![2023-2024学年福建省四校安溪一中、养正中学、惠安一中、泉州实验中学四校高三(下)返校联考数学试卷(含解析)01](http://m.enxinlong.com/img-preview/3/3/15501837/0-1710552497755/0.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
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![2023-2024学年福建省四校安溪一中、养正中学、惠安一中、泉州实验中学四校高三(下)返校联考数学试卷(含解析)03](http://m.enxinlong.com/img-preview/3/3/15501837/0-1710552497789/2.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
2023-2024学年福建省四校安溪一中、养正中学、惠安一中、泉州实验中学四校高三(下)返校联考数学试卷(含解析)
展开1.已知集合A={x||x−1|>2},B={x|lg4x<1},则A∩B=( )
A. (3,4)B. (−∞,−1)∪(3,4)
C. (1,4)D. (−∞,4)
2.若复数a+3i2+i是纯虚数,则实数a=( )
A. −32B. 32C. −23D. 23
3.在△ABC中,D是线段BC上一点,满足BD=2DC,M是线段AD的中点,设BM=xAB+yAC,则( )
A. x−y=−12B. x+y=−12C. x−y=12D. x+y=12
4.深度学习是人工智能的一种具有代表性的实现方法,它是以神经网络为出发点的.在神经网络优化中,指数衰减的学习率模型为L=L0DGG0,其中L表示每一轮优化时使用的学习率,L0表示初始学习率,D表示衰减系数,G表示训练迭代轮数,G0表示衰减速度.已知某个指数衰减的学习率模型的初始学习率为0.5,衰减速度为22,且当训练迭代轮数为22时,学习率衰减为0.45,则学习率衰减到0.05以下所需的训练迭代轮数至少为(参考数据:lg2≈0.3010,lg3≈0.4771)( )
A. 11B. 22C. 227D. 481
5.已知椭圆C:x24+y23=1的左右焦点为分别F1、F2,P为椭圆C上一点,∠PF1F2=π3,则△PF1F2的面积为( )
A. 3B. 1C. 3D. 2 3
6.在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若C=2A,a,b,c成等差数列,则csC=( )
A. 18B. 34C. −12D. 45
7.已知双曲线C:x2a2−y2b2=1(a>0,b>0)的左右顶点分别为A、B,点P,Q均在C上,且关于x轴对称.若直线AP、BQ的斜率之积为−14,则该双曲线的离心率为( )
A. 72B. 62C. 52D. 2
8.已知正数a,b,c满足ea=b=lnc,e为自然对数的底数,则下列不等式一定成立的是( )
A. a+c<2bB. a+c>2bC. ac
二、多选题:本题共3小题,共18分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求。
9.已知A,B是直线y= 32与函数f(x)=sin(ωx+π6)(ω>0)图象的两个相邻交点,若|AB|=π6,则ω的值可能是( )
A. 2B. 4C. 8D. 10
10.如图,在正方体ABCD−A1B1C1D1中,AB=2,P是正方形ABCD内部(含边界)的一个动点,则( )
A. 存在唯一点P,使得D1P⊥B1C
B. 存在唯一点P,使得直线D1P与平面ABCD所成的角取到最小值
C. 若DP=12DB,则三棱锥P−BB1C外接球的表面积为8π
D. 若异面直线D1P与A1B所成的角为π4,则动点P的轨迹是抛物线的一部分
11.学校食堂每天中午都会提供A,B两种套餐供学生选择(学生只能选择其中的一种),经过统计分析发现:学生第一天选择A套餐的概率为23,选择B套餐的概率为13.而前一天选择了A套餐的学生第二天选择A套餐的概率为14,选择B套餐的概率为34;前一天选择B套餐的学生第二天选择A套餐的概率为12,选择B套餐的概率也是12,如此反复.记某同学第n天选择A套餐的概率为An,选择B套餐的概率为Bn.一个月(30天)后,记甲、乙、丙三位同学选择B套餐的人数为X,则下列说法中正确的是( )
A. An+Bn=1B. 数列{An−25}是等比数列
C. E(X)=1.5D. P(X=1)=36125
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分。
12.已知圆x2+y2=4,直线l:y=x+b,圆上恰好有两个点到直线l的距离等于1.则符合条件的实数b可以为______.(只需写出一个满足条件的实数即可)
13.梯形ABCD中,AD//BC,AB⊥AD,AD=AB=1,BC=2,分别以AB、BC、AD为轴旋转一周所得到的旋转体的体积的最大值为______.
