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2023年天津市益中学校高考数学模拟试卷(含解析)
展开这是一份2023年天津市益中学校高考数学模拟试卷(含解析),共19页。试卷主要包含了单选题,填空题,解答题等内容,欢迎下载使用。
2023年天津市益中学校高考数学模拟试卷
一、单选题(本大题共9小题,共27.0分。在每小题列出的选项中,选出符合题目的一项)
1. 已知集合A={x|x<2},B={−2,−1,0,1,2,3},则(∁RA)∩B=( )
A. {−2,−1,0,1,2} B. {0,1,2,3} C. {1,2,3} D. {2,3}
2. 已知a∈R,则(a+1)(a−2)<0是0 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
3. 函数f(x)=x2−1e|x|的图象大致为( )
A. B.
C. D.
4. 学校为了调查学生在课外读物方面的支出情况,抽出了一个容量为n的样本,其频率分布直方图如图所示,其中支出在[50,60)元的同学有30人,则n的值为( )
A. 90 B. 100 C. 900 D. 1000
5. 已知定义在R上的奇函数f(x),当x≥0时,f(x)是增函数,则a=f(20.8),b=f(−log124.1),c=−f(log215)的大小关系为( )
A. a>b>c B. a>c>b C. c>b>a D. b>c>a
6. 已知抛物线y2=8x的准线经过双曲线x2a2−y2b2=1(a>0,b>0)的一个焦点,且双曲线的两条渐近线相互垂直,则双曲线的方程为( )
A. x22−y2=1 B. x2−y22=1 C. x24−y24=1 D. x22−y22=1
7. 唐朝著名的凤鸟花卉纹浮雕银杯如图1所示,它的盛酒部分可以近似地看作是半球与圆柱的组合体(如图2).当这种酒杯内壁表面积(假设内壁表面光滑,表面积为S平方厘米,半球的半径为R厘米)固定时,若要使得酒杯的容积不大于半球体积的2倍,则R的取值范围为( )
A. (0, 3510π] B. [ 3S10π,+∞) C. ( S5π, 3S10π] D. [ 3S10π, S2π)
8. 函数f(x)=2sin(ωx+φ)(ω>0,0<φ<π)的图象如图,把函数f(x)的图象上所有的点向右平移π6个单位长度,可得到函数y=g(x)的图象,下列结论中:
①φ=π3;
②函数g(x)的最小正周期为π;
③函数g(x)在区间[−π3,π12]上单调递增;
④函数g(x)关于点(−π3,0)中心对称.
其中正确结论的个数是( )
A. 4 B. 3 C. 2 D. 1
9. 已知函数f(x)=log12x,x>0a|x+12|−154,x≤0,函数g(x)=x3,若方程g(x)=xf(x)有4个不同实根,则实数a的取值范围为( )
A. (5,152) B. (5,152] C. (−3,5) D. (3,5)
二、填空题(本大题共6小题,共18.0分)
10. 已知复数z=2+i1−i,则复数z的虚部为 .
11. 在(x3+2x2)5的展开式中,常数项是______ .
12. 圆x2+y2=2与圆x2+y2−4x+4y−4=0的公共弦长为______.
13. 已知x>0,y>0,x+2y=3,则x2+3yxy的最小值为 .
14. 现有A,B两队参加关于“十九大”知识问答竞赛,每队3人,每人回答一个问题,答对者为本队赢1分,答错得0分;A队中每人答对的概率均为23,B队中3人答对的概率分别为23,23,13,且各答题人答题正确与否之间互不影响,设X表示A队得分,则EX= (1) ;若事件M表示“A队得2分”,事件N表示“B队得1分”,则P(MN)= (2) .
15. 如图,在△ABC中,∠BAC=π3,AD=3DB,P为CD上一点,且满足AP=mAC+12AB,则m= ______ ;若△ABC的面积为3 32,则|AP|的最小值为______ .
三、解答题(本大题共5小题,共60.0分。解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)
16. (本小题12.0分)
△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知tanA=cosBtanA+sinB.
