终身会员
搜索
    上传资料 赚现金
    英语朗读宝

    备战2025高考数学压轴导数大题训练(全国通用版)专题15导数中的新定义问题(学生版+解析)

    立即下载
    加入资料篮
    备战2025高考数学压轴导数大题训练(全国通用版)专题15导数中的新定义问题(学生版+解析)第1页
    备战2025高考数学压轴导数大题训练(全国通用版)专题15导数中的新定义问题(学生版+解析)第2页
    备战2025高考数学压轴导数大题训练(全国通用版)专题15导数中的新定义问题(学生版+解析)第3页
    还剩65页未读, 继续阅读
    下载需要20学贝 1学贝=0.1元
    使用下载券免费下载
    加入资料篮
    立即下载

    备战2025高考数学压轴导数大题训练(全国通用版)专题15导数中的新定义问题(学生版+解析)

    展开

    这是一份备战2025高考数学压轴导数大题训练(全国通用版)专题15导数中的新定义问题(学生版+解析),共68页。

    新定义问题的特点及求解策略
    1.新定义试题通过新定义一个数学对象或数学运算,以此为基础为学生搭建思维平台,设置试题.该题型形式新颖,考查功能显著,主要表现在四个方面:通过新定义创设数学新语境和话语体系;通过新情境搭建试题框架,创设解题条件;通过新设问设置思维梯度,逐步深入,准确区分不同层次的学生;通过解题过程展现学生数学思维和探究过程,实现对分析、推理、判断、论述等关键能力的考查.
    2.通过给出一个新的定义,或约定一种新的运算,或给出几个新模型来创设新问题的情景,要求在阅读理解的基础上,依据题目提供的信息,联系所学的知识和方法,实心信息的迁移,达到灵活解题的目的.
    3.遇到新定义问题,应耐心读题,分析新定义的特点,弄清新定义的性质,按新定义的要求,“照章办事”,逐条分析、运算、验证,使得问题得以解决.
    【例1】(2024届江苏省扬州中学高三下学期全真模拟)帕德近似是法国数学家帕德发明的用多项式近似特定函数的方法.给定两个正整数m,n,函数在处的阶帕德近似定义为:,且满足:,,,…,.注:,,,,…已知在处的阶帕德近似为.
    (1)求实数a,b的值;
    (2)当时,试比较与的大小,并证明;
    (3)已知正项数列满足:,,求证:.
    【解析】(1)由题意得,,
    ,故,,
    解得,.
    (2)由上可得,要比较与的⼤⼩,
    ,只需比较1与的⼤⼩,
    令,,
    所以,从而可得在上单调递增,
    所以,即,所以.
    (3)设,,
    当时,,在上单调递减,
    当时,,在上单调递增,
    故,即,当且仅当时等号成立;
    由题意知,令,,
    故该函数在上递减,故可得,即,可得;
    一方面:由(2)可得,
    又因为,
    所以可得,即,即,即,
    故,即,所以.
    另一方面:要证明,
    两边同时除以,原式
    令,
    由基本不等式,
    故,所以在单调递增,
    所以,得证.
    【例2】(2024届上海市华东师范大学附中学高三下学期数学测验)已知函数,如果存在常数,对任意满足的实数,其中,都有不等式恒成立,则称函数是“绝对差有界函数”
    (1)函数是“绝对差有界函数”,求常数的取值范围;
    (2)对于函数,存在常数,对任意的,有恒成立,求证:函数为“绝对差有界函数”
    (3)判断函数是不是“绝对差有界函数”?说明理由
    【解析】(1),,,,
    即当,单调递增;当,单调递减.
    所以,
    单调递增时,,单调递减时,.
    且当无限趋向于正无穷大时,无限趋向于0,
    所以.所以·
    (2)成立,则可取,
    所以函数为“绝对差有界函数”
    (3),
    则有,
    所以对任意常数,只要足够大,就有区间的一个划分
    满足,
    所以函数不是的“绝对差有界函数”.
    (二)具有高等数学背景的新定义问题
    导数在高等数学中有着广泛的应用,常见的如函数的拐点、凸凹性、曲线的曲率、拉格朗日中值定理等.
    【例3】(2024届湖北省黄冈中学高三二模)第二十五届中国国际高新技术成果交易会(简称“高交会”)在深圳闭幕.会展展出了国产全球首架电动垂直起降载人飞碟.观察它的外观造型,我们会被其优美的曲线折服.现代产品外观特别讲究线条感,为此我们需要刻画曲线的弯曲程度.考察如图所示的光滑曲线上的曲线段,其弧长为,当动点从沿曲线段运动到点时,点的切线也随着转动到点的切线,记这两条切线之间的夹角为(它等于的倾斜角与的倾斜角之差).显然,当弧长固定时,夹角越大,曲线的弯曲程度就越大;当夹角固定时,弧长越小则弯曲程度越大,因此可以定义为曲线段的平均曲率;显然当越接近,即越小,就越能精确刻画曲线在点处的弯曲程度,因此定义(若极限存在)为曲线在点处的曲率.(其中,分别表示在点处的一阶、二阶导数)
    (1)已知抛物线的焦点到准线的距离为3,则在该抛物线上点处的曲率是多少?
    (2)若函数,不等式对于恒成立,求的取值范围;
    (3)若动点的切线沿曲线运动至点处的切线,点的切线与轴的交点为.若,,是数列的前项和,证明.
    【解析】(1)抛物线的焦点到准线的距离为3,,
    即抛物线方程为,即,则,,
    又抛物线在点处的曲率,则,
    即在该抛物线上点处的曲率为;
    (2),
    在上为奇函数,又在上为减函数.
    对于恒成立等价于对于恒成立.
    又因为两个函数都是偶函数,
    记,,则曲线恒在曲线上方,
    ,,又因为,
    所以在处三角函数的曲率不大于曲线的曲率,即,
    又因为,,
    ,,所以,解得:,
    因此,的取值范围为;
    (3)由题可得,所以曲线在点处的切线方程是,
    即,令,得,即,
    显然,,
    由,知,同理,
    故,从而,
    设,即,所以数列是等比数列,
    故,即,从而,
    所以,,

