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2022-2023学年天津市河西区高二(下)期末数学试卷(含解析)
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一、单选题(本大题共9小题,共36.0分。在每小题列出的选项中,选出符合题目的一项)
1. 已知全集U={x|−3
2. 已知p:(x+2)(x−3)<0,q:|x−1|<2,则p是q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
3. 已知a=log25,b=20.3,c=0.20.3,则( )
A. a
A. y=xln|x|
B. y=x2ln|x|
C. y=(x+1x)ln|x|
D. y=(x−1x)ln|x|
5. 若a>−b,则下列不等式不恒成立的是( )
A. a+b>0 B. |a|+b>0 C. 1a+1b>0 D. a3+b3>0
6. 下面关于函数f(x)=x2+3x+4的说法正确的是( )
A. f(x)>0恒成立 B. f(x)最大值是5
C. f(x)与y轴无交点 D. f(x)没有最小值
7. 设f(x)是定义域为R的奇函数,且f(1+x)=f(−x),若f(−13)=13,则f(73)=( )
A. −13 B. 13 C. −53 D. 53
8. 已知a>b>0,则a2+b2ab−b2的最小值是( )
A. 2+ 3 B. 2+ 5 C. 2 D. 2+2 2
9. 已知函数f(x)=ex−ax,x≥0−x2−(a+2)x+1,x<0(e为自然对数的底数,a∈R)有3个不同的零点,则实数a的取值范围是( )
A. (1e,+∞) B. (1,+∞) C. (e2,+∞) D. (e,+∞)
二、填空题(本大题共6小题,共30.0分)
10. 若集合M={0,1,2,3,4},N={1,3,5},P=M∩N,则集合P的子集个数为______ .
11. 已知1 12. 函数f(x)=log12(x2−2x−8)的单调递增区间为______.
13. 已知函数f(x)=3x+a3x+1(a>0)的最小值为5,则a=______.
14. 已知f(x)是定义在R上的偶函数,且在区间(−∞,0]上单调递增,若实数满足f(a)>f(− 2),则实数a的取值范围是______ .
15. 已知函数f(x)=x2+4x+2(x<0)2|x−1|(x≥0),则f(x)的最小值是 ,若关于x的方程f(x)=x+a有且仅有四个不同的实数解,则整数a的取值范围是 .
三、解答题(本大题共3小题,共34.0分。解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)
16. (本小题10.0分)
已知2a=5,log83=b.
(Ⅰ)求4a−3b的值;
(Ⅱ)若m>0,n>0,且m+n=(log53)ab,求1m+2n的最小值.
17. (本小题12.0分)
已知函数f(x)=x2+2(a−1)x+2a+6.
(Ⅰ)若函数f(x)在[4,+∞)单调递增,求实数a的取值范围;
(Ⅱ)若不等式f(x)≥0对任意x∈R恒成立,求实数a的取值范围;
(Ⅲ)若方程f(x)=0有两个大于1的不等实数根,求实数a的取值范围.
18. (本小题12.0分)
设函数f(x)=aex(x+1)(其中e是自然对数的底数),g(x)=x2+bx+2,已知它们在x=0处有相同的切线.
(Ⅰ)求函数f(x),g(x)的解析式;
(Ⅱ)求函数f(x)在[t,t+1](t>−3)上的最小值;
(Ⅲ)若对∀x≥−2,kf(x)>g(x)恒成立,求实数k的取值范围.
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解:全集U={x|−3
利用补集的定义可得正确的选项.
本题主要考查补集及其运算,属于基础题.
2.【答案】B
【解析】解:因为p:(x+2)(x−3)<0⇒−2
故选:B.
分别求出命题p,q,再由充分条件和必要条件的定义即可得出答案.
本题主要考查了充分条件和必要条件的定义,属于基础题.
3.【答案】C
【解析】解:因为y=log2x在定义域内单调递增,则log24
综上所述:c 故选:C.
根据题意结合指、对数函数单调性,借助于中间值分析判断.
本题主要考查对数值大小的比较,考查函数思想与逻辑推理能力,属于基础题.
