代入得[]()7(2)5f x f x ++-=,即()(2)2f x f x +-=-, 所以()()()()35212510f f f +++=-⨯=-,()()()()46222510f f f +++=-⨯=-.因为()(2)5f x g x +-=,所以(0)(2)5f g +=,即()01f =,所以()(2)203f f =--=-. 因为()(4)7g x f x --=,所以(4)()7g x f x +-=,又因为()(2)5f x g x +-=, 联立得,()()2412g x g x -++=,所以()y g x =的图像关于点()3,6中心对称,因为函数()g x 的定义域为R , 所以()36g =因为()(2)5f x g x ++=,所以()()1531f g =-=-. 所以()()()()()()()()221123521462213101024()k f f f f f f f f f k =+++++++++=----=-⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦=∑.故选:D 【点睛】含有对称轴或对称中心的问题往往条件比较隐蔽,考生需要根据已知条件进行恰当的转化,然后得到所需的一些数值或关系式从而解题.3.(2022·全国·高考真题)已知正四棱锥的侧棱长为l ,其各顶点都在同一球面上.若该球的体积为36π,且3l ≤≤ )A .8118,4⎡⎤⎢⎥⎣⎦B .2781,44⎡⎤⎢⎥⎣⎦C .2764,43⎡⎤⎢⎥⎣⎦D .[18,27]【答案】C 【解析】 【分析】设正四棱锥的高为h ,由球的截面性质列方程求出正四棱锥的底面边长与高的关系,由此确定正四棱锥体积的取值范围. 【详解】∵ 球的体积为36π,所以球的半径3R =,设正四棱锥的底面边长为2a ,高为h ,则2222l a h =+,22232(3)a h =+-, 所以26h l =,2222a l h =-所以正四棱锥的体积42622411214()=333366936l l l V Sh a h l l ⎛⎫==⨯⨯=⨯-⨯- ⎪⎝⎭,所以5233112449696l l V l l ⎛⎫⎛⎫-'=-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,当3l ≤≤0V '>,当l ≤0V '<,所以当l =V 取最大值,最大值为643,又3l =时,274V =,l =814V =,所以正四棱锥的体积V 的最小值为274, 所以该正四棱锥体积的取值范围是276443⎡⎤⎢⎥⎣⎦,.故选:C.4.(2022·全国·高考真题)设0.110.1e ,ln 0.99a b c ===-,,则( )A .a b c <<B .c b a <<C .c a b <<D .a c b <<【答案】C 【解析】 【分析】构造函数()ln(1)f x x x =+-, 导数判断其单调性,由此确定,,a b c 的大小. 【详解】设()ln(1)(1)f x x x x =+->-,因为1()111x f x x x'=-=-++, 当(1,0)x ∈-时,()0f x '>,当,()0x ∈+∞时()0f x '<,所以函数()ln(1)f x x x =+-在(0,)+∞单调递减,在(1,0)-上单调递增, 所以1()(0)09f f <=,所以101ln 099-<,故110ln ln 0.999>=-,即b c >,所以1()(0)010f f -<=,所以91ln +01010<,故1109e 10-<,所以11011e 109<,故a b <,设()e ln(1)(01)xg x x x x =+-<<,则()()21e 11()+1e 11x xx g x x x x -+'=+=--,令2()e (1)+1x h x x =-,2()e (21)x h x x x '=+-,当01x <时,()0h x '<,函数2()e (1)+1x h x x =-单调递减,11x <<时,()0h x '>,函数2()e (1)+1x h x x =-单调递增, 又(0)0h =,所以当01x <<时,()0h x <,所以当01x <<时,()0g x '>,函数()e ln(1)x g x x x =+-单调递增,所以(0.1)(0)0g g >=,即0.10.1e ln 0.9>-,所以a c > 故选:C.5.(2022·全国·高考真题(文))如图是下列四个函数中的某个函数在区间[3,3]-的大致图像,则该函数是( )A .3231x xy x -+=+B .321x xy x -=+ C .22cos 1x x y x =+D .22sin 1xy x =+ 【答案】A 【解析】 【分析】由函数图像的特征结合函数的性质逐项排除即可得解. 【详解】设()321x xf x x -=+,则()10f =,故排除B;设()22cos 1x x h x x =+,当π0,2x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,0cos 1x <<, 所以()222cos 2111x x xh x x x =<≤++,故排除C; 设()22sin 1xg x x =+,则()2sin 33010g =>,故排除D. 故选:A.6.(2022·全国·高考真题(文))函数()()cos 1sin 1f x x x x =+++在区间[]0,2π的最小值、最大值分别为( )A .ππ22-,B .3ππ22-, C .ππ222-+,D .3ππ222-+, 【答案】D 【解析】 【分析】利用导数求得()f x 的单调区间,从而判断出()f x 在区间[]0,2π上的最小值和最大值. 【详解】()()()sin sin 1cos 1cos f x x x x x x x '=-+++=+,所以()f x 在区间π0,2⎛⎫ ⎪⎝⎭和3π,2π2⎛⎫ ⎪⎝⎭上()0f x '>,即()f x 单调递增;在区间π3π,22⎛⎫⎪⎝⎭上()0f x '<,即()f x 单调递减,又()()02π2f f ==,ππ222f ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭,3π3π3π11222f ⎛⎫⎛⎫=-++=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以()f x 在区间[]0,2π上的最小值为3π2-,最大值为π22+. 故选:D7.(2022·全国·高考真题(理))已知3111,cos ,4sin 3244a b c ===,则( ) A .c b a >> B .b a c >>C .a b c >>D .a c b >>【答案】A 【解析】 【分析】 由14tan 4c b =结合三角函数的性质可得c b >;构造函数21()cos 1,(0,)2f x x x x =+-∈+∞,利用导数可得b a >,即可得解. 【详解】 因为14tan 4c b =,因为当π0,,sin tan 2x x x x ⎛⎫∈<< ⎪⎝⎭所以11tan44>,即1cb >,所以c b >;设21()cos 1,(0,)2f x x x x =+-∈+∞, ()sin 0f x x x '=-+>,所以()f x 在(0,)+∞单调递增,则1(0)=04f f ⎛⎫> ⎪⎝⎭,所以131cos 0432->,所以b a >,所以c b a >>, 故选:A8.(2022·全国·高考真题(理))函数()33cos x xy x -=-在区间ππ,22⎡⎤-⎢⎥⎣⎦的图象大致为( )A .B .C .D .【答案】A 【解析】 【分析】由函数的奇偶性结合指数函数、三角函数的性质逐项排除即可得解. 【详解】令()()33cos ,,22x xf x x x ππ-⎡⎤=-∈-⎢⎥⎣⎦,则()()()()()33cos 33cos x x x xf x x x f x ---=--=--=-,所以()f x 为奇函数,排除BD ;又当0,2x π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,330,cos 0x x x -->>,所以()0f x >,排除C.故选:A.9.(2022·全国·高考真题(理))当1x =时,函数()ln bf x a x x=+取得最大值2-,则(2)f '=( ) A .1- B .12-C .12D .1【答案】B 【解析】【分析】根据题意可知12f ,()10f '=即可解得,a b ,再根据()f x '即可解出.【详解】因为函数()f x 定义域为()0,∞+,所以依题可知,12f ,()10f '=,而()2a bf x x x '=-,所以2,0b a b =--=,即2,2a b =-=-,所以()222f x x x'=-+,因此函数()f x 在()0,1上递增,在()1,+∞上递减,1x =时取最大值,满足题意,即有()112122f '=-+=-. 故选:B.10.(2022·全国·高考真题(文))已知910,1011,89m m m a b ==-=-,则( ) A .0a b >>B .0a b >>C .0b a >>D .0b a >>【答案】A 【解析】 【分析】根据指对互化以及对数函数的单调性即可知9log 101m =>,再利用基本不等式,换底公式可得lg11m >,8log 9m >,然后由指数函数的单调性即可解出.【详解】由910m=可得9lg10log 101lg 9m ==>,而()222lg9lg11lg99lg9lg111lg1022+⎛⎫⎛⎫<=<= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以lg10lg11lg 9lg10>,即lg11m >,所以lg11101110110m a =->-=.又()222lg8lg10lg80lg8lg10lg922+⎛⎫⎛⎫<=< ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以lg9lg10lg8lg9>,即8log 9m >, 所以8log 989890m b =-<-=.综上,0a b >>. 故选:A.11.(2021·全国·高考真题)已知5log 2a =,8log 3b =,12c =,则下列判断正确的是( ) A .c b a << B .b a c <<C .a c b <<D .a b c <<【答案】C 【解析】 【分析】对数函数的单调性可比较a 、b 与c 的大小关系,由此可得出结论. 【详解】55881log 2log log log 32a b =<==,即a c b <<. 故选:C.12.(2021·全国·高考真题)已知函数()f x 的定义域为R ,()2f x +为偶函数,()21f x +为奇函数,则( ) A .102f ⎛⎫-= ⎪⎝⎭B .()10f -=C .()20f =D .()40f =【答案】B 【解析】 【分析】推导出函数()f x 是以4为周期的周期函数,由已知条件得出()10f =,结合已知条件可得出结论. 【详解】因为函数()2f x +为偶函数,则()()22f x f x +=-,可得()()31f x f x +=-, 因为函数()21f x +为奇函数,则()()1221f x f x -=-+,所以,()()11f x f x -=-+,所以,()()()311f x f x f x +=-+=-,即()()4f x f x =+, 故函数()f x 是以4为周期的周期函数,因为函数()()21F x f x =+为奇函数,则()()010F f ==, 故()()110f f -=-=,其它三个选项未知. 故选:B.13.(2021·全国·高考真题(理))设函数()f x 的定义域为R ,()1f x +为奇函数,()2f x +为偶函数,当[]1,2x ∈时,2()f x ax b =+.若()()036f f +=,则92f ⎛⎫= ⎪⎝⎭( )A .94-B .32-C .74D .52【答案】D 【解析】 【分析】通过()1f x +是奇函数和()2f x +是偶函数条件,可以确定出函数解析式()222f x x =-+,进而利用定义或周期性结论,即可得到答案. 【详解】因为()1f x +是奇函数,所以()()11f x f x -+=-+①; 因为()2f x +是偶函数,所以()()22f x f x +=-+②.令1x =,由①得:()()()024f f a b =-=-+,由②得:()()31f f a b ==+,因为()()036f f +=,所以()462a b a b a -+++=⇒=-,令0x =,由①得:()()()11102f f f b =-⇒=⇒=,所以()222f x x =-+.思路一:从定义入手.9551222222f f f f ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+=-+=- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭1335112222f f f f ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫-=-+=-+=- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭511322=2222f f f f ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫-=-+=--+- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭所以935222f f ⎛⎫⎛⎫=-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭. 思路二:从周期性入手由两个对称性可知,函数()f x 的周期4T =. 所以91352222f f f ⎛⎫⎛⎫⎛⎫==-= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭.故选:D . 【点睛】在解决函数性质类问题的时候,我们通常可以借助一些二级结论,求出其周期性进而达到简便计算的效果.14.(2021·全国·高考真题(理))设2ln1.01a =,ln1.02b =,1c =.则( ) A .a b c << B .b c a <<C .b a c <<D .c a b <<【答案】B 【解析】 【分析】利用对数的运算和对数函数的单调性不难对a ,b 的大小作出判定,对于a 与c ,b 与c 的大小关系,将0.01换成x ,分别构造函数()()2ln 11f x x =+,()()ln 121g x x =+,利用导数分析其在0的右侧包括0.01的较小范围内的单调性,结合f (0)=0,g (0)=0即可得出a 与c ,b 与c 的大小关系. 【详解】()()2222ln1.01ln1.01ln 10.01ln 120.010.01ln1.02a b ===+=+⨯+>=, 所以b a <;下面比较c 与,a b 的大小关系.记()()2ln 11f x x =+,则()00f =,()2121x f x x -='+,由于()()2214122x x x x x x +-+=-=-所以当0<x <2时,()21410x x +-+>,()1x >+,()0f x '>,所以()f x 在[]0,2上单调递增,所以()()0.0100f f >=,即2ln1.011>,即a c >;令()()ln 121g x x =+,则()00g =,()212212x g x x -==+', 由于()2214124x x x +-+=-,在x >0时,()214120x x +-+<,所以()0g x '<,即函数()g x 在[0,+∞)上单调递减,所以()()0.0100g g <=,即ln1.021,即b <c ; 综上,b c a <<, 故选:B. 【点睛】本题考查比较大小问题,难度较大,关键难点是将各个值中的共同的量用变量替换,构造函数,利用导数研究相应函数的单调性,进而比较大小,这样的问题,凭借近似估计计算往往是无法解决的.15.(2021·全国·高考真题(理))设B 是椭圆2222:1(0)x y C a b a b +=>>的上顶点,若C 上的任意一点P 都满足||2PB b ≤,则C 的离心率的取值范围是( )A .⎫⎪⎪⎣⎭B .1,12⎡⎫⎪⎢⎣⎭C .2⎛ ⎝⎦D .10,2⎛⎤⎥⎝⎦【答案】C【分析】设()00,P x y ,由()0,B b ,根据两点间的距离公式表示出 PB ,分类讨论求出PB 的最大值,再构建齐次不等式,解出即可. 【详解】设()00,P x y ,由()0,B b ,因为 2200221x y a b+=,222a b c =+,所以()()2223422222220000022221y c b b PB x y b a y b y a b b b c c ⎛⎫⎛⎫=+-=-+-=-++++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,因为0b y b -≤≤,当32b b c-≤-,即 22b c ≥时,22max 4PB b =,即 max 2PB b =,符合题意,由22b c ≥可得222a c ≥,即 0e <≤当32b b c ->-,即22b c <时, 42222max b PB a b c =++,即422224b a b b c ++≤,化简得,()2220c b -≤,显然该不等式不成立. 故选:C . 【点睛】本题解题关键是如何求出PB 的最大值,利用二次函数求指定区间上的最值,要根据定义域讨论函数的单调性从而确定最值.16.(2021·全国·高考真题(文))设()f x 是定义域为R 的奇函数,且()()1f x f x +=-.若1133f ⎛⎫-= ⎪⎝⎭,则53f ⎛⎫= ⎪⎝⎭( ) A .53-B .13-C .13D .53【答案】C 【解析】 【分析】由题意利用函数的奇偶性和函数的递推关系即可求得53f ⎛⎫⎪⎝⎭的值.【详解】由题意可得:522213333f f f f⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+=-=- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭, 而21111133333f f f f⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-==--=- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭, 故5133f ⎛⎫= ⎪⎝⎭.【点睛】关键点点睛:本题主要考查了函数的奇偶性和函数的递推关系式,灵活利用所给的条件进行转化是解决本题的关键.17.(2021·全国·高考真题(理))设0a ≠,若x a =为函数()()()2f x a x a x b =--的极大值点,则( ) A .a b < B .a b > C .2ab a < D .2ab a >【答案】D 【解析】【分析】先考虑函数的零点情况,注意零点左右附近函数值是否变号,结合极大值点的性质,对进行分类讨论,画出图象,即可得到,a b 所满足的关系,由此确定正确选项.【详解】若a b =,则()()3f x a x a =-为单调函数,无极值点,不符合题意,故ab .()f x ∴有x a =和x b =两个不同零点,且在x a =左右附近是不变号,在x b =左右附近是变号的.依题意,为函数的极大值点,∴在x a =左右附近都是小于零的.当0a <时,由x b >,()0f x ≤,画出()f x 的图象如下图所示:由图可知b a <,0a <,故2ab a >.当0a >时,由x b >时,()0f x >,画出()f x 的图象如下图所示:由图可知b a >,0a >,故2ab a >.综上所述,2ab a >成立. 故选:D 【点睛】本小题主要考查三次函数的图象与性质,利用数形结合的数学思想方法可以快速解答. 18.(2021·全国·高考真题)若过点(),a b 可以作曲线e x y =的两条切线,则( ) A .e b a < B .e a b < C .0e b a << D .0e a b <<【答案】D 【解析】 【分析】解法一:根据导数几何意义求得切线方程,再构造函数,利用导数研究函数图象,结合图形确定结果; 解法二:画出曲线x y e =的图象,根据直观即可判定点(),a b 在曲线下方和x 轴上方时才可以作出两条切线. 【详解】在曲线x y e =上任取一点(),tP t e ,对函数x y e =求导得e x y '=,所以,曲线x y e =在点P 处的切线方程为()t t y e e x t -=-,即()1t ty e x t e =+-,由题意可知,点(),a b 在直线()1t ty e x t e =+-上,可得()()11t t t b ae t e a t e =+-=+-, 令()()1t f t a t e =+-,则()()tf t a t e '=-.当t a <时,()0f t '>,此时函数()f t 单调递增, 当t a >时,()0f t '<,此时函数()f t 单调递减,所以,()()max af t f a e ==,由题意可知,直线y b =与曲线()y f t =的图象有两个交点,则()max ab f t e <=,当1t a <+时,()0f t >,当1t a >+时,()0f t <,作出函数()f t 的图象如下图所示:由图可知,当0a b e <<时,直线y b =与曲线()y f t =的图象有两个交点. 故选:D.解法二:画出函数曲线x y e =的图象如图所示,根据直观即可判定点(),a b 在曲线下方和x 轴上方时才可以作出两条切线.由此可知0a b e <<.故选:D.【点睛】解法一是严格的证明求解方法,其中的极限处理在中学知识范围内需要用到指数函数的增长特性进行估计,解法二是根据基于对指数函数的图象的清晰的理解与认识的基础上,直观解决问题的有效方法.19.(2022·全国·高考真题)已知函数()sin(2)(0π)f x x ϕϕ=+<<的图像关于点2π,03⎛⎫⎪⎝⎭中心对称,则( )A .()f x 在区间5π0,12⎛⎫⎪⎝⎭单调递减B .()f x 在区间π11π,1212⎛⎫- ⎪⎝⎭有两个极值点C .直线7π6x =是曲线()y f x =的对称轴D .直线y x =是曲线()y f x =的切线 【答案】AD 【解析】 【分析】根据三角函数的性质逐个判断各选项,即可解出. 【详解】由题意得:2π4πsin 033f ϕ⎛⎫⎛⎫=+= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭,所以4ππ3k ϕ+=,k ∈Z , 即4ππ,3k k ϕ=-+∈Z , 又0πϕ<<,所以2k =时,2π3ϕ=,故2π()sin 23f x x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭.对A ,当5π0,12x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,2π2π3π2,332x ⎛⎫+∈ ⎪⎝⎭,由正弦函数sin y u =图象知()y f x =在5π0,12⎛⎫ ⎪⎝⎭上是单调递减; 对B ,当π11π,1212x ⎛⎫∈- ⎪⎝⎭时,2ππ5π2,322x ⎛⎫+∈ ⎪⎝⎭,由正弦函数sin y u =图象知()y f x =只有1个极值点,由2π3π232x +=,解得5π12x =,即5π12x =为函数的唯一极值点; 对C ,当7π6x =时,2π23π3x +=,7π()06f =,直线7π6x =不是对称轴;对D ,由2π2cos 213y x ⎛⎫'=+=- ⎪⎝⎭得:2π1cos 232x ⎛⎫+=- ⎪⎝⎭,解得2π2π22π33x k +=+或2π4π22π,33x k k +=+∈Z ,从而得:πx k =或ππ,3x k k =+∈Z ,所以函数()y f x =在点⎛ ⎝⎭处的切线斜率为02π2cos 13x k y =='==-,切线方程为:(0)y x =--即y x =-.20.(2022·全国·高考真题)已知函数()f x 及其导函数()'f x 的定义域均为R ,记()()g x f x '=,若322f x ⎛⎫- ⎪⎝⎭,(2)g x +均为偶函数,则( )A .(0)0f =B .102g ⎛⎫-= ⎪⎝⎭C .(1)(4)f f -=D .(1)(2)g g -=【答案】BC 【解析】 【分析】转化题设条件为函数的对称性,结合原函数与导函数图象的关系,根据函数的性质逐项判断即可得解. 【详解】因为322f x ⎛⎫- ⎪⎝⎭,(2)g x +均为偶函数,所以332222f x f x ⎛⎫⎛⎫-=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭即3322f x f x ⎛⎫⎛⎫-=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,(2)(2)g x g x +=-, 所以()()3f x f x -=,(4)()g x g x -=,则(1)(4)f f -=,故C 正确;函数()f x ,()g x 的图象分别关于直线3,22x x ==对称,又()()g x f x '=,且函数()f x 可导,所以()()30,32g g x g x ⎛⎫=-=- ⎪⎝⎭,所以()(4)()3g x g x g x -==--,所以()(2)(1)g x g x g x +=-+=,所以13022g g ⎛⎫⎛⎫-== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,()()()112g g g -==-,故B 正确,D 错误;若函数()f x 满足题设条件,则函数()f x C +(C 为常数)也满足题设条件,所以无法确定()f x 的函数值,故A 错误. 故选:BC. 【点睛】关键点点睛:解决本题的关键是转化题干条件为抽象函数的性质,准确把握原函数与导函数图象间的关系,准确把握函数的性质(必要时结合图象)即可得解.21.(2022·全国·高考真题)已知函数3()1f x x x =-+,则( ) A .()f x 有两个极值点B .()f x 有三个零点C .点(0,1)是曲线()y f x =的对称中心D .直线2y x =是曲线()y f x =的切线【答案】AC 【解析】【分析】利用极值点的定义可判断A ,结合()f x 的单调性、极值可判断B ,利用平移可判断C ;利用导数的几何意义判断D. 【详解】由题,()231f x x '=-,令()0f x '>得x >x <令()0f x '<得x <<,所以()f x 在(上单调递减,在(,-∞,)+∞上单调递增,所以x =是极值点,故A 正确;因(10f =>,10f =>,()250f -=-<,所以,函数()f x 在,⎛-∞ ⎝⎭上有一个零点,当x ≥时,()0f x f ≥>⎝⎭,即函数()f x 在⎫∞⎪⎪⎝⎭上无零点, 综上所述,函数()f x 有一个零点,故B 错误;令3()h x x x =-,该函数的定义域为R ,()()()()33h x x x x x h x -=---=-+=-, 则()h x 是奇函数,(0,0)是()h x 的对称中心, 将()h x 的图象向上移动一个单位得到()f x 的图象, 所以点(0,1)是曲线()y f x =的对称中心,故C 正确;令()2312f x x '=-=,可得1x =±,又()(1)11f f =-=,当切点为(1,1)时,切线方程为21y x =-,当切点为(1,1)-时,切线方程为23y x =+, 故D 错误. 故选:AC.三、双空题22.(2022·全国·高考真题)曲线ln ||y x =过坐标原点的两条切线的方程为____________,____________. 【答案】 1ey x = 1e y x =-【解析】 【分析】分0x >和0x <两种情况,当0x >时设切点为()00,ln x x ,求出函数的导函数,即可求出切线的斜率,从而表示出切线方程,再根据切线过坐标原点求出0x ,即可求出切线方程,当0x <时同理可得; 【详解】解: 因为ln y x =,当0x >时ln y x =,设切点为()00,ln x x ,由1y x'=,所以001|x x y x ='=,所以切线方程为()0001ln y x x x x -=-,又切线过坐标原点,所以()0001ln x x x -=-,解得0e x =,所以切线方程为()11e e y x -=-,即1ey x =; 当0x <时()ln y x =-,设切点为()()11,ln x x -,由1y x'=,所以111|x x y x ='=,所以切线方程为()()1111ln y x x x x --=-, 又切线过坐标原点,所以()()1111ln x x x --=-,解得1e x =-,所以切线方程为()11e e y x -=+-,即1ey x =-; 故答案为:1ey x =;1e y x =-23.