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2024年辽宁省沈阳市高考数学质检试卷(一)(含详细答案解析)
展开这是一份2024年辽宁省沈阳市高考数学质检试卷(一)(含详细答案解析),共18页。试卷主要包含了单选题,多选题,填空题,解答题等内容,欢迎下载使用。
1.已知集合U={1,2,4,6,8},集合M={x|x2−3x+2=0},N={x|x=4a,a∈M},则∁U(M∪N)=( )
A. {6}B. {4,6,8}C. {1,2,4,8}D. {1,2,4,6,8}
2.设复数z满足1+z1−z=−i,则|z|=( )
A. iB. 22C. 1D. 2
3.曲线y=x2在点(1,1)处的切线方程为( )
A. y=xB. y=2x−1C. y=2x+1D. y=3x−2
4.已知单位向量a,b满足a⊥(a−2b),则⟨a,b⟩=( )
A. 2π3B. π3C. π4D. π6
5.已知有100个半径互不相等的同心圆,其中最小圆的半径为1,在每相邻的两个圆中,小圆的切线被大圆截得的弦长都为2,则这100个圆中最大圆的半径是( )
A. 8B. 9C. 10D. 100
6.如图,小明从街道的E处出发,到F处的老年公寓参加志愿者活动,如果中途共转向3次,则小明到老年公寓可以选择的不同的最短路径的条数是( )
A. 8
B. 12
C. 16
D. 24
7.已知sin(π2−θ)+cs(π3−θ)=1,则cs(2θ−π3)=( )
A. 13B. −13C. 33D. − 33
8.已知m= 2eπ4,n=eπ3,p= 3e−π6,则( )
A. n>m>pB. m>p>nC. p>n>mD. m>n>p
二、多选题:本题共4小题,共20分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得5分,部分选对的得2分,有选错的得0分。
9.如图是离散型随机变量X的概率分布直观图,其中3a=5b,2b=3c,则( )
A. a=0.5
B. E(X)=2.3
C. D(X)=0.61
D. D(2X)=1.22
10.已知双曲线C的两个焦点分别为F1(−2 2,0),F2(2 2,0),且满足条件p,可以解得双曲线C的方程为x2−y2=4,则条件p可以是( )
A. 实轴长为4B. 双曲线C为等轴双曲线
C. 离心率为 22D. 渐近线方程为y=±x
11.如图,点A,B,C是函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0)的图象与直线y= 32相邻的三个交点,且|BC|−|AB|=π3,f(−π12)=0,则( )
A. ω=4
B. f(9π8)=12
C. 函数f(x)在(π3,π2)上单调递减
D. 若将函数f(x)的图象沿x轴平移θ个单位,得到一个偶函数的图象,则|θ|的最小值为π24
12.正方体的8个顶点分别在4个互相平行的平面内,每个平面内至少有一个顶点,且相邻两个平面间的距离为1,则该正方体的棱长为( )
A. 2B. 3C. 2D. 5
三、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分。
13.(2 x+1 x)6的展开式中常数项的二项式系数为______.
14.已知抛物线C:y2=4x的焦点为F,若点Q是抛物线C上到点(4,0)距离最近的点,则|QF|=______.
15.sinx=1的一个充分不必要条件是______.
16.已知A,B,C是半径为1的球面上不同的三点,则AB⋅AC的最小值为______.
四、解答题:本题共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)
已知等比数列{an}的各项均为正数,且a1+2a2=1,a32=2a2⋅a5.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设bn=lgan 2,求证:1+bn<2n2n+1.
18.(本小题12分)
在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,且b2=ac+a2.
(1)求证:B=2A;
(2)当3c+7a3b取最小值时,求csB的值.
19.(本小题12分)
如图,在三棱锥A−BCD中,平面ABC⊥平面BCD,且BC=BD=BA,∠CBA=∠CBD=120∘,点P在线段AC上,点Q在线段CD上.
