卷03(文科)——【备考2023】高考数学真题重组卷(课标全国卷)(含解析)
展开注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡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,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题:本题共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.(2020·全国·统考高考真题)已知集合A={x||x|<3,x∈Z},B={x||x|>1,x∈Z},则A∩B=( )
A.∅B.{–3,–2,2,3)
C.{–2,0,2}D.{–2,2}
【答案】D
【分析】解绝对值不等式化简集合A,B的表示,再根据集合交集的定义进行求解即可.
【详解】因为A={x||x|<3,x∈Z}={-2,-1,0,1,2},
B={x||x|>1,x∈Z}={x|x>1或x<-1,x∈Z},
所以A∩B={2,-2}.
故选:D.
【点睛】本题考查绝对值不等式的解法,考查集合交集的定义,属于基础题.
2.(2022·全国·统考高考真题)某社区通过公益讲座以普及社区居民的垃圾分类知识.为了解讲座效果,随机抽取10位社区居民,让他们在讲座前和讲座后各回答一份垃圾分类知识问卷,这10位社区居民在讲座前和讲座后问卷答题的正确率如下图:
则( )
A.讲座前问卷答题的正确率的中位数小于70%
B.讲座后问卷答题的正确率的平均数大于85%
C.讲座前问卷答题的正确率的标准差小于讲座后正确率的标准差
D.讲座后问卷答题的正确率的极差大于讲座前正确率的极差
【答案】B
【分析】由图表信息,结合中位数、平均数、标准差、极差的概念,逐项判断即可得解.
【详解】讲座前中位数为70%+75%2>70%,所以A错;
讲座后问卷答题的正确率只有一个是80%,4个85%,剩下全部大于等于90%,所以讲座后问卷答题的正确率的平均数大于85%,所以B对;
讲座前问卷答题的正确率更加分散,所以讲座前问卷答题的正确率的标准差大于讲座后正确率的标准差,所以C错;
讲座后问卷答题的正确率的极差为100%-80%=20%,
讲座前问卷答题的正确率的极差为95%-60%=35%>20%,所以D错.
故选:B.
3.(2021·全国·高考真题)已知(1-i)2z=3+2i,则z=( )
A.-1-32iB.-1+32iC.-32+iD.-32-i
【答案】B
【分析】由已知得z=3+2i-2i,根据复数除法运算法则,即可求解.
【详解】(1-i)2z=-2iz=3+2i,
z=3+2i-2i=(3+2i)⋅i-2i⋅i=-2+3i2=-1+32i.
故选:B.
4.(2021·全国·统考高考真题)若x,y满足约束条件x+y≥4,x-y≤2,y≤3,则z=3x+y的最小值为( )
A.18B.10C.6D.4
【答案】C
【分析】由题意作出可行域,变换目标函数为y=-3x+z,数形结合即可得解.
【详解】由题意,作出可行域,如图阴影部分所示,
由{x+y=4y=3可得点A(1,3),
转换目标函数z=3x+y为y=-3x+z,
上下平移直线y=-3x+z,数形结合可得当直线过点A时,z取最小值,
此时zmin=3×1+3=6.
故选:C.
5.(2022·全国·统考高考真题)如图,网格纸上绘制的是一个多面体的三视图,网格小正方形的边长为1,则该多面体的体积为( )
A.8B.12C.16D.20
【答案】B
【分析】由三视图还原几何体,再由棱柱的体积公式即可得解.
【详解】由三视图还原几何体,如图,
则该直四棱柱的体积V=2+42×2×2=12.
故选:B.
6.(2021·全国·高考真题)点3,0到双曲线x216-y29=1的一条渐近线的距离为( )
A.95B.85C.65D.45
【答案】A
【分析】首先确定渐近线方程,然后利用点到直线距离公式求得点到一条渐近线的距离即可.
【详解】由题意可知,双曲线的渐近线方程为:x216-y29=0,即3x±4y=0,
结合对称性,不妨考虑点3,0到直线3x+4y=0的距离:d=9+09+16=95.
故选:A.