(2022·全国·高考真题(文))若()1ln 1f x a b x++-=是奇函数,则=a _____,b =______. 【答案】 12-; ln 2.【解析】 【分析】根据奇函数的定义即可求出. 【详解】因为函数()1ln 1f x a b x++-=为奇函数,所以其定义域关于原点对称. 由101a x+≠-可得,()()110x a ax -+-≠,所以11a x a +==-,解得:12a =-,即函数的定义域为()()(),11,11,-∞-⋃-⋃+∞,再由()00f =可得,ln 2b =.即()111ln ln 2ln211xf x xx+=-++=--,在定义域内满足()()f x f x -=-,符合题意.故答案为:12-;ln 2.四、填空题24.(2022·全国·高考真题(理))已知1x x =和2x x =分别是函数2()2e x f x a x =-(0a >且1a ≠)的极小值点和极大值点.若12x x <,则a 的取值范围是____________.【答案】1,1e ⎛⎫ ⎪⎝⎭【解析】【分析】由12,x x 分别是函数()22e x f x a x =-的极小值点和极大值点,可得()()12,,x x x ∈-∞⋃+∞时,()0f x '<,()12,x x x ∈时,()0f x '>,再分1a >和01a <<两种情况讨论,方程2ln 2e 0x a a x ⋅-=的两个根为12,x x ,即函数ln x y a a =⋅与函数e y x =的图象有两个不同的交点,构造函数()ln xg x a a =⋅,利用指数函数的图象和图象变换得到()g x 的图象,利用导数的几何意义求得过原点的切线的斜率,根据几何意义可得出答案. 【详解】解:()2ln 2e xf x a a x '=⋅-,因为12,x x 分别是函数()22e x f x a x =-的极小值点和极大值点,所以函数()f x 在()1,x -∞和()2,x +∞上递减,在()12,x x 上递增,所以当()()12,,x x x ∈-∞⋃+∞时,()0f x '<,当()12,x x x ∈时,()0f x '>, 若1a >时,当0x <时,2ln 0,2e 0x a a x ⋅><,则此时()0f x '>,与前面矛盾, 故1a >不符合题意,若01a <<时,则方程2ln 2e 0x a a x ⋅-=的两个根为12,x x , 即方程ln e x a a x ⋅=的两个根为12,x x ,即函数ln x y a a =⋅与函数e y x =的图象有两个不同的交点, ∵01a <<,∴函数x y a =的图象是单调递减的指数函数,又∵ln 0a <,∴ln x y a a =⋅的图象由指数函数x y a =向下关于x 轴作对称变换,然后将图象上的每个点的横坐标保持不变,纵坐标伸长或缩短为原来的ln a 倍得到,如图所示:设过原点且与函数()y g x =的图象相切的直线的切点为()00,ln xx a a ⋅,则切线的斜率为()020ln x g x a a '=⋅,故切线方程为()0020ln ln x x y a a a a x x -⋅=⋅-,则有0020ln ln x x a a x a a -⋅=-⋅,解得01ln x a=, 则切线的斜率为122ln ln eln a a a a ⋅=,因为函数ln x y a a =⋅与函数e y x =的图象有两个不同的交点,所以2eln e a <,解得1e e a <<,又01a <<,所以11ea <<,综上所述,a 的范围为1,1e ⎛⎫⎪⎝⎭.【点睛】本题考查了函数的极值点问题,考查了导数的几何意义,考查了转化思想及分类讨论思想,有一定的难度. 25.(2022·全国·高考真题)若曲线()e x y x a =+有两条过坐标原点的切线,则a 的取值范围是________________. 【答案】()(),40,∞∞--⋃+ 【解析】 【分析】设出切点横坐标0x ,利用导数的几何意义求得切线方程,根据切线经过原点得到关于0x 的方程,根据此方程应有两个不同的实数根,求得a 的取值范围. 【详解】∵()e x y x a =+,∴(1)e x y x a '=++,设切点为()00,x y ,则()000e x y x a =+,切线斜率()001e x k x a =++, 切线方程为:()()()00000e 1e x xy x a x a x x -+=++-, ∵切线过原点,∴()()()00000e 1e x xx a x a x -+=++-,整理得:2000x ax a +-=,∵切线有两条,∴240a a ∆=+>,解得4a 或0a >,∴a 的取值范围是()(),40,-∞-+∞,故答案为:()(),40,-∞-+∞26.(2021·全国·高考真题)已知函数12()1,0,0xf x e x x <=>-,函数()f x 的图象在点()()11,A x f x 和点()()22,B x f x 的两条切线互相垂直,且分别交y 轴于M ,N 两点,则||||AM BN 取值范围是_______. 【答案】0,1 【解析】 【分析】结合导数的几何意义可得120x x +=,结合直线方程及两点间距离公式可得1A x M =,2B x N =,化简即可得解.【详解】由题意,()1011,0,xx x e x f x e e x <=⎧---≥⎪=⎨⎪⎩,则()0,,0xx x f x e e x ⎧-⎪=<>⎨'⎪⎩,所以点()11,1x A x e -和点()22,1x B x e -,12,x xAM BN k e k e =-=,所以12121,0x xe e x x -⋅=-+=,所以()()111111,0:,11x x x xe e x x e AM e y M x -+=---+,所以1x AM ,同理2B x N ,所以()10,1x e NAM B ===∈. 故答案为:0,1 【点睛】 关键点点睛:解决本题的关键是利用导数的几何意义转化条件120x x +=,消去一个变量后,运算即可得解.27.(2021·全国·高考真题)写出一个同时具有下列性质①②③的函数():f x _______. ①()()()1212f x x f x f x =;②当(0,)x ∈+∞时,()0f x '>;③()'f x 是奇函数.【答案】()4f x x =(答案不唯一,()()2*n x N f n x =∈均满足)【解析】 【分析】根据幂函数的性质可得所求的()f x . 【详解】取()4f x x =,则()()()()44421121122x f x f x x x x f x x ===,满足①, ()34f x x '=,0x >时有()0f x '>,满足②, ()34f x x '=的定义域为R ,又()()34f x x f x ''-=-=-,故()f x '是奇函数,满足③.故答案为:()4f x x =(答案不唯一,()()2*n x N f n x =∈均满足)28.(2021·全国·高考真题(理))曲线212x y x -=+在点()1,3--处的切线方程为__________.【答案】520x y -+= 【解析】 【分析】先验证点在曲线上,再求导,代入切线方程公式即可. 【详解】由题,当1x =-时,3y =-,故点在曲线上. 求导得:()()()()222221522x x y x x +--==++',所以1|5x y =-='.故切线方程为520x y -+=. 故答案为:520x y -+=.29.(2021·全国·高考真题)已知函数()()322x xx a f x -=⋅-是偶函数,则=a ______.【答案】1 【解析】 【分析】利用偶函数的定义可求参数a 的值. 【详解】因为()()322x x x a f x -=⋅-,故()()322x xf x x a --=-⋅-,因为()f x 为偶函数,故()()f x f x -=, 时()()332222x x x x x a x a --⋅-=-⋅-,整理得到()()12+2=0x xa --,故1a =, 故答案为:130.(2021·全国·高考真题)函数()212ln f x x x =--的最小值为______. 【答案】1 【解析】 【分析】由解析式知()f x 定义域为(0,)+∞,讨论102x <≤、112x <≤、1x >,并结合导数研究的单调性,即可求()f x 最小值. 【详解】由题设知:()|21|2ln f x x x =--定义域为(0,)+∞, ∴当102x <≤时,()122ln f x x x =--,此时()f x 单调递减; 当112x <≤时,()212ln f x x x =--,有2()20f x x'=-≤,此时()f x 单调递减;当1x >时,()212ln f x x x =--,有2()20f x x'=->,此时()f x 单调递增; 又()f x 在各分段的界点处连续,∴综上有:01x <≤时,()f x 单调递减,1x >时,()f x 单调递增; ∴()(1)1f x f ≥= 故答案为:1. 五、解答题31.(2022·全国·高考真题(文))已知函数1()(1)ln f x ax a x x=--+.(1)当0a =时,求()f x 的最大值;(2)若()f x 恰有一个零点,求a 的取值范围. 【答案】(1)1- (2)()0,+∞ 【解析】 【分析】(1)由导数确定函数的单调性,即可得解; (2)求导得()()()211ax x f x x --'=,按照0a ≤、01a <<及1a >结合导数讨论函数的单调性,求得函数的极值,即可得解. (1)当0a =时,()1ln ,0f x x x x=-->,则()22111x f x x x x -'=-=,当()0,1∈x 时,0f x ,()f x 单调递增; 当()1,x ∈+∞时,0fx,()f x 单调递减;所以()()max 11f x f ==-; (2)()()11ln ,0f x ax a x x x =--+>,则()()()221111ax x a f x a x x x --+'=+-=,当0a ≤时,10-≤ax ,所以当()0,1∈x 时,0f x,()f x 单调递增;当()1,x ∈+∞时,0fx,()f x 单调递减;所以()()max 110f x f a ==-<,此时函数无零点,不合题意; 当01a <<时,11a >,在()10,1,,a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上,0f x,()f x 单调递增;在11,a ⎛⎫⎪⎝⎭上,0f x,()f x 单调递减;又()110f a =-<,由(1)得1ln 1x x +≥,即1ln 1x x ≥-,所以ln x x x <<<当1x >时,11()(1)ln 2((2f x ax a x ax a ax a x x=--+>--+>-+则存在2312m a a⎛⎫=+> ⎪⎝⎭,使得()0f m >,所以()f x 仅在1,a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭有唯一零点,符合题意;当1a =时,()()2210x f x x-'=≥,所以()f x 单调递增,又()110f a =-=,所以()f x 有唯一零点,符合题意; 当1a >时,11a <,在()10,,1,a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上,0f x,()f x 单调递增;在1,1a ⎛⎫⎪⎝⎭上,0f x,()f x 单调递减;此时()110f a =->,由(1)得当01x <<时,1ln 1xx>-,1>,所以ln 21x ⎛> ⎝,此时11()(1)ln 2(11)1f x ax a x ax ax x x ⎛=--+<--+-< ⎝ 存在2114(1)n a a=<+,使得()0f n <,所以()f x 在10,a ⎛⎫ ⎪⎝⎭有一个零点,在1,a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭无零点,所以()f x 有唯一零点,符合题意; 综上,a 的取值范围为()0,+∞. 【点睛】关键点点睛:解决本题的关键是利用导数研究函数的极值与单调性,把函数零点问题转化为函数的单调性与极值的问题.32.(2022·全国·高考真题)已知函数()e e ax x f x x =-. (1)当1a =时,讨论()f x 的单调性;(2)当0x >时,()1f x <-,求a 的取值范围; (3)设n *∈N21ln(1)n n +>++.【答案】(1)()f x 的减区间为(),0-∞,增区间为()0,+∞.(2)12a ≤(3)见解析 【解析】 【分析】 (1)求出fx ,讨论其符号后可得()f x 的单调性.(2)设()e e 1ax xh x x =-+,求出()h x '',先讨论12a >时题设中的不等式不成立,再就102a <≤结合放缩法讨论()h x '符号,最后就0a ≤结合放缩法讨论()h x 的范围后可得参数的取值范围. (3)由(2)可得12ln t tt<-对任意的1t >恒成立,从而可得()ln 1ln n n +-<*n N ∈恒成立,结合裂项相消法可证题设中的不等式. (1)当1a =时,()()1e xf x x =-,则()e x f x x '=,当0x <时,0f x ,当0x >时,0f x ,故()f x 的减区间为(),0-∞,增区间为()0,+∞.(2)设()e e 1ax xh x x =-+,则()00h =,又()()1e e ax x h x ax '=+-,设()()1e e ax xg x ax =+-, 则()()22e e ax xg x a a x '=+-,若12a >,则()0210g a '=->, 因为()g x '为连续不间断函数,故存在()00,x ∈+∞,使得()00,x x ∀∈,总有0g x ,故()g x 在()00,x 为增函数,故()()00g x g >=,故()h x 在()00,x 为增函数,故()()01h x h >=-,与题设矛盾.若102a <≤,则()()()ln 11e e ee ax ax ax xx h x ax ++'=+-=-,下证:对任意0x >,总有()ln 1x x +<成立, 证明:设()()ln 1S x x x =+-,故()11011x S x x x-'=-=<++, 故()S x 在()0,+∞上为减函数,故()()00S x S <=即()ln 1x x +<成立. 由上述不等式有()ln 12e e e e e e 0ax ax x ax ax x ax x +++-<-=-≤, 故()0h x '≤总成立,即()h x 在()0,+∞上为减函数,。
山西省朔州市怀仁市第一中学2022届高三下学期第一次模拟数学(理)试题

怀仁一中2021—2022学年第二学期高三年级第一次模拟考试数学试题(理科)(时间:120分钟 满分:150分)注意事项:1.答题前,考生务必将自己的学校、姓名、班级、准考证号填写在答题卡相应的位置。
2. 全部答案在答题卡上完成,答在本试题上无效。
3. 回答选择题时,选出每小题答案后,用2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。
如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号,回答非选择题时,将答案用0.5毫米及以上黑色笔迹签字笔写在答题卡上。
4. 考试结束后,将本试题和答题卡一并交回。
一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分,在每小题的四个选项中,只有一项是符合题目要求的) 1.已知集合,,则等于A . (0,6)B . (-6,1)C .(-1,0)D . (0,1) 2.已知复数z =1−i 1+i+2i (i 为虚数单位),则|z|等于A .B . 1C .12 D .03.下列命题中,真命题有①∀x ∈R ,e x −x −1≥0; ②∃x 0>0,lnx 0+1lnx 0≤2;③若命题pVq 是真命题,则⌝p 是真命题; ④22x xy -=-是奇函数。
A .4个 B .3个 C .2个 D .1个4.已知双曲线x 2a2−y 22=1(a >√2)的两条渐近线的夹角为3π,则a 的值为A .B.3 C .D.35.下午活动时间,全校进行大扫除,某班卫生委员将包括甲、乙在内的6位同学平均分成3组,分别派到3块班级管辖区域清理卫生,问甲、乙被分到同一个管辖区域的概率为A .13B .14C .15D .166.中国的5G 技术领先世界,5G 技术的数学原理之一便是著名的香农公式:C =Wlog 2(1+SN )。
它表示:在受噪音干扰的信道中,最大信息传递速度C 取决于信道带宽W ,信道内信号的平均功率S ,信道内部的高斯噪声功率N 的大小,其中SN 叫做信噪比。
当信噪比比较大时,公式中真数里面的1可以忽略不计,按照香农公式,若带宽W 增大到原来的1.2倍,信噪比SN 从1000提升到16000,则C 比原来大约增加了(附:1g2≈0,3)A . 32%B .43%C .54%D .68%7.已知数列{a n }为等差数列,S n 为其前n 项和,若a 4+a 7=8,S 11=5,则S 9等于 A .27 B .25 C .20 D .10 8.已知(1+ax )(1+x )5的展开式中x 2的系数为5,则a 等于 A .-1 B .-2 C .-3 D .-49.已知f (x )是奇函数并且是R 上的单调函数,若方程f (x 3+1)+f (−3x −λ)=0有三个不同的实数解,则实数λ的取值范围为A .(−∞,,−1)∪(3,,+∞)B . (-3,1)C .(−∞,,−3)∪(1,,+∞)D . (-1,3)10.若点P 是圆C :(x +3)2+(y −2)2=1上任一点,则点P 到直线1y kx =-距离的最大值为 A . 5 B . 6 C. 3√2+1 D .11.如图,已知抛物线24y x =,圆C :x 2+y 2−2x =0,过C 点的直线l 与抛物线和圆依次交于P ,M ,N ,Q ,则PM|⋅|QN|等于A .1B .2C . 4D .812.已知三棱锥P —ABC 的顶点P 在底面的射影O 为△ABC 的垂心,若△ABC 的面积为S △A BC ,△OBC的面积为S △OBC ,△PBC 的面积为S △PBC ,满足S ΔABC ⋅S ΔOBC =S ΔPBC 2,当△PAB ,△PBC ,△PAC 的面积之和的最大值为8时,则三棱锥P —ABC 外接球的体积为A .32π3B .163πC .8π3 D .43π二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分)13.已知|a|=1,b =(1,,√3),(b +a )⊥a ,则向量a 与向量b 的夹角为___________。
2021-2022年高考押题卷 理科数学(二)教师版

理科数学 第1页(共16页)理科数学 第2页(共16页)绝密 ★ 启用前2021年普通高等学校招生全国统一考试理 科 数 学(二)注意事项:1.本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。
答题前,考生务必将自己的姓名、考生号填写在答题卡上。
2.回答第Ⅰ卷时,选出每小题的答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。
写在试卷上无效。
3.回答第Ⅱ卷时,将答案填写在答题卡上,写在试卷上无效。
4.考试结束,将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷(选择题)一、选择题:本大题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.1.已知集合{(2)(5)0}M x x x =+-≤,{2}xN y y ==,则M N =( )A .(0,2]B .(0,5]C .[2,5]D .[2,)+∞【答案】B【解析】依题意,{(2)(5)0}{25}M x x x x x =+-≤=-≤≤,{2}{0}xN y y y y ===>, 故(0,5]MN =,故选B .2.我国南北朝时期的数学家祖暅提出了计算几何体体积的祖暅原理:“幂势既同,则积不容异”.意思是两个同高的几何体,如果在等高处的截面积都相等,那么这两个几何体的体积相等.现有同高的三棱锥和圆锥满足祖暅原理的条件,若圆锥的侧面展开图是半径为3的三分之一圆,由此推算三棱锥的体积为( ) A .22π3B .42π3C .42πD .16π3【答案】A【解析】由题意可知三棱锥的体积=圆锥的体积,因为圆锥的侧面展开图恰为一个半径为4的半圆,所以圆锥的底面周长为2π323π⨯=, 故圆锥的底面半径为1,圆锥的高为22, 所以圆锥的体积212ππ1232=23⨯⨯⨯=. 3.在矩形ABCD 中,6AB =,3AD =.若点M 是CD 的中点,点N 是BC 的三等分点, 且13BN BC =,则AM MN ⋅=( ) A .6 B .3C .4D .2【答案】B【解析】由题意作出图形,如图所示:由图及题意,可得12AM AD DM AD AB =+=+,212121323232MN CN CM CB CD BC DC AD AB =-=-=-+=-+,∴2212121()()23234AM MN AD AB AD AB AD AB ⋅=+⋅-+=-⋅+⋅21936334=-⋅+⋅=,故选B .4.在等差数列{}n a 中,12a =,3728a a +=,其前n 项和26n a =,则n 等于( ) A .7 B .8C .9D .10【答案】C【解析】∵12a =,375228a a a +==,∴514a =,5134a a d -∴==, 又∵1(1)23(1)3126n a a n d n n =+-=+-=-=,∴9n =,故选C .5.已知椭圆22:16439x y C +=的左、右焦点分别为1F ,2F ,点P 在椭圆C 上,若16PF =,则12PF F ∠的余弦值为( )此卷只装订不密封班级 姓名 准考证号 考场号 座位号。
2021-2022年高三下学期第六次模拟考试数学(理)试题含答案

2021年高三下学期第六次模拟考试数学(理)试题含答案一、选择题(本大题包括12小题,每小题5分,共60分,) 1.集合,,则( )A 、B 、C 、D 、 2.若复数,其中是虚数单位,则复数的模为 A . B .C .D .23.某学生在一门功课的22次考试中,所得分数如下茎叶图所示,则此学生该门功课考试分数的极差与中位数之和 为A .117B .118C .118.5D .119.5 4.已知,函数在上单调递减.则的取值范围是() A. B. C. D. 5.数列的前n 项和为,若,则( ) A. B. C.D.6.若程序框图如图所示,则该程序运行后输出的值是 A .B .C .D .7.设函数()log (01)a f x x a =<<的定义域为,值域为,若的最小值为,则实数a 的值为 A .B .或C .D .或8.设x ∈R ,向量a =(2,x ),b =(3,-2),且a ⊥b ,则|a -b |=A .5B .C .2D .6 9.二项式展开式中的系数是( )A .-14B .14C .-28D .28 10.在△ABC 中,若,,则b=( ) A .3 B .4 C.5 D .611.设函数11,(,2)()1(2),[2,)2x x f x f x x ⎧--∈-∞⎪=⎨-∈+∞⎪⎩,则函数的零点的个数为开始否 n =3n +1n 为偶数k =k +1 结束n =5,k =0 是 输出k n 否是A .4B .5C .6D .712.已知双曲线上一点,过双曲线中心的直线交双曲线于两点,记直线的斜率分别为,当最小时,双曲线离心率为( ) A . B . C D二、填空题(本大题包括4小题,每小题5分,共20分). 13.—个几何体的三视图如图所示(单位:m )则该几何体的体积为___.14.若整数..满足0700y x x y x -≥⎧⎪+-≤⎨⎪≥⎩,则的最大值为 . 15.向平面区域}10,20|),{(≤≤≤≤y x y x .内随机投入一点,则该点落在曲线⎪⎩⎪⎨⎧≤<-≤≤=)21(2)10(23x x x x y 下方的概率等于_______.16.若一个棱锥的底面是正多边形,并且顶点在底面的射影是底面的中心,这样的棱锥叫做正棱锥.已知一个正六棱锥的各个顶点都在半径为3的球面上,则该正六棱锥的体积的最大值为_____.三、解答题(本大题包括6小题,共70分,解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤). 17.(本小题满分12分)已知二次函数的图像经过坐标原点,其导函数为,数列的前项和为,点均在函数的图像上. (Ⅰ)求数列的通项公式;(Ⅱ)设是数列的前项和, 求使得对所有都成立的最小正整数18.(本小题满分12分) A 、B 两个投资项目的利润率分别为随机变量X 1和X 2.根据市场分析,X 1和X 2的分布列分别为X 1 5% 10% P0.80.2X 2 2% 8% 12% P0.20.50.3(Ⅰ)在两个项目上各投资100万元,Y 1和Y 2分别表示投资项目A 和B 所获得的利润,求方差DY 1,DY 2;(Ⅱ)将万元投资A 项目,万元投资B 项目,表示投资A 项目所得利润的方差与投资B 项目所得利润的方差的和.求的最小值,并指C 1B 1A 1出x 为何值时,取到最小值.(注:)19.(本小题满分12分) 如图,在三棱柱中,侧面底面,, ,,为中点. (Ⅰ)证明:平面;(Ⅱ)求直线与平面所成角的正弦值;(Ⅲ)在上是否存在一点,使得平面?若存在,确定点的位置;若不存在,说明理由 20.(本小题满分12分)已知两定点,和定直线l :,动点在直线上的射影为,且. (Ⅰ)求动点的轨迹的方程并画草图;(Ⅱ)是否存在过点的直线,使得直线与曲线相交于, 两点,且△的面积等于?如果存在,请求出直线的方程;如果不存在,请说明理由 21.(本小题满分12分)已知函数,且.(Ⅰ)若曲线在点处的切线垂直于轴,求实数的值;(Ⅱ)当时,求函数的最小值;(Ⅲ)在(Ⅰ)的条件下,若与的图像存在三个交点,求的取值范围请考生在第22、23、24题中任选一...题.作答,如果多做,按所做第1题计分。
2023年数学高考复习真题演练(2021-2022年高考真题)16 极值与最值(含详解)