(Ⅰ)求证:AD⊥BC;
(Ⅱ)若AC⊥平面BPQ,求BPBQ的值;
(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,求平面ABD与平面PBQ所成角的余弦值.
20.(本小题12分)
某城市有甲、乙两个网约车公司,相关部门为了更好地监管和服务,通过问卷调查的方式,统计当地网约车用户(后面简称用户,并假设每位用户只选择其中一家公司的网约车出行)对甲,乙两个公司的乘车费用,等待时间,乘车舒适度等因素的评价,得到如下统计结果:
①用户选择甲公司的频率为0.32,选择乙公司的频率为0.68;
②选择甲公司的用户对等待时间满意的频率为0.62,选择乙公司的用户对等待时间满意的频率为0.78;
③选择甲公司的用户对乘车舒适度满意的频率为0.68,选择乙公司的用户对乘车舒适度满意的频率为0.61;
④选择甲公司的用户对乘车费用满意的频率为0.21,选择乙公司的用户对乘车费用满意的频率为0.32.
将上述随机事件发生的频率视为其发生的概率.
(1)分别求出网约车用户对等待时间满意、乘车舒适度满意、乘车费用满意的概率,并比较用户对哪个因素满意的概率最大,对哪个因素满意的概率最小.
(2)若已知某位用户对乘车舒适度满意,则该用户更可能选择哪个公司的网约车出行?并说明理由.
21.(本小题12分)
已知如图,点B1,B2为椭圆C的短轴的两个端点,且B2的坐标为(0,1),椭圆C的离心率为 22.
(Ⅰ)求椭圆C的标准方程;
(Ⅱ)若直线l不经过椭圆C的中心,且分别交椭圆C与直线y=−1于不同的三点D,E,P(点E在线段DP上),直线PO分别交直线DB2,EB2于点M,N.
求证:四边形B1MB2N为平行四边形.
22.(本小题12分)
已知函数f(x)=x−λex+λex,其中λ为实数.
(1)若函数y=f(x)是定义域上的单调函数,求λ的取值范围;
(2)若x1与x2为方程f′(x)=0的两个不等实根,|f(x1)−f(x2)|≤ln3−1恒成立,求实数λ的取值范围.
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解:由题知M={1,2},N={4,8},
∴∁U(M∪N)={6}.
故选:A.
根据集合的交并补即可求解.
本题主要考查了集合的并集及补集运算,属于基础题.
2.【答案】C
【解析】解:由1+z1−z=−i解得z=1+i−1+i=(1+i)(−1−i)(−1+i)(−1−i)=−i,所以|z|=1.
故选:C.
利用复数的除法解出z,由模长公式计算|z|.
本题主要考查复数的四则运算,属于基础题.
3.【答案】B
【解析】解:由题知,y′=2x,y′|x=1=2,
故切线方程为y−1=2(x−1),即y=2x−1.
故选:B.
先求在x=1处的导数值,即切线的斜率,再写出切线方程.
本题考查了利用导数研究过曲线上某点处的切线方程,考查计算能力,属于基础题.
4.【答案】B
【解析】解:由a⊥(a−2b)得a⋅(a−2b)=|a|2−2a⋅b=0,
又a,b为单位向量,
∴a⋅b=12,
设a与b的夹角为α,
∴csα=a⋅b|a||b|=12,
∴α=π3.
故选:B.
由向量垂直得到方程,求出a⋅b=12,再利用向量夹角余弦公式求出答案.
本题主要考查了向量数量积的性质,属于基础题.
5.【答案】C
【解析】解:设这100个圆的半径从小到大依次为r1,r2,⋯,r100,则由题知,r12=1
每相邻的两个圆中,小圆的切线被大圆截得的弦长都为2,
有rn+12−rn2=1(n=1,2,⋯,99),则{rn2}是首项为1、公差为1的等差数列,n=1,2,⋯,100,
所以r1002=100,得r100=10.
故选:C.
设这100个圆的半径从小到大依次为r1,r2,⋯,r100,由题意得r12=1且rn+12−rn2=1,可求r100.