14.若过点(1,0)可以作曲线y=ln(x+a)的两条切线,则实数a的取值范围为______.
四、解答题:本题共5小题,共77分。解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤。
15.(本小题13分)
如图为一块直四棱柱木料,其底面ABCD满足:AB⊥AD,AD//BC.
(1)要经过平面CC1D1D内的一点P和棱BB将木料锯开,在木料表面应该怎样画线?(借助尺规作图,并写出作图说明,无需证明)
(2)若AD=AB=2,BC=AA1=1,当点P在点C处时,求直线AP与平面CC1D1D所成角的正弦值.
16.(本小题15分)
如图,在数轴上,一个质点在外力的作用下,从原点O出发,每次等可能地向左或向右移动一个单位,质点到达位置的数字记为X.
(1)若该质点共移动2次,位于原点O的概率.
(2)若该质点共移动6次,求该质点到达数字X的分布列和数学期望.
17.(本小题15分)
有n2(n≥4)个正数,排成n行n列的数表:
a11a12a13a14…a1na21a22a23a24…a2na31a32a33a34…a3na41a42a43a44…a4n………………an1an2an3an4…ann
其中aij表示位于第i行,第j列的数.数表中每一行的数成等差数列,每一列的数成等比数列,并且所有公比相等.已知a24=1,a42=18,a43=316.
(1)求公比.
(2)求a11+a22+⋯+ann.
18.(本小题17分)
已知抛物线C:y2=2px(p>0)经过点P(4,4).
(1)求抛物线C的方程及其准线方程.
(2)设O为原点,直线y=kx+2与抛物线C交于M,N(异于P)两点,过点M垂直于x轴的直线交直线OP于点T,点H满足MT=TH.证明:直线HN过定点.
19.(本小题17分)
已知函数f(x)=exlnx,g(x)=(x−1e)2−1.
(1)证明:对任意的x∈(0,1),都有f(x)≥g(x).
(2)若关于x的方程f(x)=m有两个不等实根x1,x2,证明:1+m<|x2−x1|<2 1+m.
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解:∵集合A={x||x−1|>2}={x|x<−1或x>3},
B={x|lg4x<1}={x|0
分分别求出集合A,B,利用交集定义能求出结果.
本题考查交集的求法,考查交集定义、不等式性质等基础知识,考查运算求解能力,是基础题.
2.【答案】A
【解析】解:∵a+3i2+i=(a+3i)(2−i)(2+i)(2−i)=2a+3+(6−a)i4−i2=2a+35+6−a5i是纯虚数,
∴2a+3=06−a≠0,解得a=−32.
故选:A.
利用复数代数形式的乘除运算化简,再由实部为0且虚部不为0列式求解.
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.
3.【答案】B
【解析】解:因为D是线段BC上一点,满足BD=2DC,
所以AD=AB+23BC=AB+23(AC−AB)=13AB+23AC,
又M是线段AD的中点,所以AM=12AD=16AB+13AC,
所以BM=BA+AM=−AB+16AB+13AC=−56AB+13AC,
所以x=−56,y=13,故x+y=−12.
故选:B.
利用向量的线性运算,求出BM=−56AB+13AC,得到x,y的值,再对各选项分析判断即可求出结果.
本题主要考查平面向量的基本定理,属于基础题.