4.【答案】A
【解析】解:由函数f(x)=x2ln|x|,其定义域为(−∞,0)∪(0,+∞),关于原点对称,
可得f(−x)=(−x)2ln|−x|=x2ln|x|=f(x),
所以函数y=x2ln|x|为偶函数,所以排除B;
由函数g(x)=(x+1x)ln|x|,可得g(1e)=−(e+1e)<−1,故排除C;
由函数h(x)=(x−1x)ln|x|,当x∈(0,1)时,可得x−1x<0且ln|x|<0,则h(x)>0,
故排除D.
由函数φ(x)=xln|x|的定义域为(−∞,0)∪(0,+∞),关于原点对称,
且φ(−x)=−xln|−x|=−xln|x|=−φ(x),所以φ(x)为奇函数,图象关于原点对称,
由x>0时,φ(x)=xlnx,可得φ′(x)=lnx+1,
当x∈(0,1e)时,φ′(x)<0,φ(x)单调递减;
当x∈(1e,+∞)时,φ′(x)>0,φ(x)单调递增,且φ(1)=0,所以A项符合题意.
故选:A.
根据y=x2ln|x|是偶函数,排除B项;由g(1e)<−1,排除C项,由当x∈(0,1)时,函数y=(x−1x)ln|x|>0,可排除D,由函数φ(x)=xln|x|为奇函数,且当x>0时,利用导数求得函数的单调性,结合φ(1)=0,得到A符合题意,即可求解.
本题主要考查了函数图象的变换,考查了函数奇偶性和单调性,属于中档题.
5.【答案】C
【解析】解:对于A,由a>−b得a+b>0恒成立;
对于B,由|a|≥a>−b可知|a|+b>0恒成立;
对于C,由于1a+1b=a+bab,故当ab<0时,1a+1b>0不成立,所以C不恒成立;
对于D,由a>−b得a3>−b3,所以a3+b3>0恒成立.
故选:C.
根据不等式的性质对给出的每个选项分别进行分析、判断后可得不恒成立的不等式.
本题考查不等式的性质及命题真假的判定,解题的关键是熟练运用不等式的相关知识求解,属于基础题.
6.【答案】A
【解析】解:∵函数f(x)=x2+3x+4=(x+32)2+74≥74,
∴f(x)>0恒成立,且最小值为74,无最大值,
当x=0时,y=4,即与y轴有交点,
故选:A.
直接根据二次函数的性质即可求解结论.
本题主要考查二次函数的性质,考查计算能力,属于基础题.
7.【答案】A
【解析】解:∵f(x)是定义域为R的奇函数,∴f(−x)=−f(x),
∵f(1+x)=f(−x),
∴f(2+x)=f[−(1+x)]=−f(1+x)=−f(−x)=f(x),
∴f(x)是周期为2的周期函数,
∴f(73)=f(13)=−f(−13)=−13.
故选:A.
由f(1+x)=f(−x)结合函数的奇偶性可得,f(x)是周期为2的周期函数,再利用周期性和奇偶性即可求出结果.
本题主要考查了函数的周期性和奇偶性,属于基础题.
8.【答案】D
【解析】解:因为a>b>0,所以a−b>0,
则a2+b2ab−b2=a2+b2b(a−b)
=a+bb+2ba−b
=2+a−bb+2ba−b
≥2+2 a−bb×2ba−b
=2+2 2,当且仅当a=( 2+1)b时取等号.
故选:D.
根据式子结构,进行拆分,配凑,再用基本不等式求解即可.
本题考查基本不等式的应用,属基础题.
9.【答案】D
【解析】解:当x<0时,f(x)=−x2−(a+2)x+1,
所以Δ=(a+2)2+4>0,且f(0)=1>0,
所以二次函数开口向下且在(−∞,0)内抛物线与x轴只有一个交点,
所以f(x)在(−∞,0)内只有一个零点,
当x=0时,f(0)=1,
所以x=0不是f(x)的零点,
由已知得当x≥0时,f(x)有两个零点,
由f(x)=0,得a=exx,
令h(x)=exx,即h(x)=a,
由题意可得函数y=h(x)与y=a有两个交点,
又因为h′(x)=(x−1)exx2,
所以当x∈(0,1)时,h′(x)<0,h(x)单调递减,
当x∈(1,+∞)时,h′(x)>0,h(x)单调递增,
所以h(x)min=h(1)=e,
又因为函数y=h(x)与y=a有两个交点,
所以a>e,
所以a的取值范围为(e,+∞).