专题16极值与最值【考点预测】 知识点一:极值与最值 1.函数的极值函数()f x 在点0x 附近有定义,如果对0x 附近的所有点都有0()()f x f x <,则称0()f x 是函数的一个极大值,记作0()y f x =极大值.如果对0x 附近的所有点都有0()()f x f x >,则称0()f x 是函数的一个极小值,记作0()y f x =极小值.极大值与极小值统称为极值,称0x 为极值点.求可导函数()f x 极值的一般步骤 (1)先确定函数()f x 的定义域; (2)求导数()f x '; (3)求方程()0f x '=的根;(4)检验()f x '在方程()0f x '=的根的左右两侧的符号,如果在根的左侧附近为正,在右侧附近为负,那么函数()y f x =在这个根处取得极大值;如果在根的左侧附近为负,在右侧附近为正,那么函数()y f x =在这个根处取得极小值.注①可导函数()f x 在点0x 处取得极值的充要条件是:0x 是导函数的变号零点,即0()0f x '=,且在0x 左侧与右侧,()f x '的符号导号.②0()0f x '=是0x 为极值点的既不充分也不必要条件,如3()f x x =,(0)0f '=,但00x =不是极值点.另外,极值点也可以是不可导的,如函数()f x x =,在极小值点00x =是不可导的,于是有如下结论:0x 为可导函数()f x 的极值点0()0f x '⇒=;但0()0f x '=⇒0x 为()f x 的极值点.2.函数的最值函数()y f x =最大值为极大值与靠近极小值的端点之间的最大者;函数()f x 最小值为极小值与靠近极大值的端点之间的最小者.导函数为21212()()()()f x ax bx c a x x x x m x x n =++=--<<<(1)当0a >时,最大值是1()f x 与()f n 中的最大者;最小值是2()f x 与()f m 中的最小者. (2)当0a <时,最大值是2()f x 与()f m 中的最大者;最小值是1()f x 与()f n 中的最小者.一般地,设()y f x =是定义在[]m n ,上的函数,()y f x =在()m n ,内有导数,求函数()y f x =在[]m n ,上的最大值与最小值可分为两步进行:(1)求()y f x =在()m n ,内的极值(极大值或极小值); (2)将()y f x =的各极值与()f m 和()f n 比较,其中最大的一个为最大值,最小的一个为最小值. 注①函数的极值反映函数在一点附近情况,是局部函数值的比较,故极值不一定是最值;函数的最值是对函数在整个区间上函数值比较而言的,故函数的最值可能是极值,也可能是区间端点处的函数值;②函数的极值点必是开区间的点,不能是区间的端点;③函数的最值必在极值点或区间端点处取得. 【方法技巧与总结】(1)若函数()f x 在区间D 上存在最小值()min f x 和最大值()max f x ,则 不等式()f x a >在区间D 上恒成立()min f x a ⇔>; 不等式()f x a ≥在区间D 上恒成立()min f x a ⇔≥; 不等式()f x b <在区间D 上恒成立()max f x b ⇔<; 不等式()f x b ≤在区间D 上恒成立()max f x b ⇔≤;(2)若函数()f x 在区间D 上不存在最大(小)值,且值域为(),m n ,则不等式()()()f x a f x a >≥或在区间D 上恒成立m a ⇔≥.不等式()()()f x b f x b <≤或在区间D 上恒成立m b ⇔≤.(3)若函数()f x 在区间D上存在最小值()min f x 和最大值()max f x ,即()[],f x m n ∈,则对不等式有解问题有以下结论:不等式()a f x <在区间D 上有解()max a f x ⇔<; 不等式()a f x ≤在区间D 上有解()max a f x ⇔≤; 不等式()a f x >在区间D 上有解()min a f x ⇔>; 不等式()a f x ≥在区间D 上有解()min a f x ⇔≥;(4)若函数()f x 在区间D 上不存在最大(小)值,如值域为(),m n ,则对不等式有解问题有以下结论:不等式()()()a f x f x <≤或a 在区间D 上有解a n ⇔<不等式()()()b f x f x >≥或b 在区间D 上有解b m ⇔>(5)对于任意的[]1,x a b ∈,总存在[]2m,x n ∈,使得()()()()1212max max f x g x f x g x ≤⇔≤; (6)对于任意的[]1,x a b ∈,总存在[]2m,x n ∈,使得()()()()1212min min f x g x f x g x ≥⇔≥; (7)若存在[]1,x a b ∈,对于任意的[]2m,x n ∈,使得()()()()1212min min f x g x f x g x ≤⇔≤; (8)若存在[]1,x a b ∈,对于任意的[]2m,x n ∈,使得()()()()1212max max f x g x f x g x ≥⇔≥; (9)对于任意的[]1,x a b ∈,[]2m,x n ∈使得()()()()1212max min f x g x f x g x ≤⇔≤;(10)对于任意的[]1,x a b ∈,[]2m,x n ∈使得()()()()1212min max f x g x f x g x ≥⇔≥;(11)若存在[]1,x a b ∈,总存在[]2m,x n ∈,使得()()()()1212min max f x g x f x g x ≤⇔≤(12)若存在[]1,x a b ∈,总存在[]2m,x n ∈,使得()()()()1212max min f x g x f x g x ≥⇔≥. 【题型归纳目录】题型一:求函数的极值与极值点 题型二:根据极值、极值点求参数 题型三:求函数的最值(不含参) 题型四:求函数的最值(含参) 题型五:根据最值求参数题型六:函数单调性、极值、最值得综合应用 题型七:不等式恒成立与存在性问题 【典例例题】题型一:求函数的极值与极值点例1.(2022·江西·上饶市第一中学模拟预测(文))已知函数()()()1xf x a x a =--∈e R .当1a =时,求函数()y f x =的极值;例2.(2022·湖北·襄阳四中模拟预测)设()e sin x f x x =.(1)求()f x 在[],ππ-上的极值; (2)若对[]12,0,x x π∀∈,12x x ≠,都有()()1222120f x f x a x x -+>-成立,求实数a 的取值范围. 例3.(2022·天津市咸水沽第一中学模拟预测)已知函数ln()()eln (e 2.71828ax f x x x=-=……自然对数底数). (1)当e a =时,求函数f (x )的单调区间; (2)当e a >时,(i )证明:()f x 存在唯一的极值点:(ii )证明:()(1)e f x a <- 例4.(2022·江西师大附中三模(理))已知函数()sin ,()e xxf x xg x =-为()f x 的导函数. (1)判断函数()g x 在区间π0,2⎛⎫ ⎪⎝⎭上是否存在极值,若存在,请判断是极大值还是极小值;若不存在,说明理由;(2)求证:函数()f x 在区间(,π)-∞上只有两个零点.例5.(2022·江苏苏州·模拟预测)函数()sin cos f x x x x =--.(1)求函数()f x 在(),2ππ-上的极值;(2)证明:()()ln F x f x x =-有两个零点.【方法技巧与总结】1.因此,在求函数极值问题中,一定要检验方程()0f x '=根左右的符号,更要注意变号后极大值与极小值是否与已知有矛盾.2.原函数出现极值时,导函数正处于零点,归纳起来一句话:原极导零.这个零点必须穿越x 轴,否则不是极值点.判断口诀:从左往右找穿越(导函数与x 轴的交点);上坡低头找极小,下坡抬头找极大.题型二:根据极值、极值点求参数例6.(2022·四川·绵阳中学实验学校模拟预测(文))若函数()322f x x ax bx a =--+在1x =处有极值10,则a b -=( ) A .6B .15-C .6-或15D .6或15-例7.(2022·江苏南通·模拟预测)已知函数()()()e x f x x a x b =--在x a =处取极小值,且()f x 的极大值为4,则b =( ) A .-1B .2C .-3D .4例8.(2022·四川绵阳·二模(文))若2x =是函数()()2224ln f x x a x a x =+--的极大值点,则实数a 的取值范围是( ) A .(),2-∞-B .()2,-+∞C .()2,+∞D .()2,2-例9.(2022·河南·模拟预测(文))已知函数()2ln f x x ax =-的极值为12-,则=a ( )A .eB .1e 2C .12D .14例10.(2022·河南·高三阶段练习(文))若函数()()22e xx a f x x =++⋅在R 上无极值,则实数a 的取值范围( )A .()2,2-B .(-C .⎡-⎣D .[]22-,例11.(2022·四川省南充高级中学高三阶段练习(理))已知函数322()3f x x mx nx m =-++在1x =-处取得极值0,则m n +=( ) A .2B .7C .2或7D .3或9例12.(2022·全国·高三专题练习)函数()(ln )xe f x a x x x =--在(0,1)内有极值,则实数a 的取值范围是( )A .(,)e -∞B .(0,)eC .(,)e +∞D .[),e +∞例13.(2022·陕西·西北工业大学附属中学模拟预测(理))已知函数()()24143e xf x ax a x a ⎡⎤=-+++⎣⎦,若2x =是()f x 的极小值点,则实数a 的取值范围是( )A .2,3⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦B .1,2⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭C .(),0-∞D . ()1,-+∞例14.(2022·全国·高三专题练习)已知函数()321132f x x ax x =-+在区间1,32⎛⎫⎪⎝⎭上既有极大值又有极小值,则实数a 的取值范围是( ) A .()2,+∞B .[)2,+∞C .52,2⎛⎫ ⎪⎝⎭D .102,3⎛⎫ ⎪⎝⎭例15.(2022·全国·高三专题练习)函数()()()321112132f x x m x m x =-++-在()0,4上无极值,则m =______.例16.(2022·吉林长春·模拟预测(文))已知函数()sin f x ax x =+,()0,πx ∈.(1)当1a =时,过()0,1做函数()f x 的切线,求切线方程;(2)若函数()f x 存在极值,求极值的取值范围.例17.(2022·北京市第十二中学三模)已知函数()ln ,af x x a x=+∈R .(1)当1a =时,求函数()f x 的单调递增区间; (2)设函数()1()f x g x x-=,若()g x 在21,e ⎡⎤⎣⎦上存在极值,求a 的取值范围. 例18.(2022·天津·耀华中学二模)已知函数()ln (0)xae f x x x a x =+->.(1)若1a =,求函数()f x 的单调区间;(2)若()f x 存在两个极小值点12,x x ,求实数a 的取值范围.例19.(2022·河北·石家庄二中模拟预测)已知函数()32f x x ax bx =-++.(1)当0,1a b ==时,证明:当()1,x ∈+∞时,()ln f x x <;(2)若2b a =,函数()f x 在区间()1,2上存在极大值,求a 的取值范围.题型三:求函数的最值(不含参)例20.(2022·江苏徐州·模拟预测)函数12()||cos f x x x =-的最小值为_____________.例21.(2022·全国·高三专题练习)函数()e ln 1x x f x x x -=+的最小值为______.例22.(2022·四川·模拟预测(文))对任意a ∈R ,存在(0,)b ∈+∞,使得1eln a b +=,则b a -的最小值为_________.例23.(2022·河南郑州·三模(文))()x f x e x =-在区间[]1,1-上的最小值是( )A .11e+B .1C .1e +D .1e -例24.(2022·全国·高三专题练习)函数1(1),[3,4]x y x e x +=+∈-的最大值为( ) A .22e -B .55eC .54eD .1e --例25.(2022·全国·高三专题练习)已知函数()()1cos 0f x ax x a =-≠. (1)当1a =时,求曲线()y f x =在点()()0,0f 处的切线方程;(2)求函数()f x 在0,4π⎡⎤⎢⎥⎣⎦的最小值.例26.(2022·山东·临沭县教育和体育局高二期中)已知函数32(),1f x x bx x a x =+-+=是()f x 的一个极值点.(1)求b 的值;(2)当[2,2]x ∈-时,求函数()f x 的最大值.题型四:求函数的最值(含参)例27.(2022·北京通州·高二期中)已知函数()32392f x x x x =--+.(1)求函数()f x 的单调区间;(2)求函数()f x 在区间[]0,a 上的最小值.例28.(2022·河南·高二阶段练习(理))已知函数f (x )=x -m ln x -m . (1)讨论函数f (x )的单调性;(2)若函数f (x )有最小值g (m ),证明:g (m ) 1e≤在(0)+∞,上恒成立. 例29.(2021·江苏·高二单元测试)已知函数()2ln f x x ax =-.(1)讨论()f x 的单调性;(2)当0a >时,求()f x 在区间[]1,2上的最大值.题型五:根据最值求参数例30.(2022·河北·模拟预测)已知0a >,函数()12ag x x x+=+-在[)2,+∞上的最小值为1,则=a __________. 例31.(2022·山西运城·模拟预测(理))已知函数()32112132x x f x x =+-+,若函数()f x 在()22,23a a -+上存在最小值.则实数a 的取值范围是________.例32.(2022·浙江湖州·高三期末)若函数()()2221e x f x x x a +=+++存在最小值,则实数a 的取值范围是___________.例33.(2022·陕西·模拟预测(理))若函数3()31f x x x =--在区间(2,23)a a -+上有最大值,则实数a 的取值范围是_________.题型六:函数单调性、极值、最值得综合应用例34.(2022·全国·高三专题练习(理))已知函数f (x )=e x +ax ·sin x . (1)求y =f (x )在x =0处的切线方程; (2)当a =-2时,设函数g (x )=()f x x,若x 0是g (x )在(0,π)上的一个极值点,求证:x 0是函数g (x )在(0,π)上的唯一极小值点,且e -2<g (x 0)<e .例35.(2022·四川泸州·三模(文))已知函数()313f x x ax =-+,R a ∈.(1)讨论函数()f x 的单调性;(2)若()()xg x f x e =⋅有且只有一个极值点,求a 的取值范围.例36.(2022·广东·深圳市光明区高级中学模拟预测)已知函数()e sin 1xf x ax x =-+-.(1)当2a =时,求函数()f x 的极值点; (2)当12a ≤<时,试讨论函数()f x 的零点个数.例37.(2022·北京市十一学校高三阶段练习)已知函数()()()211e 12ax f x x ax a x =--+-(1)当1a =时,求曲线()y f x =在点()()1,1f 处的切线方程; (2)判断函数()f x 的极值点的个数,并说明理由.例38.(2022·重庆巴蜀中学高三阶段练习)已知函数2()e (3)ln xf x x x x=---. (1)求曲线()y f x =在点(1,(1))f 处的切线方程;(2)证明:()f x 存在唯一极大值点0x ,且()072e 22f x --<<-.例39.(2022·全国·模拟预测(文))已知函数()()2ln 1f x x x x =---. (1)证明:()f x 存在唯一的极值点; (2)m 为整数,()f x m >,求m 的最大值.题型七:不等式恒成立与存在性问题例40.(2022·辽宁·二模)若关于x 的不等式ln 1e x x x ax ++≤恒成立,则实数a 的取值范围为___________. 例41.(2022·北京·景山学校模拟预测)已知函数()ln 2f x x x ax =++.(1)当0a =时,求()f x 的极值;(2)若对任意的21,e x ⎡⎤∈⎣⎦,()0f x ≤恒成立,求实数a 的取值范围.例42.(2022·新疆克拉玛依·三模(文))已知函数()ln f x x x =,()()23g x x ax a R =-+-∈.(1)求函数()f x 的单调递增区间; (2)若对任意()0,x ∞∈+,不等式()()12f xg x ≥恒成立,求a 的取值范围. 例43.(2022·陕西·西北工业大学附属中学模拟预测(文))已知函数()()122211ln 2x f x x x x -+=+-++-.(1)求函数()f x 的单调区间;(2)若对1x ∀、[]20,2x ∈,使()()1212f x f x a-≤-恒成立,求a 的取值范围.例44.(2022·内蒙古赤峰·三模(文))已知函数()()ln 1f x x x =+. (1)求()f x 的最小值;(2)若()()212f x x m x -++-恒成立,求实数m 的取值范围.【方法技巧与总结】在不等式恒成立或不等式有解条件下求参数的取值范围,一般利用等价转化的思想其转化为函数的最值或值域问题加以求解,可采用分离参数或不分离参数法直接移项构造辅助函数.【过关测试】 一、单选题1.(2022·全国·哈师大附中模拟预测(文))已知0x 是函数()12sin cos 3f x x x x =-的一个极值点,则20tan x 的值是( ) A .1B .12C .37D .572.(2022·宁夏·吴忠中学三模(理))下列函数中,既是奇函数又存在极值的是( ) A .y x =B .()ln y x =-C .e x y x =+D .4y x x=+3.(2022·河南新乡·二模(文))已知0a >,函数()2313f x a x x =-的极小值为43-,则=a ( )AB .1C D4.(2022·内蒙古包头·一模(理))设0m ≠ ,若x m =为函数()()()2f x m x m x n =--的极小值点,则( ) A .m n >B .m n <C .1nm< D .1n m> 5.(2022·河南·模拟预测(文))当x m =时,函数()3232ln f x x x x x =-+-取得最小值,则m =( )A .23B .1C .32D .26.(2022·四川凉山·三模(理))函数()2sin 2a f x x x =-,若()f x 在(0,)2π上有最小值,则实数a 的取值范围是( ) A .()0,∞+B .()0,1C .(),0∞-D .()1,0-7.(2016·天津市红桥区教师发展中心高三学业考试)已知函数2()(4)()f x x x a =--,a 为实数,(1)0f '-=,则()f x 在[]22-,上的最大值是( ) A .92B .1C .35D .5027-8.(2022·宁夏·高三阶段练习(文))若函数()22e xx x af x +-=在区间(,1)a a +上存在最小值,则实数a 的取值范围为( ) A .(),1-∞-B .()2,1--C .⎛-∞ ⎝⎭D .1⎫-⎪⎪⎝⎭二、多选题9.(2022·重庆·三模)已知函数()21e xx x f x ++=(e 为自然对数的底数,e 2.72≈),则关于函数()f x ,下列结论正确的是( ) A .有2个零点B .有2个极值点C .在()0,1单调递增D .最小值为110.(2022·湖北·宜城市第一中学高三阶段练习)已知()e xx f x =.则下列说法正确的有( )A .函数()y f x =有唯一零点0x =B .函数()y f x =的单调递减区间为()(),01,-∞⋃+∞C .函数()y f x =有极大值1eD .若关于x 的方程()f x a =有三个不同的根.则实数a 的取值范围是10,e ⎛⎫⎪⎝⎭11.(2022·福建省德化第一中学模拟预测)设函数()f x 的定义域为R ,()000x x ≠是()f x 的极大值点,以下结论一定正确的是( ) A .x R ∀∈,()()0f x f x ≥ B .0x -是()f x -的极大值点 C .0x -是()f x -的极小值点D .0x -是()f x --的极小值点12.(2022·全国·模拟预测)已知函数()()e e e x xf x a x x -=-+的图象关于直线12x =对称,则下列说法正确的是( ) A .e a = B .()f x 在1,2⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上单调递增C .12x =为()f x 的极小值点 D .()f x 仅有两个零点三、填空题13.(2022·全国·高三专题练习)函数()()()321112132f x x m x m x =-++-在()0,4上无极值,则m =______.14.(2022·天津河西·二模)若函数32()9f x x ax x =+--在1x =-处取得极值,则()2f =____________. 15.(2022·湖南·长郡中学高三阶段练习)函数()1ln f x x x=+的极值点为___________. 16.(2022·全国·高三专题练习)已知函数()3,,43,,x x a f x x x x a ≥⎧=⎨-<⎩则下列命题正确的有:___________.①若()f x 有两个极值点,则0a =或112a <<②若()f x 有极小值点,则12a >③若()f x 有极大值点,则12a >-④使()f x 连续的a 有3个取值四、解答题17.(2021·四川省叙永第一中学校高三阶段练习(文))已知函数32()f x x ax bx c =+++在1x =与23x =-时,都取得极值.(1)求a ,b 的值;(2)若3(1)2f -=,求()f x 的单调增区间和极值. 18.(2022·河南郑州·高三阶段练习(文))已知函数()21xf x x a-=+. (1)若0a =,求曲线()y f x =在点()()1,1f 处的切线方程;(2)若()f x 在1x =-处取得极值,求()f x 的单调区间及其最大值与最小值. 19.(2022·陕西·武功县普集高级中学高三期末(文))已知函数()ln a f x x x=-.(1)若3a =-,求函数()f x 的极值;(2)若函数()f x 在3,e e ⎡⎤⎣⎦上单调递增,求a 的取值范围.20.(2022·全国·高三专题练习)已知函数()32213f x x x ax =+++在()1,0-上有两个极值点,12,x x ,且12x x <. (1)求实数a 的取值范围;(2)证明:当102x -<<时,()1112f x >.21.(2022·北京·人大附中三模)设函数()()24143e xf x ax a x a ⎡⎤=-+++⎣⎦.(1)若曲线()y f x =在点()()1,1f 处的切线与x 轴平行,求a ; (2)若()f x 在2x =处取得极大值,求a 的取值范围.22.(2022·浙江嘉兴·模拟预测)已知函数2()e e,x f x ax a =+-∈R .(注:e 2.71828=是自然对数的底数)(1)当1a =时,求曲线()y f x =在点(1,(1))f 处的切线方程; (2)若()f x 只有一个极值点,求实数a 的取值范围;(3)若存在b ∈R ,对与任意的x ∈R ,使得()f x b≥恒成立,求-a b 的最小值.专题16极值与最值【考点预测】 知识点一:极值与最值 1.函数的极值函数()f x 在点0x 附近有定义,如果对0x 附近的所有点都有0()()f x f x <,则称0()f x 是函数的一个极大值,记作0()y f x =极大值.如果对0x 附近的所有点都有0()()f x f x >,则称0()f x 是函数的一个极小值,记作0()y f x =极小值.极大值与极小值统称为极值,称0x 为极值点.求可导函数()f x 极值的一般步骤 (1)先确定函数()f x 的定义域; (2)求导数()f x '; (3)求方程()0f x '=的根;(4)检验()f x '在方程()0f x '=的根的左右两侧的符号,如果在根的左侧附近为正,在右侧附近为负,那么函数()y f x =在这个根处取得极大值;如果在根的左侧附近为负,在右侧附近为正,那么函数()y f x =在这个根处取得极小值.注①可导函数()f x 在点0x 处取得极值的充要条件是:0x 是导函数的变号零点,即0()0f x '=,且在0x 左侧与右侧,()f x '的符号导号.②0()0f x '=是0x 为极值点的既不充分也不必要条件,如3()f x x =,(0)0f '=,但00x =不是极值点.另外,极值点也可以是不可导的,如函数()f x x =,在极小值点00x =是不可导的,于是有如下结论:0x 为可导函数()f x 的极值点0()0f x '⇒=;但0()0f x '=⇒0x 为()f x 的极值点.2.函数的最值函数()y f x =最大值为极大值与靠近极小值的端点之间的最大者;函数()f x 最小值为极小值与靠近极大值的端点之间的最小者.导函数为21212()()()()f x ax bx c a x x x x m x x n =++=--<<<(1)当0a >时,最大值是1()f x 与()f n 中的最大者;最小值是2()f x 与()f m 中的最小者. (2)当0a <时,最大值是2()f x 与()f m 中的最大者;最小值是1()f x 与()f n 中的最小者.一般地,设()y f x =是定义在[]m n ,上的函数,()y f x =在()m n ,内有导数,求函数()y f x =在[]m n ,上的最大值与最小值可分为两步进行:(1)求()y f x =在()m n ,内的极值(极大值或极小值); (2)将()y f x =的各极值与()f m 和()f n 比较,其中最大的一个为最大值,最小的一个为最小值. 注①函数的极值反映函数在一点附近情况,是局部函数值的比较,故极值不一定是最值;函数的最值是对函数在整个区间上函数值比较而言的,故函数的最值可能是极值,也可能是区间端点处的函数值;②函数的极值点必是开区间的点,不能是区间的端点;③函数的最值必在极值点或区间端点处取得. 【方法技巧与总结】(1)若函数()f x 在区间D 上存在最小值()min f x 和最大值()max f x ,则 不等式()f x a >在区间D 上恒成立()min f x a ⇔>; 不等式()f x a ≥在区间D 上恒成立()min f x a ⇔≥; 不等式()f x b <在区间D 上恒成立()max f x b ⇔<; 不等式()f x b ≤在区间D 上恒成立()max f x b ⇔≤;(2)若函数()f x 在区间D 上不存在最大(小)值,且值域为(),m n ,则不等式()()()f x a f x a >≥或在区间D 上恒成立m a ⇔≥.不等式()()()f x b f x b <≤或在区间D 上恒成立m b ⇔≤.(3)若函数()f x 在区间D上存在最小值()min f x 和最大值()max f x ,即()[],f x m n ∈,则对不等式有解问题有以下结论:不等式()a f x <在区间D 上有解()max a f x ⇔<; 不等式()a f x ≤在区间D 上有解()max a f x ⇔≤; 不等式()a f x >在区间D 上有解()min a f x ⇔>; 不等式()a f x ≥在区间D 上有解()min a f x ⇔≥;(4)若函数()f x 在区间D 上不存在最大(小)值,如值域为(),m n ,则对不等式有解问题有以下结论:不等式()()()a f x f x <≤或a 在区间D 上有解a n ⇔<不等式()()()b f x f x >≥或b 在区间D 上有解b m ⇔>(5)对于任意的[]1,x a b ∈,总存在[]2m,x n ∈,使得()()()()1212max max f x g x f x g x ≤⇔≤; (6)对于任意的[]1,x a b ∈,总存在[]2m,x n ∈,使得()()()()1212min min f x g x f x g x ≥⇔≥; (7)若存在[]1,x a b ∈,对于任意的[]2m,x n ∈,使得()()()()1212min min f x g x f x g x ≤⇔≤; (8)若存在[]1,x a b ∈,对于任意的[]2m,x n ∈,使得()()()()1212max max f x g x f x g x ≥⇔≥; (9)对于任意的[]1,x a b ∈,[]2m,x n ∈使得()()()()1212max min f x g x f x g x ≤⇔≤;(10)对于任意的[]1,x a b ∈,[]2m,x n ∈使得()()()()1212min max f x g x f x g x ≥⇔≥;(11)若存在[]1,x a b ∈,总存在[]2m,x n ∈,使得()()()()1212min max f x g x f x g x ≤⇔≤(12)若存在[]1,x a b ∈,总存在[]2m,x n ∈,使得()()()()1212max min f x g x f x g x ≥⇔≥. 【题型归纳目录】题型一:求函数的极值与极值点 题型二:根据极值、极值点求参数 题型三:求函数的最值(不含参) 题型四:求函数的最值(含参) 题型五:根据最值求参数题型六:函数单调性、极值、最值得综合应用 题型七:不等式恒成立与存在性问题 【典例例题】题型一:求函数的极值与极值点例1.(2022·江西·上饶市第一中学模拟预测(文))已知函数()()()1xf x a x a =--∈e R .当1a =时,求函数()y f x =的极值; 【解析】由题知,当1a =时,()e (1)x f x x =--,x ∈R∴()e 1xf x '=-,令()0f x '=,0x =. ∴(),0x ∈-∞时,()0f x '<,()f x 单调递减;()0,x ∈+∞时,()0f x '>,()f x 单调递增.