7.(2021·全国·高考真题)青少年视力是社会普遍关注的问题,视力情况可借助视力表测量.通常用五分记录法和小数记录法记录视力数据,五分记录法的数据L和小数记录表的数据V的满足L=5+lgV.已知某同学视力的五分记录法的数据为4.9,则其视力的小数记录法的数据为( )(1010≈1.259)
A.1.5B.1.2C.0.8D.0.6
【答案】C
【分析】根据L,V关系,当L=4.9时,求出lgV,再用指数表示V,即可求解.
【详解】由L=5+lgV,当L=4.9时,lgV=-0.1,
则V=10-0.1=10-110=11010≈11.259≈0.8.
故选:C.
8.(2021·全国·统考高考真题)下列函数中最小值为4的是( )
A.y=x2+2x+4B.y=sinx+4sinx
C.y=2x+22-xD.y=lnx+4lnx
【答案】C
【分析】根据二次函数的性质可判断A选项不符合题意,再根据基本不等式“一正二定三相等”,即可得出B,D不符合题意,C符合题意.
【详解】对于A,y=x2+2x+4=x+12+3≥3,当且仅当x=-1时取等号,所以其最小值为3,A不符合题意;
对于B,因为0
对于D,y=lnx+4lnx,函数定义域为0,1∪1,+∞,而lnx∈R且lnx≠0,如当lnx=-1,y=-5,D不符合题意.
故选:C.
【点睛】本题解题关键是理解基本不等式的使用条件,明确“一正二定三相等”的意义,再结合有关函数的性质即可解出.
9.(2022·全国·统考高考真题)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.y=-x3+3xx2+1B.y=x3-xx2+1C.y=2xcsxx2+1D.y=2sinxx2+1
【答案】A
【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fx=x3-xx2+1,则f1=0,故排除B;
设hx=2xcsxx2+1,当x∈0,π2时,0
设gx=2sinxx2+1,则g3=2sin310>0,故排除D.
故选:A.
10.(2020·全国·统考高考真题)设a=lg32,b=lg53,c=23,则( )
A.a
【分析】分别将a,b改写为a=13lg323,b=13lg533,再利用单调性比较即可.
【详解】因为a=13lg323<13lg39=23=c,b=13lg533>13lg525=23=c,
所以a
【点晴】本题考查对数式大小的比较,考查学生转化与化归的思想,是一道中档题.
11.(2020·全国·统考高考真题)在△ABC中,csC=23,AC=4,BC=3,则tanB=( )
A.5B.25C.45D.85
【答案】C
【分析】先根据余弦定理求c,再根据余弦定理求csB,最后根据同角三角函数关系求tanB.
【详解】设AB=c,BC=a,CA=b
c2=a2+b2-2abcsC=9+16-2×3×4×23=9∴c=3
csB=a2+c2-b22ac=19∴sinB=1-(19)2=459∴tanB=45
故选:C
【点睛】本题考查余弦定理以及同角三角函数关系,考查基本分析求解能力,属基础题.
12.(2022·全国·统考高考真题)已知球O的半径为1,四棱锥的顶点为O,底面的四个顶点均在球O的球面上,则当该四棱锥的体积最大时,其高为( )
A.13B.12C.33D.22
【答案】C
【分析】方法一:先证明当四棱锥的顶点O到底面ABCD所在小圆距离一定时,底面ABCD面积最大值为2r2,进而得到四棱锥体积表达式,再利用均值定理去求四棱锥体积的最大值,从而得到当该四棱锥的体积最大时其高的值.
【详解】[方法一]:【最优解】基本不等式
设该四棱锥底面为四边形ABCD,四边形ABCD所在小圆半径为r,
设四边形ABCD对角线夹角为α,
则SABCD=12⋅AC⋅BD⋅sinα≤12⋅AC⋅BD≤12⋅2r⋅2r=2r2
(当且仅当四边形ABCD为正方形时等号成立)
即当四棱锥的顶点O到底面ABCD所在小圆距离一定时,底面ABCD面积最大值为2r2
又设四棱锥的高为h,则r2+h2=1,
VO-ABCD=13⋅2r2⋅h=23r2⋅r2⋅2h2≤23r2+r2+2h233=4327
当且仅当r2=2h2即h=33时等号成立.