    当时,显然;当时,,

    综上,.
    【例4】(2024届湖北省襄阳市第五中学高三第二次适应性测试)柯西中值定理是数学的基本定理之一,在高等数学中有着广泛的应用.定理内容为:设函数f(x),g(x)满足:
    ①图象在上是一条连续不断的曲线;
    ②在内可导;
    ③对,,则,使得.
    特别的,取,则有:,使得,此情形称之为拉格朗日中值定理.
    (1)设函数满足,其导函数在上单调递增,证明:函数在上为增函数.
    (2)若且,不等式恒成立,求实数的取值范围.
    【解析】(1)由题,由柯西中值定理知:对,,
    使得,,
    又在上单调递增,则,
    则,即,所以,
    故在上为增函数;
    (2),
    取,,因为,所以由柯西中值定理,,
    使得,
    由题则有:,设,,
    当时,,当时,,
    所以在上单调递增,在上单调递减,
    所以,故,所以实数的取值范围是.
    (三)现代科学技术与理论中的新定义问题
    此类问题通常是根据现代科学技术与理论提炼一个数学模型,然后利用导数求解.
    【例5】(2024届河北省张家口市高三下学期第三次模拟)在某项投资过程中,本金为,进行了次投资后,资金为,每次投资的比例均为x(投入资金与该次投入前资金比值),投资利润率为r(所得利润与当次投入资金的比值,盈利为正,亏损为负)的概率为P,在实际问题中会有多种盈利可能(设有n种可能),记利润率为的概率为(其中),其中,由大数定律可知,当N足够大时,利润率是的次数为.
    (1)假设第1次投资后的利润率为,投资后的资金记为,求与的关系式;
    (2)当N足够大时,证明:(其中);
    (3)将该理论运用到非赢即输的游戏中,记赢了的概率为,其利润率为;输了的概率为,其利润率为,求最大时x的值(用含有的代数式表达,其中).
    【解析】(1)由题知,投入资金为,所获利润为,所以.
    (2)由题可知,,即,
    所以
    .
    (3)由(2)可得,,
    其中,故,故.
    记,