(Ⅰ)若a+c=8,△ABC的面积为6,求sinB;
(Ⅱ)若b2=52a2,求sin(2B−π3).
17. (本小题12.0分)
如图,直三棱柱ABC−A1B1C1的所有棱长都是2,D,E分别是AC,CC1的中点.
(Ⅰ)求证:AE⊥平面A1BD;
(Ⅱ)求直线AB与平面A1BD所成角的正弦值;
(Ⅲ)求二面角B−A1D−B1的余弦值.
18. (本小题12.0分)
已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的离心率e= 22,且点P( 2,1)在椭圆C上.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若椭圆C的左焦点为F,右顶点为A,点M(s,t)(t>0)是椭圆C上的动点,直线AM与y轴交于点D,点E是y轴上一点,EF⊥DF,EA与椭圆C交于点G,若△AMG的面积为2 2,求直线AM的方程.
19. (本小题12.0分)
已知数列{an}的前n项和为Sn,满足Sn=2an−1(n∈N*),数列{bn}满足nbn+1−(n+1)bn=n(n+1)(n∈N*),且b1=1.
(1)证明数列{bnn}为等差数列,并求数列{an}和{bn}的通项公式;
(2)若cn=(−1)n−14(n+1)(3+2log2an)(3+2log2an+1),求数列{cn}的前n项和T2n;
(3)若dn=an⋅ bn,数列{dn}的前n项和为Dn,对任意的n∈N*,都有Dn≤nSn−a,求实数a的取值范围.
20. (本小题12.0分)
已知函数f(x)=alnx−(a+2)x+x2.
(Ⅰ)当a=1时,求函数f(x)在x=1处的切线方程;
(Ⅱ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅲ)若对于任意a∈[4,10],x1,x2∈[1,2],恒有|f(x1)−f(x2)x1−x2|≤λx1x2成立,试求λ的取值范围.
答案和解析
1.【答案】D
【解析】
【分析】
本题主要考查集合的基本运算,利用集合补集,交集的定义是解决本题的关键,是基础题.
根据集合补集、交集的定义进行计算即可.
【解答】
解:∁RA={x|x≥2},
则(∁RA)∩B={2,3},
故选:D.
2.【答案】B
【解析】解:∵(a+1)(a−2)<0,
∴−1 故(a+1)(a−2)<0是0 故选:B.
解不等式,根据集合的包含关系判断即可.
本题考查了集合的包含关系,考查充分必要条件,是一道基础题.
3.【答案】C
【解析】解:∵f(−x)=f(x),∴f(x)为R上的偶函数,∴排除AB;
又f(2)=3e2<1,∴排除D,
故选:C.
通过函数的奇偶性,函数的特殊点即可得解.
本题考查函数的奇偶性,函数的特殊点,属基础题.
4.【答案】B
【解析】解:由题意可知:前三个小组的频率之和=(0.01+0.024+0.036)×10=0.7,
∴支出在[50,60)元的频率为1−0.7=0.3,
∴n=300.3=100
故选:B.
根据频率直方图的意义,由前三个小组的频率可得样本在[50,60)元的频率,计算可得样本容量.
本题考查频率直方图的意义,对频率、频数灵活运用的综合考查,属于基础题.
5.【答案】C
【解析】解:∵f(x)是奇函数,
∴b=f(−log124.1)=f(log24.1),
c=−f(log215)=−f(−log25)=f(log25),
∵log25>log24.1>log24=2,1<20.8<2,
则log25>log24.1>20.8,
∵当x≥0时,f(x)是增函数,
∴f(log25)>f(log24.1)>f(20.8),
即c>b>a,
故选:C.
根据函数的奇偶性和单调性的性质进行转化比较即可.
本题主要考查函数值的大小比较,结合函数奇偶性和单调性的性质进行转化是解决本题的关键.
6.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查双曲线的简单性质的应用,抛物线的简单性质的应用,是基本知识的考查,属于基础题.