故选:D.
先分析x<0时二次函数零点的情况,而x≥0时可将零点的问题转化为两个函数图象交点的问题,利用导数求解即可.
本题考查了二次函数的性质、指数函数的性质、导数的综合运用及转化思想,属于中档题.
10.【答案】4
【解析】解:∵集合M={0,1,2,3,4},N={1,3,5},P=M∩N,
∴P={1,3},
∴集合P的子集个数为:22=4.
故答案为:4.
先求出集合P,由此能求出集合P的子集个数.
本题考查交集的子集的个数的求法,考查并集、子集定义等基础知识,考查运算求解能力,是基础题.
11.【答案】(14,32)
【解析】解:∵2 又1 则ab的取值范围是(14,32).
故答案为:(14,32).
将ab看作a×1b,利用不等式的性质可直接求解.
本题考查不等式的性质,属基础题.
12.【答案】(−∞,−2)
【解析】解:函数f(x)=log12(x2−2x−8)的单调递增区间,即函数y=x2−2x−8=(x−4)(x+2)在y>0的条件下,y的减区间.
由二次函数的性质可得,在y>0的条件下,y的减区间为(−∞,−2),
故答案为:(−∞,−2).
本题即即求函数y=x2−2x−8在y>0的条件下,y的减区间,由二次函数的性质可得结论.
本题主要考查二次函数、对数函数的性质,复合函数的单调性,属于中档题.
13.【答案】9
【解析】解:f(x)=3x+a3x+1=3x+1+a3x+1−1≥2 a−1=5,
所以a=9,经检验,3x=2时等号成立.
故答案为:9.
利用基本不等式求最值需要满足“一正、二定、三相等”,该题只需将函数解析式变形成f(x)=3x+1+a3x+1−1,然后利用基本不等式求解即可,注意等号成立的条件.
本题主要考查了基本不等式的应用,以及整体的思想,解题的关键是构造积为定值,属于基础题.
14.【答案】(− 2, 2)
【解析】解:因f(x)是定义在R上的偶函数,且在区间(−∞,0]上单调递增,
所以f(x)在区间[0,+∞)上单调递减,且f(− 2)=f( 2),
由f(a)>f(− 2),f(x)在区间(−∞,0]上单调递增,故− 2 由f(a)>f(− 2)=f( 2),f(x)在区间[0,+∞)上单调递减,故0≤a< 2,
综上,− 2 故答案为:(− 2, 2).
利用函数的单调性和偶函数在对称区间单调性相反可得.
本题考查了函数奇偶性和单调性的应用,比较基础.
15.【答案】−2 {0,1}
【解析】解:当x<0时,f(x)=x2+4x+2=(x+2)2−2,由二次函数的性质可知,当x=−2时,f(x)取得最小值为−2;
当x≥0时,f(x)=2|x−1|≥20=1;
所以函数f(x)的最小值是−2;
作出函数f(x)的图象如下图所示,
由图可知,当a≤−1时,函数f(x)与函数y=x+a的图象无交点,
当a=0或a=1时,函数f(x)与函数y=x+a的图象有4个交点,
当a=2时,函数f(x)与函数y=x+a的图象有3个交点,当a>2时,函数f(x)与函数y=x+a的图象有2个交点,
则符合题意的整数a为0或1,
故答案为:−2;{0,1}.
当x<0时,由二次函数的性质可得最小值,当x≥0时,由指数函数的性质可得最小值,综合即可得到答案;作出函数f(x)的图象,平移直线y=x,结合图象即可得到整数a的范围.
本题考查函数零点与方程根的关系,考查数形结合思想以及运算求解能力,属于基础题.
16.【答案】解:(Ⅰ)∵2a=5,log83=b,∴a=log25,b=13log23,
所以a−3b=log25−log23=log253,4a−3b=22log253=2log2259=259.