∴0x =是()f x 的极小值点,∴()f x 的极小值为()02f =,无极大值.例2.(2022·湖北·襄阳四中模拟预测)设()e sin xf x x =.(1)求()f x 在[],ππ-上的极值; (2)若对[]12,0,x x π∀∈,12x x ≠,都有()()1222120f x f x a x x -+>-成立,求实数a 的取值范围. 【答案】(1)极小值为42eπ34π (2)e ,2ππ⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭ 【解析】 【分析】(1)直接求导计算即可.(2)将问题转化为()()222211f x ax f x ax +>+,构造新函数()()2g x f x ax =+在[]0,π上单调递增即可,然后参变分离或者分类讨论都可以. (1)由()()e sin cos 0xf x x x '=+≤,[],x ππ∈-得()f x 的单调减区间是,4ππ⎡⎤--⎢⎥⎣⎦,3,4ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦,同理,()f x 的单调增区间是3,44ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦.故()f x 的极小值为442e f ππ⎛⎫-= ⎪⎝⎭343e 42f ππ⎛⎫=⎪⎝⎭. (2)由对称性,不妨设120x x π≤<≤, 则()()1222120f x f x a x x -+>-即为()()222211f x ax f x ax +>+. 设()()2g x f x ax =+,则()g x 在[]0,π上单调递增,故()()e sin cos 20xg x x x ax '=++≥在[]0,π上恒成立. 方法一:(含参讨论)设()()()e sin cos 20xh x g x x x ax '==++≥,则()010h =>,()e 20h a πππ=-+≥,解得e 2a ππ≥. ()()2e cos xh x x a '=+,()()0210h a '=+>,()()2e h a ππ'=-.①当e a π≥时,()()2e cos sin x h x x x ''=-⎡⎤⎣⎦,故,当0,4x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时,()()2e cos sin 0x h x x x ''=-≥⎡⎤⎣⎦,()h x '递增; 当,4x ππ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时,()()2e cos sin 0x h x x x ''=-≤⎡⎤⎣⎦,()h x '递减; 此时,()()(){}()()min 0,20h x h h h a e πππ''''≥==-≥,()()h x g x '=在[]0,π上单调递增,故()()()010h x g x g ''=≥=>,符合条件.②当e e 2a πππ≤<时,同①,当0,4x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时,()h x '递增;当,4x ππ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时,()h x '递减;∵()()02104h h a π⎛⎫''>=+> ⎪⎝⎭,()()2e 0h a ππ'=-<,∴由连续函数零点存在性定理及单调性知,0,4x ππ⎛⎫∃∈ ⎪⎝⎭,()00h x '=.于是,当[)00,x x ∈时,()0h x '>,()()h x g x '=单调递增;当(]0,x x π∈时,()0h x '<,()()h x g x '=单调递减.∵()010h =>,()e 20h a πππ=-+≥,∴()()()(){}min 0,0g x h x h h π'=≥≥,符合条件.综上,实数a 的取值范围是e ,2ππ⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭.方法二:(参变分离)由对称性,不妨设120x x π≤<≤,则()()1222120f x f x a x x -+>-即为()()222211f x ax f x ax +>+. 设()()2g x f x ax =+,则()g x 在[]0,π上单调递增, 故()()e sin cos 20xg x x x ax '=++≥在[]0,π上恒成立.∵()010g '=>,∴()(),e sin cos 20xg x x x ax '=++≥在[]0,π上恒成立()e sin cos 2x x x a x+⇔-≤,(]0,x π∀∈.设()()e sin cos x x x h x x+=,(]0,x π∈,则()()2e 2cos sin cos x x x x x h x x --'=,(]0,x π∈.设()2tan 1x x x ϕ=--,0,,22x πππ⎛⎫⎛⎤∈⋃ ⎪ ⎥⎝⎭⎝⎦,则()212cos x x ϕ'=-,0,,22x πππ⎛⎫⎛⎤∈⋃ ⎪ ⎥⎝⎭⎝⎦.由()0x ϕ'>,0,,22x πππ⎛⎫⎛⎤∈⋃ ⎪ ⎥⎝⎭⎝⎦,得()x ϕ在0,4π⎛⎫ ⎪⎝⎭,3,4ππ⎛⎤⎥⎝⎦上单调递增;由()0x ϕ'<,0,,22x πππ⎛⎫⎛⎤∈⋃ ⎪ ⎥⎝⎭⎝⎦,得()x ϕ在,42ππ⎛⎫ ⎪⎝⎭,3,24ππ⎛⎤⎥⎝⎦上单调递减.故0,2x π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时()2042x ππϕϕ⎛⎫≤=-< ⎪⎝⎭;,2x π⎛⎤∈π ⎥⎝⎦时()33042x ππϕϕ⎛⎫≥=> ⎪⎝⎭. 从而,()cos 2cos sin cos 0x x x x x x ϕ=--<,0,,22x πππ⎛⎫⎛⎤∈⋃ ⎪ ⎥⎝⎭⎝⎦,又2x π=时,2cos sin cos 10x x x x --=-<,故()()2e 2cos sin cos 0x x x x x h x x --'=<,(]0,x π∈,()()e sin cos x x x h x x+=,(]0,x π∈单调递减,()()min e h x h πππ==-,(]0,x π∈. 于是,e e 22a a ππππ-≤-⇔≥.综上,实数a 的取值范围是e ,2ππ⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭. 例3.(2022·天津市咸水沽第一中学模拟预测)已知函数ln()()eln (e 2.71828ax f x x x=-=……自然对数底数). (1)当e a =时,求函数f (x )的单调区间;(2)当e a >时,(i )证明:()f x 存在唯一的极值点: (ii )证明:()(1)e f x a <-【答案】(1)函数()f x 的单调递增区间为10,e ⎛⎫ ⎪⎝⎭,单调递减区间为1,e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭(2)证明见详解 【解析】 【分析】(1)求导,利用导数判断函数单调性;(2)利用导数判断单调性,利用零点存在性定理判断零点,进而确定极值点,利用零点代换结合函数最值处理极值的范围. (1)21ln()e ()ax x f x x--'=,构建()1ln()e x ax x ϕ=-- 当e a =时,则()1ln(e )e x x x ϕ=--在()0,∞+上单调递减,且1()0eϕ=当10,e ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭x 时,()0x ϕ>,当1,e x ⎛⎫∈+∞ ⎪⎝⎭时,()0x ϕ<则函数()f x 的单调递增区间为10,e ⎛⎫ ⎪⎝⎭,单调递减区间为1,e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭(2)(i )由(1)可知:当e a >时,()ϕx 在()0,∞+上单调递减11e ()1ln 0,()10e a a a ϕϕ=-<=->∴()ϕx 在()0,∞+内存在唯一的零点011,e x a ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭当()00,x x ∈时,()0x ϕ>,当()0,x x ∈+∞时,()0x ϕ<则函数()f x 的单调递增区间为()00,x ,单调递减区间为()0,x +∞ ∴()f x 存在唯一的极值点0x(ii )由(i )可知:0000ln(())el (n )x f x f x x x a -≤=∵001ln()e 0ax x --=,即001e ln()x ax -=000000ln()e 1)e (ln eln x f x x x x x a ==---,且011,e x a ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭∵()el e 1n g x x x --=在11,e a ⎛⎫⎪⎝⎭单调递减则()1eln e g x g a a a ⎛⎫<=+- ⎪⎝⎭构建()()()e 1eln e x h x x x =-->,则()()e 1e 0x xh x -'-=>当e x >时恒成立则()h x 在()e,+∞上单调递增,则()()()e e 20e h x h ≥=->则()()e 1eln e e x x x x ->+->,即()1e eln e a a a ->+- ∴()(1)e f x a <-例4.(2022·江西师大附中三模(理))已知函数()sin ,()ex xf x xg x =-为()f x 的导函数. (1)判断函数()g x 在区间π0,2⎛⎫ ⎪⎝⎭上是否存在极值,若存在,请判断是极大值还是极小值;若不存在,说明理由;(2)求证:函数()f x 在区间(,π)-∞上只有两个零点. 【答案】(1)存在;极小值 (2)证明见解析 【解析】 【分析】(1)转化为判断导函数是否存在变号零点,对()g x '求导后,判断()g x '的单调性,结合零点存在性定理可得结果;(2)当0x <时,利用单调性得()0f x <恒成立,此时()f x 无零点;当0x =时,()0f x =;当0πx <<时,利用导数得到单调性,结合零点存在性定理可得()f x 在(0,π)上只有一个零点.由此可证结论正确. (1)由()sin e x xf x x =-,可得2e e 1()cos cos (e )e x x x x x xg x x x --=-=-, 则2e (1)e 2π()sin sin ,0,(e )e 2x x x x x x g x x x x ----⎛⎫'=+=+∈ ⎪⎝⎭, 令2()sin e x x h x x -=+,其中π0,2x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,可得2e (2)e 3()cos cos 0(e )e x x x x x x h x x x ---'=+=+>, 所以()h x 在π0,2⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递增,即()g x '在π0,2⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递增,因为π2π2π2(0)20,102e g g -⎛⎫''=-<=+> ⎪⎝⎭,所以存在0π0,2x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,使得()00g x '=,当()00,x x ∈时,()0,()g x g x '<单调递减;当0,2x x π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,()0,()g x g x '>单调递增,所以当0x x =时,函数()g x 取得极小值. (2)由e ()sin x x f x x =-,当0x <时,11e x x ->,所以()()f x g x '==1cos ex xx --0>,所以()f x 在(,0)-∞上为增函数,所以()(0)0f x f <=,此时函数()f x 在(,0)-∞上没有零点;当0x =时,可得00(0)sin 00e f =-=,所以0x =是函数()f x 的一个零点;当0πx <<时,由()1()sin e sin e exx x x f x x x x =-=- ,令()e sin ,(0,π)xm x x x x =-∈,可得()1e (sin cos )x m x x x '=-+,令()ϕx 1e (sin cos )x x x =-+ 则()e (sin cos )e (cos sin )2e cos x x x x x x x x x ϕ'=-+--=-,当π0,2x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,可得()2e cos 0x x x ϕ'=-<;当π,π2x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,可得()2e cos 0x x x ϕ'=->,即()m x '在π0,2⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减,在π,π2⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递增,又因为ππ2π1e 0,(π)1e 02m m ⎛⎫''=-<=+> ⎪⎝⎭,所以存在1π,π2⎛⎫∈ ⎪⎝⎭x 使得()10m x '=,当()10,x x ∈时,()0m x '<;当()1,πx x ∈时,()0m x '>,又因为()1(0)0,(π)π0m x m m <==>,所以存在()21,πx x ∈使得()20m x =,即2x 是函数()f x 的一个零点. 综上可得,函数()f x 在(,π)-∞上有且仅有两个零点. 【点睛】关键点点睛:第二问中,分段讨论并利用导数和零点存在性定理求解是解题关键. 例5.(2022·江苏苏州·模拟预测)函数()sin cos f x x x x =--.(1)求函数()f x 在(),2ππ-上的极值;(2)证明:()()ln F x f x x =-有两个零点.【答案】(1)极大值,12π-;极小值,1-;(2)详见解析. 【解析】 【分析】(1)由题可得()14f x x π⎛⎫'=- ⎪⎝⎭,进而可得;(2)当30,4x π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,利用导数可得函数的最小值,进而可得函数有两个零点,当37[,)44x ππ∈,7[,)4x π∈+∞时,利用导数可得()0F x >,即得. (1)∵()sin cos f x x x x =--,∴()1cos sin 14f x x x x π⎛⎫=-+=+' ⎪⎝⎭,,2x ππ⎛⎫∈- ⎪⎝⎭,由()0f x '=,可得2x π=-,或0x =,∴,2x ππ⎛⎫∈-- ⎪⎝⎭,()()0,f x f x '>单调递增,,02x π⎛⎫∈- ⎪⎝⎭,()()0,f x f x '<单调递减,0,2x π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,()()0,f x f x '>单调递增,∴2x π=-时,函数()f x 有极大值()122f ππ-=-,0x =时,函数()f x 有极小值(0)1f =-;(2)∵()()ln sin cos ln ,0F x f x x x x x x x =-=--->,∴()1()1cos sin ,0h x F x x x x x'==-+->,∴()2211sin cos 4h x x x x x x π⎛⎫'=++=++ ⎪⎝⎭,当30,4x π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,()()0,h x h x '>单调递增,即()F x '单调递增,又42()10,()2042F F ππππ''=-<=->,故存在0,42x ππ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,0()0F x '=,所以()()()00,,0,x x F x F x '∈<单调递减,()()()03,,0,4x x F x F xπ'∈<单调递增, ∴30,4x π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,函数()()()0min 11sin1cos10F x F x F =<=--<,2222(e )e sin e cos e 20F ----=--+>,333()ln 0444F πππ=->, 故30,4x π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,()()ln F x f x x =-有两个零点,当37[,)44x ππ∈0,()sin cos ln ln ln 44x F x x x x x x x x x x ππ⎛⎫⎛⎫+≤=---=+-≥- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,对于函数()ln x x x ϕ=-,则()1110x x x xϕ-'=-=>,又()10ϕ=, ∴37[,)44x ππ∈,()()10x ϕϕ>=,即()0F x >,此时函数()()ln F x f x x =-没有零点,当7[,)4x π∈+∞时,()sin cos ln ln ln 4F x x x x x x x x x x π⎛⎫=---=+-≥ ⎪⎝⎭,由上可知77()ln 044F x ππ≥>,故当7[,)4x π∈+∞时,函数()()ln F x f x x =-没有零点, 综上,函数()()ln F x f x x =-有两个零点. 【点睛】利用导数研究零点问题:(1)确定零点的个数问题:可利用数形结合的办法判断交点个数,如果函数较为复杂,可用导数知识确定极值点和单调区间从而确定其大致图象;(2)方程的有解问题就是判断是否存在零点的问题,可参变分离,转化为求函数的值域问题处理.可以通过构造函数的方法,把问题转化为研究构造的函数的零点问题;(3)利用导数硏究函数零点或方程根,通常有三种思路:①利用最值或极值研究;②利用数形结合思想研究;③构造辅助函数硏究.【方法技巧与总结】1.因此,在求函数极值问题中,一定要检验方程()0f x '=根左右的符号,更要注意变号后极大值与极小值是否与已知有矛盾.2.原函数出现极值时,导函数正处于零点,归纳起来一句话:原极导零.这个零点必须穿越x 轴,否则不是极值点.判断口诀:从左往右找穿越(导函数与x 轴的交点);上坡低头找极小,下坡抬头找极大.题型二:根据极值、极值点求参数例6.(2022·四川·绵阳中学实验学校模拟预测(文))若函数()322f x x ax bx a =--+在1x =处有极值10,则a b -=( ) A .6 B .15- C .6-或15 D .6或15- 【答案】B【解析】 【分析】先求出函数的导函数()'f x ,然后根据在1x = 时()f x 有极值10,得到232010a b a b a --=⎧⎨--+=⎩,求出满足条件的,a b ,然后验证在1x = 时()f x 是否有极值,即可求出-a b 【详解】()322f x x ax bx a =--+,2()32f x x ax b '∴=--又1x = 时()f x 有极值10∴ 232010a b a b a --=⎧⎨--+=⎩,解得411a b =-⎧⎨=⎩ 或33a b =⎧⎨=-⎩当3,3a b ==- 时,22()3633(1)0f x x x x '=-+=-≥ 此时()f x 在1x = 处无极值,不符合题意 经检验,4,11a b =-= 时满足题意 15a b ∴-=-故选:B例7.(2022·江苏南通·模拟预测)已知函数()()()e xf x x a x b =--在x a =处取极小值,且()f x 的极大值为4,则b =( ) A .-1 B .2 C .-3 D .4 【答案】B 【解析】 【分析】对()f x 求导,由函数()()()e xf x x a x b =--在x a =处取极小值,所以0f a,所以a b =,()()2e xf x x a ∴=-,对()f x 求导,求单调区间及极大值,由()f x 的极大值为4,列方程得解.【详解】解:()()()e xf x x a x b =--()2e x x ax bx ab =--+,所以()()()22e ex x f x x a b x ax bx ab '=--+--+()2e 2x x a b x ab a b ⎡⎤=+--+--⎣⎦因为函数()()()e xf x x a x b =--在x a =处取极小值,所以()()()2e 2e 0a af a a a b a ab a b a b '⎡⎤=+--+--=-=⎣⎦,所以a b =,()()2e xf x x a ∴=-,()()()()22e 222=e 2x xf x x a x a a x a x a '⎡⎤=+-+----⎡⎤⎣⎦⎣⎦, 令()0f x '=,得=x a 或=2x a -,当()2x a ∈-∞-,时,()0f x '>,所以()f x 在()2a -∞-,单调递增,当()2x a a ∈-,时,()0f x '<,所以()f x 在()2a a -,单调递增,当()x a ∈∞,+时,()0f x '>,所以()f x 在()a ∞+,单调递增,所以()f x 在=2x a -处有极大值为()22e ==44a f a --,解得=2a ,所以=2b .故选:B 例8.(2022·四川绵阳·二模(文))若2x =是函数()()2224ln f x x a x a x =+--的极大值点,则实数a 的取值范围是( ) A .(),2-∞-B .()2,-+∞C .()2,+∞D .()2,2-【答案】A 【解析】 【分析】求出()f x ',分0a ≥,2a <-,20a -<<,2a =-分别讨论出函数的单调区间,从而可得其极值情况,从而得出答案. 【详解】()()()()()22224224222x a x a x x a a f x x a x x x+---+'=+--==,()0x > 若0a ≥时,当2x >时,()0f x '>;当02x <<时,()0f x '<; 则()f x 在()0,2上单调递减;在()2,+∞上单调递增.所以当2x =时,()f x 取得极小值,与条件不符合,故满足题意.当2a <-时,由()0f x '>可得02x <<或x a >-;由()0f x '<可得2x a <<- 所以在()0,2上单调递增;在()2,a -上单调递减,在(),a -+∞上单调递增. 所以当2x =时,()f x 取得极大值,满足条件.当20a -<<时,由()0f x '>可得0x a <<-或2x >;由()0f x '<可得2a x -<< 所以在()0,a -上单调递增;在(),2a -上单调递减,在()2,+∞上单调递增. 所以当2x =时,()f x 取得极小值,不满足条件.当2a =-时,()0f x '≥在()0,∞+上恒成立,即()f x 在()0,∞+上单调递增. 此时()f x 无极值.综上所述:2a <-满足条件 故选:A例9.(2022·河南·模拟预测(文))已知函数()2ln f x x ax =-的极值为12-,则=a ( )A .eB .1e 2C .12 D .14【答案】C 【解析】 【分析】求导得到导函数,考虑0a ≤和0a >两种情况,根据函数的单调性得到极值,计算得到答案. 【详解】函数()f x 的定义域为()0,∞+,()21122ax f x ax x x-'=-=,当0a ≤时,()0f x '>,所以()f x 在()0,∞+上单调递增,()f x 无极值,不符合题意;当0a >时,()2122a x a f x x⎛⎫- ⎪⎝⎭'=-,当x ⎛∈ ⎝时,()0f x '>,当x ⎫∈+∞⎪⎪⎭时,()0f x '<, 所以()f x在⎛ ⎝上单调递增,在⎫+∞⎪⎪⎭上单调递减,则()()111ln 2222f x f a ==--=-极大值,解得12a =.故选:C.例10.(2022·河南·高三阶段练习(文))若函数()()22e xx a f x x =++⋅在R 上无极值,则实数a 的取值范围( ) A .()2,2-B.(-C.⎡-⎣ D .[]22-, 【答案】D 【解析】 【分析】求()()222e x x a f x x a ⎡⎤++++⋅⎣⎦'=,由分析可得()2220y x a x a =++++≥恒成立,利用0∆≤即可求得实数a 的取值范围. 【详解】由()()22e xx a f x x =++⋅可得。
2023年数学高考复习真题演练(2021-2022年高考真题)23 数列的基本知识与概念 (含详解)