4.【答案】D
【解析】解:由于L=L0DGG0,所以L =0.5×DG22,
依题意0.45=0.5×D2222⇒D=910,
则L=0.5×(910)G22,
由L=0.5×(910)G22<0.05 ,得(910)G22<110,
lg(910)G22
G>221−2lg3=221−2×0.4771=220.0458≈480.35,
所以所需的训练迭代轮数至少为481轮.
故选:D.
根据已知条件列方程、不等式,化简求得正确答案.
本题考查了函数模型在实际问题中的应用,属于中档题.
5.【答案】A
【解析】解:由椭圆的方程可知a=2,b= 3,
所以c2=4−3=1,解得c=1,
由椭圆定义可得|PF1|+|PF2|=2a=4,|F1F2|=2c=2,
由余弦定理得:cs∠PF1F2=|PF1|2+|F1F2|2−|PF2|22|PF1|⋅|F1F2|,
因为|PF2|=4−|PF1|,∠PF1F2=π3,
所以|PF1|2+4−(4−|PF1|)24|PF1|=12,
解得|PF1|=2,
则S△PF1F2=12|PF1|⋅|F1F2|sin∠PF1F2=12×2×2× 32= 3.
故选:A.
由椭圆的方程可得a,b的值,再求出c的值,再由椭圆的定义可得|PF1|+|PF2|=4,|F1F2|=2,由题意及余弦定理,求出|PF1|的值,利用三角形面积公式求出答案即可.
本题考查椭圆的定义的应用及余弦定理的应用,三角形面积的求法,属于中档题.
6.【答案】A
【解析】解:根据题意,因为C=2A,所以B=π−3A,
又因为a,b,c成等差数列,即2b=a+c.则有2sinB=sinA+sinC,即2sin(3A)=sinA+sinC,
则2sin2AcsA+2cs2AsinA=sinA+sinC,
变形可得:sin2A(2csA−1)=sinA(1−2cs2A),
又由sinA≠0,可得8cs2A−2csA−3=0,
必有A为锐角,所以csA=34,则csC=2×(34)2−1=18.
故选:A.
根据题意,分析可得B=π−3A,由正弦定理可得2sinB=sinA+sinC,即2sin(3A)=sinA+sinC,变形求出csA的值,解二倍角公式计算可得答案.
本题考查等差数列的性质,涉及三角函数的恒等变形,属于基础题.
7.【答案】C
【解析】解:设P(x1,y1),Q(x1,−y1),则x12a2−y12b2=1,
所以y1x1+a⋅−y1x1−a=−y12x12−a2=b2(1−x12a2)x12−a2=−b2a2=−14,
所以b2a2=14,e=ca= a2+b2a= 1+b2a2= 52.
故选:C.
由y1x1+a⋅−y1x1−a=−14结合x12a2−y12b2=1得b2a2=14,由离心率公式即可得解.
本题主要考查双曲线的性质,考查运算求解能力,属于中档题.
8.【答案】B
【解析】解:对于选项A和选项B,
由ea=b=lnc,可知a=lnb,c=eb,
则a+c=lnb+eb,构造函数f(x)=lnx+ex−2x,
则f′(x)=1x+ex−2.
因为正数a、b满足ea=b,所以b>1.
当x≥1时,1x+ex−2>0恒成立,
所以f(x)在x∈[1,+∞)上单调递增,
因为b>1,则f(b)>f(1),
即lnb+eb−2b>0+e−2>0,
所以lnb+eb>2b,即a+c>2b.
故B选项正确:
对于选项C和选项D,
令b=e,解得a=1,c=e2,此时ac=e2=b2,故选项C和选项D都不正确.
故选:B.
将a和c都用b表示,再利用求导即可比大小.
本题主要考查构造函数比大小,通过求导即可判断,注意有时也可代特殊值来判断选项,属于中等题.
