2023-2024学年江苏省苏州中学高一上学期期中数学试题(含解析)
展开1.已知集合M={x∣-1
C. {x∣-1
( )
A. ∃x≤0,x2+3x-2≤0B. ∃x>0,x2+3x-2≤0
C. ∀x≤0,x2+3x-2>0D. ∀x>0,x2+3x-2≤0
3.使“a>b”成立的一个充分不必要条件是
( )
A. 1a<1bB. a3>b3C. a2>b2D. ac2>bc2
4.设函数f(x)=x-3,x>012m(x),x<0,若fx是奇函数,则m-1=( )
A. -4B. -2C. 2D. 4
5.已知一个幂函数的图像经过点P2,116,则该幂函数的大致图像是
( )
A.
B.
C.
D.
6.若函数f(x)是定义在R上的奇函数,且f(x)在(-∞,0)上单调递减,f(3)=0,则满足不等式xf(x)<0的x的取值范围是
( )
A. (-3,0)∪(3,+∞)B. (-3,0)∪(0,3)
C. (-∞,-3)∪(3,+∞)D. (-∞,-3)∪(0,3)
7.已知函数fx=x2+ax+ba,b∈R的值域为0,+∞,若关于x的不等式fx
A. 4B. 8C. 12D. 16
8.已知定义在R上的 函数fx满足fx+y=fx+fy+2,f1=2,且当x>0时,fx>-2,则不等式fx2+x+f1-2x>8的解集为
( )
A. x∣x<-2或x>1B. x∣x<-1或x>2
C. x∣-1
9.已知集合M=-1,1,2,4,N=1,2,4,16,请根据函数定义,下列四个对应法则能构成从M到N的函数的是
( )
A. y=2xB. y=xC. y=x+2D. y=x2
10.下列不等式中正确的是( )
A. x+1x≥2B. ab≤a+b2
C. x2+1x2+1≥1D. y=x2+5 x2+4的最小值为52
11.图①是某大型游乐场的游客人数x(万人)与收支差额y(万元)(门票销售额减去投入的成本费用)的函数图象,销售初期该游乐场为亏损状态,为了实现扭亏为盈,游乐场采取了两种措施,图②和图③中的虚线为采取了两种措施后的图象,则下列说法正确的是
( )
A. 图①中点A的实际意义表示该游乐场的投入的成本费用为1万元
B. 图①中点B的实际意义表示当游客人数为1.5万人时,该游乐场的收支恰好平衡
C. 图②游乐场实行的措施是降低门票的售价
D. 图③游乐场实行的措施是减少投入的成本费用
12.已知函数fx=x2-2ax+b,x∈R,给出下列命题,其中是真命题的是
( )
A. 存在a∈R,使得fx为偶函数
B. 若f0=f2,则fx的图象关于x=1对称
C. 若a2-b≤0,则fx 在 区间a,+∞上单调递增
D. 若a2-b>k(k>0),则函数hx=fx-k的图像与x轴有四个交点
三、填空题(本大题共4小题,共20分)
13.函数f(x)= 2x-3+1x-2的定义域用区间表示是______.
14.已知函数f(x)=2x+3,g(x)=3x-k(k∈R).若f(g(x))=g(f(x))恒成立,则k=______.
15.已知函数fx=m-2x,x≤1xm+1-5,x>1是减函数,则实数m的取值范围是______.
16.已知正实数x,y满足3x2+7xy+2y2=3,则9x+8y的最小值为______.
四、解答题(本大题共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10分)
设U=R,A={x|x2-4x+3<0},B=xx-2x-4≤0,C=xa≤x≤a+1,a∈R.
(1)分别求A∩B,A∪∁UB;
(2)若B∪C=B,求实数a 的 取值范围.
18.(本小题12分)
已知函数f(x)=x2+2x+a.
(1)当a=6,x∈-2,3时,求f(x)的值域;
(2)若不等式f(x)<0的解集中恰有五个整数,求实数a的取值范围.
19.(本小题12分)
某单位打算投资研发生产两种文创产品.经过调查,投资A产品的年收益与投资额成正比,其关系如图①,投资B产品的年收益与投资额的算术平方根成正比,其关系如图②.(注:收益与投资额单位:万元).