本题考查数列的应用,数列与圆的位置关系的应用,是中档题.
6.【答案】D
【解析】解:根据题意,中途共三次转向可以分为两类,由此分2种情况讨论:
①,右上右(即第一次向右转,第二次向上转,第三次向右转),此时有3×4=12种方法,
②,上右上,此时共有4×3=12种方法.
则共有12+12=24种最短路径.
故选:D.
根据题意,按路线的不同分2种情况讨论,由加法原理计算可得答案.
本题考查排列组合的应用,涉及分类计数原理的应用,属于基础题.
7.【答案】B
【解析】解:由sin(π2−θ)+cs(π3−θ)=1得csθ+12csθ+ 32sinθ=1,进而可得32csθ+ 32sinθ=1,
结合辅助角公式得 3cs(θ−π6)=1,
则cs(θ−π6)= 33,∴cs(2θ−π3)=2cs2(θ−π6)−1=−13.
故选:B.
根据和差角公式以及诱导公式可得32csθ+ 32sinθ=1,由辅助角公式以及二倍角公式即可求解.
本题考查诱导公式的应用,属于中档题.
8.【答案】D
【解析】解:令f(x)=excsx,
则f′(x)=ex(csx−sinx)= 2excs(x+π4),
当x∈(−π2,π4)时,f′(x)>0;
当x∈(π4,5π4)时,f′(x)<0;
所以f(x)在(−π2,π4)上单调递增,在(π4,5π4)上单调递减,
所以f(π4)>f(π3)且f(π4)>f(−π6),
所以 22eπ4>12eπ3且 22eπ4> 32e−π6,
即 2eπ4>eπ3且 2eπ4> 3e−π6,
所以m>n,m>p,
又n=eπ3>e,p= 3e−π6< 3e0= 3
综上所述,m>n>p.
故选:D.
观察选项,构造函数f(x)=excsx,利用导数求得其单调性,结合指数函数的性质即可得解.
本题考查利用导数研究函数的单调性,属中档题.
9.【答案】ABC
【解析】解:由题知a+b+c=1,3a=5b,2b=3c,解得a=0.5,b=0.3,c=0.2,A选项正确;
所以E(X)=1×0.2+2×0.3+3×0.5=2.3,B选项正确;
D(X)=(1−2.3)2×0.2+(2−2.3)2×0.3+(3−2.3)2×0.5=0.61,C选项正确;
D(2X)=22⋅D(x)=2.44,D选项错误.
故选:ABC.
由所有取值频率之和为1,结合已知条件,解出a,b,c,利用期望和方差公式计算数据,验证选项即可.
本题主要考查离散型随机变量的期望和方差,考查运算求解能力,属于基础题.
10.【答案】ABD
【解析】解:设该双曲线标准方程为x2a2−y2b2=1,则c=2 2,
对于A选项,若实轴长为4,则a=2,∴b2=c2−a2=4,符合题意;
对于B选项,若该双曲线为等轴双曲线,则a=b,又c=2 2,a2+b2=c2=8,
可解得a2=b2=4,符合题意;
对于C选项,由双曲线的离心率大于1知,不合题意;
对于D选项,若渐近线方程为y=±x,则a=b,结合a2+b2=c2=8,可解得a2=b2=4,符合题意,
故选:ABD.
根据双曲线实轴、离心率、渐近线方程等性质逐项分析即可.
本题考查双曲线的性质应用,属于中档题.