专题23 数列的基本知识与概念【考点预测】1.数列的概念(1)数列的定义:按照一定顺序排列的一列数称为数列,数列中的每一个数叫做这个数列的项. (2)数列与函数的关系:从函数观点看,数列可以看成以正整数集N *(或它的有限子集{}12n ⋯,,,)为定义域的函数()n a f n =当自变量按照从小到大的顺序依次取值时所对应的一列函数值.(3)数列有三种表示法,它们分别是列表法、图象法和通项公式法. 2.数列的分类(1)按照项数有限和无限分:(2)按单调性来分:111()n n n nn n a a a a a a C +++≥⎧⎪≥⎪⎨==⎪⎪⎩递增数列:递减数列: ,常数列:常数摆动数列 3.数列的两种常用的表示方法(1)通项公式:如果数列{}n a 的第n 项与序号n 之间的关系可以用一个式子来表示,那么这个公式叫做这个数列的通项公式.(2)递推公式:如果已知数列{}n a 的第1项(或前几项),且从第二项(或某一项)开始的任一项与它的前一项(或前几项)间的关系可以用一个公式来表示,那么这个公式就叫做这个数列的递推公式. 【方法技巧与总结】(1)若数列{}n a 的前n 项和为n S ,通项公式为n a ,则1112n n n S n a S S n n N *-=⎧⎪=⎨-≥∈⎪⎩ , , ,注意:根据n S 求n a 时,不要忽视对1n =的验证.(2)在数列{}n a 中,若n a 最大,则11n n n n a a a a -+≥⎧⎨≥⎩ , 若n a 最小,则11.n n nn a a a a -+≤⎧⎨≤⎩【题型归纳目录】 题型一:数列的周期性 题型二:数列的单调性 题型三:数列的最大(小)项 题型四:数列中的规律问题 题型五:数列的最值问题【典例例题】题型一:数列的周期性例1.已知无穷数列{}n a 满足()21N n n n a a a x *++=-∈,且11a =,2a x =()x ∈Z ,若数列{}n a 的前2020项中有100项是0,则下列哪个不能是x 的取值( )A .1147B .1148C .1142-D .1143-例2.若[]x 表示不超过x 的最大整数(如[]2.52=,[]44=,[]2.53-=-),已知2107n n a ⎡⎤=⨯⎢⎥⎣⎦,11b a =,()*110,2n n n b a a n n -=-∈≥N ,则2019b =( )A .2B .5C .7D .8例3.数列{}n a 满足12a =,111nn na a a ++=-,其前n 项积为n T ,则10T 等于( ) A .16B .16-C .6D .6-例4.若数列{}n a 满足1222a a ==,且21n n n a a a ++=-,则{}n a 的前100项和为( ) A .67B .68C .134D .167例5.数列{}n a 满足112,0,2121,1,2n n n n n a a a a a +⎧≤<⎪⎪=⎨⎪-≤<⎪⎩若125a =,则2021a 等于( )A .15B .25C .35D .45例6.已知数列{}n a 满足,()()111122,32n n n n n a a a a a ----⎧-+>⎪=⎨-⎪⎩*(,1)n N n ∈>,若1(2,3)a ∈且记数列{}n a 的前n 项和为n S ,若2019=m S ,则2019S 的值为( ) A .60572B .3028C .60552D .3029例7.(2022·广东汕头·三模)已知数列{}n a 中,114a =-,当1n >时,111n n a a -=-,则2022a =( ) A .14-B .45C .5D .45-例8.(2022·河北·沧县中学高三阶段练习)已知数列{}n a 中,()1112n n n a a a n --=⋅+≥,12a =,则10a 等于( )A .12-B .12C .-1D .2题型二:数列的单调性例9.(2022·四川达州·二模(理))已知单调递增数列{}n a 满足9,102121,109n n m n a m n n -⎧≥⎪=⎨⎛⎫+-< ⎪⎪⎝⎭⎩,则实数m 的取值范围是( ) A .[)12,+∞B .()1,12C .()1,9D .[)9,+∞例10.(2022·河南·温县第一高级中学高三阶段练习(文))已知函数()()633,7,7x a x x f x a x -⎧--≤=⎨>⎩,若数列{}n a 满足()()*n a f n n N =∈且{}n a 是递增数列,则实数a 的取值范围是( )A .9,34⎛⎫ ⎪⎝⎭B .9,34⎡⎫⎪⎢⎣⎭C .()2,3D .[)2,3例11.(2022·浙江·高三专题练习)已知数列{}n a 的首项为11a =,2a a =,且121(2,)n n a a n n n N *++=+≥∈,若数列{}n a 单调递增,则a 的取值范围为( ) A .12a <<B .23a <<C .3522a <<D .1322a <<例12.(2022·全国·高三专题练习)已知等比数列{}n a 前n 项和n S 满足113n n S A +=-⋅(A R ∈),数列{}n b 是递增的,且2n b An Bn =+,则实数B 的取值范围为( )A .2,3⎡⎫-+∞⎪⎢⎣⎭B .[)1,-+∞C .()1,-+∞D .1,3⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭例13.(2022·全国·高三专题练习(理))已知数列{}n a 满足()712,83,8n n a n n a n a n *-⎧⎛⎫-+>⎪ ⎪=∈⎝⎭⎨⎪≤⎩N ,若对于任意n *∈N 都有1n n a a +>,则实数a 的取值范围是( ) A .10,3⎛⎫ ⎪⎝⎭B .10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭C .1,12⎛⎫ ⎪⎝⎭D .11,32⎛⎫ ⎪⎝⎭例14.(2022·全国·高三专题练习)设数列{}n a 的通项公式为2n a n bn =+,若数列{}n a 是单调递增数列, 则实数b 的取值范围为( ) A .(2,)-+∞B .[2,)-+∞C .(3,)-+∞D .(,3)-∞-【方法技巧与总结】解决数列的单调性问题的3种方法题型三:数列的最大(小)项例15.已知数列{}n a 的首项为1,且()()*111n n n a a n n ++=∈+N ,则na的最小值是( )A .12 B .1 C .2D .3例16.已知数列{}n a 满足110a = ,12n na a n+-=,则n a n 的最小值为( )A .-1B .11 2C .163D .27 4例17.已知数列{}n a 的前n 项和n S ,且2(1)n n S a n -=-,22na n nb S =,则数列{}n b 的最小项为( )A .第3项B .第4项C .第5项D .第6项例18.已知数列{}n a 的前n 项和2212,n S n n =-数列{||}n a 的前n 项和,n T 则nT n的最小值____ 例19.数列,1n =,2,,中的最小项的值为__________.【方法技巧与总结】求数列的最大项与最小项的常用方法(1)将数列视为函数()f x 当x ∈N *时所对应的一列函数值,根据f (x )的类型作出相应的函数图象,或利用求函数最值的方法,求出()f x 的最值,进而求出数列的最大(小)项.(2)通过通项公式n a 研究数列的单调性,利用11()2n n n n a a a n a -+≥⎧⎨≥⎩≥,确定最大项,利用11()2n n nn a a a n a -+≤⎧⎨≤⎩≥,确定最小项.(3)比较法:若有1()()10n n a a f n f n -=+->+或0n a >时11n na a +>,则1n n a a +>,则数列{}n a 是递增数列,所以数列{}n a 的最小项为1(1)a f =;若有1()()10n n a a f n f n =-+-<+或0n a >时11n na a +<,则1n n a a <+,则数列{}n a 是递减数列,所以数列{}n a 的最大项为1(1)a f =. 题型四:数列中的规律问题例20.蜜蜂被认为是自然界中最杰出的建筑师,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(4)f =( );()f n =( ). A .35 2331n n +- B .36 2331n n -+ C .37 2331n n -+ D .38 2331n n +-例21.由正整数组成的数对按规律排列如下:()1,1,1,2,()2,1,()1,3,()2,2,()3,1,()1,4,()2,3,()3,2,()4,1,()1,5,()2,4,⋅⋅⋅.若数对(),m n 满足()22222021m n -⋅-=,,m n N *∈,则数对(),m n 排在( )A .第386位B .第193位C .第348位D .第174位例22.已知“整数对”按如下规律排列:()()()()()1,11,22,11,32,2,,,,,()()()3,11,42,3,,()3,2,,()4,1,…,则第68个“整数对”为( ) A .()1,12B .()3,10C .()2,11D .()3,9例23.将正整数排列如下: 1 2 34 5 67 8 9 10 11 12 13 14 15 ……则图中数2020出现在 A .第64行3列B .第64行4列C .第65行3列D .第65行4列题型五:数列的最值问题例24.(2022·北京市第十二中学高三期中)已知数列{}n a 满足32n a n n=+,则数列{}n a 的最小值为( )A.343B .575C .D .12例25.(2022·全国·高三专题练习)已知数列{}n a ,2141n n a n n ,则下列说法正确的是( )A .此数列没有最大项B .此数列的最大项是3aC .此数列没有最小项D .此数列的最小项是2a例26.(2022·河南·高三阶段练习(理))在数列{}n a 中,11a =,1n n a a n --=(N n +∈,2n ≥),则11n a n ++的最小值是( ) A .12B .34C .1D .32例27.(2022·辽宁·高三阶段练习)若数列{}n a 满足24122,n nn n n a T a a a -==⋅⋅⋅,则n T 的最小值为( )A .92-B .102-C .112-D .122-例28.(2022·全国·高三专题练习)若数列{}n a 满足113a =,1n n n a a +-=,则na n的最小值为( ) A .235B .143C 12D .13例29.(2022·全国·高三专题练习)设221316n a n n =-+-,则数列{}n a 中最大项的值为( ) A .134B .5C .6D .132例30.(2022·浙江·高三专题练习)已知数列{}n a 的通项公式为211n aa n n n=-+,5a 是数列{}n a 的最小项,则实数a 的取值范围是( ) A .[]40,25-- B .[]40,0- C .[]25,25- D .[]25,0-【过关测试】一、单选题 1.(2022·陕西·交大附中模拟预测(理))函数()f x 定义如下表,数列{}()N n x n ∈满足02x =,且对任意的自然数n 均有()1n n x f x +=,则2022x =( )2.(2022·内蒙古赤峰·模拟预测(理))大衍数列来源于《乾坤谱》中对易传“大衍之数五十”的推论,主要用于解释中国传统文化中的太极衍生原理.数列中的每一项,都代表太极衍生过程中曾经经历过的两仪数量总和,其中一列数如下:0,2,4,8,12,18,24,32,40,50,…….按此规律得到的数列记为{}n a ,其前n 项和为n S ,给出以下结论:①22122n a n n -=-;②182是数列{}n a 中的项;③21210a =;④当n 为偶数时,()2122n n n S S S n n *++-+=+∈N .其中正确的序号是( )A .①②B .②③C .①④D .③④3.(2022·河南·模拟预测(理))观察数组()2,2,()3,4,()4,8,()5,16,()6,32,…,根据规律,可得第8个数组为( ) A .()9,128 B .()10,128 C .()9,256D .()10,2564.(2022·吉林长春·模拟预测(理))已知数列{}n a 满足()()11120n n a a +-++=,112a =,则数列{}n a 的前2022项积为( ) A .16-B .23C .6-D .325.(2022·江西·临川一中模拟预测(理))已知数列{}n a 满足()1112,21*+-==∈-n n n a a a n N a ,则2022=a ( )A .13B .1C .2D .526.(2022·全国·高三专题练习)已知数列{}n a 的通项公式为n a a n n=+,则“21a a >”是“数列{}n a 单调递增”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7.(2022·全国·高三专题练习)已知数列{}n a 满足()2**2,5,,1,5,.n n tn n n a t n n n ⎧-+≤∈⎪=⎨->∈⎪⎩N N 且数列{}n a 是单调递增数列,则t 的取值范围是( ) A .919,24⎛⎫⎪⎝⎭B .9,2⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭C .()5,+∞D .(]1,48.(2022·全国·高三专题练习)若数列{an }的前n 项和Sn =n 2-10n (n ∈N *),则数列{nan }中数值最小的项是( ) A .第2项 B .第3项 C .第4项D .第5项9.(2022·上海普陀·二模)数列{}n a 的前n 项的和n S 满足*1(N )n n S S n n ++=∈,则下列选项中正确的是( )A .数列{}1n n a a ++是常数列B .若113a <,则{}n a 是递增数列C .若11a =-,则20221013S =D .若11a =,则{}n a 的最小项的值为1-10.(2022·北京四中三模)已知数列{n a }的通项为22n a n n λ=-,则“0λ<”是“*n ∀∈N ,1n n a a +>”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二、多选题11.(2022·河北·衡水第一中学高三阶段练习)大衍数列,来源于《乾坤谱》中对易传“大衍之数五十”的推论.主要用于解释中国传统文化中的太极衍生原理.数列中的每一项,都代表太极衍生过程中,曾经经历过的两仪数量总和,是中国传统文化中隐藏着的世界数学史上第一道数列题.其前10项依次是0,2,4,8,12,18,24,32,40,50,…,则下列说法正确的是( ) A .此数列的第20项是200B .此数列的第19项是180C .此数列偶数项的通项公式为222n a n =D .此数列的前n 项和为(1)n S n n =⋅-12.(2022·全国·高三专题练习)若数列{}n a 满足1112,012,1321,12n n n n n a a a a a a +⎧⎪⎪==⎨⎪-<<⎪⎩,则数列{}n a 中的项的值可能为( ) A .13B .2C .23D .4513.(2022·全国·高三专题练习)下列四个选项中,不正确的是( )A .数列2345,,,3456,⋯的一个通项公式是1n n a n =+ B .数列的图象是一群孤立的点C .数列1,1-,1,1-,⋯与数列1-,1,1-,1,⋯是同一数列D .数列11,24,⋯,12n是递增数列14.(2022·全国·高三专题练习)已知n S 是{}n a 的前n 项和,12a =,()1112n n a n a -=-≥,则下列选项错误的是( ) A .20212a = B .20211012S =C .331321n n n a a a ++⋅⋅=D .{}n a 是以3为周期的周期数列15.(2022·全国·高三专题练习)若数列{an }满足112,2712,62n n n n n a a a a a +⎧≤⎪⎪=⎨⎪->⎪⎩,123a =,则数列{an }中的项的值可能为( ) A .19B .16C .13D .4316.(2022·全国·高三专题练习)已知数列{}n a 满足112a =-,111n n a a +=-,则下列各数是{}n a 的项的有( )A .2-B .23C .32D .317.(2022·全国·高三专题练习(文))南宋杨辉在他1261年所著的《详解九章算术》一书中记录了一种三角形数表,称之为“开方作法本源”图,即现在著名的“杨辉三角”.如图是一种变异的杨辉三角,它是将数列{}n a 各项按照上小下大,左小右大的原则写成的,其中{}n a 是集合{}220,,s ts t s t Z +≤<∈且中所有的数从小到大排列的数列,即13a =,25a =,36a =,49a =,510a =,…,则下列结论正确的是( )A .第四行的数是17,18,20,24B .()11232-+=⋅n n n aC .()11221n n a n ++=+ D .10016640a =18.(2022·全国·高三专题练习)如图所示的数表中,第1行是从1开始的正奇数,从第2行开始每个数是它肩上两个数之和.则下列说法正确的是( )A .第6行第1个数为192B .第10行的数从左到右构成公差为102的等差数列C .第10行前10个数的和为9952⨯D .数表中第2021行第2021个数为202060612⨯19.(2022·河北·石家庄实验中学高三开学考试)大衍数列,来源于《乾坤谱》中对易传“大衍之数五十”的推论.主要用于解释中国传统文化中的太极衍生原理.数列中的每一项,都代表太极衍生过程中,曾经经历过的两仪数量总和,是中国传统文化中隐藏着的世界数学史上第一道数列题.其前10项依次是0,2,4,8,12,18,24,32,40,50,…,则下列说法正确的是( ) A .此数列的第20项是200B .此数列的第19项是182C .此数列偶数项的通项公式为222n a n =D .此数列的前n 项和为(1)n S n n =⋅-20.(2022·福建漳州·三模)已知数列{n a }的前n 项和为211n S n n =-,则下列说法正确的是( ).A .{}n a 是递增数列B .{}n a 是递减数列C .122n a nD .数列{}n S 的最大项为5S 和6S21.(2022·湖南·长沙一中高三阶段练习)对于正整数n ,()n ϕ是小于或等于n 的正整数中与n 互质的数的数目.函数()n ϕ以其首名研究者欧拉命名,称为欧拉函数,例如()96ϕ=(1,2,4,5,7,8与9互质),则( )A .若n 为质数,则()1n n ϕ=-B .数列(){}n ϕ单调递增C .数列()2nn ϕ⎧⎫⎪⎪⎨⎬⎪⎪⎩⎭的前5项和等于72 D .数列(){}3nϕ为等比数列三、填空题22.(2022·北京·人大附中模拟预测)能说明命题“若无穷数列{}n a 满足()111,2,3,n na n a +>=,则{}n a 为递增数列”为假命题的数列{}n a 的通项公式可以为n a =__________.23.(2022·陕西·宝鸡中学模拟预测)写出一个符合下列要求的数列{}n a 的通项公式:①{}n a 是无穷数列;②{}n a 是单调递减数列;③20n a -<<.这个数列的通项可以是__________.24.(2022·海南·模拟预测)写出一个同时具有下列性质①②③的数列{}n a 的通项公式:n a =__________.①10n n a a +<;②数列{}n a 是单调递减数列;③数列{}2nn a 是一个等比数列.25.(2022·江西·临川一中模拟预测(文))已知23n a n n =+,若2nn a λ≤对于任意*n ∈N 恒成立,则实数λ的取值范围是_______.26.(2022·天津市新华中学高三期末)在数列{}n a 中,()71()8nn a n =+,则数列{}n a 中的最大项的n =________ .27.(2022·山西·模拟预测(理))数列{}n a 中,已知11a =,20a >,()*21n n n a a a n ++=-∈N ,则2022a 的取值范围是___________.28.(2022·四川成都·三模(理))已知数列{}n a 满足13a =,122n n n a a a ++=,则2022a 的值为______.29.(2022·全国·模拟预测)在数列{}n a 中,11a =,1,231,nnn n n a a a a a +⎧⎪=⎨⎪+⎩为偶数为奇数,则1232021a a a a ++++=___.专题23 数列的基本知识与概念【考点预测】1.数列的概念(1)数列的定义:按照一定顺序排列的一列数称为数列,数列中的每一个数叫做这个数列的项. (2)数列与函数的关系:从函数观点看,数列可以看成以正整数集N *(或它的有限子集{}12n ⋯,,,)为定义域的函数()n a f n =当自变量按照从小到大的顺序依次取值时所对应的一列函数值.(3)数列有三种表示法,它们分别是列表法、图象法和通项公式法. 2.数列的分类(1)按照项数有限和无限分:(2)按单调性来分:111()n n n nn n a a a a a a C +++≥⎧⎪≥⎪⎨==⎪⎪⎩递增数列:递减数列: ,常数列:常数摆动数列 3.数列的两种常用的表示方法(1)通项公式:如果数列{}n a 的第n 项与序号n 之间的关系可以用一个式子来表示,那么这个公式叫做这个数列的通项公式.(2)递推公式:如果已知数列{}n a 的第1项(或前几项),且从第二项(或某一项)开始的任一项与它的前一项(或前几项)间的关系可以用一个公式来表示,那么这个公式就叫做这个数列的递推公式. 【方法技巧与总结】(1)若数列{}n a 的前n 项和为n S ,通项公式为n a ,则1112n n n S n a S S n n N *-=⎧⎪=⎨-≥∈⎪⎩ , , ,注意:根据n S 求n a 时,不要忽视对1n =的验证.(2)在数列{}n a 中,若n a 最大,则11n n n n a a a a -+≥⎧⎨≥⎩ , 若n a 最小,则11.n n nn a a a a -+≤⎧⎨≤⎩【题型归纳目录】 题型一:数列的周期性 题型二:数列的单调性 题型三:数列的最大(小)项 题型四:数列中的规律问题 题型五:数列的最值问题【典例例题】题型一:数列的周期性例1.已知无穷数列{}n a 满足()21N n n n a a a x *++=-∈,且11a =,2a x =()x ∈Z ,若数列{}n a 的前2020项中有100项是0,则下列哪个不能是x 的取值( )A .1147B .1148C .1142-D .1143-【答案】B 【分析】当0x ≥时,分别令1,2,3,x =,可求出数列{}n a 的前2020项中0的个数,进而得出规律,可求出满足题意的x 的取值;当0x <时,分别令1,2,3,x =---,可求出数列{}n a 的前2020项中0的个数,进而得出规律,可求出满足题意的x 的取值. 【详解】 ①当0x ≥时,若0x =,则数列{}n a 的各项为1,0,1,1,0,1,1,0,1,,此时数列{}n a 为周期数列,周期为3,由202036731=⨯+, 可知数列{}n a 的前2020项中有673项为0; 若1x =,则数列{}n a 的各项为1,1,0,1,1,0,1,1,0,,此时数列{}n a 为周期数列,周期为3,由202036731=⨯+, 可知数列{}n a 的前2020项中有673项为0; 若2x =,则数列{}n a 的各项为1,2,1,1,0,1,1,0,1,1,0,,此时数列{}n a 从第3项开始为周期数列,周期为3,由202022018236722=+=+⨯+,可知数列{}n a 的前2020项中有672项为0; 若3x =,则数列{}n a 的各项为1,3,2,1,1,0,1,1,0,1,1,0,,此时数列{}n a 从第4项开始为周期数列,周期为3,由202032017336721=+=+⨯+,可知数列{}n a 的前2020项中有672项为0; 若4x =,则数列{}n a 的各项为1,4,3,1,2,1,1,0,1,1,0,1,1,0,, 此时数列{}n a 从第6项开始为周期数列,周期为3,由202052015536712=+=+⨯+,可知数列{}n a 的前2020项中有671项为0; 依次类推,可知当()26731001146x =-=,或1147x =时, 数列{}n a 的前2020项中有100项是0;②当0x <时,若1x =-,则数列{}n a 的各项为1,1,2,3,1,2,1,1,0,1,1,0,1,1,0,-,此时数列{}n a 从第7项开始为周期数列,周期为3,由202062014636711=+=+⨯+,可知数列{}n a 的前2020项中有671项为0; 若2x =-,则数列{}n a 的各项为1,2,3,5,2,3,1,2,1,1,0,1,1,0,1,1,0,-,此时数列{}n a 从第9项开始为周期数列,周期为3,由202082012836702=+=+⨯+,可知数列{}n a 的前2020项中有670项为0; 若3x =-,则数列{}n a 的各项为1,3,4,7,3,4,1,3,2,1,1,0,1,1,0,1,1,0,-,此时数列{}n a 从第10项开始为周期数列,周期为3,由202092011936701=+=+⨯+,可知数列{}n a 的前2020项中有670项为0; 若4x =-,则数列{}n a 的各项为1,4,5,9,4,5,1,4,3,1,2,1,1,0,1,1,0,1,1,0,-,此时数列{}n a 从第12项开始为周期数列,周期为3,由20201120091136692=+=+⨯+,可知数列{}n a 的前2020项中有669项为0; 依次类推,可知当()26711001142x =--=-,或1143x =-时, 数列{}n a 的前2020项中有100项是0.综上所述,若数列{}n a 的前2020项中有100项是0, 则x 可取的值有1146,1147,1142,1143--. 故选:B . 【点睛】本题考查无穷数列,解题的关键是通过条件()21N n n n a a a x *++=-∈探究数列{}n a 的性质,利用赋值法分别令1,2,3,x =和1,2,3,x =---,可分别求出数列{}n a 的前2020项中0的个数,进而得出规律.考查学生的推理能力与计算求解能力,属于难题.例2.若[]x 表示不超过x 的最大整数(如[]2.52=,[]44=,[]2.53-=-),已知2107n n a ⎡⎤=⨯⎢⎥⎣⎦,11b a =,()*110,2n n n b a a n n -=-∈≥N ,则2019b =( )A .2B .5C .7D .8【答案】B 【分析】求出1b ,2b ,3b ,4b ,5b ,6b ,判断出{}n b 是一个以周期为6的周期数列,求出即可.【详解】解:2107n n a ⎡⎤=⨯⎢⎥⎣⎦.*111(102)n n n b a b a a n n --∈≥N =,=,,∴112027[]a b ===,2200[287]a ==, 2281028b -⨯==,同理可得:332855a b =,=;4428577a b =,=;55285711a b =,=.662857144a b =,=;72857142a =,72b =,……. ∴6n n b b +=.故{}n b 是一个以周期为6的周期数列, 则20196336335b b b ⨯+===.故选:B . 【点睛】本题考查周期数列的判断和取整函数的应用. 例3.数列{}n a 满足12a =,111nn na a a ++=-,其前n 项积为n T ,则10T 等于( ) A .16B .16-C .6D .6-【答案】D 【分析】依次代入1,2,3,4n =可得{}n a 是以4为周期的周期数列,由1231n n n n a a a a +++=可推导得到结果. 【详解】 当1n =时,121131a a a +==--;当2n =时,2321112a a a +==--;当3n =时,3431113a a a +==-;当4n =时,454121a a a +==-;…,∴数列{}n a 是以4为周期的周期数列, ()()1231123123n n n n a a a a n N *+++⎛⎫∴=⨯-⨯-⨯=∈ ⎪⎝⎭,()10891012236T T a a a a ∴=⋅==⨯-=-. 故选:D .例4.若数列{}n a 满足1222a a ==,且21n n n a a a ++=-,则{}n a 的前100项和为( ) A .67 B .68 C .134 D .167【答案】B 【分析】由题意得122,1a a ==,根据21n n n a a a ++=-,列举数列的项,得到数列从第2项起,3项一个循环求解. 【详解】因为1222a a ==, 所以122,1a a ==, 因为21n n n a a a ++=-,所以数列的项依次为2,1,1,0,1,1,0,…, 所以从第2项起,3项一个循环,所以{}n a 的前100项的和为233(110)68+⨯++=, 故选:B .例5.数列{}n a 满足112,0,2121,1,2n n n n n a a a a a +⎧≤<⎪⎪=⎨⎪-≤<⎪⎩若125a =,则2021a 等于( )A .15B .25C .35D .45【答案】B 【分析】根据数列定义求出数列的前几项后得出数列是周期数列,从而求值. 【详解】 因为12152a =<,所以23454312,,,5555a a a a ====,所以数列具有周期性,周期为4,所以2021125a a ==.故选:B . 【点睛】本题考查数列的周期性,此类问题的解法是由定义求出数列的前几项,然后归纳出周期性.例6.已知数列{}n a 满足,()()111122,32n n n n n a a a a a ----⎧-+>⎪=⎨-⎪⎩*(,1)n N n ∈>,若1(2,3)a ∈且记数列{}n a 的前n 项和为n S ,若2019=m S ,则2019S 的值为( ) A .60572B .3028C .60552D .3029【答案】C 【分析】根据递推公式可逐个代入计算,得出数列{}n a 的周期为4,再根据2019=m S 与前两项的范围可求得52a =,再分组求和求解2019S 即可. 【详解】设1(23)a a a =<<,由()()11112232n n n n n a a a a a ----⎧-+>⎪=⎨-⎪⎩,*(,1)n N n ∈>,得22(0,1)a a =-∈,3235(2,3)a a a =-=-∈,435423(0,1),3(2,3)a a a a a a =-=-∈=-=∈.故数列{}n a 的周期为4,即可得41234,6n n a a a a a a +=+++=. 12336632019m m S a a a =+++=⨯+=,又1(23)a a a =<<,22(0,1)a a =-∈.(2)3a a ∴+-=,即52a =. 12311201950443,32a a a a =⨯+++=+=, 2019116059504622S ∴=⨯+=. 故选:C . 【点睛】本题考查数列分组求和、分类讨论方法,考查推理能力与计算能力,考查逻辑推理与数学运算核心素养.属于中档题.例7.(2022·广东汕头·三模)已知数列{}n a 中,114a =-,当1n >时,111n n a a -=-,则2022a =( ) A .14-B .45C .5D .45-【答案】B【解析】由题意得:2341231141115,1,154a a a a a a =-==-==-=-,则数列{}n a 的周期为3,则20226743345a a a ⨯===. 故选:B .例8.(2022·河北·沧县中学高三阶段练习)已知数列{}n a 中,()1112n n n a a a n --=⋅+≥,12a =,则10a 等于( )A .12-B .12C .