(1)分别写出两种产品的一年收益与投资额的函数关系;
(2)该单位现有100万元资金,全部用于两种产品的研发投资,问:怎样分配资金能使一年的投资获得最大收益,其最大收益是多少万元?
20.(本小题12分)
函数fx=ax-b4-x2是定义在-2,2上的奇函数,且f1=13.
(1)确定fx的解析式;
(2)判断fx在-2,2上的单调性,并用定义证明;
(3)解关于t的不等式ft-1+ft<0.
21.(本小题12分)
已知a,b,c都是 正数.
(1)若a+b+c=1,证明:1a+1b+1c≥9;
(2)若a+b=1,求a+1ab+1b的最小值.
22.(本小题12分)
设函数fx=x2-ax+2ba,b∈R.
(1)当a=-2,b=-152时,解方程fx3=0;
(2)当b=0时,若不等式fx≤2x在x∈0,2上恒成立,求实数a的取值范围;
(3)若a为常数,fx=0在区间0,2上有解,求实数b的取值范围.
答案和解析
1.【答案】A
【解析】【分析】求出 y= x 的定义域,再结合并集概念即可求解.
解: N=x∣y= x=xx≥0 ,所以 M∪N=xx>-1 .
故选:A
2.【答案】B
【解析】【分析】根据全称量词命题的否定为特称量词命题判断即可.
解:命题“ ∀x>0 , x2+3x-2>0 ”为全称量词命题,
其否定为: ∃x>0 , x2+3x-2≤0 .
故选:B
3.【答案】D
【解析】【分析】根据充分不必要条件的意思和不等式的性质可得答案.
解:只有当 a,b 同号时才有 1a<1b⇒a>b ,故 A 错,
a3>b3⇔a>b ,故B错,
a2>b2 推不出 a>b,C 显然错误,
ac2>bc2⇒a>b ,而反之不成立,故D满足题意,
故选:D.
4.【答案】D
【解析】【分析】利用函数奇偶性求函数值.
解:∵函数 fx 为奇函数,
∴ f-1=-f1=-1-3=2 ,
当 x<0 时, f(x)=12m(x)⇒m(x)=2f(x)
∴ m-1=2f-1=4 ,
故选:D.
5.【答案】D
【解析】【分析】根据题意,由条件求得幂函数的解析式,再由幂函数的单调性以及奇偶性即可得到结果.
解:设幂函数为 fx=xα ,由幂函数的图像经过点 P2,116 ,可得 116=2α ,
解得 α=-4 ,所以 fx=x-4 ,则其定义域为 xx≠0 ,
因为 f-x=-x-4=x-4=fx ,则函数 fx 为偶函数,故AB错误;
又因为 fx=x-4 , -4<0 ,则当 x>0 时, fx 单调递减,故C错误,D正确;
故选:D
6.【答案】C
【解析】【分析】结合抽象函数的奇偶性,单调性和 f(3)=0 ,画出简图,求解即可.
解:因为函数 f(x) 是定义在 R 上的奇函数,且 f(x) 在 (-∞,0) 上单调递减, f(3)=0 ,
所以 f(x) 在 0,+∞ 上单调递减,且 f(-3)=0 ,
作出简图,如图所示,
当 x>0 时,由 xf(x)<0 得 f(x)<0 ,即 x>3 ,
当 x<0 时,由 xf(x)<0 得 f(x)>0 ,即 x<-3 ,
当 x=0 时, xf(x)=0 不合题意,
所以满足不等式 xf(x)<0 的 x 的取值范围是 (-∞,-3)∪(3,+∞) ,
故选:C.
7.【答案】D
【解析】【分析】由题意可得 Δ=a2-4b=0 ,即 b=a24 ,所以不等式 f(x)
∴ Δ=a2-4b=0 , ∴b=a24 ,
不等式 f(x)
∴x1+x2=-a , x1x2=a24-c ,
又 ∵x2-x1= x1+x22-4x1x2 ,
∴m+8-m= -a2-4a24-c=8 ,解得 c=16 .