11.【答案】ACD
【解析】解:令f(x)=sin(ωx+φ)= 32,可得ωx+φ=π3+2kπ或ωx+φ=2π3+2kπ,k∈Z,
由图可知:ωxA+φ=π3+2kπ,k∈Z,
ωxC+φ=π3+2kπ+2π,k∈Z,
ωxB+φ=2π3+2kπ,k∈Z,
所以|BC|=xC−xB=1ω(−π3+2π),|AB|=xB−xA=1ω⋅π3,
所以π3=|BC|−|AB|=1ω(−2π3+2π),
所以ω=4,故A正确;
可得f(x)=sin(4x+φ),由f(−π12)=0得sin(−π3+φ)=0,
所以−π3+φ=π+2kπ,k∈Z,
所以φ=4π3+2kπ,k∈Z,
所以f(x)=sin(4x+4π3+2kπ)=sin(4x+4π3)=−sin(4x+π3),
可得f(9π8)=−sin(9π2+π3)=−12,故B错误;
当x∈(π3,π2)时,4x+π3∈(5π3,2π+π3),
因为y=−sint在t∈(5π3,2π+π3)为减函数,故f(x)在(π3,π2)上单调递减,故C正确;
将函数f(x)的图象沿x轴平移θ个单位得g(x)=−sin(4x+4θ+π3),(θ<0时向右平移,θ>0时向左平移),
g(x)为偶函数得4θ+π3=π2+kπ,k∈Z,
所以θ=π24+kπ4,k∈Z,
则|θ|的最小值为π24,故D正确.
故选:ACD.
令f(x)= 32,求得xA,xB,xC,根据|BC|−|AB|=π3,求得ω=4,根据f(−π12)=0求得f(x)的解析式,再逐项验证BCD选项即可得解.
本题主要考查了由y=Asin(ωx+φ)的部分图象确定其解析式,正弦函数的图象以及函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换,考查了函数思想和数形结合思想,属于中档题.
12.【答案】BD
【解析】解:设该正方体为ABCD−A1B1C1D1,且其棱长为a.
若考虑4个平面中最中间的两个平面,共有两种情况.
①若中间的两个平面为平面A1BD和平面B1D1C,如图1所示,
则过A1,A,C作截面,截面图如图2所示,其中E,F分别为AC,A1C1中点,
此时E,F分别为AC,A1C1中点,则AE= 22a,AA1=a,A1E= 62a,
设相邻两平面间距离即A到A1E的距离为h,
则12× 22a×a=12× 62a×h,解得h= 33a,
∴ 33a=1,解得a= 3;
②若中间的两个平面如图3所示,过B,C,C1作截面,截面图如图4所示,其中M,N分别为BC,B1C1中点,
其中,M,N分别为BC,B1C1中点,
则BM=12a,AA1=a,A1E= 52a,
设相邻两平面间距离即为B到B1M的距离为d,
则12×12a×a=12× 52a×d,
解得d= 55a,∴ 55a=1,解得a= 5.
故选:BD.
设该正方体为ABCD−A1B1C1D1,且其棱长为a.若考虑4个平面中最中间的两个平面,分两种情况进行讨论,能求出结果.
本题考查正方体结构特征、截面、平面的位置分布等基础知识,考查运算求解能力,是中档题.
13.【答案】20
【解析】解:此二项式展开式的通项公式为Tr+1=C6r(2 x)6−r(1 x)r=26−rC6rx3−r,(r=0,1,2,3,4,5,6),
则当r=3时,对应的为常数项,
故常数项的二项式系数为C63=20.
故答案为:20.
求出二项式展开式的通项公式,令x的次数为0,求得答案.
本题考查的知识要点:二项式的展开式,组合数,主要考查学生的理解能力和计算能力,属于基础题.
14.【答案】3
【解析】解:由题知F(1,0),设Q(x0,y0),A(4,0),其中x0≥0,
则|QA|= (x0−4)2+y02= x02−8x0+16+4x0= (x0−2)2+12,
由于点Q是抛物线C上到点(4,0)距离最近的点,
解得x0=2,所以|QF|=x0+1=3.
故答案为:3.
根据两点间距离公式,结合二次函数的性质即可求解,再由抛物线的焦半径公式即可求解.
本题考查二次函数的性质的应用及抛物线的性质的应用,属于中档题.
15.【答案】x=π2(答案不唯一)
【解析】解:因为x=π2时sinx=1,
由sinx=1可得x=π2+2kπ,k∈Z,
故sinx=1的一个充分不必要条件是x=π2.