9.【答案】AD
【解析】解:设函数f(x)的最小正周期为T,
则|AB|=16T或者|AB|=56T,
即2π6ω=π6或10π6ω=π6,
解得ω=2或ω=10,
故选:AD.
因为y=sinx的图象与直线y= 32的相邻交点的距离为π3或5π3,占周期的比例的16或56,由此结合周期公式列式求解即可.
本题考查的知识要点:正弦型函数的性质,主要考查学生的理解能力和计算能力,属于中档题.
10.【答案】BCD
【解析】解:对于A选项:正方形BCC1B1中,有BC1⊥B1C,
正方体中有AB⊥平面BCC1B1,B1C⊂平面BCC1B1,AB⊥B1C,
又BC1∩AB=B,BC1,AB⊂平面ABC1D1,B1C⊥平面ABC1D1,
只要D1P⊂平面ABC1D1,就有D1P⊥B1C,P在线段AB上,有无数个点,A选项错误;
对于B选项:D1D⊥平面ABCD,直线D1P与平面ABCD所成的角为∠D1PD,D1D=2,∠D1PD取到最小值时,PD最大,
此时点P与点B重合,B选项正确;
对于C选项:若DP=12DB,则P为DB中点,△PBC为等腰直角三角形,外接圆半径为12BC=1,
三棱锥P−BB1C外接球的球心到平面PBC的距离为12BB1=1,则外接球的半径为 2,所以三棱锥P−BB1C外接球的表面积为8π,C选项正确;
对于D选项:以D为原点,DA,DC,DD1的方向为x轴,y轴,z轴正方向,建立如图所示的空间直角坐标系,
则D1(0,0,2),A1(2,0,2),B(2,2,0),设P(x,y,0)(0≤x≤2,0≤y≤2),则有D1P=(x,y,−2),A1B=(0,2,−2),
有|cs
所以P的轨迹是抛物线的一部分,D选项正确.
故选:BCD.
由线面垂直得线线垂直来确定点P位置,判断选项A;
几何法找线面角,当角最小时确定点P位置,判断选项B;
P为DB中点时,求三棱锥P−BB1C外接球的半径,计算外接球的表面积,判断选项C;
利用向量法解决异面直线所成角的问题,求出动点P的轨迹,判断选项D.
本题主要考查空间中直线与平面所成得角,属于中档题.
11.【答案】ABD
【解析】解:对于A,由于学校食堂每天中都会提供A,B两种套餐供学生选择(学生只能选择其中的一种),
故A n+Bn=1,故A正确,
对于B,由题意可得,An+1=An×14+(1−An)×12,
则An+1−25=−14(An−25)(n≥1,n∈N),
又∵n=1时,A1−25=23−25=415,
∴数列{An−25}是首项为415,公比为−14的等比数列,
∴An−25=415⋅(−14)n−1,An=25−1615⋅(−14)n,Bn=1−An=35+1615⋅(−14)n,
当n>30时,Bn≈35,
∴X~B(3,35),P(X=1)=C31(35)(1−35)2=36125,E(X)=3×35=95=1.8,
故BD正确,C错误.
故选:ABD.
对于A,结合每人每次只能选择A,B两种套餐中的一种,即可求解,
对于BCD,结合等比数列的性质,以及期望公式,即可依次求解.
本题主要考查离散型随机变量的应用,以及等比数列的性质,属于中档题.
12.【答案】2
【解析】解:圆心为(0,0),圆的半径为2,设圆心到直线l的距离为d,
因为圆上恰好有两个点到直线l的距离等于1,
所以1
故答案为:2(答案不唯一,符合(−3 2,− 2)∪( 2,3 2)即可).
圆上的点到直线由两个点的距离为1,转化为圆心到直线的距离大于1小于3,求解即可.
本题主要考查直线与圆的位置关系,考查转化能力,属于中档题.
