2009屆高考數(shù)學(xué)壓軸題系列訓(xùn)練含答案及解析詳解四

1(本小題滿分14分)

     已知f(x)=(x∈R)在區(qū)間[-1,1]上是增函數(shù).

(Ⅰ)求實(shí)數(shù)a的值組成的集合A;

(Ⅱ)設(shè)關(guān)于x的方程f(x)=的兩個(gè)非零實(shí)根為x1、x2.試問:是否存在實(shí)數(shù)m,使得不等式m2+tm+1≥|x1-x2|對任意a∈A及t∈[-1,1]恒成立?若存在,求m的取值范圍;若不存在,請說明理由. w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

本小題主要考查函數(shù)的單調(diào)性,導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用和不等式等有關(guān)知識(shí),考查數(shù)形結(jié)合及分類討論思想和靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)分析問題和解決問題的能力.滿分14分.

解:(Ⅰ)f'(x)== ,

∵f(x)在[-1,1]上是增函數(shù),

∴f'(x)≥0對x∈[-1,1]恒成立,

即x2-ax-2≤0對x∈[-1,1]恒成立.        ①

設(shè)(x)=x2-ax-2,

方法一:

           (1)=1-a-2≤0,

①           -1≤a≤1,

               (-1)=1+a-2≤0.

∵對x∈[-1,1],f(x)是連續(xù)函數(shù),且只有當(dāng)a=1時(shí),f'(-1)=0以及當(dāng)a=-1時(shí),f'(1)=0

∴A={a|-1≤a≤1}.      方法二:

       ≥0,                   <0,

                     或

           (-1)=1+a-2≤0          (1)=1-a-2≤0

       0≤a≤1         或       -1≤a≤0

       -1≤a≤1.

∵對x∈[-1,1],f(x)是連續(xù)函數(shù),且只有當(dāng)a=1時(shí),f'(-1)=0以及當(dāng)a=-1時(shí),f'(1)=0

∴A={a|-1≤a≤1}.

(Ⅱ)由=,得x2-ax-2=0,   ∵△=a2+8>0

∴x1,x2是方程x2-ax-2=0的兩非零實(shí)根,

             x1+x2=a,

∴          從而|x1-x2|==.

x1x2=-2,

∵-1≤a≤1,∴|x1-x2|=≤3.

要使不等式m2+tm+1≥|x1-x2|對任意a∈A及t∈[-1,1]恒成立,

當(dāng)且僅當(dāng)m2+tm+1≥3對任意t∈[-1,1]恒成立,

即m2+tm-2≥0對任意t∈[-1,1]恒成立.        ②

設(shè)g(t)=m2+tm-2=mt+(m2-2),

方法一:

     g(-1)=m2-m-2≥0,

②  

         g(1)=m2+m-2≥0,

m≥2或m≤-2.

所以,存在實(shí)數(shù)m,使不等式m2+tm+1≥|x1-x2|對任意a∈A及t∈[-1,1]恒成立,其取值范圍是{m|m≥2,或m≤-2}.

方法二:

當(dāng)m=0時(shí),②顯然不成立;

當(dāng)m≠0時(shí),

      m>0,                m<0,

                  或

       g(-1)=m2-m-2≥0      g(1)=m2+m-2≥0

 m≥2或m≤-2.

所以,存在實(shí)數(shù)m,使不等式m2+tm+1≥|x1-x2|對任意a∈A及t∈[-1,1]恒成立,其取值范圍是{m|m≥2,或m≤-2}.

 

2.(本小題滿分12分)

如圖,P是拋物線C:y=x2上一點(diǎn),直線l過點(diǎn)P且與拋物線C交于另一點(diǎn)Q.

(Ⅰ)若直線l與過點(diǎn)P的切線垂直,求線段PQ中點(diǎn)M的軌跡方程;

(Ⅱ)若直線l不過原點(diǎn)且與x軸交于點(diǎn)S,與y軸交于點(diǎn)T,試求的取值范圍.

本題主要考查直線、拋物線、不等式等基礎(chǔ)知識(shí),求軌跡方程的方法,解析幾何的基本思想和綜合解題能力.滿分12分.