求出抛物线的准线方程,推出双曲线的焦点坐标,利用双曲线的两条渐近线相互垂直,求解a的值,即可得到选项.
【解答】
解:抛物线y2=8x的准线x=−2经过双曲线x2a2−y2b2=1(a>0,b>0)的一个焦点(−2,0),
双曲线的两条渐近线相互垂直,可知a=b,所以c= 2a,所以a= 2,
所以x22−y22=1.
故选D.
7.【答案】D
【解析】
【分析】
考查了组合体的体积和表面积计算,属于基础题.
根据题意,酒杯内壁表面积为圆柱与半球的表面积,列出S的表达式,再求出体积V,解不等式即可.
【解答】
解:设圆柱的高度与半球的半径分别为h,R,则S=2πR2+2πRh,则πRh=S2−πR2,
所以酒杯的容积V=23πR3+πR2h=23πR3+(S2−πR2)R=−π3R3+S2R≤43πR3,
又h>0,所以S2−πR2>0,
所以πR2
8.【答案】C
【解析】
【分析】
本题主要考查由函数y=Asin(ωx+φ)的部分图象求解析式,函数y=Asin(ωx+φ)的性质与图象变换规律,属于中档题.
由周期求出ω的范围,根据最高点求得φ的值,可得f(x)的解析式,结合函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换规律,可得g(x)的解析式,再利用正弦型函数的性质,可得结论.
【解答】
解:根据函数f(x)=2sin(ωx+φ)(ω>0,0<φ<π)的图象,
可得T=2πω>11π12,且34T<11π12,∴ω∈(1811,2411).
把(0, 3)代入,可得2sinφ= 3,
∵0<φ<π
∴φ=π3,或 φ=2π3.
再根据图象经过最高点(11π12,2),可得ω⋅11π12+φ=2kπ+π2,k∈Z.
当φ=π3时,ω⋅11π12+π3=2kπ+π2,k∈Z,求得ω=211+24k11,不满足条件ω∈(1811,2411),
故φ=2π3,故①错误.
此时,由ω⋅11π12+2π3=2kπ+π2,k∈Z,求得ω=−211+24k11,
令k=1,可得ω=2,满足条件ω∈(1811,2411),故f(x)=2sin(2x+2π3).
把函数f(x)的图象上所有的点向右平移π6个单位长度,
可得到函数y=g(x)=2sin(2x+π3)的图象,
故g(x)的最小正周期为2π2=π,故②正确.
当x∈[−π3,π12],2x+π3∈[−π3,π2],故g(x)单调递增,故③正确.
令x=−π3,求得g(x)=− 3≠0,故g(x)的图象不关于点(−π3,0)中心对称,故④错误,
可得其中正确结论的个数是2.
故选:C.
9.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查了函数的零点与方程根的关系,考查数形结合的解题思想方法,属于较综合的中档题.
方程g(x)=xf(x),化为x3=xf(x),即x=0或x2=f(x),要使方程g(x)=xf(x)有4个不同实根,则需方程x2=f(x)有3个不同根,当x>0时,方程x2=f(x)有1个根,则只需:x≤0时,y=a|x+12|−154与y=x2有两个交点(非原点)即可,数形结合得答案.
【解答】
解:方程g(x)=xf(x),化为x3=xf(x),即x=0或x2=f(x),
要使方程g(x)=xf(x)有4个不同实根,
则需方程x2=f(x)有3个不同非零实数根,且a>0,
在同一直角坐标系下作出函数f(x)和y=x2的图象,如图:
而当x>0时,方程x2=f(x)有1个根,
则只需:x≤0时,y=a|x+12|−154与y=x2有两个交点(非原点)即可.
过点(−12,−154)作g(x)=x2(x<0)的切线,设切点为(m,m2),
切线方程为y−m2=2m(x−m),
把点(−12,−154)代入上式得m=−52,
∴切线斜率为2m=−5,结合图象可知,a>5,
又直线过原点时,求得a=152,
综上,结合图像可知,5 故选:B.