故选:C
[方法二]:统一变量+基本不等式
由题意可知,当四棱锥为正四棱锥时,其体积最大,设底面边长为a,底面所在圆的半径为r,则r=22a,所以该四棱锥的高h=1-a22,
V=13a21-a22=43a24⋅a24⋅(1-a22)≤43a24+a24+1-a2233=43(13)3=4327
(当且仅当a24=1-a22,即a2=43时,等号成立)
所以该四棱锥的体积最大时,其高h=1-a22=1-23=33.
故选:C.
[方法三]:利用导数求最值
由题意可知,当四棱锥为正四棱锥时,其体积最大,设底面边长为a,底面所在圆的半径为r,则r=22a,所以该四棱锥的高h=1-a22,V=13a21-a22,令a2=t(0
故选:C.
【整体点评】方法一:思维严谨,利用基本不等式求最值,模型熟悉,是该题的最优解;
方法二:消元,实现变量统一,再利用基本不等式求最值;
方法三:消元,实现变量统一,利用导数求最值,是最值问题的常用解法,操作简便,是通性通法.
二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.
13.(2021·全国·统考高考真题)记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,面积为3,B=60°,a2+c2=3ac,则b=________.
【答案】22
【分析】由三角形面积公式可得ac=4,再结合余弦定理即可得解.
【详解】由题意,S△ABC=12acsinB=34ac=3,
所以ac=4,a2+c2=12,
所以b2=a2+c2-2accsB=12-2×4×12=8,解得b=22(负值舍去).
故答案为:22.
14.(2021·全国·统考高考真题)已知向量a=2,5,b=λ,4,若a//b,则λ=_________.
【答案】85
【分析】利用向量平行的充分必要条件得到关于λ的方程,解方程即可求得实数λ的值.
【详解】由题意结合向量平行的充分必要条件可得:2×4-λ×5=0,
解方程可得:λ=85.
故答案为:85.
15.(2020·全国·统考高考真题)曲线y=lnx+x+1的一条切线的斜率为2,则该切线的方程为______________.
【答案】y=2x
【分析】设切线的切点坐标为(x0,y0),对函数求导,利用y'|x0=2,求出x0,代入曲线方程求出y0,得到切线的点斜式方程,化简即可.
【详解】设切线的切点坐标为(x0,y0),y=lnx+x+1,y'=1x+1,
y'|x=x0=1x0+1=2,x0=1,y0=2,所以切点坐标为(1,2),
所求的切线方程为y-2=2(x-1),即y=2x.
故答案为:y=2x.
【点睛】本题考查导数的几何意义,属于基础题.
16.(2021·全国·高考真题)已知F1,F2为椭圆C:x216+y24=1的两个焦点,P,Q为C上关于坐标原点对称的两点,且PQ=F1F2,则四边形PF1QF2的面积为________.
【答案】8
【分析】根据已知可得PF1⊥PF2,设|PF1|=m,|PF2|=n,利用勾股定理结合m+n=8,求出mn,四边形PF1QF2面积等于mn,即可求解.
【详解】因为P,Q为C上关于坐标原点对称的两点,
且|PQ|=|F1F2|,所以四边形PF1QF2为矩形,
设|PF1|=m,|PF2|=n,则m+n=8,m2+n2=48,
所以64=(m+n)2=m2+2mn+n2=48+2mn,
mn=8,即四边形PF1QF2面积等于8.
故答案为:8.
三、解答题:共70分。解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。第17~21题为必考题,每个试题考生都必须作答。第22、23题为选考题,考生根据要求作答。
(一)必考题:共60分。
17.(2021·全国·统考高考真题)某厂研制了一种生产高精产品的设备,为检验新设备生产产品的某项指标有无提高,用一台旧设备和一台新设备各生产了10件产品,得到各件产品该项指标数据如下:
旧设备和新设备生产产品的该项指标的样本平均数分别记为x和y,样本方差分别记为s12和s22.
(1)求x,y,s12,s22;
(2)判断新设备生产产品的该项指标的均值较旧设备是否有显著提高(如果y-x≥2s12+s2210,则认为新设备生产产品的该项指标的均值较旧设备有显著提高,否则不认为有显著提高).