(Ⅱ)由换底公式得:m+n=(log53)ab=ln3ln5×ln5ln2×ln2ln3×3=3,
所以1m+2n=13(m+n)(1m+2n)=13×(3+nm+2mn)≥13×(3+2 nm⋅2mn)=1+2 23,
当且仅当nm=2mn,即n= 2m取等号,因此1m+2n的最小值为1+2 23.
【解析】(Ⅰ)将a,b表示出来,利用对数恒等式计算即可;(Ⅱ)利用换底公式,基本不等式可求最小值.
本题考查对数的运算,基本不等式求最值,属于中档题.
17.【答案】解:(Ⅰ)根据题意,函数f(x)=x2+2(a−1)x+2a+6,
则函数f(x)的对称轴为x=−(a−1),
因为函数f(x)在[4,+∞)单调递增,
则有−(a−1)≤4,解得a≥−3,
故实数a的取值范围是[−3,+∞);
(Ⅱ)根据题意,不等式f(x)≥0对任意x∈R恒成立,
即f(x)的图象全部在x轴上方,则有Δ=4(a−1)2−4(2a+6)≤0,
解得−1≤a≤5,实数a的取值范围是[−1,5];
(Ⅲ)若方程f(x)=0有两个大于1的不等实数根,
即函数f(x)与x轴有两个交点,且交点都在x=1的右侧,
则有Δ>0−(a−1)>1f(1)>0,解可得−54 实数a的取值范围是(−54,−1).
【解析】(Ⅰ)根据题意,分析f(x)的对称轴,结合二次函数的性质可得关于a的不等式,解可得答案;
(Ⅱ)根据题意,分析可得f(x)的图象全部在x轴上方,则有Δ=4(a−1)2−4(2a+6)≤0,解可得答案;
(Ⅲ)根据题意,结合二次函数的性质可得Δ>0−(a−1)>1f(1)>0,解可得a的取值范围,即可得答案.
本题考查二次函数的性质以及应用,涉及二次函数根的分布问题,属于中档题.
18.【答案】解:(Ⅰ)f′(x)=aex(x+2),g′(x)=2x+b,
∴f′(0)=2a,g′(0)=b,
∵由题意,两函数在x=0处有相同的切线,
∴2a=b,f(0)=a=g(0)=2,
∴a=2,b=4,
∴f(x)=2ex(x+1),g(x)=x2+4x+2.
(Ⅱ)f′(x)=2ex(x+2),由f′(x)>0得x>−2;由f′(x)<0得x<−2,
∴f(x)在(−2,+∞)上单调递增,在(−∞,−2)上单调递减,
∵t>−3,∴t+1>−2,
当−3
当t≥−2时,f(x)在[t,t+1]上单调递增,
∴f(x)min=f(1)=2et(t+1),
∴f(x)min=−2e−2,−3
由题意知当x≥−2时,F(x)min>0,
由题意知F(0)=2k−2>0,∴k>1.
F′(x)=2(x+2)(kex−1),
∵x≥−2,∴F(x)在[−2,+∞)上只可能有一个极值点ln1k,
①当ln1k<−2,即k>e2时,F(x)在[−2,+∞)上单调递增,
F(x)min=F(−2)=−2ke−2+2=2e2(e2−k)<0,不满足题意;
②当ln1k=−2,即k=e2时,由①知,F(x)min=F(−2)=2e2(e2−k)=0,不满足题意;
③当ln1k>−2,即1
综上所述,满足题意的实数k的取值范围为(1,e2).
【解析】(Ⅰ)求出函数的导数,得到关于a,b的方程组,解出即可;
(Ⅱ)通过讨论t的范围,结合函数的单调性求出f(x)的最小值即可;
(Ⅲ)令F(x)=2kex(x+1)−x2−4x−2,由题意x≥−2时,F(x)>0恒成立,通过讨论k的范围,求出函数的单调区间,从而确定k的范围即可.
本题考查了函数的函数的单调性,最值问题,考查导数的应用以及分类讨论思想,转化思想,是一道综合题.
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