10.【答案】32
【解析】
【分析】
直接利用复数代数形式的乘除运算化简得答案.
本题考查复数代数形式的乘除运算,考查复数的基本概念,是基础题.
【解答】
解:∵z=2+i1−i=(2+i)(1+i)(1−i)(1+i)=12+32i,
∴复数z的虚部为32.
故答案为:32.
11.【答案】80
【解析】解:在(x3+2x2)5的展开式中,通项公式为Tr+1=C5r2rx15−5r,
令15−5r=0,解得r=3,
故常数项为C5323=80.
故答案为:80.
根据已知条件,结合二项式定理,即可求解.
本题主要考查二项式定理,属于基础题.
12.【答案】 302
【解析】解:根据题意,圆x2+y2=2与圆x2+y2−4x+4y−4=0,
则有x2+y2=2x2+y2−4x+4y−4=0,变形,得2x−2y+1=0,
即两圆的公共弦所在直线的方程为2x−2y+1=0,
圆x2+y2=2的圆心为(0,0),半径r= 2,
圆心到公共弦的距离d=1 4+4= 24,
则公共弦的弦长为2× r2−d2=2× 2−18= 302;
故答案为: 302.
根据题意,由两圆的方程,可得两圆的公共弦所在直线的方程,求出圆心到直线的距离,由直线与圆的位置关系可得答案.
本题考查圆与圆的位置关系,涉及相交弦的弦长计算,属于基础题.
13.【答案】1+2 2
【解析】
【分析】
本题主要考查基本不等式的应用,式子的变形是解题的关键,属于中档题.
把要求的式子变形为xy+1+2yx,再利用基本不等式求得它的最小值.
【解答】
解:已知x>0,y>0,x+2y=3,
则x2+3yxy=x2+(x+2y)yxy=x2+xy+2y2xy=xy+1+2yx≥2 xy⋅2yx+1=2 2+1,
当且仅当x2=2y2 时,即当x=3 2−3,且 y=6−3 22,等号成立,
故x2+3yxy的最小值为1+2 2,
故答案为:1+2 2.
14.【答案】2
427
【解析】解:每队3人,每人回答一个问题,答对者为本队赢1分,答错得0分,
A队中每人答对的概率均为23,设X表示A队得分,则X~B(3,23),
∴EX=3×23=2.
每队3人,每人回答一个问题,答对者为本队赢1分,答错得0分,
A队中每人答对的概率均为23,B队中3人答对的概率分别为23,23,13,
且各答题人答题正确与否之间互不影响,
事件M表示“A队得2分”,事件N表示“B队得1分”,
P(M)=C32(23)2(13)=49,
P(N)=23×13×23+13×23×23+13×13×13=13,
∴P(MN)=P(M)P(N)=49×13=427.
故答案为:2,427.
设X表示A队得分,则X~B(3,23),由此能求出EX.事件M表示“A队得2分”,事件N表示“B队得1分”,利用n次独立重复试验中事件A恰好发生k次概率计算公式求出P(M),利用相互独立事件概率乘法公式求出P(N),由此相互独立事件概率乘法公式能求出P(MN).
本题考查概率的求法,考查n次独立重复试验中事件A恰好发生k次概率计算公式、相互独立事件概率乘法公式等基础知识,考查运算求解能力,是中档题.
15.【答案】13 3
【解析】解:∵AP=mAC+12AB,又AD=3DB,
∴AB=43AD,
∴AP=mAC+23AD,
又因为C,P,D三点共线,
则m+23=1,即m=13,AP=13AC+12AB,AP2=19AC2+14AB2+13AB⋅AC≥2×13×12×|AB||AC|+13×|AB||AC|cosπ3=12|AB||AC|,
△ABC的面积为3 32=12|AB||AC|×sinπ3,
∴|AB||AC|=6,
∴AP2≥3,
∴|AP|的最小值为 3.
故答案为:13; 3.