故答案为:x=π2(答案不唯一).
根据三角函数的性质结合充分不必要条件即可求解.
本题主要考查了三角函数的性质以及充分不必要条件的应用,属于基础题.
16.【答案】−12
【解析】解:∵A,B,C是球面上不同的三点,
从而可得A,B,C三点确定平面ABC,
∴平面ABC截球面得到的是一个圆,设该圆半径为r(0
在半径为r的圆中,对于任意的弦AB,由向量数量积的几何意义知:
当C在如图所示的位置时,
AB⋅AC取最小值,则AB⋅AC的最小值为:
−|AB|⋅|AN|=−|AB|⋅(r−12|AB|)
=12|AB|2−r⋅|AB|=12(|AB−r|)2−12r2,
∴当|AB|=r时,−|AB|⋅|AN|取最小值−12r2,
又r的最大值为1,∴AB⋅AC的最小值为−12.
故答案为:−12.
根据向量数量积的几何意义,数形结合,即可求解.
本题考查向量数量积的最值的求解,属中档题.
17.【答案】(1)解:设{an}的公比为q,由a32=2a2⋅a5,知(a1q2)2=2(a1q)(a1q4),
∴q=12,
由a1+2a2=1得a1+2⋅a1⋅q=1,∴a1=12,
∴an=12n.
(2)证明:由题知bn=lgan 2=−12n,
∴1+bn−2n2n+1=1−12n−2n2n+1=−12n(2n+1)<0,
∴1+bn<2n2n+1.
【解析】(1)利用等比数列基本量计算;
(2)根据对数运算求得bn=−12n,由1+bn−2n2n+1<0得证.
本题主要考查等比数列的性质及通项公式,不等式的证明,考查运算求解能力,属于中档题.
18.【答案】解:(1)证明:由余弦定理知b2=a2+c2−2accsB,
又因为b2=a2+ac,
所以a2+ac=a2+c2−2ac⋅csB,化简得a=c−2acsB,
所以sinA=sinC−2sinAcsB,
因为A+B+C=π,
所以sinA=sin(A+B)−2sinAcsB,
所以sinA=sinAcsB+csAsinB−2sinAcsB=csAsinB−sinAcsB,
所以sinA=sin(B−A),
因为A∈(0,π),B−A∈(−π,π),
所以A=B−A或A+(B−A)=π(舍),
所以B=2A.
(2)由题知,3c+7a3b=3ac+7a23ab=3(b2−a2)+7a23ab=ba+43⋅ab≥2 43=4 33,当且仅当b=2 33a时取等,
又因为b2=ac+a2,
所以c=13a,
所以csB=a2+c2−b22ac=a2+(13a)2−(2 33a)22a×13a=−13.
【解析】(1)利用余弦定理并结合正弦函数两角和差公式化简即可求解.
(2)利用基本不等式求得3c+7a3b的最小值时的取等条件b=2 33a,再结合余弦定理从而求解.
本题主要考查了余弦定理,三角函数恒等变换,基本不等式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.
19.【答案】解:(Ⅰ)证明:过A作AO⊥直线BC于O,连接DO.
由题知BA=BD,BO=BO,∠ABO=∠DBO=60∘,
∴△ABO≌△DBO,∴∠DOB=∠AOB=90∘,即BC⊥DO,
又BC⊥AO,AO∩DO=O,∴BC⊥平面AOD,又AD⊂平面AOD,
∴BC⊥AD,即AD⊥BC.
(Ⅱ)∵平面ABC⊥平面BCD,平面ABC∩平面BCD=BC,
AO⊥BC,AO⊂平面ABC,∴AO⊥平面BCD.
以O为原点,以OB的长度为单位长度,以OD,OC,OA的方向分别为x轴,y轴,z的正方向建立空间直角坐标系O−xyz,
如图,则D( 3,0,0),A(0,0, 3),B(0,1,0),C(0,3,0).
∵AC⊥平面BPQ,∴AC⊥BP,AC⊥BQ.