故选:D.
8.【答案】B
【解析】【分析】利用赋值法可得 f3=10 ,再结合单调性的定义可知 fx 在定义域在 R 上单调递增,对不等式整理可得 fx2-x+1>f3 ,结合单调性分析求解.
解:因为 fx+y=fx+fy+2,f1=2 ,
令 x=y=1 ,则 f2=f1+f1+2=6 ,
令 x=2,y=1 ,则 f3=f2+f1+2=10 ,
令 x=x2,y=x1-x2 ,且 x1>x2 ,则 fx1=fx2+fx1-x2+2 ,
整理得 fx1-fx2=fx1-x2+2 ,
因为 x1>x2 ,则 x1-x2>0 ,可得 fx1-x2>-2 ,
所以 fx1-fx2=fx1-x2+2>0 ,即 fx1>fx2 ,
可知 fx 在定义域在 R 上单调递增,
又因为 fx2+x+f1-2x>8 ,即 fx2+x+f1-2x+2>10 ,
可得 fx2+x+1-2x>f3 ,即 fx2-x+1>f3 ,
结合 fx 在定义域在 R 上单调递增,可得 x2-x+1>3 ,解得 x<-1 或 x>2 ,
所以不等式 fx2+x+f1-2x>8 的解集为 x∣x<-1 或 x>2 .
故选:B.
9.【答案】BD
【解析】【分析】
本题考查函数的概念及其构成要素,准确理解函数的概念是解决该题的关键,属于基础题.
由函数的定义可知,要使对应关系能构成从M到N的函数,须满足:对M中的任意一个数,通过对应关系在N中都有唯一的数与之对应,据此逐项检验即可.
【解答】
解:对于A,当x=-1时,y=-2∉N,不符合题意,故A错误;
对于B,当x=±1时,y=1∈N,当x=2时,y=2∈N,当x=4时,y=4∈N,符合题意,故B正确;
对于C,当x=1时,y=3∉N,不符合题意,故C错误;
对于D,当x=±1时,y=1∈N,当x=2时,y=4∈N,当x=4时,y=16∈N,符合题意,故D正确.
故选BD.
10.【答案】CD
【解析】【分析】根据题意,由基本不等式的运算,对选项逐一判断,即可得到结果.
解:当 x<0 时, x+1x=--x+-1x≤-2 -x⋅-1x=-2 ,当且仅当 x=-1 时,等号成立,故A错误;
当 a<0,b<0 时, ab>a+b2 ,故B错误;
因为 x2+1x2+1=x2+1+1x2+1-1≥2 x2+1⋅1x2+1-1=1 ,当且仅当 x2+1=1x2+1 时,即 x=0 时,等号成立,故C正确;
因为 y=x2+5 x2+4= x2+4+1 x2+4 ,令 x2+4=t,t≥2 ,所以 y=t+1t,t≥2
由双勾函数的性质可得,且 y=t+1t 在 2,+∞ 为增函数,
所以当 t=2 时, y=t+1t 有最小值,最小值为 2+12=52 ,故D正确;
故选:CD
11.【答案】ABD
【解析】【分析】
本题将数学与生活实际联系到一起,考查学生的读图能力,属于中档题.
根据题意,将图转化成实际问题,结合函数的知识逐项判断即可.
【解答】
解:因为y轴代表收支差额,即收入-支出=利润,
故在图①中,A实际意义为利润为-1万元,0人,无收入,故该游乐场的投入的成本费用为1万元,A正确;
图 ①中点B的实际意义表示当游客人数为1.5万人时,利润为0元,即该游乐场的收支恰好平衡,B正确;
图②斜率改变,y=kx+b,k=y-bx,k的变化即代表每人票价发生改变,图②斜率变大,即表示单人门票提高,故C错误.
图③截距上移,k不变,b变小,即前期投入减少,故D正确.