    根据实际意义知,,
    则,
    令,解得,
    令,解得,
    所以在上单调递增,在单调递减,
    所以当时,取得最大值,即取得最大值.
    (四)定义新函数
    此类问题通常把满足某些条件的函数称为一类新函数,求解是注意运用该类函数满足的条件.
    【例6】(2024届上海市奉贤区高三下学期三模)若定义在上的函数和分别存在导函数和.且对任意均有,则称函数是函数的“导控函数”.我们将满足方程的称为“导控点”.
    (1)试问函数是否为函数的“导控函数”?
    (2)若函数是函数的“导控函数”,且函数是函数的“导控函数”,求出所有的“导控点”;
    (3)若,函数为偶函数,函数是函数的“导控函数”,求证:“”的充要条件是“存在常数使得恒成立”.
    【解析】(1)由,得,由,得,
    因为,所以函数是函数的“导控函数”;
    (2)由,得,
    由,得,由,得,
    由题意可得恒成立,
    令,解得,故,从而有,所以,
    又恒成立,即恒成立,
    所以,所以,
    故且“导控点”为;
    (3)充分性:若存在常数使得恒成立,则为偶函数,
    因为函数为偶函数,所以,
    则,即,
    所以恒成立,所以;
    必要性:若,则,所以函数为偶函数,
    函数是函数的“导控函数”,
    因此,又,
    因此函数是函数的“导控函数”,
    所以,即恒成立,
    用代换有,综上可知,记,
    则,因此存在常数使得恒成立,
    综上可得,“”的充要条件是“存在常数使得恒成立”.
    【例7】(2024届山东省菏泽市高三信息押题卷二)如果三个互不相同的函数,,在区间上恒有或,则称为与在区间上的“分割函数”.
    (1)证明:函数为函数与在上的分割函数;
    (2)若为函数与在上的“分割函数”,求实数的取值范围;
    (3)若,且存在实数,使得函数为函数与在区间上的“分割函数”,求的最大值.
    【解析】(1)设,则,当时,在上单调递增,当时,在单调递减,则在处取得极大值,即为最大值,
    即,则当时,;
    设,则,当时,在上单调递咸,
    当时,在上单调递增,则在处取得极小值,即为最小值,
    即,则当时,,
    于是当时,,
    所以函数为函数与在上的“分割函数”.
    (2)因为函数为函数与在上的“分割函数”,
    则对,恒成立,
    而,于是函数在处的切线方程为,
    因此函数的图象在处的切线方程也为,又,
    则,解得,
    于是对恒成立,
    即对恒成立,
    因此,解得,
    所以实数的取值范围是.
    (3)对于函数,
    当和时,,当和时,,
    则为的极小值点,为极大值点,函数的图象如图,
    由函数为函数与在区间上的“分割函数”,
    得存在,使得直线与函数的图象相切,
    且切点的横坐标,
    此时切线方程为,即,
    设直线与的图象交于点,
    则消去y得,则,
    于是
    令,则,
    当且仅当时,,所以在上单调递减,,
    因此的最大值为,所以的最大值为.
    (五)定义新性质
    此类问题通常是给出某类函数所具有的一个性质,然后利用该性质求解问题,因此该函数满足的性质就是求解问题的关键.
    【例8】(2024届浙江省绍兴市柯桥区三模)若函数有且仅有一个极值点,函数有且仅有一个极值点,且,则称与具有性质.
    (1)函数与是否具有性质?并说明理由.
    (2)已知函数与具有性质.
    (i)求的取值范围;
    (ii)证明:.
    【解析】(1)函数与具有性质,理由如下:
    ,令,则,故单调递减,
    又,,故存在,使,
    则在上单调递增,在上单调递减,
    故有且仅有一个极值点,
    ,则当时,,当时,,
    故在上单调递减,在上单调递增,故有且仅有一个极值点,
    故函数与具有性质;
    (2)(i), 又,故,
    当时,,此时没有极值点,故舍去,
    当时, 令,则恒成立,
    故在上单调递增,,,故,
    由,令,则恒成立,
    故在上单调递减,
    当时,有,又时,,
    故此时存在,使在上单调递减,在上单调递增,
    则有唯一极值点,有,又时,,
    故此时存在,使在上单调递增,在上单调递减,
    则有唯一极值点,即有,,
    即,,此时需满足,则,
    故有,即,即,故符合要求;
    当时,,又时,,
    故此时存在,使在上单调递减,在上单调递增,
    则有唯一极值点,
    有,又时,,
    故此时存在,使在上单调递增,在上单调递减,
    则有唯一极值点,
    同理可得,此时需满足,即,则,
    由,,故该不等式成立,故符合要求;
    当时,有,,
    此时,即、的极值点都为,不符合要求,故舍去;
    综上,故;
    (ii)当时,有,则,故,
    在上单调递增,在上单调递减,
    则,
    令,则,令,
    则,故在上单调递增,则,
    故,要证,只需证,