-1D .2【答案】D【解析】解:∵12a =,()1112n n n a a a n --=⋅+≥, ∴()1112n n a n a -=-≥, ∴211122a =-=,3121a =-=-,()4112a =--=,511122a =-=,…, ∴数列{}n a 是以3为周期的周期数列,10331=⨯+,∴101a a =, 故选:D .题型二:数列的单调性例9.(2022·四川达州·二模(理))已知单调递增数列{}n a 满足9,102121,109n n m n a m n n -⎧≥⎪=⎨⎛⎫+-< ⎪⎪⎝⎭⎩,则实数m 的取值范围是( )A .[)12,+∞B .()1,12C .()1,9D .[)9,+∞【答案】B【解析】{}n a 为单调递增数列,10912109m ma a >⎧⎪⎪∴+>⎨⎪>⎪⎩,即12109219219m m m m ⎧⎪>⎪⎪+>⎨⎪⎪⎛⎫>+⨯-⎪⎪⎝⎭⎩,解得:112m <<, 即实数m 的取值范围为()1,12.故选:B .例10.(2022·河南·温县第一高级中学高三阶段练习(文))已知函数()()633,7,7x a x x f x a x -⎧--≤=⎨>⎩,若数列{}n a 满足()()*n a f n n N =∈且{}n a 是递增数列,则实数a 的取值范围是( )A .9,34⎛⎫ ⎪⎝⎭B .9,34⎡⎫⎪⎢⎣⎭C .()2,3D .[)2,3【答案】C【解析】因为数列{}n a 是单调递增数列,则函数()6x f x a -=在()7,+∞上为增函数,可得1a >,函数()()33f x a x =--在[)1,7上为增函数,可得30a ->,可得3a <,且有78a a <,即()86733187a a a ---=-<,即27180a a +->,解得9a <-或2a >.综上所述,23a <<. 故选:C .例11.(2022·浙江·高三专题练习)已知数列{}n a 的首项为11a =,2a a =,且121(2,)n n a a n n n N *++=+≥∈,若数列{}n a 单调递增,则a 的取值范围为( ) A .12a <<B .23a <<C .3522a <<D .1322a <<【答案】C【解析】当2,n n N *≥∈时,121(1)n n a a n ++=+,因此有2123(2)n n a a n +++=+,(2)(1)-得:22n n a a +-=,说明该数列从第2项起,偶数项和奇数项都成等差数列,且它们的公差都是2,由121n n a a n ++=+可得:345,2a a a a =-=+,因为数列{}n a 单调递增,所以有1234a a a a <<<,即152a a a <<-<+,解得:3522a <<,故选:C例12.(2022·全国·高三专题练习)已知等比数列{}n a 前n 项和n S 满足113n n S A +=-⋅(A R ∈),数列{}n b 是递增的,且2n b An Bn =+,则实数B 的取值范围为( )A .2,3⎡⎫-+∞⎪⎢⎣⎭B .[)1,-+∞C .()1,-+∞D .1,3⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭【答案】C【解析】解:因为等比数列{}n a 前n 项和n S 满足113n n S A +=-⋅(A R ∈),所以1119a S A ==-,221(127)(19)18a S S A A A =-=---=-, 332(181)(127)54a S S A A A =-=---=-,因为等比数列{}n a 中2213a a a ,所以2(18)(19)(54)A A A -=--,解得13A =或0A =(舍去), 所以213n b n Bn =+,因为数列{}n b 是递增的,所以22111(1)(1)033n n b b n B n n Bn +-=+++-->,所以2133B n >--,因为*n N ∈,所以1B >-, 故选:C例13.(2022·全国·高三专题练习(理))已知数列{}n a 满足()712,83,8n n a n n a n a n *-⎧⎛⎫-+>⎪ ⎪=∈⎝⎭⎨⎪≤⎩N ,若对于任意n *∈N 都有1n n a a +>,则实数a 的取值范围是( ) A .10,3⎛⎫ ⎪⎝⎭B .10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭C .1,12⎛⎫ ⎪⎝⎭D .11,32⎛⎫ ⎪⎝⎭【答案】C【解析】由条件可得011031923a a a a ⎧⎪<<⎪⎪-<⎨⎪⎪⎛⎫>-⨯+⎪ ⎪⎝⎭⎩,解出即可.【详解】因为对于任意n *∈N 都有1n n a a +>, 所以011031923a a a a ⎧⎪<<⎪⎪-<⎨⎪⎪⎛⎫>-⨯+⎪ ⎪⎝⎭⎩,解得112a <<故选:C例14.(2022·全国·高三专题练习)设数列{}n a 的通项公式为2n a n bn =+,若数列{}n a 是单调递增数列, 则实数b 的取值范围为( ) A .(2,)-+∞ B .[2,)-+∞C .(3,)-+∞D .(,3)-∞-【答案】C由数列{}n a 是单调递增数列,可得10n n a a +->,从而有21b n >--恒成立,由n ∈+N ,可求得b 的取值范围. 【详解】由数列{}n a 是单调递增数列,所以10n n a a +->,即22(1)(1)210n b n n bn n b +++--=++>,即21b n >--(n ∈+N )恒成立,又数列{}(21)n -+是单调递减数列,所以当1n =时,(21)n -+取得最大值3-,所以3b >-. 故选:C .【方法技巧与总结】解决数列的单调性问题的3种方法例15.已知数列{}n a 的首项为1,且()()*111n n n a a n n ++=∈+N ,则na的最小值是( )A .12 B .1 C .2 D .3【答案】B 【分析】 根据()111n n n a a n ++=+得出()11n n n a n a n ++-=,然后通过累加法求出1122n n a n =+-,根据均值不等式及n N +∈,即可求出结果. 【详解】 由()111n n n a a n ++=+得()11n n n a n a n ++-=所以()()()1122111122n n n n n n a n a n a a a na n a a ---=--+---++-+则()()()()()111112111122n n n n n n na n +---=-+-+++=+=+所以()111112222n n n na n-=+=+-≥ 当且仅当n =n N +∈,故取1a 或2a 最小,又121a a ==,所以n a 的最小值为1【点睛】思路点睛:本题通过累加法求数列通项公式,根据均值不等式及n N +∈,求得最值. 例16.已知数列{}n a 满足110a = ,12n na a n+-=,则n a n 的最小值为( )A .-1B .11 2C .163D .27 4【答案】C 【分析】先根据累加法得210n a n n =-+,进而得101n a n n n =+-,再结合函数()101f x x x=+-的单调性即可得当3n =时,na n 的最小值为163. 【详解】 解:由12n na a n+-=得12n n a a n +-=, 所以()121n n a a n --=-,()1222n n a a n ---=-,()2323n n a a n ---=-, ,3222a a -=⨯,2121a a -=⨯,累加上述式子得:()()()()12123211n a a n n n n n -=-+-+-+++=-⎡⎤⎣⎦,所以210n a n n =-+,()2n ≥,检验已知1n =时,210n a n n =-+满足.故210n a n n =-+,101n a n n n=+-,由于函数()101f x x x=+-在区间(上单调递减,在)+∞上单调递增,又因为*x ∈N ,当3n =时,10163133n a n =+-=,当4n =时,10114142n a n =+-=, 所以na n 的最小值为163. 故选:C .例17.已知数列{}n a 的前n 项和n S ,且2(1)n n S a n -=-,22na nn b S =,则数列{}n b 的最小项为( )A .第3项B .第4项C .第5项D .第6项【答案】A 【分析】由n S 与n a 的关系1(1)n n n a S S n -=->化简即可求出n S 及n a ,可得n b ,分析单调性即可求解. 【详解】∵1(1)n n n a S S n -=->,∴1n n n S a S --=,则21(1)n S n -=-,即2*(N )n S n n =∈,∴22(1)21n a n n n =--=-.易知0n b >,∵212+1+14422+1n n n n b b n n -==,(),244142(1)n n b n b n +∴==+当11n >+时,1n >, ∴当13n ≤<时, 1n n b b +>, 当3n ≥时,1n n b b +<, 又23132,281b b ==,∴当3n =时, n b 有最小值.故选:A 例18.已知数列{}n a 的前n 项和2212,n S n n =-数列{||}n a 的前n 项和,n T 则nT n的最小值____ 【答案】5 【分析】由n S 和1n S -的关系求出数列{}n a 的通项公式,再根据正负表示出数列{||}n a 的通项公式为144,13414,4n n n a n n -≤≤⎧=⎨-≥⎩,求出n T ,并表示出n T n ,再分别求出13n ≤≤和4n ≥时的最小值,即可判断n T n 的最小值. 【详解】由题意,数列{}n a 的前n 项和2212n S n n =-()n N *∈,所以1121210a S ==-=-,当2n ≥时,()()12221221121414n n n n n n n S n a S -⎡⎤-----=-⎣⎦=-=, 当1n =时,1411410a ⨯-=-=, 所以414n a n =-,当13n ≤≤时,0n a <,当4n ≥时,0n a >,所以144,13414,4n n n a n n -≤≤⎧=⎨-≥⎩,数列{||}n a 的前n 项和n T ,所以22212,1321236,4n n n n T n n n ⎧-+≤≤=⎨-+≥⎩,当13n ≤≤时,212n T n n=-+,当3n =时,n Tn 的最小值为6;当4n ≥时,36212n n T n n=+-, 由对勾函数的性质,当4n =时,nT n有最小值5; 综上所述,nT n的最小值为5 故答案为:5 【点睛】本题主要考查由n S 求数列通项公式的求法、等差数列前n 项和公式、对勾函数的应用,是一道综合性很强的题目,考查学生分析转化能力和计算能力,属于难题. 例19.数列,1n =,2,,中的最小项的值为__________.【分析】构造函数()ln xf x x=,利用函数单调性分析最大值,得出数列的最大项,即可得解. 【详解】 考虑函数()ln x f x x=,()21ln xf x x -'=,当0x e <<时,()21ln 0x f x x -'=>,当x e >时,()21ln 0x f x x -'=<, 所以()ln xf x x=在()0,e 单调递增,在(),e +∞单调递减, 即()1ln x f x x ==()0,e 单调递增,在(),e +∞单调递减,所以y e ==()0,e 单调递增,在(),e +∞单调递减,116689,89<<.【点睛】此题考查求数列中的最小项,利用函数单调性讨论数列的最大项和最小项,涉及导函数处理单调性问题. 【方法技巧与总结】求数列的最大项与最小项的常用方法(1)将数列视为函数()f x 当x ∈N *时所对应的一列函数值,根据f (x )的类型作出相应的函数图象,或利用求函数最值的方法,求出()f x 的最值,进而求出数列的最大(小)项.(2)通过通项公式n a 研究数列的单调性,利用11()2n n n n a a a n a -+≥⎧⎨≥⎩≥,确定最大项,利用11()2n n nn a a a n a -+≤⎧⎨≤⎩≥,确定最小项.(3)比较法:若有1()()10n n a a f n f n -=+->+或0n a >时11n na a +>,则1n n a a +>,则数列{}n a 是递增数列,所以数列{}n a 的最小项为1(1)a f =;若有1()()10n n a a f n f n =-+-<+或0n a >时11n na a +<,则1n n a a <+,则数列{}n a 是递减数列,所以数列{}n a 的最大项为1(1)a f =. 题型四:数列中的规律问题例20.蜜蜂被认为是自然界中最杰出的建筑师,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(4)f =( );()f n =( ).A .35 2331n n +-B .36 2331n n -+C .37 2331n n -+D .38 2331n n +- 【答案】C 【分析】结合图形中的规律直接求出(4)f 和(5)f ,进而总结出递推公式2n ≥时,()()(1)61f n f n n --=-,利用累加法即可求出结果. 【详解】由图中规律可知:(4)37f =, 所以(2)(1)716f f -=-=,(3)(2)19726f f -=-=⨯,(4)(3)371936f f -=-=⨯, (5)(4)613746f f -=-=⨯,因此当2n ≥时,()()(1)61f n f n n --=-, 所以[][][]()()(1)(1)(2)(2)(1)(1)f n f n f n f n f n f f f =--+---++-+()()612211n n ⎡⎤=⨯-+-++++⎣⎦()1612n n -=⨯+2331n n =-+,经检验当1n =时,符合()2331f n n n =-+,所以()2331f n n n =-+,故选:C .例21.由正整数组成的数对按规律排列如下:()1,1,1,2,()2,1,()1,3,()2,2,()3,1,()1,4,()2,3,()3,2,()4,1,()1,5,()2,4,⋅⋅⋅.若数对(),m n 满足()22222021m n -⋅-=,,m n N *∈,则数对(),m n 排在( )A .第386位B .第193位C .第348位D .第174位【答案】D 【分析】 先求出,m n 的值,再根据数对的特点推出数对(),m n 的位置 【详解】解:按规律把正整数组成的数对分组:第1组为(1,1),数对中两数的和为2,共1个数对;第2组为(1,2),(2,1),数对中两数和为3,共2个数对;第3组为(1,3),(2,2),(3,1),数对中两数的和为4,共3个数;……,第n 组为(1,),(2,1),,(,1)n n n -⋅⋅⋅,数对中两数的和为1n +,共n 个数,由()22222021m n -⋅-=,得()2222023m n -⋅=,因为20237289=⨯,所以2227289m n ⎧-=⎪⎨=⎪⎩,解得317m n =⎧⎨=⎩,所以20m n +=,在所有数对中,两数之和不超过19的有1918123181712⨯+++⋅⋅⋅+==个, 所以在两数和为20的第1个数(1,19),第2个为(2,18),第3个为(3,17), 所以数对(3,17)排在第174位, 故选:D 【点睛】关键点点睛:此题考查简单的合情推理,考查等差数求和,解题的关键是由()22222021m n -⋅-=,得()2222023mn -⋅=,解出,m n 的值,考查计算能力,属于中档题例22.已知“整数对”按如下规律排列:()()()()()1,11,22,11,32,2,,,,,()()()3,11,42,3,,()3,2,,()4,1,…,则第68个“整数对”为( ) A .()1,12 B .()3,10C .()2,11D .()3,9【答案】C 【分析】设“整数对”为()()*m n m n N ∈,,,由已知可知点列的排列规律是m n +的和从2开始,依次是3,4,…,其中m 依次增大,可依次求得总对数,从而可得选项. 【详解】设“整数对”为()()*m n m n N ∈,,,由已知可知点列的排列规律是m n +的和从2开始,依次是3,4,…,其中m 依次增大.当2m n +=时只有1个()11,;当3m n +=时有2个()()1221,,,; 当4m n +=时有3个()()()132231,,,,,; …;当12m n +=时有11个()()()111210111⋯,,,,,,;其上面共有11(111)12311662⨯+++++==个数对. 所以第67个“整数对”为()112,,第68个“整数对”为()211,, 故选:C . 【点睛】本题考查知识迁移运用:点列整数对,关键在于理解和探索其规律,属于中档题. 例23.将正整数排列如下: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 ……则图中数2020出现在 A .第64行3列 B .第64行4列 C .第65行3列 D .第65行4列【答案】B 【分析】计算每行首个数字的通项公式,再判断2020出现在第几列,得到答案. 【详解】每行的首个数字为:1,2,4,7,11… 111,1n n a a a n -=-=-利用累加法:112211(1)()()...()121112n n n n n n n a a a a a a a a n n ----=-+-++-+=-+-++=+计算知:642017a = 数2020出现在第64行4列 故答案选B 【点睛】本题考查了数列的应用,计算首数字的通项公式是解题的关键. 题型五:数列的最值问题例24.(2022·北京市第十二中学高三期中)已知数列{}n a 满足32n a n n=+,则数列{}n a 的最小值为( )A.343B .575 C .D .12【答案】A【解析】()32f x x x=+在(0,上单调递减,在()+∞上单调递增, ∴当()x n n N *=∈时,()()(){}min min 5,6f n f f =,又()32575555f =+=,()32346663f =+=,()min 343f n ∴=,即32n a n n =+的最小值为343. 故选:A .例25.(2022·全国·高三专题练习)已知数列{}n a ,2141n n a n n ,则下列说法正确的是( )A .此数列没有最大项B .此数列的最大项是3aC .此数列没有最小项D .此数列的最小项是2a【答案】B【解析】令10t n =-≥,则1n t =+,22,641411tty tt t t 当0=t 时,0y = 当0t >时,146y t t=++,由双勾函数的知识可得y 在()02,上单调递增,在()2,+∞上单调递减 所以当2t =即3n =时,y 取得最大值, 所以此数列的最大项是3a ,最小项为10a = 故选:B .例26.(2022·河南·高三阶段练习(理))在数列{}n a 中,11a =,1n n a a n --=(N n +∈,2n ≥),则11n a n ++的最小值是( ) A .12B .34C .1D .32【答案】C【解析】由题意可得()()()()()211221121122n n n n n n n n na a a a a a a a ---+-+=-+-+⋅⋅⋅+-+=+=,当1n =时,11a =满足上式,则()()212121112121n a n n n n n n +++⎡⎤==++-⎢⎥+++⎣⎦. 因为n ∈+N , 所以12n +≥, 所以()2131n n ++≥+,则()21121n n ++-≥+,故112112n a n +≥⨯=+,当且仅当1n =时,等号成立. 故选:C例27.(2022·辽宁·高三阶段练习)若数列{}n a 满足24122,n nn n n a T a a a -==⋅⋅⋅,则n T 的最小值为( )A .92-B .102-C .112-D .122-【答案】B【解析】因为2420,nnn a -=>所以221222log log log log n n T a a a =++⋯+.设22log 4n n b a n n ==-.若n T 有最小值,则2log n T 有最小值, 令0n b ≤,则04,n ≤≤所以当3n =或4n =时﹐n T 的最小值为102-. 故选:B例28.(2022·全国·高三专题练习)若数列{}n a 满足113a =,1n n n a a +-=,则na n的最小值为( ) A .235B .143C 12D .13【答案】A【解析】由题意可知,()()121111312(1)13(1)2n n n a a a a a a n n n -=+-++-=++++-=+-,则113122n a n n n =+-,又113122y x x =+-在( 上递减,在)+∞上递增,且56<<,5n =时,11311131235222525n n +-=⨯+-=;6n =时,11311131142362226235n n +-=⨯+-=>,故选:A .例29.(2022·全国·高三专题练习)设221316n a n n =-+-,则数列{}n a 中最大项的值为( )A .134B .5C .6D .132。
2023年数学高考复习真题演练(2021-2022年高考真题)10 对数与对数函数 (含详解)

专题10 对数与对数函数【考点预测】 1.对数式的运算(1)对数的定义:一般地,如果(0x a N a =>且1)a ≠,那么数x 叫做以a 为底N 的对数,记作log a x N =,读作以a 为底N 的对数,其中a 叫做对数的底数,N 叫做真数.(2)常见对数:①一般对数:以(0a a >且1)a ≠为底,记为log N a ,读作以a 为底N 的对数;②常用对数:以10为底,记为lg N ; ③自然对数:以e 为底,记为ln N ; (3) 对数的性质和运算法则:①1log 0a =;log 1a a =;其中0a >且1a ≠;②log Na a N =(其中0a >且1a ≠,0N >); ③对数换底公式:log log log c a c bb a=; ④log ()log log a a a MN M N =+; ⑤log log log aa a MM N N=-; ⑥log log (m na a nb b m m=,)n R ∈; ⑦log a b a b =和log b a a b =; ⑧1log log a b b a=; 2.对数函数的定义及图像(1)对数函数的定义:函数 log a y x =(0a >且1)a ≠叫做对数函数. 对数函数的图象【方法技巧与总结】 1.对数函数常用技巧在同一坐标系内,当1a >时,随a 的增大,对数函数的图象愈靠近x 轴;当01a <<时,对数函数的图象随a 的增大而远离x 轴.(见下图)【题型归纳目录】题型一:对数运算及对数方程、对数不等式 题型二:对数函数的图像题型三:对数函数的性质(单调性、最值(值域)) 题型四:对数函数中的恒成立问题 题型五:对数函数的综合问题 【典例例题】题型一:对数运算及对数方程、对数不等式例1.(2022·全国·高三专题练习)(1)计算331log 2327lg 50lg 2+++; (2)已知()23log log lg 1x ⎡⎤=⎣⎦,求实数x 的值; (3)若185a =,18log 9b =,用a ,b ,表示36log 45. 例2.(2022·全国·高三专题练习)(1)求23151log log 8log 2725⋅⋅的值. (2)已知9log 5=a ,37b =,试用a ,b 表示21log 35例3.(2022·全国·高三专题练习)(1)已知a ,b ,c 均为正数,且3a =4b =6c ,求证:212ab c+=;(2)若60a =3,60b =5,求12(1)12a bb ---的值.例4.(2022·全国·模拟预测)若e 4a =,e 25b =,则( ) A .a +b =100B .b -a =ea 增大a 增大C .28ln 2ab <D .ln6b a ->例5.(2022·全国·模拟预测)已知实数x ,y 满足0x >,0y >,1x ≠,1y ≠,y x x y =,log 4y xx y+=,则x y +=( ) A .2 B .4 C .6 D .8例6.(2022·北京昌平·二模)已知函数2()42(0)f x ax ax a =-+<,则关于x 的不等式2()log f x x >的解集是( )A .(,4)-∞B .(0,1)C .(0,4)D .(4,)+∞例7.(2022·全国·江西师大附中模拟预测(文))已知函数()122log ,1,1,1,x x f x x x >⎧⎪=⎨⎪-≤⎩则不等式()(1)f x f x <-的解集为______.例8.(2022·辽宁·东北育才学校二模)若函数()f x 满足:(1)1x ∀,()20,x ∈+∞且12x x ≠,都有()()21210f x f x x x -<-;(2)()()1122x f f x f x x ⎛⎫=- ⎪⎝⎭,则()f x =___________.(写出满足这些条件的一个函数即可)例9.(2022·全国·高三专题练习)设函数()log m f x x =(0m >且1m ≠)的图像经过点()3,1.(1)解关于x 的方程()()22(1)10f x m f x m +-+-=;(2)不等式()()10f x a f x +⋅->⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦的解集是1,93⎛⎫⎪⎝⎭,试求实数a 的值.【方法技巧与总结】对数的有关运算问题要注意公式的顺用、逆用、变形用等.对数方程或对数不等式问题是要将其化为同底,利用对数单调性去掉对数符号,转化为不含对数的问题,但这里必须注意对数的真数为正.题型二:对数函数的图像例10.(2022·山东潍坊·二模)已知函数()()log a f x x b =-(0a >且1a ≠)的图像如图所示,则以下说法正确的是( )A .0a b +<B .1ab <- C .01b a << D .log 0a b >例11.(2022·江苏省高邮中学高三阶段练习)函数log (3)1(0a y x a =+->且1)a ≠的图象恒过定点A ,若点A 在直线10mx ny ++=上,其中0mn >,则11+m n的最小值为( ) A .3-B .1C . 3+D .2+(多选题)例12.(2022·福建·莆田二中模拟预测)已知函数()()log a g x x k =+(0a >且1a ≠)的图象如下所示.函数()()1x x f x k a a -=--的图象上有两个不同的点()11,A x y ,()22,B x y ,则( )A .1a >,2k >B .()f x 在R 上是奇函数C .()f x 在R 上是单调递增函数D .当0x ≥时,()()22f x f x ≤例13.(2022·全国·高三专题练习)已知223,20(){1ln ,021x x x f x x x -+-≤<=≤≤+,若()()g x f x ax a =--的图象与x 轴有3个不同的交点,则实数a 的取值范围为______.【方法技巧与总结】研究和讨论题中所涉及的函数图像是解决有关函数问题最重要的思路和方法.图像问题是数和形结合的护体解释.它为研究函数问题提供了思维方向.题型三:对数函数的性质(单调性、最值(值域))例14.(2022·陕西·榆林市第十中学高二期中(文))函数()22log 43y x x =+-的一个单调增区间是( )A .3,2⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭B .3,2∞⎡⎫+⎪⎢⎣⎭C .31,2⎛⎫- ⎪⎝⎭D .3,42⎡⎫⎪⎢⎣⎭例15.(2022·天津·南开中学二模)已知函数()21,14log 1,1a ax x x f x x x ⎧--≤⎪=⎨⎪->⎩是R 上的单调函数,则实数a 的取值范围为( ) A .11,42⎡⎫⎪⎢⎣⎭B .11,42⎡⎤⎢⎥⎣⎦C .10,2⎛⎤ ⎥⎝⎦D .1,12⎛⎫ ⎪⎝⎭例16.(2022·浙江·模拟预测)己知实数,(1,)∈+∞a b ,且33log log 3log log 4b a a b +=+,则( ) Ab a <<B.b a <Ca b <D.a b <<例17.(2022·全国·高三专题练习(理))函数f (x )=log ax (0<a <1)在[a 2,a ]上的最大值是( ) A .0 B .1C .2D .a 例18.(2022·重庆·模拟预测)若函数()2()log 341a f x x ax =-+-有最小值,则实数a 的取值范围是( )A.⎫⎪⎪⎝⎭B.C.⎛ ⎝⎭D.)+∞【方法技巧与总结】研究和讨论题中所涉及的函数性质是解决有关函数问题最重要的思路和方法.性质问题是数和形结合的护体解释.它为研究函数问题提供了思维方向.