综上选择ABD
12.【答案】ACD
【解析】【分析】A选项,根据函数奇偶性定义得到A正确;B选项,可举出反例;C选项,由根的判别式得到 hx≥0 恒成立,故 fx=x2-2ax+b=x2-2ax+b ,得到单调性;D选项,画出 fx 的图象,转化为 fx 与 y=k , 0
则 f-x=-x2+b=x2+b=fx ,故 fx 为偶函数,A正确;
B选项, f0=b , f2=4-4a+b ,
若 4a-b-4=b ,即 b=2a-2 ,不妨设 a=0 ,则 b=-2 ,
此时 fx=x2-2 ,满足 f0=f2=2 ,
但 fx 的图象不关于 x=1 对称,B错误;
C选项,设 gx=x2-2ax+b ,若 a2-b≤0 ,即 Δ=4a2-4b≤0 ,
故 hx≥0 恒成立,故 fx=x2-2ax+b=x2-2ax+b ,
对称轴为 x=a ,故 fx 在区间 a,+∞ 上单调递增,C正确;
D选项,若 a2-b>k(k>0) ,则 gx=x2-2ax+b 中 Δ=4a2-4b>0 ,
函数最值为 b-a2<-k ,画出 gx=x2-2ax+b 的图象,如下:
则画出 fx 的图像,如下:
函数 hx=fx-k 的图像与 x 轴的交点个数,即为 fx 与 y=k , 0
故选:ACD
13.【答案】[32,2)∪(2,+∞)
【解析】【分析】直接由解析式求得 x 范围,表示为区间即可.
解:由 f(x) 解析式得, 2x-3≥0x-2≠0 ,解得 x≥32x≠2 ,
所以 f(x) 的定义域为 [32,2)∪(2,+∞) ,
故答案为: [32,2)∪(2,+∞) .
14.【答案】-6
【解析】【分析】根据给定条件,代入计算即可求解.
解:函数 f(x)=2x+3,g(x)=3x-k(k∈R) ,由 f(g(x))=g(f(x)) ,
得 2(3x-k)+3=3(2x+3)-k ,化简整理得 -2k+3=9-k ,解得 k=-6 .
故答案为: -6
15.【答案】-2,-1
【解析】【分析】分段函数单调递减,需满足每一段上均单调递减,且分段处左端点值大于等于右端点值,得到不等式,求出答案.
解:由题意得 m-2<0m+1<0m-2≥1-5 ,解得 -2≤m<-1 ,
故实数 m 的取值范围是 -2,-1
故答案为: -2,-1
16.【答案】6 2
【解析】【分析】
本题考查利用基本不等式求最值,属于一般题.
由已知得出 (3x+y)(x+2y)=3 ,根据 9x+8y=2(3x+y)+3(x+2y) ,利用基本不等式求解即可.
【解答】
解:由 3x2+7xy+2y2=3 得, (3x+y)(x+2y)=3 ,
则 9x+8y=2(3x+y)+3(x+2y)≥2 6(3x+y)(x+2y)=2 6×3=6 2 ,
当且仅当 2(3x+y)=3(x+2y) ,即 x=2 25,y=3 210 时,等号成立,
故答案为: 6 2 .
17.【答案】解:(1)∵A={x|x2-4x+3<0} , ∴A={x|1
∴B=x2≤x<4 , ∴A∩B=x2≤x<3 ;
因 ∁UB=-∞,2∪4,+∞ ,
∴A∪∁UB=-∞,3∪4,+∞ .
(2)∵B∪C=B , ∴C⊆B ,
又 C=a,a+1 , B=2,4 ,
∴a≥2a+1<4 ,解得 2≤a<3 ,
所以实数 a 的取值范围为 2,3 .
【解析】【分析】(1)先化简集合,再利用集合间的基本运算求解即可.
(2)由 B∪C=B ,可得 C⊆B ,然后根据不等式的范围即可得出结果.
18.【答案】解:(1)当 a=6 时, f(x)=x2+2x+6=(x+1)2+5 ,
f(x) 在 [-2,-1) 上单调递减,在 -1,3 上单调递增,
所以 f(x) 的 最小值为 f(-1)=5 ,最大值为 f(3)=42+5=21 ,
故函数值域为 [5,21] .