13.【答案】7π3
【解析】解:由题意可知,四边形ABCD是直角梯形,且AB为直角腰,且AB=AD=1,BC=2,
①若以AB为轴旋转一周,则形成的几何体为圆台,且圆台的上底面半径为1,下底面半径为2,高为1,
所以几何体的体积为V1=13(π+4π+ π⋅4π)⋅1=7π3;
②若以BC为轴旋转一周,则形成的几何体是由一个圆柱和一个圆锥组合而成,
圆柱、圆锥的底面半径均为1,高均为1,
所以几何体的体积为V2=π×12×1+13×π×12×1=4π3;
③若以AD为轴选择一周,则形成的几何体是在一个圆柱中挖去一个圆锥所形成的几何体,
圆柱的底面半径为1,高为2,圆锥的底面半径与高均为1,
所以几何体的体积为V3=π×12×2−13×π×12×1=5π3.
因为V1>V3>V2,
所以分别以AB、BC、AD为轴旋转一周所得到的旋转体的体积的最大值为7π3.
故答案为:7π3.
以AB为轴旋转一周,则形成的几何体为圆台,以BC为轴旋转一周,则形成的几何体是由一个圆柱和一个圆锥组合而成,以AD为轴选择一周,则形成的几何体是在一个圆柱中挖去一个圆锥所形成的几何体,分别求出所形成的几何体的体积,比较大小即可得到答案.
本题考查了旋转体的体积问题,解题的关键是弄清旋转所形成的几何体的结构特征,考查了逻辑推理能力与空间想象能力,属于中档题.
14.【答案】(−1,0)
【解析】解:由题意y′=1x+a,设切点为(x0,ln(x0+a)),(x0>−a),
则切线斜率满足ln(x0+a)−0x0−1=1x0+a,
整理得(x0+a)ln(x0+a)−x0+1=0,由题意该方程在(−a,+∞)有两个根,
所以函数g(x)=(x+a)ln(x+a)−x+1在(−a,+∞)有两个零点,
g′(x)=ln(x+a)+1−1=ln(x+a),令g′(x)=0得x=1−a,
当−a
所以首先有g(x)min=g(1−a)=−(1−a)+1=a<0(否则g(x)不可能有零点,矛盾),
其次当x→+∞时,g(x)→+∞,所以g(x)在(1−a,+∞)上,有且仅有一个零点,
所以还需保证g(x)在(−a,1−a)上有1个零点,
现在来说明x趋于−a(x>−a)时,g(x)→a+1,(g(x)令x+a=1t,则当x趋于−a(x>−a)时,t→+∞,
所以g(x)=(x+a)ln(x+a)−x+1=−lntt−(1t−a)+1→a+1,
所以只需保证a+1>0,解得a>−1,
综上所述,实数a的取值范围为(−1,0).
故答案为:(−1,0).
首先由导数的几何意义将原问题等价转换为函数g(x)=(x+a)ln(x+a)−x+1在(−a,+∞)有两个零点,求导得出g(x)min=a,若要满足题意,根据零点存在定理以及g(x)单调性可知g(x)的两个零点只能分布在(−a,1−a),(1−a,+∞)这两个区间,由此即可列出不等式求解.
本题考查导数的综合应用,利用导数求函数的切线问题,化归转化思想,属中档题.
15.【答案】解:(1)过点P作直线EF//CC1,分别交CD、C1D1于E、F,连接BE、B1F;
(2)以AA1,AB、AD所在直线分别为x、y、z轴建立空间直角坐标系A−xyz,
则A(0,0,0),D(0,0,2),D1(1,0,2),C(0,2,1),
∴P(0,2,1),AP=(0,2,1),CD=(0,−2,1),DD1=(1,0,0),
设平面CC1D1D的法向量为n=(x,y,z),
则n⋅CD=−2y+z=0n⋅DD1=x=0,取n=(0,1,2),
设直线AP与平面CC1D1D所成角为θ,
sinθ=|cs〈n,AP〉|=|n⋅AP|n||AP||=45,
所以直线AP与平面CC1D1D所成角的正弦值为45.