【答案】(1)x=10,y=10.3,s12=0.036,s22=0.04;(2)新设备生产产品的该项指标的均值较旧设备有显著提高.
【分析】(1)根据平均数和方差的计算方法,计算出平均数和方差.
(2)根据题目所给判断依据,结合(1)的结论进行判断.
【详解】(1)x=9.8+10.3+10+10.2+9.9+9.8+10+10.1+10.2+9.710=10,
y=10.1+10.4+10.1+10+10.1+10.3+10.6+10.5+10.4+10.510=10.3,
s12=0.22+0.32+0+0.22+0.12+0.22+0+0.12+0.22+0.3210=0.036,
s22=0.22+0.12+0.22+0.32+0.22+0+0.32+0.22+0.12+0.2210=0.04.
(2)依题意,y-x=0.3=2×0.15=20.152=20.0225,20.036+0.0410=20.0076,
y-x≥2s12+s2210,所以新设备生产产品的该项指标的均值较旧设备有显著提高.
18.(2022·全国·统考高考真题)小明同学参加综合实践活动,设计了一个封闭的包装盒,包装盒如图所示:底面ABCD是边长为8(单位:cm)的正方形,△EAB,△FBC,△GCD,△HDA均为正三角形,且它们所在的平面都与平面ABCD垂直.
(1)证明:EF//平面ABCD;
(2)求该包装盒的容积(不计包装盒材料的厚度).
【答案】(1)证明见解析;
(2)64033.
【分析】(1)分别取AB,BC的中点M,N,连接MN,由平面知识可知EM⊥AB,FN⊥BC,EM=FN,依题从而可证EM⊥平面ABCD,FN⊥平面ABCD,根据线面垂直的性质定理可知EM//FN,即可知四边形EMNF为平行四边形,于是EF//MN,最后根据线面平行的判定定理即可证出;
(2)再分别取AD,DC中点K,L,由(1)知,该几何体的体积等于长方体KMNL-EFGH的体积加上四棱锥B-MNFE体积的4倍,即可解出.
【详解】(1)如图所示:
分别取AB,BC的中点M,N,连接MN,因为△EAB,△FBC为全等的正三角形,所以EM⊥AB,FN⊥BC,EM=FN,又平面EAB⊥平面ABCD,平面EAB∩平面ABCD=AB,EM⊂平面EAB,所以EM⊥平面ABCD,同理可得FN⊥平面ABCD,根据线面垂直的性质定理可知EM//FN,而EM=FN,所以四边形EMNF为平行四边形,所以EF//MN,又EF⊄平面ABCD,MN⊂平面ABCD,所以EF//平面ABCD.
(2)[方法一]:分割法一
如图所示:
分别取AD,DC中点K,L,由(1)知,EF//MN且EF=MN,同理有,HE//KM,HE=KM,HG//KL,HG=KL,GF//LN,GF=LN,由平面知识可知,BD⊥MN,MN⊥MK,KM=MN=NL=LK,所以该几何体的体积等于长方体KMNL-EFGH的体积加上四棱锥B-MNFE体积的4倍.
因为MN=NL=LK=KM=42,EM=8sin60∘=43,点B到平面MNFE的距离即为点B到直线MN的距离d,d=22,所以该几何体的体积
V=422×43+4×13×42×43×22=1283+25633=64033.
[方法二]:分割法二
如图所示:
连接AC,BD,交于O,连接OE,OF,OG,OH.则该几何体的体积等于四棱锥O-EFGH的体积加上三棱锥A-OEH的4倍,再加上三棱锥E-OAB的四倍.容易求得,OE=OF=OG=OH=8,取EH的中点P,连接AP,OP.则EH垂直平面APO.由图可知,三角形APO,四棱锥O-EFGH与三棱锥E-OAB的高均为EM的长.所以该几何体的体积
V=13⋅43⋅422+4⋅13⋅42⋅1242⋅43+4⋅13⋅43⋅1242⋅42=64033.