先通过条件用AC,AD表示AP,根据C,P,D三点共线,可求得m,根据△ABC的面积求得|AB||AC|,由AP=13AC+12AB,平方可得AP2≥12|AB||AC|,代入即可求得答案.
本题主要考查平面向量的数量积运算,考查转化能力,属于中档题.
16.【答案】解:(Ⅰ)∵tanA=cosBtanA+sinB,
∴sinA=sinAcosB+sinBcosA=sin(A+B)=sinC,
∴由正弦定理可得a=c,
又∵a+c=8,
∴a=c=4,
∵△ABC的面积为6=12acsinB=12×4×4×sinB,
∴解得:sinB=34.
(Ⅱ)∵由(Ⅰ)可得a=c,
又b2=52a2,
∴由余弦定理可得cosB=a2+c2−b22ac=a2+a2−5a222a2=−14,
∵B∈(0,π),
∴sinB= 1−cos2B= 154,
sin2B=2sinBcosB=− 158,cos2B=2cos2B−1=−78,
∴sin(2B−π3)=sin2Bcosπ3−cos2Bsinπ3
=(− 158)×12−(−78)× 32=7 3− 1516.
【解析】本题主要考查了三角函数恒等变换的应用,正弦定理,三角形的面积公式,余弦定理在解三角形中的综合应用,考查了计算能力和转化思想,属于中档题.
(Ⅰ)由已知利用三角函数恒等变换的应用,正弦定理可得a=c,进而可求a=c=4,利用三角形的面积公式即可求得sinB的值.
(Ⅱ)由(Ⅰ)可得a=c,结合已知由余弦定理可得cosB,利用同角三角函数基本关系式可求sinB,利用二倍角公式可求sin2B,cos2B的值,进而根据两角差的正弦公式即可计算求解.
17.【答案】证明:(Ⅰ)取A1C1的中点G,连接DG.
由题意,易证DG,DA,DB两两垂直.
以D为坐标原点,以DG,DA,DB所
在直线分别为x轴,y轴,z轴建立如
图所示的空间直角坐标系,
则D(0,0,0),A(0,1,0),A1(2,1,0),E(1,−1,0),B(0, 0, 3),B1(2, 0, 3),AE=(1, −2, 0), DA1=(2, 1, 0),DB=(0, 0, 3),
∵AE⋅ DA1=0,AE⋅ DB=0,
∴AE⊥DA1,AE⊥DB,
又DA1∩DB=D,
∴AE⊥平面A1BD.
解:(Ⅱ)由(Ⅰ)可得平面A1BD的法向量n=(1,−2,0),
AB=(0,−1, 3),.
设直线AB与平面A1BD所成的角为α.
∵sinα=|cos〈AB,n〉|=|AB⋅n||AB|⋅|n|=22× 5= 55,
∴直线AB与平面A1BD所成角的正弦值为 55,
(Ⅲ)设平面A1B1D的法向量m=(x,y,z).
∵DA1=(2, 1, 0), DB1=(2, 0, 3),
∴m⋅DA1=0,m⋅ DB1=0,即2x+y=0,2x+ 3z=0.
不妨取x= 3,得m=( 3, −2 3, −2),
设二面角B−A1D−B1的平面角为θ.
∵|cosθ|=|cos〈m,n〉|=|m⋅n||m|⋅|n|= 28519,
∴二面角B−A1D−B1的余弦值为 28519.
【解析】(Ⅰ)取A1C1的中点G,连接DG.以D为坐标原点,以DG,DA,DB所在直线分别为x轴,y轴,z轴建立如图所示的空间直角坐标系,通过计算AE⋅ DA1=0,AE⋅ DB=0,说明AE⊥DA1,AE⊥DB,推出AE⊥平面A1BD.
(Ⅱ)由(Ⅰ)可得平面A1BD的法向量,AB=(0,−1, 3),设直线AB与平面A1BD所成的角为α.利用空间向量的数量积求解直线AB与平面A1BD所成角的正弦值.
(Ⅲ)求出平面A1B1D的法向量,设二面角B−A1D−B1的平面角为θ.利用空间向量的数量积求解即可.