∵BA=BC,∴P为AC中点,由题知CD=( 3,−3,0),AC=(0,3,− 3),
设BQ=BC+λCD=(0,2,0)+λ( 3,−3,0)=( 3λ,2−3λ,0),
∴AC⋅BQ=3(2−3λ)=0,∴λ=23,
∴BQ=(2 33,0,0),∴|BQ|=2 33,
又在△ABC中,BC=BA=2,∠ABC=120∘,所以BP=1,∴BPBQ= 32.
(Ⅲ)由(Ⅱ)知,平面PBQ的一个法向量为AC=(0,3,− 3),
设平面ABD的一个法向量为n=(x,y,z).∵AB=(0,1,− 3),DB=(− 3,1,0),
则n⋅AB=y− 3z=0,n⋅DB=− 3x+y=0,,令y= 3,则n=(1, 3,1),
cs⟨AC,n⟩=AC⋅n|AC||n|=2 32 3× 5= 55,
∴平面ABD与平面PBQ所成角的余弦值为 55.
【解析】(Ⅰ)过A作AO⊥直线BC于O,连接DO.利用三角形全等可证BC⊥DO,进而可证BC⊥平面AOD,可证结论;
(Ⅱ)以O为原点,建立空间直角坐标系,利用向量法可求BP,进而可求得BPBQ的值;
(Ⅲ)求得平面ABD的一个法向量,利用向量法可求平面ABD与平面PBQ所成角的余弦值.
本题考查线线垂直的证明,考查面面角的余弦值的求法,考查转化能力,考查推理论证能力,属中档题.
20.【答案】(1)解:设事件M:用户选择甲公司的网约车出行,事件A:用户对等待时间满意,
事件B:用户对乘车舒适度满意,事件C:用户对乘车费用满意.
则P(A)=P(M)P(A|M)+P(M−)P(A|M−)=0.32×0.62+0.68×0.78=0.7288,
P(B)=P(M)P(B|M)+P(M−)P(B|M−)=0.32×0.68+0.68×0.61=0.6324,
P(C)=P(M)P(C|M)+P(M−)P(C|M−)=0.32×0.21+0.68×0.32=0.2848
所以,用户对等待时间满意的概率最大,对乘车费用满意的概率最小.
(2)解:由题知,P(M|B)=P(MB)P(B)=0.32×,
P(M−|B)=P(M−B)P(B)=0.68×,
所以,P(M|B)
【解析】(1)利用全概率公式可计算出用户网约车用户对等待时间满意、乘车舒适度满意、乘车费用满意的概率,即可得出结论;
(2)利用条件概率公式计算出该用户对甲、乙两个公司网约车舒适度满意率,比较大小后可得出结论.
本题考查全概率公式、条件概率公式等基础知识,考查运算求解能力,是基础题.
21.【答案】解:(Ⅰ)因为B2的坐标为(0,1),椭圆C的离心率为 22,
所以b=1ca= 32a2=b2+c2,
解得a2=2,b2=1,
则椭圆C的方程为x22+y2=1;
(Ⅱ)不妨设D(x1,y1),E(x2,y2),M(xM,yM),N(xN,yN),
可得直线B2D方程为y=y1−1x1x+1,
当直线l的斜率不存在时,
不妨设直线l方程为x=x0(x0≠0),
此时P(x0,−1),直线PO方程的为y=−1x0x,
联立y=−1x0xy=y1−1x0x+1,
解得xM=−x0y1,
同理得xN=−x0y2,
因为y1=−y2,
所以xM+xN=0,
当直线l斜率存在时,
不妨设直线l方程为y=kx+t(t≠0),
联立y=kx+tx22+y2=1,消去y并整理得(1+2k2)x2+4ktx+2t2−2=0,
由韦达定理得x1+x2=−4kt1+2k2,x1x2=2t2−21+2k2,
将y=−1代入直线y=kx+t中,
解得x=−1−kk,
即P(−1−tk,−1),
所以直线PO的方程为y=kt+1x,
联立y=y1−1x1x+1y=kt+1x,
解得xM=−x1(1+t)(y1−1)(1+t)−kx1=−x1(1+t)ktx1+t2−1,
同理得xN=−x2(1+t)ktx2+t2−1,
所以xM+xN=−(t+1)(x1ktx1+t2−1+x2ktx2+t2−1)
=−(t+1)2ktx1x2+(t2−1)(x1+x2)(ktx1+t2−1)(ktx2+t2−1),
因为2ktx1x2+(t2−1)(x1+x2)=2kt(2t2−2)1+2k2+(t2−1)(−4kt)1+2k2=0,
所以xM+xN=0,
综上得,xM+xN=0,
则点O为线段MN中点,
因为O为B1B1中点,
所以四边形B1MB2N为平行四边形.