19.(2021·全国·统考高考真题)设an是首项为1的等比数列,数列bn满足bn=nan3.已知a1,3a2,9a3成等差数列.
(1)求an和bn的通项公式;
(2)记Sn和Tn分别为an和bn的前n项和.证明:Tn
【分析】(1)利用等差数列的性质及a1得到9q2-6q+1=0,解方程即可;
(2)利用公式法、错位相减法分别求出Sn,Tn,再作差比较即可.
【详解】(1)因为an是首项为1的等比数列且a1,3a2,9a3成等差数列,
所以6a2=a1+9a3,所以6a1q=a1+9a1q2,
即9q2-6q+1=0,解得q=13,所以an=(13)n-1,
所以bn=nan3=n3n.
(2)[方法一]:作差后利用错位相减法求和
Tn=13+232+⋯+n-13n-1+n3n,
Sn2=12130+131+132+⋯+13n-1,
Tn-Sn2=13+232+333+⋯+n3n-12130+131+132+⋯+13n-1= 0-1230+1-1231+2-1232+⋯+ n-1-123n-1+n3n.
设Γn=0-1230+1-1231+2-1232+⋯+n-1-123n-1, ⑧
则13Γn=0-1231+1-1232+2-1233+⋯+n-1-123n. ⑨
由⑧-⑨得23Γn=-12+131+132+⋯+13n-1-n-323n=-12+131-13n-11-13-n-323n.
所以Γn=-14×3n-2-n-322×3n-1=-n2×3n-1.
因此Tn-Sn2=n3n-n2×3n-1=-n2×3n<0.
故Tn
证明:由(1)可得Sn=1×(1-13n)1-13=32(1-13n),
Tn=13+232+⋯+n-13n-1+n3n,①
13Tn=132+233+⋯+n-13n+n3n+1,②
①-②得23Tn=13+132+133+⋯+13n-n3n+1 =13(1-13n)1-13-n3n+1=12(1-13n)-n3n+1,
所以Tn=34(1-13n)-n2⋅3n,
所以Tn-Sn2= 34(1-13n)-n2⋅3n-34(1-13n)=-n2⋅3n<0,
所以Tn
由(Ⅰ)知bn=n13n,令cn=(αn+β)13n,且bn=cn-cn+1,即n13n=(αn+β)13n-[α(n+1)+β]13n+1,
通过等式左右两边系数比对易得α=32,β=34,所以cn=32n+34⋅13n.
则Tn=b1+b2+⋯+bn=c1-cn+1=34-34+n213n,下同方法二.
[方法四]:导函数法
设f(x)=x+x2+x3+⋯+xn=x1-xn1-x,
由于x1-xn1-x'=x1-xn'1-x-x1-xn×1-x'1-x2=1+nxn+1-(n+1)xn(1-x)2,
则f'(x)=1+2x+3x2+⋯+nxn-1=1+nxn+1-(n+1)xn(1-x)2.
又bn=n13n=13n13n-1,
所以Tn=b1+b2+b3+⋯+bn=131+2×13+3×132+⋯+n⋅13n-1= 13⋅f'13=13×1+n13n+1-(n+1)13n1-132
=341+n13n+1-(n+1)13n=34-34+n213n,下同方法二.
【整体点评】本题主要考查数列的求和,涉及到等差数列的性质,错位相减法求数列的和,考查学生的数学运算能力,是一道中档题,其中证明不等式时采用作差法,或者作商法要根据式子得结构类型灵活选择,关键是要看如何消项化简的更为简洁.
(2)的方法一直接作差后利用错位相减法求其部分和,进而证得结论;
方法二根据数列的不同特点,分别利用公式法和错位相减法求得Sn,Tn,然后证得结论,为最优解;
方法三采用构造数列裂项求和的方法,关键是构造cn=(αn+β)13n,使bn=cn-cn+1,求得Tn的表达式,这是错位相减法的一种替代方法,
方法四利用导数方法求和,也是代替错位相减求和法的一种方法.
20.(2021·全国·统考高考真题)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F到准线的距离为2.
(1)求C的方程;
(2)已知O为坐标原点,点P在C上,点Q满足PQ=9QF,求直线OQ斜率的最大值.