解:(Ⅰ)設(shè)P(x1,y1),Q(x2,y2),M(x0,y0),依題意x1≠0,y1>0,y2>0.

由y=x2,           ①

得y'=x.

∴過點(diǎn)P的切線的斜率k= x1

∴直線l的斜率kl=-=-,

∴直線l的方程為y-x12=- (x-x1),

方法一:

聯(lián)立①②消去y,得x2+x-x12-2=0.

∵M(jìn)是PQ的中點(diǎn)

           x0==-,

            y0=x12(x0-x1).

消去x1,得y0=x02++1(x0≠0),

∴PQ中點(diǎn)M的軌跡方程為y=x2++1(x≠0).

方法二:

由y1=x12,y2=x22,x0=,

得y1-y2=x12x22=(x1+x2)(x1-x2)=x0(x1-x2),

則x0==kl=-,

∴x1=-,

將上式代入②并整理,得

y0=x02++1(x0≠0),

∴PQ中點(diǎn)M的軌跡方程為y=x2++1(x≠0).

(Ⅱ)設(shè)直線l:y=kx+b,依題意k≠0,b≠0,則T(0,b).

分別過P、Q作PP'⊥x軸,QQ'⊥y軸,垂足分別為P'、Q',則

.

            y=x2

由    消去x,得y2-2(k2+b)y+b2=0.      ③

                     y=kx+b

          y1+y2=2(k2+b),

            y1y2=b2.

方法一:

|b|()≥2|b|=2|b|=2.

∵y1、y2可取一切不相等的正數(shù),

的取值范圍是(2,+).

方法二:

=|b|=|b|.

當(dāng)b>0時(shí),=b==+2>2;

當(dāng)b<0時(shí),=-b=.

又由方程③有兩個(gè)相異實(shí)根,得△=4(k2+b)2-4b2=4k2(k2+2b)>0,

于是k2+2b>0,即k2>-2b.

所以>=2.

∵當(dāng)b>0時(shí),可取一切正數(shù),

的取值范圍是(2,+).

方法三:

由P、Q、T三點(diǎn)共線得kTQ=KTP,

=.

則x1y2-bx1=x2y1-bx2,即b(x2-x1)=(x2y1-x1y2).

于是b==-x1x2.

    2

    2

    可取一切不等于1的正數(shù),

    的取值范圍是(2,+).

    3.(本小題滿分12分)

           某突發(fā)事件,在不采取任何預(yù)防措施的情況下發(fā)生的概率為0.3,一旦發(fā)生,將造成400萬元的損失. 現(xiàn)有甲、乙兩種相互獨(dú)立的預(yù)防措施可供采用. 單獨(dú)采用甲、乙預(yù)防措施所需的費(fèi)用分別為45萬元和30萬元,采用相應(yīng)預(yù)防措施后此突發(fā)事件不發(fā)生的概率為0.9和0.85. 若預(yù)防方案允許甲、乙兩種預(yù)防措施單獨(dú)采用、聯(lián)合采用或不采用,請確定預(yù)防方案使總費(fèi)用最少.

           (總費(fèi)用=采取預(yù)防措施的費(fèi)用+發(fā)生突發(fā)事件損失的期望值.)

    本小題考查概率的基本知識(shí)和數(shù)學(xué)期望概念及應(yīng)用概率知識(shí)解決實(shí)際問題的能力,滿分12分.

    解:①不采取預(yù)防措施時(shí),總費(fèi)用即損失期望為400×0.3=120(萬元);

           ②若單獨(dú)采取措施甲,則預(yù)防措施費(fèi)用為45萬元,發(fā)生突發(fā)事件的概率為

    1-0.9=0.1,損失期望值為400×0.1=40(萬元),所以總費(fèi)用為45+40=85(萬元)

    ③若單獨(dú)采取預(yù)防措施乙,則預(yù)防措施費(fèi)用為30萬元,發(fā)生突發(fā)事件的概率為1-0.85=0.15,損失期望值為400×0.15=60(萬元),所以總費(fèi)用為30+60=90(萬元);

    ④若聯(lián)合采取甲、乙兩種預(yù)防措施,則預(yù)防措施費(fèi)用為45+30=75(萬元),發(fā)生突發(fā)事件的概率為(1-0.9)(1-0.85)=0.015,損失期望值為400×0.015=6(萬元),所以總費(fèi)用為75+6=81(萬元).