【解析】(1)过点P做直线EF//CC1,分别交CD、C1D1于E、F,连接BE、B1F,即可得答案,
(2)以AA1,AB、AD所在直线分别为x,y,z轴建立空间直角坐标系A−xyz,利用空间向量求解即可.
本题考查了线线平行和线面角的计算,属于中档题.
16.【答案】解:(1)质点移动2次,可能结果共有2×2=4种,
若质点位于原点O,则质点需要向左、右各移动一次,共有C21=2种,
故质点位于原点O的概率P=24=12;
(2)质点每次移动向左或向右,设事件A为“向右”,则A为“向左”.
故P(A)=P(A−)=12,
设Y表示6次移动中向左移动的次数,则Y~B(6,12),质点到达的数字X=6−2Y,
所以P(X=6)=P(Y=0)=(12)6=164,
P(X=4)=P(Y=1)=C61(12)6=332,
P(X=2)=P(Y=2)=C62(12)6=1564,
P(X=0)=P(Y=3)=C63(12)6=516,
P(X=−2)=P(Y=4)=C64(12)6=1564,
P(X=−4)=P(Y=5)=C65(12)6=332,
P(X=−6)=P(Y=6)=C66(I2)6=164,
所以X的分布列为:
E(X)=E(6−2Y)=−2E(Y)+6=−2×6×12+6=0.
【解析】(1)由题意得知质点移动2次的所有可能情况数,再求出移动2次后在原点的所有可能数,根据古典概型即可求解;
(2)设向左移动的次数为随机变量Y,可得Y~B(6,12),X=6−2Y,再由二项分布求出对应的概率,即可求解分布列,再由期望的性质即可求解期望.
本题主要考查了古典概率公式,二项分布的分布列及期望的求解,属于中档题.
17.【答案】解:(1)由题意,设第4行的公差为d,
则d=a43−a42=116,
∴a44=a43+116=14,
设每一列的公比均为q,
则a24⋅q2=a44,即1⋅q2=14,
解得q=±12,
∵每个数都是正数,
∴q>0,故公比q=12.
(2)由(1)可得,a41=a42−d=18−116=116,
故数列{a4k}是首项为116,公差为116的等差数列,
∴a4k=116+116⋅(k−1)=k16,
∵每一列的数成等比数列,并且所有的公比都相等,
∴ank=a4k⋅(12)n−4=(12)n⋅k,
∴ann=(12)n⋅n=n2n,n∈N*,
设数列{ann}的前n项和为Sn,
则Sn=a11+a22+⋯+ann
=121+222+323+…+n2n,
12Sn=122+223+…+n−12n+n2n+1,
两式相减,
可得12Sn=121+122+123+…+12n−n2n+1
=12(1−12n)1−12−n2n+1
=1−12n−n2n+1
=1−n+22n+1,
∴Sn=2−n+22n.
【解析】(1)先设第4行的公差为d,根据题干已知条件计算出d的值,再计算出a44的值,然后设每一列的公比均为q,则有a24⋅q2=a44,代入数字即可推导出公比q的值;
(2)先根据第(1)题的结果计算出a41的值,即可得到数列{a4k}是首项为116,公差为116的等差数列,计算出数列{a4k}的通项公式,进一步根据等比数列的通项公式计算出ank的表达式,即可计算出数列{ann}的通项公式,然后运用错位相减法即可计算出a11+a22+⋯+ann的结果.
本题主要考查等差数列和等比数列的基本运算,以及数列求和公式.考查了方程思想,转化与化归思想,错位相减法,等差数列和等比数列的通项公式的运用,以及逻辑推理能力和数学运算能力,属中档题.
18.【答案】解:(1)由已知,16=8p,所以p=2.
抛物线C:y2=4x,准线方程为x=−1.