【答案】(1)y2=4x;(2)最大值为13.
【分析】(1)由抛物线焦点与准线的距离即可得解;
(2)设Qx0,y0,由平面向量的知识可得P10x0-9,10y0,进而可得x0=25y02+910,再由斜率公式及基本不等式即可得解.
【详解】(1)抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点Fp2,0,准线方程为x=-p2,
由题意,该抛物线焦点到准线的距离为p2--p2=p=2,
所以该抛物线的方程为y2=4x;
(2)[方法一]:轨迹方程+基本不等式法
设Qx0,y0,则PQ=9QF=9-9x0,-9y0,
所以P10x0-9,10y0,
由P在抛物线上可得10y02=410x0-9,即x0=25y02+910,
据此整理可得点Q的轨迹方程为y2=25x-925,
所以直线OQ的斜率kOQ=y0x0=y025y02+910=10y025y02+9,
当y0=0时,kOQ=0;
当y0≠0时,kOQ=1025y0+9y0,
当y0>0时,因为25y0+9y0≥225y0⋅9y0=30,
此时0
综上,直线OQ的斜率的最大值为13.
[方法二]:【最优解】轨迹方程+数形结合法
同方法一得到点Q的轨迹方程为y2=25x-925.
设直线OQ的方程为y=kx,则当直线OQ与抛物线y2=25x-925相切时,其斜率k取到最值.联立y=kx,y2=25x-925,得k2x2-25x+925=0,其判别式Δ=-252-4k2×925=0,解得k=±13,所以直线OQ斜率的最大值为13.
[方法三]:轨迹方程+换元求最值法
同方法一得点Q的轨迹方程为y2=25x-925.
设直线OQ的斜率为k,则k2=yx2=25x-925x2.
令1x=t0
由题可设P4t2,4t(t>0),Q(x,y).
因为F(1,0),PQ=9QF,所以x-4t2,y-4t=9(1-x,-y).
于是x-4t2=9(1-x)y-4t=-9y,所以10x=4t2+910y=4t
则直线OQ的斜率为yx=4t4t2+9=44t+9t≤424t⋅9t=13.
当且仅当4t=9t,即t=32时等号成立,所以直线OQ斜率的最大值为13.
【整体点评】方法一根据向量关系,利用代点法求得Q的轨迹方程,得到直线OQ的斜率关于y的表达式,然后利用分类讨论,结合基本不等式求得最大值;
方法二 同方法一得到点Q的轨迹方程,然后利用数形结合法,利用判别式求得直线OQ的斜率的最大值,为最优解;
方法三同方法一求得Q的轨迹方程,得到直线OQ的斜率k的平方关于x的表达式,利用换元方法转化为二次函数求得最大值,进而得到直线OQ斜率的最大值;
方法四利用参数法,由题可设P4t2,4t(t>0),Q(x,y),求得x,y关于t的参数表达式,得到直线OQ的斜率关于t的表达式,结合使用基本不等式,求得直线OQ斜率的最大值.
21.(2020·全国·统考高考真题)已知函数f(x)=2lnx+1.
(1)若f(x)≤2x+c,求c的取值范围;
(2)设a>0时,讨论函数g(x)=f(x)-f(a)x-a的单调性.
【答案】(1)-1,+∞;(2)g(x)在区间(0,a)和(a,+∞)上单调递减,没有递增区间
【分析】(1)[方法三]不等式f(x)≤2x+c转化为f(x)-2x-c≤0,构造新函数,利用导数求出新函数的最大值,进而进行求解即可;
(2)对函数g(x)求导,把导函数g'(x)的分子构成一个新函数 m(x),再求导得到m'(x),根据m'(x)的正负,判断 m(x)的单调性,进而确定g'(x)的正负性,最后求出函数g(x)的单调性.
【详解】(1)
[方法一]【最优解】:
f(x)≤2x+c等价于2lnx-2x≤c-1.
设h(x)=2lnx-2x,则h'(x)=2x-2=2(1-x)x.
当0
当x>1时,h'(x)<0,所以h(x)在区间(1,+∞)内单调递减.