本题考查空间向量的数量积的应用,考查直线与平面垂直的判定定理的应用,二面角以及直线与平面所成角的三角函数值的求法,是中档题.
18.【答案】解:(1)由题意得e=ca= 22,2a2+1b2=1,a2=b2+c2,
解得:a2=4,b2=2,所以椭圆的方程:x24+y22=1;
(2)由(1)得左焦点F(− 2,0),A(2,0),
设直线AM:y=k(x−2),由题意得D(0,−2k),∴kDF=2k− 2=− 2k,
∵EF⊥DF,∴kEF=1 2k∴直线EF的方程:x= 2ky− 2,
令x=0,则y=1k,所以点E(0,1k),所以kEA=1k−2=−12k,
所以直线EA:x=−2ky+2,联立与椭圆的方程整理得:
∴y=8k2+4k2=4k1+2k2,x=2−4k21+2k2,
所以点G(2−4k21+2k2,4k1+4k2);
联立直线AM与椭圆的方程整理得:
(1+2k2)x2−8k2x+8k2−4=0,
解得:x1=2,x2=4k2−21+2k2,∴y2=−4k1+2k2,
所以点M(4k2−21+2k2,−4k1+2k2),
所以点M,G关于原点对称,即直线MG过原点,
∴S△AMG=12⋅|OA|⋅2|yM|=12⋅2⋅8|k|1+2k2=8|k|1+2k2,
由题意得:8|k|1+2k2=2 2,解得:k=± 22,
由点M(s,t)(t>0)得,k=− 22,
所以直线AM为:y=− 22(x−2),
即直线AM:x+ 2y−2=0.
【解析】本题考查直线与椭圆的综合应用,所以中档题.
(1)由离心率及过的点和a,b,c之间的关系求出椭圆的标准方程;
(2)由(1)得A,F的坐标,设直线AM的方程,与椭圆联立得M的坐标,由题意得D的坐标,再由题意得G的坐标,再由△AMG的面积为2 2可求直线AM的斜率,从而可求直线方程.
19.【答案】(1)证明:Sn=2an−1(n∈N*),n≥2时,an=Sn−Sn−1=2an−1−(2an−1−1),化为:an=2an−1.
n=1时,a1=2a1−1,解得a1=1.
∴数列{an}是等比数列,公比为2.
∴an=2n−1.
数列{bn}满足nbn+1−(n+1)bn=n(n+1)(n∈N*),
化为:bn+1n+1−bnn=1,且b1=1.
∴数列{bnn}为等差数列,公差为1,首项为b11=1.
∴bnn=1+n−1=n,
bn=n2.
(2)解:cn=(−1)n−14(n+1)(3+2log2an)(3+2log2an+1)=(−1)n−1⋅4(n+1)(2n+1)(2n+3)=(−1)n−1⋅(12n+1+12n+3),
∴数列{cn}的前n项和T2n=(13+15)−(15+17)+(17+19)+……−(14n+1+14n+3)
=13−14n+3
=4n12n+9.
(3)解:dn=an⋅ bn=n⋅2n−1,
数列{dn}的前n项和为Dn=1+2×2+3×22+……+n⋅2n−1,
2Dn=2+2×22+……+(n−1)⋅2n−1+n⋅2n,
∴−Dn=1+2+22+……+2n−1−n⋅2n=2n−12−1−n⋅2n,
解得Dn=(n−1)⋅2n+1.
Sn=2an−1=2n−1.
对任意的n∈N*,都有Dn≤nSn−a,
∴a≤n(2n−1)−(n−1)⋅2n−1=2n−n−1.
令dn=2n−n−1.则dn+1−dn=2n+1−(n+1)−1−(2n−n−1)=2n−1>0.
∴数列{dn}单调递增.
∴a≤(dn)min=d1=0.
∴实数a的取值范围是(−∞,0].