(2)证明:由y2=4xy=kx+2,消去x,得ky2−4y+8=0.
设M(x1,y1),N(x2,y2),则k≠0,Δ>0,且y1+y2=4k,y1y2=8k.
直线OP方程为:y=x,所以T(x1,x1).
又MT=TH,则T为MH中点,所以H(x1,2x1−yl).
所以HN:y−y22x1−y1−y2=x−x2x1−x2.
令y=0,则x=x2−y2(x1−x2)2x1−y1−y2=x2(2x1−y1−y2)−y2(x1−x2)2x1−y1−y2=x2(2x1−y1)−y2x12x1−y1−y2.
又x1y2−x2(2x1−y1)=y12y24−y224(y122−y1)=y1y24(y1+y2−y1y22)=y1y24(4k−4k)=0.
所以直线HN过定点(0,0).
【解析】(1)将点代入抛物线方程,即可求得p的值,得到抛物线方程,从而得到准线方程;
(2)联立直线y=kx+2与抛物线方程,得到y1+y2=4k,y1y2=8k,再依次求得T,H的坐标,从而得到NH的方程,令y=0,化简即可得证.
本题考查了抛物线的方程及性质,考查了直线与抛物线的综合,考查了方程思想,属于中档题.
19.【答案】证明:(1)令h(x)=f(x)−g(x)=exlnx−(x−1e)2+1,x∈(0,1),
则h′(x)=elnx−2x+e+2e,h(1e)=0,
令φ(x)=elnx−2x+e+2e,x∈(0,1),则φ′(x)=ex−2>e−2>0,
则函数h′(x)在(0,1)上单调递增,
又当x∈(0,1e)时,h′(x)<0,当x∈(1e,1)时,h′(x)>0,
于是函数h(x)在(0,1e)上单调递减,在(1e,1)上单调递增,
因此h(x)≥h(1e)=0,所以对任意的x∈(0,1),都有f(x)≥g(x).
(2)函数f(x)=exlnx的定义域为(0,+∞),求导得f′(x)=e(lnx+1),
当x∈(0,1e)时f′(x)<0,f(x)单调递减,当x∈(1e,+∞)时f′(x)>0,f(x)单调递增,
于是f(x)min=f(1e)=−1,显然x∈(0,1e)时,恒有f(x)<0,又f(1)=0,
依题意,函数y=f(x)的图象与直线y=m的交点的横坐标分别为x1和x2,则−1
不妨设t1
于是t1+t2=2e,t1t2=1e2−1−m,则|t2−t1|= (t1+t2)2−4t1t2=2 1+m,
因此|x2−x1|<2 1+m;
当x∈(0,1e)时,f(x)=exlnx<−ex,函数y=f(x)图象在直线y=−ex的下方,
当x∈(1e,1)时,令u(x)=(e−1)lnx+1x−1,求导得u′(x)=e−1x−1x2=(e−1)x−1x2,
函数u(x)在(1e,1e−1)上递减,在(1e−1,1)上递增,又u(1e)=u(1)=0,
则当x∈(1e,1)时,u(x)=(e−1)lnx+1x−1<0,即f(x)=exlnx
因此|x2−x1|>x4−x3,
所以1+m<|x2−x1|<2 1+m.
【解析】(1)根据给定条件,构造函数h(x)=f(x)−g(x),x∈(0,1),利用导数探讨单调性即可推理得解.
(2)利用导数探讨函数y=f(x)的性质,并求出m的取值范围,借助函数图象确定直线y=m与函数y=f(x)、y=g(x)、y=−ex、y=e(x−1)e−1的交点横坐标的关系,再结合不等式的性质推理即得.
本题主要考查了函数不等式证明问题,将所证不等式等价转化,构造新函数,再借助函数的单调性、极(最)值问题处理是求解问题的关键,属于中档题.X
−6
−4
−2
0
2
4
6
p
164
332
1564
516
1564
332
164
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