故[h(x)]max=h(1)=-2,所以c-1≥-2,即c≥-1,所以c的取值范围是[-1,+∞).
[方法二]:切线放缩
若f(x)≤2x+c,即2lnx+1≤2x+c,即lnx≤x+c-12当x∈(0,+∞)时恒成立,
而y=lnx在点(1,0)处的切线为y=x-1,从而有lnx≤x-1,
当x∈(0,+∞)时恒成立,即c-12≥-1,则c≥-1.所以c的取值范围为[-1,+∞).
[方法三]:利用最值求取值范围
函数f(x)的定义域为:(0,+∞)
f(x)≤2x+c⇒f(x)-2x-c≤0⇒2lnx+1-2x-c≤0(*),
设h(x)=2lnx+1-2x-c(x>0),则有 h'(x)=2x-2=2(1-x)x,
当x>1时,h'(x)<0,h(x)单调递减,
当0
所以当x=1时,函数h(x)有最大值,
即h(x)max=h(1)=2ln1+1-2×1-c=-1-c,
要想不等式(*)在(0,+∞)上恒成立,
只需h(x)max≤0⇒-1-c≤0⇒c≥-1;
所以c的取值范围为[-1,+∞).
(2)gx=2lnx+1-2lna+1x-a=2lnx-lnax-a(x>0且 x≠a)
因此g'(x)=2(x-a-xlnx+xlna)x(x-a)2,设 m(x)=2(x-a-xlnx+xlna),
则有m'(x)=2(lna-lnx),
当x>a时,lnx>lna,所以m'(x)<0, m(x)单调递减,因此有m(x)
当0
【整体点评】(1)方法一:分类参数之后构造函数是处理恒成立问题的最常用方法,它体现了等价转化的数学思想,同时是的导数的工具也得到了充分利用;
方法二:切线放缩体现了解题的灵活性,将数形结合的思想应用到了解题过程之中,掌握常用的不等式是使用切线放缩的基础.
方法二:利用最值确定参数取值范围也是一种常用的方法,体现了等价转化的数学思想.
(二)选考题:共10分。请考生在第22、23题中任选一题作答。如果多做,则按所做的第一题计分。
[选修4-4:坐标系与参数方程](10分)
22.(2022·全国·统考高考真题)在直角坐标系xOy中,曲线C的参数方程为x=3cs2ty=2sint,(t为参数),以坐标原点为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,已知直线l的极坐标方程为ρsinθ+π3+m=0.
(1)写出l的直角坐标方程;
(2)若l与C有公共点,求m的取值范围.
【答案】(1)3x+y+2m=0
(2)-1912,52
【分析】(1)根据极坐标与直角坐标的互化公式处理即可;
(2)方法一:联立l与C的方程,采用换元法处理,根据新设a的取值范围求解m的范围即可.
【详解】(1)因为l:ρsinθ+π3+m=0,所以12ρ⋅sinθ+32ρ⋅csθ+m=0,
又因为ρ⋅sinθ=y,ρ⋅csθ=x,所以化简为12y+32x+m=0,
整理得l的直角坐标方程:3x+y+2m=0
(2)[方法一]:【最优解】参数方程
联立l与C的方程,即将x=3cs2t,y=2sint代入3x+y+2m=0中,
可得3cs2t+2sint+2m=0⇒3(1-2sin2t)+2sint+2m=0,
化简为-6sin2t+2sint+3+2m=0,
要使l与C有公共点,则2m=6sin2t-2sint-3有解,
令sint=a,则a∈-1,1,令f(a)=6a2-2a-3,(-1≤a≤1),
对称轴为a=16,开口向上,
∴f(a)max=f(-1)=6+2-3=5,
f(a)min=f(16)=16-26-3=-196,
∴-196≤2m≤5,即m的取值范围为-1912,52.
[方法二]:直角坐标方程
由曲线C的参数方程为x=3cs2ty=2sint,t为参数,消去参数t,可得y2=-233x+2,
联立3x+y+2m=0y2=-233x+2,得3y2-2y-4m-6=0(-2≤y≤2),即4m=3y2-2y-6=3y-132-193,即有-193≤4m≤10,即-1912≤m≤52,∴m的取值范围是-1912,52.