【解析】(1)Sn=2an−1(n∈N*),n≥2时,an=Sn−Sn−1=2an−1−(2an−1−1),化为:an=2an−1.利用等比数列的通项公式可得an.数列{bn}满足nbn+1−(n+1)bn=n(n+1)(n∈N*),化为:bn+1n+1−bnn=1,且b1=1.即可证明数列{bnn}为等差数列,利用通项公式可得bn.
(2)cn=(−1)n−14(n+1)(3+2log2an)(3+2log2an+1)=(−1)n−1⋅4(n+1)(2n+1)(2n+3)=(−1)n−1⋅(12n+1+12n+3),利用裂项求和方法即可得出.
(3)dn=an⋅ bn=n⋅2n−1,利用错位相减法可得数列{dn}的前n项和为Dn,又Sn=2n−1.代入对任意的n∈N*,都有Dn≤nSn−a,即可得出.
本题考查了数列递推关系、等差数列与等比数列的通项公式与求和公式、错位相减法、裂项求和方法、数列的单调性,考查了推理能力与计算能力,属于难题.
20.【答案】解:(I)当a=1时,f(x)=lnx−3x+x2,∴f′(x)=1x−3+2x,f(1)=−2,
∴f(x)在x=1处的切线斜率k=f′(1)=0,
∴f(x)在x=1处的切线方程为y=−2.
(II)函数的定义域为(0,+∞),
f′(x)=ax−(a+2)+2x=2x2−(a+2)x+ax=(2x−a)(x−1)x,
当a≤0时,函数在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增;
当0 当a=2时,函数的(0,+∞)上单调递增;
当a>2时,函数在(0,1),(a2,+∞)上单调递增,在(1,a2)上单调递减.
(III)|f(x1)−f(x2)x1−x2|≤λx1x2恒成立,即|f(x1)−f(x2)|≤λ|1x1−1x2|恒成立,
不妨设x2>x1,因为当a∈[4,10]时,f(x)在[1,2]上单调递减,
则f(x1)−f(x2)≤λ(1x1−1x2),可得f(x1)−λx1≤f(x2)−λx2,
设g(x)=f(x)−λx=alnx−(a+2)x+x2−λx,
∴对于任意的a∈[4,10],x1,x2∈[1,2],x2>x1,g(x1)≤g(x2)恒成立,
∴g(x)=f(x)−λx在[1,2]上单调递增,
g′(x)=(2x−a)(x−1)x+λx2=2x3−(a+2)x2+ax+λx2≥0在x∈[1,2]上恒成立,
∴2x3−(a+2)x2+ax+λ≥0在x∈[1,2]上恒成立,
即a(−x2+x)+2x3−2x2+λ≥0在x∈[1,2]上恒成立,
∵当x∈[1,2]时,−x2+x≤0,
∴只需10(−x2+x)+2x3−2x2+λ≥0在x∈[1,2]上恒成立,
即2x3−12x2+10x+λ≥0在x∈[1,2]上恒成立,
设h(x)=2x3−12x2+10x+λ,x∈[1,2],
则h′x=6x2−24x+10=6x−22−14<0,
所以h(x)在x∈[1,2]上单调递减,
则h(2)=−12+λ≥0,
∴λ≥12,故实数λ的取值范围为[12,+∞).
【解析】本题考查了利用导数研究函数的切线方程和单调性,利用不等式恒成立求参数的范围,考查了转化思想,分类讨论思想和函数思想,属难题.
(Ⅰ)将a=1代入f(x)中,对f(x)求导,求出f(x)在x=1处的切线斜率,再求出切线方程即可;
(Ⅱ)对f(x)求导,然后分a≤0,02四种情况,求出f(x)的单调区间;
(Ⅲ)设g(x)=f(x)−λx=alnx−(a+2)x+x2−λx,根据条件可得,对于任意的a∈[4,10],x1,x2∈[1,2],x2>x1,g(x1)≤g(x2)恒成立,然后将问题转化为10(−x2+x)+2x3−2x2+λ≥0在x∈[1,2]上恒成立,再求出λ的取值范围.
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