【解析】(Ⅰ)由题意,根据题目所给信息以及a,b,c之间的关系,列出等式即可求解;
(Ⅱ)对直线l的斜率是否存在进行讨论,当直线l的斜率存在时,设出直线l的方程,将直线l的方程与椭圆方程联立,利用韦达定理得到相关表达式,结合直线PO的方程推出点M,N的横坐标表达式,再进行求证即可.
本题考查椭圆的方程以及直线与圆锥曲线的综合问题,考查了逻辑推理、分类讨论和运算能力,属于中档题.
22.【答案】解:(1)∵f(x)=x−λex+λex,f′(x)=1−λex−λex=1−λ(ex+1ex),
当λ≤0时,f′(x)>0,f(x)在R上单调递增,
当λ>12时,由于ex+1ex≥2,所以f′(x)<0,f(x)在R上单调递减,
当λ=12时,f′(x)≤0恒成立,当且仅当x=0时取等,所以f(x)在R上单调递减.
当0<λ<12时,令f′(x)<0,解得x
则函数f(x)在(−∞,ln1− 1−4λ22λ)和(ln1+ 1−4λ22λ,+∞)上单调递减,
令f′(x)>0,解得ln1− 1−4λ22λ
∴λ的取值范围是(−∞,0]∪[12,+∞).
(2)不妨设x1
ex1=1− 1−4λ22λ,ex2=1+ 1−4λ22λ,且ex1⋅ex2=1,
所以f(x1)−f(x2)=x1−λex1+λex1−x2+λex2−λex2=x1−x2+2λ(ex2−ex1)
=lnex1−lnex2+2 1−4λ2=ln1− 1−4λ21+ 1−4λ2+2 1−4λ2,
令t= 1−4λ2(0
故由|f(x1)−f(x2)|≤ln3−1恒成立可得0
方法二:
由题知x1与x2为方程λ(ex+1ex)=1的两个不等实根,λ∈(0,12),
即ex1+1ex1=1λ,ex2+1ex2=1λ,两式相减并化简可得ex1+x2=1,则x1+x2=0,
不妨设x1<0
由ex1+1ex1=1λ可得λ=ex1e2x1+1,
所以f(x1)−f(x2)=lne2x1+4e2x1+1−2,
令e2x1=t(0
又h(1)=0,h(13)=1−ln3,
故由|f(x1)−f(x2)|≤ln3−1恒成立可得13≤t<1.
所以13≤e2x1<1,所以 33≤ex1<1,
令ex1=m( 33≤m<1),φ(m)=m+1m,则φ′(m)=1−1m2<0在[ 33,1)上恒成立,
φ(m)在[ 33,1)上单调递减,φ(1)<φ(m)≤φ( 33),即φ(m)∈(2,4 3],
所以1λ=ex1+1ex1∈(2,4 3],进而解得λ的取值范围是[ 34,12).
【解析】(1)利用导数研究函数单调性,分类讨论函数是定义域上的单调函数的条件;
(2)根据方程f′(x)=0解出两个不等实根x1与x2,有ex1⋅ex2=1,所以f(x1)−f(x2)=ln1− 1−4λ21+ 1−4λ2+2 1−4λ2,令t= 1−4λ2(0
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