(2)f(x)=x2+2x+a 在 (-∞,-1) 上单调递减,在 (-1,+∞) 上单调递增,
根据二次函数图像的对称轴性,若 f(x)<0 的解集中整数解恰有五个,
则这五个整数必为 -3,-2,-1,0,1 ,
所以 f(x) 存在一个零点 x0∈(1,2] ,
所以 f(1)<0f(2)≥0 ,即 3+a<08+a≥0 解得 a∈[-8,-3) ,
故实数 a∈[-8,-3) .
【解析】【分析】(1)直接根据二次函数解析式即可求得 f(x) 的值域;
(2)根据二次函数的对称性,由等式 f(x)<0 的解集中恰有五个整数,则这五个整数必为 -3,-2,-1,0,1 ,数形结合得出 f(1)<0f(2)≥0 ,解不等式组即可.
19.【答案】解:(1)由题意,设 f(x)=k1x,g(x)=k2 x ,
∴k1=f(1)=110,k2=g(1)= 2 ,
∴f(x)=110x(x≥0),g(x)= 2x(x≥0) ,
(2)设投资 B 产品 x 万元,则投资 A 产品为 100-x 万元.
那么,总收益 y=f(100-x)+g(x)=100-x10+ 2x(0≤x≤100) ,
令 t= x ,则 y=100-t210+ 2t=-110(t-5 2)2+15 ,
所以当 t=5 2 ,即 x=50 万元时,收益最大, ymax=15 万元.
答:投资 A 产品50万元, B 产品50万元时,获得最大收益15万元.
【解析】【分析】(1)设出所求解析式,根据图象把点 (1,0.1),(1, 2) 分别代入解析式即可得解;
(2)写出收益的表达式,换元后利用二次函数求解即可.
20.【答案】解:(1)由函数f(x)=ax-b4-x2是定义在-2,2上的奇函数,得f0=-b4=0,
解得b=0,
又f(1)=a3=13,解得a=1,
因为f(-x)=(-x)4-(-x)2=-x4-x2=-f(x),
所以f(x)=x4-x2是-2,2上的奇函数,满足题意,
故fx=x4-x2,x∈-2,2;
(2)函数fx在-2,2上单调递增.证明如下:
在-2,2上任取x1,x2,且x1
因为x2-x1>0,4+x1x2>0,4-x12>0,4-x22>0,
所以(x2-x1)(4+x1x2)(4-x22)(4-x12)>0,则fx2-fx1>0,即fx2>fx1,
所以fx在-2,2上单调递增;
(3)因为fx为奇函数,所以-fx=f-x,
不等式ft-1+ft<0可化为ft-1<-ft,则ft-1
所以t-1<-t-2
【解析】本题考查函数奇偶性的应用,利用定义法证明函数单调性,利用函数单调性解不等式,属于中档题.
(1)由已知得f0=-b4=0,f(1)=a3=13,再检验,即可求得函数的解析式;
(2)根据函数单调性的定义即可证明;
(3)根据函数的单调性和奇偶性建立不等式组,求解即可.
21.【答案】解:(1)方法一: ∵a+b+c=1 ,且 a , b , c 都是正数,
∴1a+1b+1c-9
=a+b+ca+a+b+cb+a+b+cc-9
=b+ca+a+cb+a+bc-6
=bcb+c+aca+c+aba+b-6abcabc
=ab-c2+bc-a2+ca-b2abc≥0 ,当且仅当 a=b=c=13 时取等号,
故 1a+1b+1c≥9 .
方法二: ∵a+b+c=1 ,且 a , b , c 都是正数,
所以 1a+1b+1c
=1a+1b+1c⋅a+b+c
=3+ba+ab+ca+ac+cb+bc
≥3+2 ba⋅ab+2 ca⋅ac+2 cb⋅bc=9 ,当且仅当 a=b=c=13 时取等号,
故 1a+1b+1c≥9 .