    即当,有;
    当时,有,则,即,
    在上单调递增,在上单调递减,
    则,即要证,只需证,

    即当,有;综上所述,.
    (五)定义新运算
    此类问题通常给出我们以前没有学过的一种新的运算法则,这些法则可能已有运算法则的推广或拓展,也可能高等数学中涉及的运算法则.
    【例9】①在高等数学中,关于极限的计算,常会用到:i)四则运算法则:如果,,则,,若B≠0,则;ii)洛必达法则:若函数,的导函数分别为,,,,则;
    ②设,k是大于1的正整数,若函数满足:对,均有成立,则称函数为区间(0,a)上的k阶无穷递降函数.结合以上两个信息,回答下列问题;
    (1)计算:①;②;
    (2)试判断是否为区间上的2阶无穷递降函数;并证明:,.
    【解析】(1)①根据洛必达法则,;
    ②设,两边同时取对数得,,
    设,,
    ∴,∴
    (2)∵,,∴,,,

    ∴,均有,∴是区间上的2阶无穷递降函数.
    以上同理可得,
    由①,得
    ∴,.
    【例1】(2024届浙江省诸暨市高三三模)若函数在区间上有定义,且,,则称是的一个“封闭区间”.
    (1)已知函数,区间且的一个“封闭区间”,求的取值集合;
    (2)已知函数,设集合.
    (i)求集合中元素的个数;
    (ii)用表示区间的长度,设为集合中的最大元素.证明:存在唯一长度为的闭区间,使得是的一个“封闭区间”.
    【解析】(1)由题意,,,
    恒成立,所以在上单调递增,
    可得的值域为,因此只需,
    即可得,即,则的取值集合为.
    (2)(i)记函数,
    则,
    由得或;由得;
    所以函数在和上单调递增,在上单调递减.
    其中,因此当时,,不存在零点;
    由在单调递减,易知,而,
    由零点存在定理可知存在唯一的使得;
    当时,,不存在零点.
    综上所述,函数有0和两个零点,即集合中元素的个数为2.
    (ii)由(i)得,假设长度为的闭区间是的一个“封闭区间”,
    则对,,当时,由(i)得在单调递增,
    ,即,不满足要求;
    当时,由(i)得在单调递增,
    ,即,也不满足要求;
    当时,闭区间,而显然在单调递增,,
    由(i)可得,,
    ,满足要求.
    综上,存在唯一的长度为的闭区间,使得是的一个“封闭区间”.
    【例2】(2024届浙江省金华第一中学高三下学期6月模拟)设函数的定义域为.给定闭区间,若存在,使得对于任意,
    ①均有,则记;
    ②均有,则记.
    (1)设,求;
    (2)设.若对于任意,均有,求的取值范围;
    (3)已知对于任意⫋与均存在.证明:“为上的增函数或减函数”的充要条件为“对于任意两个不同的⫋与中至少一个成立”.
    【解析】(1)因为时,恒成立,故在上为严格增函数,
    因此.
    (2)因为,而,
    因为,故是在处的切线
    而存在极值点,而,可得到如下情况:
    情况一:当时,此时,
    此时,不符题意舍去.
    情况二:当时,此时与在上均为严格增函数,
    因此当时,恒成立,
    因此,而在上成立,进而,故.
    (3)先证明必要性:若为上的严格增函数,
    则任取,,
    因为,所以或或或,
    因为为上的严格增函数,所以可得:
    或或或,
    所以不难可得:,
    所以或成立.
    同时对为上的严格减函数,同理可证.
    下面证明充分性:当与其中一式成立时,
    不可能为常值函数,先任取,总有或,
    假设存在,使得,
    记,则,
    因为存在,则或,
    不妨设,则,否则当,
    此时,矛盾,
    进而可得,则,
    因此①.最后证明为上的严格减函数,任取,需考虑如下情况:
    情况一:若,则,
    否则,记,
    则,,
    同理若,
    所以,根据①可得:.