题型四:对数函数中的恒成立问题例19.(2022·北京·高三专题练习)若不等式2log 0a x x -<在10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭内恒成立,则a 的取值范围是( ) A .1116a ≤< B .1116a << C .1016a <≤D .1016a <<例20.(2022·江苏·高三专题练习)已知函数22414ax x y -+⎛⎫= ⎪⎝⎭的值域为10,16⎛⎤⎥⎝⎦,若不等式()()log 4log 2x a x a t t ⋅<-在[]1,2x ∈上恒成立,则t 的取值范围是( ) A .2,25⎛⎫ ⎪⎝⎭B .2,5⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭C .(,2)-∞D .()0,2例21.(2022·浙江·高三阶段练习)已知函数()29x f x x+=,()2log g x x a =+,若存在[]13,4x ∈,任意[]24,8x ∈,使得()()12f x g x ≥,则实数a 的取值范围是___________. 例22.(2022·全国·高三专题练习)已知函数()ln f x x x =-,已知实数0a >,若2()e ln 0x f x a a ++≥在()0+∞,上恒成立,求实数a 的取值范围. 例23.(2022·全国·高三专题练习)已知函数()log (0,1)x a f x a x a a =+>≠在[1,2]上的最大值与最小值之和为6log 2a +. (1)求实数a 的值;(2)对于任意的[2,)x ∈+∞,不等式()10kf x -≥恒成立,求实数k 的取值范围.例24.(2022·陕西安康·高三期末(文))已知函数()()()2log 2log 30,1a a f x x x a a =++>≠.(1)若()32f =,求a 的值;(2)若对任意的[]8,12x ∈,()6f x >恒成立,求a 的取值范围.例25.(2022·上海·高三专题练习)已知2()32log f x x =-,2()log g x x =. (1)当[]1,4x ∈时,求函数[]()1()y f x g x =+⋅的值域;(2)对任意12,2n n x +⎡⎤∈⎣⎦,其中常数n N ∈,不等式()2()f x f kg x ⋅>恒成立,求实数k的取值范围.【方法技巧与总结】(1)利用数形结合思想,结合对数函数的图像求解;(2)分离自变量与参变量,利用等价转化思想,转化为函数的最值问题.(3)涉及不等式恒成立问题,将给定不等式等价转化,借助同构思想构造函数,利用导数探求函数单调性、最值是解决问题的关键.题型五:对数函数的综合问题例26.(2022·河北·张家口市第一中学高三阶段练习)已知定义域为()0,∞+的单调递增函数()f x 满足:()0,x ∀∈+∞,有()()ln 1f f x x -=,则方程()242f x x x =-+-的解的个数为( )A .3B .2C .1D .0例27.(2022·四川雅安·三模(文))设()f x 是定义在R 上的偶函数,对任意R x ∈,都有()()4f x f x +=,且当[]2,0x ∈-时,()163xf x ⎛⎫=- ⎪⎝⎭.若在区间(]2,6-内关于x 的方程()()()log 201a f x x a -+=>恰有3个不同的实数根,则a 的取值范围是( ).A .()1,2B .()2,+∞C .(D .)2例28.(2022·广西柳州·高一期中)已知0a b >>,且1a b +=,则( )A.sin sin a b > B .11a b> C .22a b +>D .lg lg 0a b +=例29.(2022·河北保定·二模)已知函数2332xxy =-在()0,∞+上先增后减,函数3443xxy =-在()0,∞+上先增后减.若()231log log x =()321log log 0x a =>,()()242422log log log log x x b ==,()()343433log log log log 0x x c ==>,则( ) A .a c <B .b a <C .c a <D .a b <例30.(2022·广东·三模)已知,R a b ∈,e 是自然对数的底,若e ln b b a a +=+,则a b的取值可以是( ) A .1B .2C .3D .4例31.(2022·全国·高三专题练习)已知0x 是函数()22e ln 2x f x x x -=+-的零点,则020e ln xx -+=_______.【过关测试】一、单选题 1.(2022·辽宁辽阳·二模)区块链作为一种新型的技术,被应用于许多领域.在区块链技术中,某个密码的长度设定为512B ,则密码一共有5122种可能,为了破解该密码,在最坏的情况下,需要进行5122次运算.现在有一台计算机,每秒能进行142.510⨯次运算,那么在最坏的情况下,这台计算机破译该密码所需的时间大约为(参考数据lg20.3≈ 1.58≈)( ) A .1393.1610s ⨯ B .1391.5810s ⨯ C .1401.5810s ⨯D .1403.1610s ⨯2.(2022·山东·肥城市教学研究中心模拟预测)已知1log 3m p =,9p n =,其中0m >且1m ≠,0n >且1n ≠,若20m n -=,则p 的值为( ) A .3log 2B .2log 3C .2D .33.(2022·河南安阳·模拟预测(文))已知正实数x ,y ,z 满足(34zx y ==,则( ) A .111x y z+=B .111y z x+= C .112x y z += D .112x z y+=4.(2022·河南·南阳中学高三阶段练习(文))已知函数()()()ln 22ln 33f x x x =++-,则()f x ( )A .是奇函数,且在0,1上单调递增B .是奇函数,且在0,1上单调递减C .是偶函数,且在0,1上单调递增D .是偶函数,且在0,1上单调递减5.(2022·全国·高三专题练习)函数()log (1)2a f x x =-+的图象恒过定点 A .(2,2)B .(2,1)C .(3,2)D .(2,0)6.(2022·安徽六安·一模(文))设函数()2f x =()()2ln 41g x ax x =-+,若对任意的1R x ∈,都存在实数2x ,使得()()12f x g x =成立,则实数a 的取值范围为( ) A .(],4-∞B .(]0,4C .[]0,4D .(]0,27.(2022·湖北·荆门市龙泉中学二模)设0a >且1a ≠,sin cos a x x x >+对(0,)4x π∈恒成立,则a 的取值范围是( ) A .(0,)4πB .(0,]4πC .(,1)(1,)42ππ⋃D .[,1)4π8.(2022·浙江·模拟预测)己知实数,(1,)∈+∞a b ,且33log log 3log log 4b a a b +=+,则( )A b a <<B .b a <C a b <D .a b <<二、多选题9.(2022·重庆市天星桥中学一模)已知0,0a b >>,且1a b +=,则下列结论正确的是( ) A .11a b+的最小值是4 B .1ab ab+的最小值是2C .22a b +的最小值是D .22log log a b +的最小值是2-10.(2022·广东汕头·二模)设a ,b ,c 都是正数,且469a b c ==,则下列结论正确的是( ) A .2ab bc ac +=B .ab bc ac +=C .4949b b a c ⋅=⋅D .121c b a=-11.(2022·河北·高三阶段练习)下列函数中,存在实数a ,使函数()f x 为奇函数的是( )A .()(lg f x x =B .()2f x x ax =+C .()21xaf x e =-- D .()()2ln 2xx f x x e a =+-12.(2022·江苏·南京师大附中高三开学考试)当102x <≤时,4log xa x ≤,则a 的值可以为( )AB C D三、填空题13.(2022·天津·二模)已知()4log 41log x y +=+2x y +的最小值为__________.14.(2022·全国·高三专题练习)已知23e ln 3x x x -+=,则3e ln x x -+=__________.15.(2022·河南·模拟预测(文))已知函数()241,1log ,1x x f x x x ⎧-≤=⎨>⎩,若1()2f a <≤,则实数a的取值范围为___________.16.(2022·河南·开封高中模拟预测(文))已知函数()y f x =为奇函数,且对定义域内的任意x 都有()()11f x f x +=--.当()1,2x ∈时,()21log f x x =-.给出以下4个结论: ①函数()y f x =的图象关于点()(),0k k ∈Z 成中心对称;②函数()y f x =是以2为周期的周期函数;③当()0,1x ∈时,()()2log 21f x x =--; ④函数()y f x =在()(),1k k k +∈Z 上单调递减. 其中所有正确结论的序号为______. 四、解答题17.(2022·北京·高三专题练习)已知函数()log (0),1)a f x x a a =>≠且,设1a >,函数log a y x =的定义域为[m ,n ] (m <n ),值域为[0,1],定义“区间[m ,n ]的长度等于n -m ”,若区间[m ,n ]长度的最小值...为5,6求实数a 的值;18.(2022·全国·高三专题练习(理))已知函数f (x )=log a (x +1)-log a (1-x ),a >0且a ≠1. (1)求f (x )的定义域;(2)判断f (x )的奇偶性并予以证明; (3)当a >1时,求使f (x )>0的x 的解集.19.(2022·北京·高三专题练习)已知函数()log (0)1)a f x x a a =>≠且,作出|()|y f x =的大致图像并写出它的单调性;20.(2022·全国·高三专题练习)已知函数()()44log 3log 4f x x x =-⋅.当1,164x ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时,求该函数的值域;21.(2022·全国·高三专题练习)已知:函数()0.51log 1axf x x -=-在其定义域上是奇函数,a 为常数. (1)求a 的值.(2)证明:()f x 在()1,+∞上是增函数.(3)若对于[]3,4上的每一个x 的值,不等式()12xf x m ⎛⎫>+ ⎪⎝⎭恒成立,求实数m 的取值范围.22.(2022·北京东城·高三期末)曲线ln y x =在点(,ln )A t t 处的切线l 交x 轴于点M . (1)当t e =时,求切线l 的方程;(2)O为坐标原点,记AMO的面积为S,求面积S以t为自变量的函数解析式,写出其定义域,并求单调增区间.专题10 对数与对数函数【考点预测】 1.对数式的运算(1)对数的定义:一般地,如果(0x a N a =>且1)a ≠,那么数x 叫做以a 为底N 的对数,记作log a x N =,读作以a 为底N 的对数,其中a 叫做对数的底数,N 叫做真数.(2)常见对数:①一般对数:以(0a a >且1)a ≠为底,记为log N a ,读作以a 为底N 的对数;②常用对数:以10为底,记为lg N ; ③自然对数:以e 为底,记为ln N ; (3) 对数的性质和运算法则:①1log 0a =;log 1a a =;其中0a >且1a ≠;②log Na a N =(其中0a >且1a ≠,0N >); ③对数换底公式:log log log c a c bb a=; ④log ()log log a a a MN M N =+; ⑤log log log aa a MM N N=-; ⑥log log (m na a nb b m m=,)n R ∈; ⑦log a b a b =和log b a a b =; ⑧1log log a b b a=; 2.对数函数的定义及图像(1)对数函数的定义:函数 log a y x =(0a >且1)a ≠叫做对数函数. 对数函数的图象【方法技巧与总结】 1.对数函数常用技巧在同一坐标系内,当1a >时,随a 的增大,对数函数的图象愈靠近x 轴;当01a <<时,对数函数的图象随a 的增大而远离x 轴.(见下图)【题型归纳目录】题型一:对数运算及对数方程、对数不等式 题型二:对数函数的图像题型三:对数函数的性质(单调性、最值(值域)) 题型四:对数函数中的恒成立问题 题型五:对数函数的综合问题 【典例例题】题型一:对数运算及对数方程、对数不等式例1.(2022·全国·高三专题练习)(1)计算331log 2327lg 50lg 2+++; (2)已知()23log log lg 1x ⎡⎤=⎣⎦,求实数x 的值; (3)若185a =,18log 9b =,用a ,b ,表示36log 45. 【答案】(1)7;(2)109;(3)2a bb+-. 【解析】(1)利用对数恒等式和对数的运算法则计算即可; (2)利用指对互化可得实数x 的值;(3)先求出a ,再利用换底公式结合对数的运算法则求得结果.【详解】(1)原式=()23lg 510lg25lg51lg26lg5lg26lg107++⨯+=+++=++=+=;(2)因为()23log log lg 1x ⎡⎤=⎣⎦,所以()3log lg 2x =,所以2lg 39x ==,所以x =109;a 增大a 增大(3)因为185a =,所以18log 5a =,所以()()()181818183618181818log 59log 45log 5log 9log 45log 36log 182log 18log 189⨯+====⨯+÷1818181818log 5log 9log 18log 18log 92a bb++=+--.例2.(2022·全国·高三专题练习)(1)求23151log log 8log 2725⋅⋅的值. (2)已知9log 5=a ,37b =,试用a ,b 表示21log 35 【答案】(1)18;(2)21a bb ++. 【解析】 【分析】(1)首先根据题意得到原式()()()2352log 53log 23log 3=-⋅⋅-,再利用换底公式化简即可得到答案.(2)首先根据题意得到3log 7b =,3log 52=a ,再利用换底公式化简即可得到答案. 【详解】(1)原式()()()1233232355log 5log 2log 32log 53log 23log 3--=⋅⋅=-⋅⋅-lg5lg 2lg31818lg 2lg3lg5=⋅⋅⋅=(2)由37b =得到3log 7b =, 由9log 5=a ,得到31log 52=a ,即3log 52=a . 33321333log 35log 5log 72log 35log 21log 7log 31a bb ++===++.【点睛】本题主要考查对数的换底公式,同时考查指数、对数的互化公式,属于中档题.例3.(2022·全国·高三专题练习)(1)已知a ,b ,c 均为正数,且3a =4b =6c ,求证:212a b c+=;(2)若60a =3,60b =5,求12(1)12a bb ---的值. 【答案】(1)详见解析;(2)2. 【解析】【分析】(1)设3461a b c k ===>,应用指对数的互化有346log ,log ,log a k b k c k ===,进而应用换底公式及对数的运算性质分别求21a b +、2c,即可证结论;(2)应用指对数互化有6060log 3,log 5a b ==,应用对数的运算性质求12(1)a bb ---,进而可求12(1)12a b b ---的值.【详解】(1)设346a b c k ===,则1k >. ∴346log ,log ,log a k b k c k ===,∴3421212log 3log 4log 9log 4log 362log 6log log k k k k k k a b k k+=+=+=+==, 而6222log 6log k c k==, ∴212a b c+=. (2)由题设知:6060log 3,log 5a b ==,得606011log 5log 12b -=-=,60606011log 3log 5log 4a b --=--=, ∴60121260log 42log 21log 22(1)2log 122a b b --===-, 则121log 22(1)12122a b b ---==.例4.(2022·全国·模拟预测)若e 4a =,e 25b =,则( ) A .a +b =100 B .b -a =e C .28ln 2ab < D .ln6b a ->【答案】D 【解析】 【分析】利用指数和对数互化,得到a ,b 后逐项判断. 【详解】对于A ,由e 4a =,e 25b =,得ln 4a =,ln 25b =,所以ln 4ln 25ln100a b +=+=,故A 错误;对于B ,25ln 25ln 4ln4b a -=-=,故B 错误; 对于C ,2ln 4ln 252ln 2ln168ln 2ab =⨯>⨯=,故C 错误;对于D ,25ln 25ln 4lnln 64b a -=-=>,故D 正确. 故选:D .例5.(2022·全国·模拟预测)已知实数x ,y 满足0x >,0y >,1x ≠,1y ≠,y x x y =,log 4y xx y+=,则x y +=( ) A .2 B .4 C .6 D .8【答案】C 【解析】 【分析】 根据y x x y =得到lg lg x xy y =,再利用换底公式得到2x y=,利用lg 2lg x y =,即2x y =,求出4x =,2y =,所以6x y +=.【详解】由y x x y =,得lg lg y x x y =,lg lg x xy y=. 由log 4y x x y +=,lg log lg y x x y =,所以lg 4lg x x y y+=, 所以4x xy y +=,解得:2x y=,则lg 2lg x y =,即2x y =, 所以4x =,2y =,所以6x y +=, 故选:C.例6.(2022·北京昌平·二模)已知函数2()42(0)f x ax ax a =-+<,则关于x 的不等式2()log f x x >的解集是( )A .(,4)-∞B .(0,1)C .(0,4)D .(4,)+∞【答案】C 【解析】 【分析】由二次函数的性质判断()f x 区间单调性,根据解析式知()f x 恒过(4,2)且(0)2f =,进而确定区间值域,再由对数函数性质求2log y x =的对应区间值域,即可得不等式解集. 【详解】由题设,()f x 对称轴为2x =且图象开口向下,则()f x 在(0,2)上递增,(2,)+∞上递减, 由2()42(4)2f x ax ax ax x =-+=-+,即()f x 恒过(4,2)且(0)2f =, 所以(0,4)上()2f x >,(4,)+∞上()2f x ,而2log y x =在(0,)+∞上递增,且(0,4)上2y <,(4,)+∞上2y >,所以2()log f x x >的解集为(0,4). 故选:C例7.(2022·全国·江西师大附中模拟预测(文))已知函数()122log ,1,1,1,x x f x x x >⎧⎪=⎨⎪-≤⎩则不等式()(1)f x f x <-的解集为______.【答案】12x x ⎧⎫>⎨⎬⎩⎭【解析】 【分析】 分1x ≤、12x <≤和2x >,依次解不等式,再取并集即可.【详解】当1x ≤时,不等式()(1)f x f x <-为2211(1)x x -<--,解得112x <≤; 当12x <≤时,不等式()(1)f x f x <-为212log 1(1)x x <--,易知21122log log 10,1(1)0x x <=--≥,解得12x <≤;当2x >时,不等式()(1)f x f x <-为1122log log (1)x x <-,解得2x >;综上,解集为:12x x ⎧⎫>⎨⎬⎩⎭.故答案为:12x x ⎧⎫>⎨⎬⎩⎭.例8.(2022·辽宁·东北育才学校二模)若函数()f x 满足:(1)1x ∀,()20,x ∈+∞且12x x ≠,都有()()21210f x f x x x -<-;(2)()()1122x f f x f x x ⎛⎫=- ⎪⎝⎭,则()f x =___________.(写出满足这些条件的一个函数即可) 【答案】12log x,(log a x ,(0<a <1)都对)【解析】 【分析】满足第一个条件,表示函数是单调递减函数,第二个条件正好是符合对数的运算性质; 【详解】对于条件①,不妨设12x x <,则210x x ->,∵()()21210f x f x x x -<-,∴()()210f x f x -<∴12()()f x f x >,∴()f x 为()0,+∞上的单调递增函数,对于条件②,刚好符合对数的运算性质,故这样的函数可以是一个单调递减的对数函数. 故答案为:12log x.(log ax ,(0<a <1)都对)例9.(2022·全国·高三专题练习)设函数()log m f x x =(0m >且1m ≠)的图像经过点()3,1.(1)解关于x 的方程()()22(1)10f x m f x m +-+-=;(2)不等式()()10f x a f x +⋅->⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦的解集是1,93⎛⎫⎪⎝⎭,试求实数a 的值. 【答案】(1)9x =或181x =;(2)2a =. 【解析】 【分析】(1)根据给定条件求出m 值,并代入方程,再解方程即得.(2)由给定解集借助对数函数单调性求出()f x 范围,换元借助一元二次不等式即可得解. 【详解】(1)由已知得()31f =,即log 31m =,则3m =,于是得()3log f x x =, 方程222()(1)()10()2()80f x m f x m f x f x +-+-=⇔+-=, 从而得()2f x =或()4f x =-,即3log 2x =或3log 4x =-,9x =或181x =, 所以原方程的根为9x =或181x =; (2)依题意,函数()3log f x x =中,1,93x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,从而得()3log 1,2x ∈-.又()()()()3310log 1log 0f x a f x x x a +⋅->⇔+⋅-<⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦,令3log x t =, 即一元二次不等式()()10t t a +⋅-<的解集为()1,2-,因此有-1,2是关于t 的方程()()10t t a +⋅-=的两根,则2a =, 所以实数a 的值为2.【方法技巧与总结】对数的有关运算问题要注意公式的顺用、逆用、变形用等.对数方程或对数不等式问题是要将其化为同底,利用对数单调性去掉对数符号,转化为不含对数的问题,但这里必须注意对数的真数为正.题型二:对数函数的图像例10.(2022·山东潍坊·二模)已知函数()()log a f x x b =-(0a >且1a ≠)的图像如图所示,则以下说法正确的是( )A .0a b +<B .1ab <-C .01b a <<D .log 0a b >【答案】C 【解析】 【分析】结合函数()f x 的图象可得1a >和10b -<<,然后逐项分析即可求出结果. 【详解】由图象可知()f x 在定义域内单调递增,所以1a >,令()()log 0a f x x b =-=,即1x b =+,所以函数()f x 的零点为1b +,结合函数图象可知011b <+<,所以10b -<<,因此0a b +>,故A 错误;0-<<a ab ,又因为1a >,所以1a -<-,因此1ab <-不一定成立,故B 错误;因为10b a a a -<<,即11b a a <<,且101a<<,所以01b a <<,故C 正确; 因为01b <<,所以log log 1a a b <,即log 0a b <,故D 错误, 故选:C.例11.(2022·江苏省高邮中学高三阶段练习)函数log (3)1(0a y x a =+->且1)a ≠的图象恒过定点A ,若点A 在直线10mx ny ++=上,其中0mn >,则11+m n的最小值为( ) A.3-B .1C . 3+D .2+【答案】C 【解析】 【分析】由对数函数的性质,可得()2,1A --,可得21m n +=,再根据基本不等式“1”的用法,即可求出结果.【详解】解:因为函数log (3)1(0a y x a =+->且1)a ≠的图象恒过定点()2,1A --,所以210m n --+=,即21m n +=, 所以()1111223n m m n m n m n m n⎛⎫+=++=++ ⎪⎝⎭, 又0mn >,所以0,0n mm n>>所以2333n m m n ++≥=,当且仅当2n m m n =,即1n =时取等号.故选:C.(多选题)例12.(2022·福建·莆田二中模拟预测)已知函数()()log a g x x k =+(0a >且1a ≠)的图象如下所示.函数()()1x xf x k a a -=--的图象上有两个不同的点()11,A x y ,()22,B x y ,则( )A .1a >,2k >B .()f x 在R 上是奇函数C .()f x 在R 上是单调递增函数D .当0x ≥时,()()22f x f x ≤【答案】BCD 【解析】 【分析】对于A 结合对数型函数图像相关知识求解;对于B 运用定义法判断()f x 是否在R 上是奇函数;对于C 运用定义法判断函数单调性;对于D 通过作差法并对式子变形即可判断. 【详解】对于A ,由图像可知,函数()()log a g x x k =+(0a >且1a ≠)在()2,-+∞上单调递增,所以1a >,因为()g x 经过()1,0-,所以()()1log 10a g k -=-+=,所以01a k =-+,2k =,故A 错误.对于B ,()x x f x a a -=-,定义域R 关于原点对称,()()x xf x a a f x --=-=-,所以()f x 在R 上是奇函数,故B 正确.对于C ,对于()x xf x a a -=-,由题意不妨令1212,,x x x R x R >∈∈,则()()()()()121212121212121212111x x x x x x x x x x x x x x x x a a a a a f x f x a a a a a a a a ++++--⎛⎫⎛⎫-=---=-+=⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,因为1212,,x x x R x R >∈∈,1a >,所以12121210,0,0x x x x x x a a a a +++>>->,即()()12f x f x >,所以()f x 在R 上是单调递增函数,故C 正确.对于D ,()()()()()()()()()2222222x x x x x x x x x x x x x x a a a a a a a a a a a a a x f a f x --------=---=---+--=-()()()()22322221111112x x x x x x xx xxxa a a a a a a a a aa----+-⎛⎫⎛⎫--=⎪-==⎪⎝⎭⎝⎭,因为1a >,0x ≥,所以()3210,010,xxxa a a +≥>->,所以()()23101x x xa a a-+-≤,当且仅当0x =时等号成立,即当0x ≥时,()()22f x f x ≤成立,故D 正确.故选:BCD例13.(2022·全国·高三专题练习)已知223,20(){1ln ,021x x x f x x x -+-≤<=≤≤+,若()()g x f x ax a =--的图象与x 轴有3个不同的交点,则实数a 的取值范围为______. 【答案】ln 31[,)3e【解析】 【分析】由分段函数解析式,结合导数研究|()|f x 的性质,再将问题转化为|()|f x 与(1)y a x =+有3个不同交点,应用数形结合的思想有(1)y a x =+与|()|f x 在02x ≤≤上至少有2个交点,最后由导数求它们相切或(1)y a x =+过(2,ln 3)时参数a 的值,即可知a 的取值范围. 