    綜合①、②、③、④,比較其總費(fèi)用可知,應(yīng)選擇聯(lián)合采取甲、乙兩種預(yù)防措施,可使總費(fèi)用最少.

     

    4.(本小題滿分14分)

           已知

    (I)已知數(shù)列極限存在且大于零,求(將A用a表示);

    (II)設(shè)

    (III)若都成立,求a的取值范圍.

    本小題主要考查數(shù)列、數(shù)列極限的概念和數(shù)學(xué)歸納法,考查靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)分析問題和解決問題的能力,滿分14分.

           解:(I)由

          

           (II)

          

           (III)

          

           (i)當(dāng)n=1時(shí)結(jié)論成立(已驗(yàn)證).

           (ii)假設(shè)當(dāng)

          

           故只須證明

          

           即n=k+1時(shí)結(jié)論成立.

           根據(jù)(i)和(ii)可知結(jié)論對一切正整數(shù)都成立.

           故

    5.(本小題滿分14分,第一小問滿分4分,第二小問滿分10分)

    已知,函數(shù).

    (Ⅰ)當(dāng)時(shí),求使成立的的集合;

    (Ⅱ)求函數(shù)在區(qū)間上的最小值.

    本小題主要考查運(yùn)用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)性質(zhì)的方法,考查分類討論的數(shù)學(xué)思想和分析推理能力. 滿分14分.

    解:(Ⅰ)由題意,.

    當(dāng)時(shí),,解得;

    當(dāng)時(shí),,解得.

    綜上,所求解集為.

    (Ⅱ)設(shè)此最小值為.

    ①當(dāng)時(shí),在區(qū)間上,.

    因?yàn)?/p>

                       ,,

    在區(qū)間上是增函數(shù),所以.

    ②當(dāng)時(shí),在區(qū)間上,,由

               .

    ③當(dāng)時(shí),在區(qū)間上,.

         .

    ,在區(qū)間內(nèi),從而為區(qū)間上的增函數(shù),

    由此得          .

    ,則.

         當(dāng)時(shí),,從而為區(qū)間上的增函數(shù);

         當(dāng)時(shí),,從而為區(qū)間上的減函數(shù).

    因此,當(dāng)時(shí),.

    當(dāng)時(shí),,故;

    當(dāng)時(shí),,故.

    綜上所述,所求函數(shù)的最小值

         

    6.(本小題滿分14分,第一小問滿分2分,第二、第三小問滿分各6分)

    設(shè)數(shù)列的前項(xiàng)和為,已知,且

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    ,

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    其中為常數(shù).

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    (Ⅰ)求的值;

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    (Ⅱ)證明:數(shù)列為等差數(shù)列;

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    (Ⅲ)證明:不等式對任何正整數(shù)都成立.

    本小題主要考查等差數(shù)列的有關(guān)知識(shí)、不等式的證明方法,考查思維能力、運(yùn)算能力.

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    解:(Ⅰ)由已知,得,,.

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    ,知

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                即

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    解得    ,.

    (Ⅱ)方法1

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    由(Ⅰ),得  ,             ①

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    所以         .           ②

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    ②-①,得    ,    ③

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    所以         .   ④

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    ④-③,得    .

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    因?yàn)?nbsp;        ,

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    所以         .

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    又因?yàn)?nbsp;      ,

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    所以         ,

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    即           ,.

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    所以數(shù)列為等差數(shù)列.

    方法2

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    由已知,得

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    ,且

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    所以數(shù)列是唯一確定的,因而數(shù)列是唯一確定的.

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    設(shè),則數(shù)列為等差數(shù)列,前項(xiàng)和.

     

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    于是   ,

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    由唯一性得   ,即數(shù)列為等差數(shù)列.

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    (Ⅲ)由(Ⅱ)可知,.

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    要證       ,

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    只要證     .

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    因?yàn)?nbsp;      ,

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    故只要證   ,

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    即只要證   .

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    因?yàn)?nbsp;     

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    ,

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    所以命題得證.w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

     

     

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