    情况二:若,则,
    否则,,由此矛盾,
    因为,同情况一可得矛盾,因此.
    情况三:若,同上述可得,
    ,所以.
    情况四:若,同上述可得,,,所以.
    情况五:若,同上述情况二可证明恒成立.
    情况六:若,同上述情况一可证明恒成立.即为上的严格增函数.
    【例3】(2024届河南省信阳市名校高三下学期全真模拟)已知函数,其中,.若点在函数的图像上,且经过点的切线与函数图像的另一个交点为点,则称点为点的一个“上位点”,现有函数图像上的点列,,…,,…,使得对任意正整数,点都是点的一个“上位点”.
    (1)若,请判断原点是否存在“上位点”,并说明理由;
    (2)若点的坐标为,请分别求出点、的坐标;
    (3)若的坐标为,记点到直线的距离为.问是否存在实数和正整数,使得无穷数列、、…、…严格减?若存在,求出实数的所有可能值;若不存在,请说明理由.
    【解析】(1)已知,则,得,
    故函数经过点的切线方程为,
    其与函数图像无其他交点,所以原点不存在“上位点”.
    (2)设点的横坐标为,为正整数,
    则函数图像在点处的切线方程为,
    代入其“上位点”,得,
    化简得,即,
    故,因为,得(*),
    又点的坐标为,所以点的坐标为,点的坐标为.
    (3)将代入,解得,由(*)得,.
    即,又,故是以2为首项,为公比的等比数列,
    所以,即,.
    令,则严格减,
    因为,所以函数在区间上严格增.
    当时,,于是当时,严格减,符合要求
    当时,.
    因为时,
    所以当时,,
    从而当时严格增,不存在正整数,
    使得无穷数列,,…,严格减.综上,.
    【例4】(2024届福建省泉州市高三5月适应性练习)将足够多的一批规格相同、质地均匀的长方体薄铁块叠放于水平桌面上,每个铁块总比其下层铁块向外伸出一定的长度,如下图,那么最上层的铁块最多可向桌缘外伸出多远而不掉下呢?这就是著名的“里拉斜塔”问题.将铁块从上往下依次标记为第1块、第2块、第3块、……、第n块,将前块铁块视为整体,若这部分的重心在第块的上方,且全部铁块整体的重心在桌面的上方,整批铁块就保持不倒.设这批铁块的长度均为1,若记第n块比第块向桌缘外多伸出的部分的最大长度为,则根据力学原理,可得,且为等差数列.
    (1)求的通项公式;
    (2)记数列的前项和为.
    ①比较与的大小;
    ②对于无穷数列,如果存在常数,对任意的正数,总存在正整数,使得,,则称数列收敛于,也称数列的极限为,记为;反之,则称不收敛.请根据数列收敛的定义判断是否收敛?并据此回答“里拉斜塔”问题.
    【解析】(1)依题意,第1块铁块比第2块铁块向桌外伸出部分的最大长度为第1块铁块自身长度的一半,则,由为等差数列,得其首项为,公差,
    因此,即,
    所以的通项公式是.
    (2)①由(1)知,,
    令函数,求导得,即函数在上递减,
    则,即,取,于是,
    则,
    所以.
    ②不收敛.
    给定正数,对,令,则,
    解得,取(表示不超过的最大整数),
    显然当时,不等式不成立,即有,
    因此数列不收敛;
    取,则当时,,
    因此当时,成立,所以不收敛.
    的意义是块叠放的铁块最上层的最多可向桌缘外伸的长度,因为不收敛于任意正数,
    所以只要铁块足够多,最上层的铁块最多可向桌缘外伸出的长度可以大于任意正数.
    【例5】(2024届安徽省合肥市第八中学高三最后一卷)贝塞尔曲线(Be'zier curve)是一种广泛应用于计算机图形学、动画制作、CAD设计以及相关领域的数学曲线.它最早来源于Bernstein多项式.引入多项式,若是定义在上的函数,称,为函数的n次Bernstein多项式.
    (1)求在上取得最大值时x的值;
    (2)当时,先化简,再求的值;
    (3)设,在内单调递增,求证:在内也单调递增.
    【解析】(1)由题意,,