【详解】由题设,20x -≤<上239()2()48f x x =--+,故值域为[14,0]-且单调递增;02x ≤≤上()f x '=101x -<+,故()f x 值域为[ln 3,0]-且单调递减; ∴|()|f x 在20x -≤<上值域为[0,14]且单调递减;在02x ≤≤上值域为[0,ln 3]且单调递增; 要使()g x 与x 轴有3个不同的交点,即|()|f x 与(1)y a x =+有3个不同交点,它们的图象如下:∴由图知:要使函数图象有3个交点,则(1)y a x =+与|()|f x 在02x ≤≤上至少有2个交点, 由02x ≤≤,1()|()|ln1g x f x x ==-+,则1()|()|1g x f x x '==+,此时,若|()|f x 与(1)y a x =+相切时,切点为(,(1))m a m +, ∴111ln (1)1a m a m m ⎧=⎪⎪+⎨⎪-=+⎪+⎩,可得1e a =,当(1)y a x =+过(2,ln 3)时,有3ln3a =,得ln 33a =, ∴ln 313ea ≤<. 故答案为:ln 31[,)3e【点睛】关键点点睛:根据已知研究|()|f x 的性质,并将问题转化为|()|f x 与(1)y a x =+的交点问题,应用导数的几何意义、数形结合的思想求参数范围.【方法技巧与总结】研究和讨论题中所涉及的函数图像是解决有关函数问题最重要的思路和方法.图像问题是数和形结合的护体解释.它为研究函数问题提供了思维方向.题型三:对数函数的性质(单调性、最值(值域))例14.(2022·陕西·榆林市第十中学高二期中(文))函数()22log 43y x x =+-的一个单调增区间是( ) A .3,2⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭B .3,2∞⎡⎫+⎪⎢⎣⎭C .31,2⎛⎫- ⎪⎝⎭D .3,42⎡⎫⎪⎢⎣⎭【答案】C 【解析】【分析】先求出函数的定义域,再利用复合函数单调性法则“同增异减”即可求解.【详解】函数()22log 43y x x=+-的定义域为()1,4-.要求函数()22log 43y x x =+-的一个单调增区间,只需求243y x x =+-的增区间,只需32x <. 所以312x -<<. 所以函数()22log 43y x x =+-的一个单调增区间是31,2⎛⎫- ⎪⎝⎭. 故选:C例15.(2022·天津·南开中学二模)已知函数()21,14log 1,1a ax x x f x x x ⎧--≤⎪=⎨⎪->⎩是R 上的单调函数,则实数a 的取值范围为( ) A .11,42⎡⎫⎪⎢⎣⎭B .11,42⎡⎤⎢⎥⎣⎦C .10,2⎛⎤ ⎥⎝⎦D .1,12⎛⎫ ⎪⎝⎭【答案】B 【解析】 【分析】分函数()f x 在R 上的单调递减和单调递增求解. 【详解】当函数()21,14log 1,1a ax x x f x x x ⎧--≤⎪=⎨⎪->⎩是R 上的单调递减函数,所以01112514a aa ⎧⎪<<⎪⎪≥⎨⎪⎪-≥-⎪⎩,解得1142a ≤≤,因为0a >且1a ≠,所以当1x ≤时,()f x 不可能是增函数,所以函数()f x 在R 上不可能是增函数,综上:实数a 的取值范围为11,42⎡⎤⎢⎥⎣⎦,故选:B例16.(2022·浙江·模拟预测)己知实数,(1,)∈+∞a b ,且33log log 3log log 4b a a b +=+,则( ) Ab a << B.b a < Ca b < D.a b <<【答案】A 【解析】 【分析】对33log log 4log log 3a b a b -=-利用换底公式等价变形,得333311log log log log -<-b a b a,结合1y x x=-的单调性判断b a <,同理利用换底公式得343411log log log log b a b a ->-,即34log log b a >,再根据对数运算性质得4log log log a =>3log y x =单调性,b >解. 【详解】由33log log 4log log 3a b a b -=-可得333343111log log log log log log b a a b a a-=-<-, 因为1y x x=-在(,0),(0,)-∞+∞上单调递增,且3log a ,3log (0,)b ∈+∞,所以33log log b a <,即b a <, 其次,343411log log log log b a b a->-,所以34log log b a >,又因为4log log log a =>3log y x =单调递增,所以由3log log b >b >b a <. 故选:A例17.(2022·全国·高三专题练习(理))函数f (x )=log ax (0<a <1)在[a 2,a ]上的最大值是( ) A .0 B .1 C .2 D .a【答案】C 【解析】【分析】根据对数函数的单调性可求出结果. 【详解】∵0<a <1,∴f (x )=log ax 在[a 2,a ]上是减函数, ∴f (x )max =f (a 2)=log aa 2=2. 故选:C例18.(2022·重庆·模拟预测)若函数()2()log 341a f x x ax =-+-有最小值,则实数a 的取值范围是( )A .⎫⎪⎪⎝⎭B .C .⎛ ⎝⎭D .)+∞【答案】A 【解析】 【分析】根据对数函数的性质可得()()0,11,a ∈+∞且23410x ax -+->,则0∆>,即可求出a 的大致范围,再令23410x ax -+-=的根为1x 、2x 且12x x <,()2341u x x ax =-+-,log a y u =,对a 分两种情况讨论,结合二次函数、对数函数的单调性判断即可; 【详解】解:依题意()()0,11,a ∈+∞且23410x ax -+->,所以216120a ∆=->,解得a >a <()1,a ⎫∈+∞⎪⎪⎝⎭,令23410x ax -+-=的根为1x 、2x 且12x x <,()2341u x x ax =-+-,log a y u =,若()1,a ∈+∞,则log a y u =在定义域上单调递增,()2341u x x ax =-+-在12,3a x ⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递增,在22,3a x ⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减,根据复合函数的单调性可知,()2()log 341a f x x ax =-+-在12,3a x ⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递增,在22,3a x ⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递减,函数不存在最小值,故舍去;若a ⎫∈⎪⎪⎝⎭,则log a y u =在定义域上单调递减,()2341u x x ax =-+-在12,3a x ⎛⎫⎪⎝⎭上单调递增,在22,3a x ⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递减,根据复合函数的单调性可知,()2()log 341a f x x ax =-+-在12,3a x ⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减,在22,3a x ⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递增,所以函数在23a x =取得最小值,所以a ⎫∈⎪⎪⎝⎭; 故选:A【方法技巧与总结】研究和讨论题中所涉及的函数性质是解决有关函数问题最重要的思路和方法.性质问题是数和形结合的护体解释.它为研究函数问题提供了思维方向.题型四:对数函数中的恒成立问题例19.(2022·北京·高三专题练习)若不等式2log 0a x x -<在10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭内恒成立,则a 的取值范围是( ) A .1116a ≤< B .1116a << C .1016a <≤D .1016a <<【答案】A 【解析】 【分析】根据对数函数的图象与性质,分1a >和01a <<两种情况分类讨论,结合函数的单调性,列出不等式,即可求解. 【详解】当1a >时,由1(0,)2x ∈,可得log 0a x <,则log 0a x ->,又由20x >,此时不等式2log 0a x x -<不成立,不合题意;当01a <<时,函数log a y x =在1(0,)2上单调递减,此时函数log a y x =-在1(0,)2上单调递增,又由2yx 在1(0,)2上单调递增,要使得不等式2log 0a x x -<在1(0,)2内恒成立,可得211()log 022a -≤,解得1116a ≤<.故选:A.例20.(2022·江苏·高三专题练习)已知函数22414ax x y -+⎛⎫= ⎪⎝⎭的值域为10,16⎛⎤⎥⎝⎦,若不等式()()log 4log 2x a x a t t ⋅<-在[]1,2x ∈上恒成立,则t 的取值范围是( ) A .2,25⎛⎫ ⎪⎝⎭B .2,5⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭C .(,2)-∞D .()0,2【答案】A 【解析】根据题意,先求得12a =,把不等式()()1122log 4log 2x x t t ⋅<-在[]1,2x ∈上恒成立,转化为402042x xx x t t t t ⎧⋅>⎪->⎨⎪⋅>-⎩在[]1,2x ∈上恒成立,结合指数幂的运算性质,即可求解. 【详解】由题意,函数22414ax x y -+⎛⎫= ⎪⎝⎭的值域为10,16⎛⎤⎥⎝⎦,可得函数y 的最大值为116,当0a =时,函数2414x y -+⎛⎫= ⎪⎝⎭显然不存在最大值;当0a >时,函数22414ax x y -+⎛⎫= ⎪⎝⎭在1,x a ⎛⎫∈-∞ ⎪⎝⎭上单调递增,在1,x a ⎛⎫∈+∞ ⎪⎝⎭上单调递减,当1x a =时,函数y 有最大值,即12411416a a -+⎛⎫= ⎪⎝⎭,解得12a =; 当0a <时,22414ax x y -+⎛⎫= ⎪⎝⎭在1,x a ⎛⎫∈-∞ ⎪⎝⎭上单调递减,在1,x a ⎛⎫∈+∞ ⎪⎝⎭上单调递增,此时函数y 无最大值,所以()()1122log 4log 2x xt t ⋅<-在[]1,2x ∈上恒成立, 即402042x xx x t t t t ⎧⋅>⎪->⎨⎪⋅>-⎩在[]1,2x ∈上恒成立, 由40x t ⋅>在[]1,2x ∈上恒成立,可得0t >;由20x t ->在[]1,2x ∈上恒成立,即2x t <在[]1,2上恒成立,可得2t <; 由42x x t t ⋅>-在[]1,2x ∈上恒成立,即2114122x x x xt >=++在[]1,2上恒成立,令()122xxf x =+,可得函数()f x 在[]1,2上单调递增,所以()()min512f x f ==,即25t >, 综上可得225t <<,即实数t 的取值范围是2,25⎛⎫⎪⎝⎭.故选:A. 例21.(2022·浙江·高三阶段练习)已知函数()29x f x x+=,()2log g x x a =+,若存在[]13,4x ∈,任意[]24,8x ∈,使得()()12f x g x ≥,则实数a 的取值范围是___________. 【答案】13,4∞⎛⎤- ⎥⎝⎦【解析】 【分析】将问题转化为在对应区间上max max ()()f x g x ≥,结合对勾函数、对数函数的性质求()f x 、()g x 的区间最值,即可求a 的范围. 【详解】若()f x 在[3,4]上的最大值max ()f x ,()g x 在[4,8]上的最大值max ()g x , 由题设,只需max max ()()f x g x ≥即可.在[3,4]上,9()6f x x x =+≥=当且仅当3x =时等号成立, 由对勾函数的性质:()f x 在[3,4]上递增,故max 25()4f x =. 在[4,8]上,()g x 单调递增,则max ()3g x a =+, 所以2534a ≥+,可得134a ≤.故答案为:13,4∞⎛⎤- ⎥⎝⎦.例22.(2022·全国·高三专题练习)已知函数()ln f x x x =-,已知实数0a >,若2()e ln 0x f x a a ++≥在()0+∞,上恒成立,求实数a 的取值范围. 【答案】12ea ≥. 【解析】 【分析】把不等式作等价变形,构造函数()ln g x x x =+,借助其单调性可得2e x a x ≥,分离参数构造函数并求出最大值作答. 【详解】函数()ln f x x x =-定义域为(0,)+∞,则(0,)∀∈+∞x :222()e ln 0e ln l 2n e ln ln x x x f x a a a a x a a x x x x++≥⇔+≥⇔+≥+++22e e )n ln(l x x a a x x ⇔≥++,令()ln g x x x =+,函数()g x 在(0,)+∞上单调递增,则有原不等式等价于()()2e xg a g x ≥22e e x xx a x a ⇔≥⇔≥, 令2()e x x h x =,0x >,求导得:212()exx h x -'=,当102x <<时,()0h x '>,当12x >时,()0h x '<, 因此,函数()h x 在1(0,)2上单调递增,在1(,)2+∞上单调递减,当12x =时,max 11()()22eh x h ==,则12ea ≥, 所以实数a 的取值范围是12ea ≥. 【点睛】关键点睛:涉及不等式恒成立问题,将给定不等式等价转化,借助同构思想构造函数,利用导数探求函数单调性、最值是解决问题的关键.例23.(2022·全国·高三专题练习)已知函数()log (0,1)xa f x a x a a =+>≠在[1,2]上的最大值与最小值之和为6log 2a +. (1)求实数a 的值;(2)对于任意的[2,)x ∈+∞,不等式()10kf x -≥恒成立,求实数k 的取值范围. 【答案】(1)2;(2)1,5⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭【解析】 【分析】(1)根据指对数函数的单调性得函数()log (0,1)xa f x a x a a =+>≠在[1,2]上是单调函数,进而得260+-=a a ,解方程得2a =;(2)根据题意,将问题转化为对于任意的[2,)x ∈+∞,1()k f x ≥恒成立,进而求函数的最值即可. 【详解】解:(1)因为函数,log (0,1)xa y a y x a a ==>≠在[1,2]上的单调性相同, 所以函数()log (0,1)xa f x a x a a =+>≠在[1,2]上是单调函数,所以函数()f x 在[1,2]上的最大值与最小值之和为2log 26log 2a a a a ++=+,所以260+-=a a ,解得2a =和3a =-(舍) 所以实数a 的值为2.(2)由(1)得2()2log x f x x =+,因为对于任意的[2,)x ∈+∞,不等式()10kf x -≥恒成立,所以对于任意的[2,)x ∈+∞,1()k f x ≥恒成立, 当[2,)x ∈+∞时,2()2log x f x x =+为单调递增函数, 所以()()25f x f ≥=,所以11()5f x ≤,即15k ≥ 所以实数k 的取值范围1,5⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭【点睛】本题考查指对数函数的性质,不等式恒成立求参数范围,考查运算求解能力,回归转化思想,是中档题.本题第二问解题的关键在于根据题意,将问题转化为任意的[2,)x ∈+∞,1()k f x ≥恒成立求解.例24.(2022·陕西安康·高三期末(文))已知函数()()()2log 2log 30,1a a f x x x a a =++>≠. (1)若()32f =,求a 的值;(2)若对任意的[]8,12x ∈,()6f x >恒成立,求a 的取值范围.【答案】(1)13a =;(2)()1,11,82⎛⎫⋃ ⎪⎝⎭. 【解析】 【分析】(1)由()32f =可求得log 3a 的值,进而可求得实数a 的值;(2)由()6f x >可得出log 3a x <-或log 1>a x ,分01a <<、1a >两种情况讨论,可得出关于实数a 的不等式,由此可解得实数a 的取值范围. (1)解:因为()32f =,所以()2log 32log 332a a ++=,所以()2log 310a +=,所以log 31a =-,解得13a =.(2)解:由()6f x >,得()2log 2log 30a a x x +->,即()()log 3log 10a a x x +->,即log 3a x <-或log 1>a x .当01a <<时,log 12log log 8a a a x ≤≤,则log 83a <-或log 121a >,因为log 12log 10a a <=,则log 121a >不成立,由log 83a <-可得318a ⎛⎫< ⎪⎝⎭,得112a <<;当1a >时,log 8log log 12a a a x ≤≤,则log 123a <-或log 81a >,因为log 12log 10a a >=,则log 123a <-不成立,所以log 81a >,解得18a <<. 综上,a 的取值范围是()1,11,82⎛⎫⋃ ⎪⎝⎭.例25.(2022·上海·高三专题练习)已知2()32log f x x =-,2()log g x x =. (1)当[]1,4x ∈时,求函数[]()1()y f x g x =+⋅的值域;。
2021-2022年高考二轮复习仿真冲刺试卷:数学理科试卷六答案

2021高考百天仿真冲刺卷数学(理)试卷(六)参考答案一、选择题:本大题共8小题,每小题5分,共40分.二、填空题:本大题共6小题,每小题5分,共30分. 9. 2 10. 2 11. 415± 12. 12 13. 60,48 14.62;1或5注:11题,13题,14题第一问2分,第二问3分.三、解答题:本大题共6小题,共80分.若考生的解法与本解答不同,正确者可参照评分标准给分.15.(本小题满分13分)解:(Ⅰ)因为54cos =B ,所以53sin =B . ……………………2分 因为35=a ,2=b ,由正弦定理B b A a sin sin =可得21sin =A . …………………4分因为b a <,所以A 是锐角,所以o30=A . ……………………6分 (Ⅱ)因为ABC ∆的面积ac B ac S 103sin 21==, ……………………7分 所以当ac 最大时,ABC ∆的面积最大. 因为B ac c a b cos 2222-+=,所以ac c a 58422-+=. ……………………9分 因为222a c ac +≥,所以8245ac ac -≤, ……………………11分 所以10≤ac ,(当a c == ……………………12分 所以ABC ∆面积的最大值为3. ……………………13分16.(本小题满分13分)解:记“甲、乙、丙三人各自破译出密码”分别为事件321,,A A A ,依题意有12311(),(),(),23P A P A P A p ===且321,,A A A 相互独立. (Ⅰ)甲、乙二人中至少有一人破译出密码的概率为121()P A A -⋅1221233=-⨯=. …………………3分 (Ⅱ)设“三人中只有甲破译出密码”为事件B ,则有。
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2021年高三高考仿真练习题数学理
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,第Ⅰ卷1至2页,第Ⅱ卷3至6页,共150分。
考试时长120分
钟。
考生务必将答案答在答题卡上,在试卷上作答无效。
考试结束后,将答题卡务必交回。
第Ⅰ卷(选择题 40分)
一、选择题:本大题共8小题,每小题5分,共40分. 在每小题给出的四个选项中,选出符合题
目要求的一项.
1.已知集合2{|0},{|lg },S x x x T x y x S
T =-≥==则=
A .
B .
C .
D .
2.记者为4名志愿者和他们帮助的1位老人拍照,要求排成一排,且老人必须排在正中间,那么不同 的排法共有 A.120种 B .72种 C .56种 D.24种 3.已知直线过定点(-1,1),则“直线的斜率为0”是“直线与圆相切”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
4.若向量与的夹角为120° ,且 ,则有
A. B. C. D.
5.执行如图所示的程序框图所表示的程
序,则所得的结果为
A. B. C. D.
6.已知一个棱长为2的正方体,被一个平面截后所得几何
体的三视图如图所示,则该几何体的体积是 A .8 B . C . D .
7.若函数(,,)在一个周期
内的图象如图所示,分别是这段图象的最高点和最低点,且
(为坐标原点),则
A. B.C. D.
8.已知函数,则不等式的解集是
A.B.
C.D.
第Ⅱ卷(非选择题110分)
二、填空题:本大题共6小题,每小题5分,共30分.
9.若,且为纯虚数,则a的值是.
10.在极坐标系中,圆上的点到直线的距离的最小值是 .
11.在二项式的展开式中,各项系数之和为,各项二
项式系数之和为,且,则____________.
12.已知函数,在函数的定义
O
●
域内任取一点,使得的概率是___________.
13.如图,已知与圆相切于点,半径,交点,若圆的半径为3,,
则的长度____________.
14. 在直角坐标平面内,已知点列(
)()()()
,2,,,2,3,2,2,2,133221n n n P P P P 如果为正偶数,则向 量的纵坐标(用表示)为____________.
三、解答题:本大题共6小题,共80分. 解答应写出文字说明,演算步骤或证明过程. 15.(本小题满分12分)
设△ABC 的内角A 、B 、C 所对的边分别为a ,b ,c ,且. (Ⅰ)求角A 的大小; (Ⅱ)求的取值范围. 16.(本小题12分)
如图,已知四棱锥P —ABCD 的底面是直角梯形,,AB=BC=2CD=2,PB=PC , 侧面底面ABCD ,O 是BC 的中点. (Ⅰ)求证:平面ABCD ; (Ⅱ)求证:;
(Ⅲ)若二面角D —PA —O 的余弦值为,求PB 的长.
17.(本小题满分13分)
研究室有甲、乙两个课题小组,根据以往资料统计,甲、乙两小组完成课题研究各项任务的概率依次分别为,现假设每个课题研究都有两项工作要完成,并且每项工作的完成互不影响,若在
一次课题研究中,两小组完成任务项数相等且都不少于一项,则称该研究为“先进和谐室”.
(Ⅰ)若,求该研究室在完成一次课题任务中荣获“先进和谐室”的概率;
(Ⅱ)设在完成6次课题任务中该室获得“先进和谐室”的次数为时,P2的取值范围.
18.(本小题满分13分)
已知函数的图象过点,且在处取得极值.
(Ⅰ)求实数的值;
(Ⅱ)求在(为自然对数的底数)上的最大值.
19.(本小题满分14分)
已知直线经过椭圆的左顶点和上顶点椭圆的右顶点为,点是椭圆上位于轴上方的动点,直线与直线分别交于两点,如图所示.
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)求线段的长度的最小值;
(Ⅲ)当线段的长度的最小时,在椭圆上是否存在这样的点,使得的面积为?若存在 确定点的个数,若不存在,请说明理由.
20.(本小题满分13分)
已知函数 f (x ) 对任意x ∈ R 都有 . (Ⅰ)求 的值;
(Ⅱ)若数列{a n } 满足:= +)1()1()2()1(
f n
n f n f n f +-+++ ,那么数 列 是等差数列吗?请给予证明; (Ⅲ)令.16
32,,1
442
232221n S b b b b T a b n n n n n -
=++++=-=
试比较与的大小.
(考生务必将答案答在答题卡上,在试卷上作答无效)
参考答案及评分标准(理工类)2011.6一、选择题:本大题共8 小题,每小题 5 分,共40 分.
二、填空题:本大题共 6 小题,每小题 5 分,共30 分.
9. 10. 6 11. 3
12. 13. 14.
三、解答题:本大题共 6 小题,共80 分.
15.(本小题满分12分)
设△ABC的内角A、B、C所对的边分别为a,b,c,且.
(Ⅰ)求角A的大小;
(Ⅱ)求的取值范围.
解:(Ⅰ)由得
在中,所以
(Ⅱ)
,∴,
∴的取值范围是
16.(本小题12分)
如图,已知四棱锥P—ABCD的底面是直角梯形,,AB=BC=2CD=2,PB=PC,
侧面底面ABCD ,O 是BC 的中点. (Ⅰ)求证:平面ABCD ; (Ⅱ)求证:;
(Ⅲ)若二面角D —PA —O 的余弦值为,求PB 的长. (Ⅰ)证明:因为,是的中点,
所以,
又侧面PBC ⊥底面ABCD ,平面, 面PBC 底面ABCD , 所以平面.
(Ⅱ)证明:以点为坐标原点,建立如图空间直角坐标系, 设,则,,
,
因为,所以, 即.
(Ⅲ)解:设平面和平面的法向量分别为, 注意到,,, 由 ,令得,, 由令得,, 所以210
cos60||||
9
1441
m n
m n t
⋅=
=
=⋅++⋅+, 解之得,所以为所求. 17.(本小题满分13分) 研究室有甲、乙两个课题小组,根据以往资料统计,甲、乙两小组完成课题研究各项任务的概率依 次分别为,现假设每个课题研究都有两项工作要完成,并且每项工作的完成互不影响,若在 一次课题研究中,两小组完成任务项数相等且都不少于一项,则称该研究为“先进和谐室”. (Ⅰ)若,求该研究室在完成一次课题任务中荣获“先进和谐室”的概率;
(Ⅱ)设在完成6次课题任务中该室获得“先进和谐室”的次数为时,P 2的取值范围. 解:(Ⅰ)
(Ⅱ)研究室在一次任务中荣获“先进和谐室”的概率
而ξ~B(6,P),所以E ξ=6P ,由E ξ≧2.5知 解得,而,所以 18.(本小题满分13分)
已知函数的图象过点,且在处取得极值. (Ⅰ)求实数的值;
(Ⅱ)求在(为自然对数的底数)上的最大值. 解:(Ⅰ)当时,,
由题意得:,即, 解得:。
(Ⅱ)由(Ⅰ)知: ①当时,, 解得;解得或
∴在和上单减,在上单增, 由得:或, ∵24
(1)2()(0)0(1)0327
f f f f -====,,,, ∴在上的最大值为. ②当时,,
当时,;当时,在单调递增; ∴在上的最大值为。
∴当时,在上的最大值为;
当时,在上的最大值为. 19.(本小题满分14分)
已知直线经过椭圆的左顶点和上顶点 椭圆的右顶点为,点是椭圆上位于轴上方的动点,直线与直线分别交于两点,如图所示.
(Ⅰ)求椭圆的方程; (Ⅱ)求线段的长度的最小值;
(Ⅲ)当线段的长度的最小时,在椭圆上是否存在这样的点,使得的面积为?若存在,确定点的个数,
若不存在,请说明理由.
解:(Ⅰ)由题得椭圆方程为:
(Ⅱ)设直线的方程为,从而可知点的坐标为 由 得
所以可得的方程为,从而可知点的坐标 ,当且仅当时等号成立
故当时,线段的长度取最小值 (Ⅲ)由(Ⅱ)知,当取最小值时,,此时直线的方程为,,。
要使椭圆C 上存在点T ,使得的面积等于,只需T 到直线BS 的距离等于,所以点T 在平行于直线BS 且与直线BS 的距离等于的直线上。
直线:;直线:,得或 则直线:或 无解;有两个解
所以T 有两个。
20.(本小题满分13分)
已知函数 f (x ) 对任意x ∈ R 都有 . (Ⅰ)求 的值;
(Ⅱ)若数列{a n } 满足:= +)1()1()2()1(
f n
n f n f n f +-+++ ,那么数 列 是等差数列吗?请给予证明; (Ⅲ)令.16
32,,1
442
232221n
S b b b b T a b n n n n n -
=++++=-=
试比较与的大小.
解:(Ⅰ)因为2
1
)21()21()211()21(=+=-+f f f f .所以. (Ⅱ)令,得,
即.
)1()1
()1()0(f n n f n f f a n +-+++= ,
又)0()1
()1()1(f n
f n n f f a n +++-+= 两式相加:
2
1
)]0()1([)]1()1([)]1()0([2+=+++-+++=n f f n n f n f f f a n ……7分
所以,又4
1
414111=+-++=
-+n n a a n n .
故数列{a n } 是等差数列.
(Ⅲ),
∴
])
1(1
3212111[16-++⨯+⨯+
≤n n )]1
11()3121()211(1[16n
n --++-+-
+= ,
所以 。