(2)方法一: ∵a 、 b 都是正数,
∴a+b≥2 ab 当且仅当 a=b 时取等号,
又 ∵a+b=1 , ∴2 ab≤1 ,所以 4ab≤1 ,当且仅当 a=b=12 时取等号,
∴a+1ab+1b≥a+1ab+1b⋅4ab=4a2+1b2+1=4a2b2+a2+b2+1
∵a+b=1 ,
∴a+b2=1 ,即 a2+b2+2ab=1 ,
∴ 4a2b2+a2+b2+1=4a2b2-2ab+2=4ab-12+1 , 0
因为 fx=4x-12+1 在 0,14 上单调递减,
所以 fxmin=f14=254 ,所以 a+1ab+1b 的最小值为 254 .
方法二:因为 a+1ab+1b=ab+1ab+ba+ab
∵a,b 都是正数,
∴ba+ab≥2 ba⋅ab=2 ,当且仅当 ba=ab ,即 a=b=12 时取等号,
又 ∵a+b=1 ,
∴0
首先,讨论函数 ft=t+1t 在 0,14 上的单调性,
对 ∀0
∴ 函数 ft=t+1t 在 0,14 上单调递减.
∴ 当 t=14 ,即 a=b=12 时, ft=t+1t 取得最小值 174 .
∴ a+1ab+1b=ab+1ab+ba+ab≥174+2=254 ,当且仅当 a=b=12 时取等号.
【解析】【分析】(1)方法一:利用作差法证明即可;方法二:利用乘“1”法及基本不等式证明即可;
(2)方法一:利用基本不等式求出 0
所以 fx3=x32+2x3-15=0 ,
即 x32+2x3=15 或 x32+2x3=-15 ,
解得 x3=3 或 x3=-5 ,
即 x=33 或 x=3-5 ;
(2)当 b=0 时, fx=x2-ax ,
所以不等式 fx=x2-ax≤2x 在 x∈0,2 上恒成立,
即为不等式 xx-a≤2x 在 x∈0,2 上恒成立,
当 x=0 时,不等式恒成立,即 a∈R ,
当 x∈0,2 时,不等式可转化为 x-a≤2 ,
即 -2≤x-a≤2 在 0,2 上恒成立,
又函数 y=x-a 在 0,2 上单调递增,
所以 y=x-a∈-a,2-a ,
所以 -a≤-22-a≤2 ,解得 0≤a≤2 ,
即 a 的取值范围为 0,2 ;
(3)fx=0 在区间 0,2 上有解,即方程 xx-a=-2b 在 0,2 上有解,
设 gx=x2-ax,x≥a-x2+ax,x当 a≤0 时, gx=x2-ax,x≥a-x2+ax,x所以 gxmin=g0=0 , gxmax=g2=4-2a ,
则当 0≤-2b≤4-2a 时,原方程有解,即 a-2≤b≤0 ;
当 a>0 时, gx=x2-ax,x≥a-x2+ax,x在 0,a2 上单调递增,在 a2,a 上单调递减,在 a,+∞ 上单调增;
①当 a2≥2 ,即 a≥4 时, gxmax=g2=2a-4 , gxmin=g0=0 ,
则当 0≤-2b≤4-2a 时,原方程有解,即 a-2≤b≤0 ;
②当 a2<2≤a ,即 2≤a<4 时, gxmax=ga2=a24 , gxmin=g0=0 ,
则当 0≤-2b≤a24 时,原方程有解,则 -a28≤b≤0 ;
③当 0当 a24≥4-2a ,即 -4+4 2≤a<2 时, gxmax=ga2=a24 ,
则当 0≤-2b≤a24 时,原方程有解,即 -a28≤b≤0 ;
当 a24<4-2a ,即 0则当 0≤-2b≤4-2a 时,原方程有解,即 a-2≤b≤0 ;
综上所述:当 a<-4+4 2 时,实数 b 的 取值范围为 a-2,0 ;
当 -4+4 2≤a<4 时,实数 b 的取值范围为 -a28,0 ;
当 a≥4 时,实数 b 的取值范围为 2-a,0 .
【解析】【分析】(1)直接解方程即可;
(2)不等式 fx≤2x 在 x∈0,2 上恒成立,即 xx-a≤2x 在 x∈0,2 上恒成立,分情况讨论 x=0 时与 x∈0,2 时不等式情况,可得参数范围;
(3)分情况讨论分段函数的单调性与最值情况,可得参数范围.
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