【整体点评】方法一:利用参数方程以及换元,转化为两个函数的图象有交点,是该题的最优解;
方法二:通过消参转化为直线与抛物线的位置关系,再转化为二次函数在闭区间上的值域,与方法一本质上差不多,但容易忽视y的范围限制而出错.
[选修4-5:不等式选讲](10分)
23.(2021·全国·统考高考真题)已知函数fx=x-a+x+3.
(1)当a=1时,求不等式fx≥6的解集;
(2)若fx>-a,求a的取值范围.
【答案】(1)-∞,-4∪2,+∞.(2)-32,+∞.
【分析】(1)利用绝对值的几何意义求得不等式的解集.
(2)利用绝对值不等式化简fx>-a,由此求得a的取值范围.
【详解】(1)[方法一]:绝对值的几何意义法
当a=1时,fx=x-1+x+3,x-1+x+3表示数轴上的点到1和-3的距离之和,
则fx≥6表示数轴上的点到1和-3的距离之和不小于6,
当x=-4或x=2时所对应的数轴上的点到1,-3所对应的点距离之和等于6,
∴数轴上到1,-3所对应的点距离之和等于大于等于6得到所对应的坐标的范围是x≤-4或x≥2,
所以fx≥6的解集为-∞,-4∪2,+∞.
[方法二]【最优解】:零点分段求解法
当a=1时,f(x)=|x-1|+|x+3|.
当x≤-3时,(1-x)+(-x-3)≥6,解得x≤-4;
当-3
综上,|x-1|+|x+3|≥6的解集为(-∞,-4]∪[2,+∞).
(2)[方法一]:绝对值不等式的性质法求最小值
依题意fx>-a,即x-a+x+3>-a恒成立,
x-a+x+3=a-x+x+3≥a+3,
当且仅当a-xx+3≥0时取等号,
∴fxmin=a+3,
故a+3>-a,
所以a+3>-a或a+3解得a>-32.
所以a的取值范围是-32,+∞.
[方法二]【最优解】:绝对值的几何意义法求最小值
由|x-a|是数轴上数x表示的点到数a表示的点的距离,得f(x)=|x-a|+|x+3|≥|a+3|,故|a+3|>-a,下同解法一.
[方法三]:分类讨论+分段函数法
当a≤-3时,
f(x)=-2x+a-3,x-3,
则[f(x)]min=-a-3,此时-a-3>-a,无解.
当a>-3时,
f(x)=-2x+a-3,x<-3,a+3,-3≤x≤a,2x-a+3,x>a,
则[f(x)]min=a+3,此时,由a+3>-a得,a>-32.
综上,a的取值范围为a>-32.
[方法四]:函数图象法解不等式
由方法一求得fxmin=a+3后,构造两个函数y=|a+3|和y=-a,
即y=-a-3,a<-3,a+3,a≥-3和y=-a,
如图,两个函数的图像有且仅有一个交点M-32,32,
由图易知|a+3|>-a,则a>-32.
【整体点评】(1)解绝对值不等式的方法有几何意义法,零点分段法.
方法一采用几何意义方法,适用于绝对值部分的系数为1的情况,
方法二使用零点分段求解法,适用于更广泛的情况,为最优解;
(2)方法一,利用绝对值不等式的性质求得fxmin=a+3,利用不等式恒成立的意义得到关于a的不等式,然后利用绝对值的意义转化求解;
方法二与方法一不同的是利用绝对值的几何意义求得fx的最小值,最有简洁快速,为最优解法
方法三利用零点分区间转化为分段函数利用函数单调性求fx最小值,要注意函数fx中的各绝对值的零点的大小关系,采用分类讨论方法,使用与更广泛的情况;
方法四与方法一的不同在于得到函数fx的最小值后,构造关于a的函数,利用数形结合思想求解关于a的不等式.
旧设备
9.8
10.3
10.0
10.2
9.9
9.8
10.0
10.1
10.2
9.7
新设备
10.1
10.4
10.1
10.0
10.1
10.3
10.6
10.5
10.4
10.5
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