    令,得,当时,,当时,,
    所以在上单调递增,在上单调递减,
    所以当时,在上取得最大值;
    (2)

    所以;
    (3)
    由,
    上式

    而在内单调递增,所以,
    所以,故,所以在内也单调递增.
    1.(2024届天津市滨海新区高考模拟检测)已知函数,其中为实数.
    (1)当时,
    ①求函数的图象在(为自然对数的底数)处的切线方程;
    ②若对任意的,均有,则称为在区间上的下界函数,为在区间上的上界函数.若,且为在上的下界函数,求实数的取值范围.
    (2)当时,若,,且,设,.证明:.
    2.(2024届湖南省长沙市雅礼中学高三下学期二模)极值的广义定义如下:如果一个函数在一点的一个邻域(包含该点的开区间)内处处都有确定的值,而以该点处的值为最大(小),这函数在该点处的值就是一个极大(小)值.
    对于函数,设自变量x从变化到,当,是一个确定的值,则称函数在点处右可导;当,是一个确定的值,则称函数在点处左可导.当函数在点处既右可导也左可导且导数值相等,则称函数在点处可导.
    (1)请举出一个例子,说明该函数在某点处不可导,但是该点是该函数的极值点;
    (2)已知函数.
    (ⅰ)求函数在处的切线方程;
    (ⅱ)若为的极小值点,求a的取值范围.
    3.(2024届上海市交通大学附属中学高三下学期四模)已知为实数集的非空子集,若存在函数且满足如下条件:①定义域为时,值域为;②对任意,,均有. 则称是集合到集合的一个“完美对应”.
    (1)用初等函数构造区间到区间的一个完美对应;
    (2)求证:整数集到有理数集之间不存在完美对应;
    (3)若,,且是某区间到区间的一个完美对应,求的取值范围.
    4.(2024届山东省泰安市高三四轮检测)在数学中,由个数排列成的m
    (2)若是“卓然”函数,且“卓然值”为2,求实数m的取值范围;
    (3)证明:是“卓然”函数,并求出该函数“卓然值”的取值范围.
    7.(2024届江西省上饶市稳派上进六校联考高三5月联考)在信息理论中,和是两个取值相同的离散型随机变量,分布列分别为:,,,,,.定义随机变量的信息量,和的“距离”.
    (1)若,求;
    (2)已知发报台发出信号为0和1,接收台收到信号只有0和1.现发报台发出信号为0的概率为,由于通信信号受到干扰,发出信号0接收台收到信号为0的概率为,发出信号1接收台收到信号为1的概率为.
    (ⅰ)若接收台收到信号为0,求发报台发出信号为0的概率;(用,表示结果)
    (ⅱ)记随机变量和分别为发出信号和收到信号,证明:.
    8.(2024届浙江省名校新高考研究联盟高三三模)在平面直角坐标系中,如果将函数的图象绕坐标原点逆时针旋转后,所得曲线仍然是某个函数的图象,则称为“旋转函数”.
    (1)判断函数是否为“旋转函数”,并说明理由;
    (2)已知函数是“旋转函数”,求的最大值;
    (3)若函数是“旋转函数”,求的取值范围.
    9.(2024届山东省泰安肥城市高考仿真模拟三)定义:设和均为定义在上的函数,它们的导函数分别为和,若不等式对任意实数恒成立,则称和为“相伴函数”.
    (1)给出两组函数,①和;②和,分别判断这两组函数是否为“相伴函数”;
    (2)若是定义在上的可导函数,是偶函数,是奇函数,,问是否存在使得和为“相伴函数”?若存在写出的一个值,若不存在说明理由;
    (3),写出“和为相伴函数”的充要条件,证明你的结论.
    10.(2024届山东省潍坊市高考三模)一个完美均匀且灵活的项链的两端被悬挂, 并只受重力的影响,这个项链形成的曲 线形状被称为悬链线.1691年,莱布尼茨、惠根斯和约翰・伯努利等得到“悬链线”方程 ,其中为参数.当时,就是双曲余弦函数,类似地双曲正弦函数 ,它们与正、余弦函数有许多类似的性质.
    (1)类比三角函数的三个性质:
    ①倍角公式 ;
    ②平方关系 ;
    ③求导公式
    写出双曲正弦和双曲余弦函数的一个正确的性质并证明;
    (2)当时,双曲正弦函数图象总在直线的上方,求实数的取值范围;
    (3)若,证明:
    11.(2024届重庆市第一中学校高三下学期模拟)对于数列,定义,满足,记,称为由数列生成的“函数”.
    (1)试写出“函数” ,并求的值;
    (2)若“函数” ,求n的最大值;
    (3)记函数,其导函数为,证明:“函数” .
    12.(上海市控江中学高三三模)设函数定义域为.若整数满足,则称与“相关”于.
    (1)设,,写出所有与“相关”于的整数;
    (2)设满足:任取不同的整数,与均“相关”于.求证:存在整数,使得都与“相关”于;
    (3)是否存在实数,使得函数,满足:存在,能使所有与“相关”于的非零整数组成一个非空有限集?若这样的存在,指出和的大小关系(无需证明),并求出的取值范围;若这样的不存在,说明理由.极小值
    极大值
    备战2025高考数学压轴导数大题训练(全国通用版)
    专题15 导数中的新定义问题
    新高考在试题形式、试卷结构、难度调控等方面深化改革,为面对拔尖创新人才选拔培养等新要求,增加了新定义问题,函数与导数一直是高考中的热点与难点, 是新定义问题的重要载体,本专题总结新定义问题的特点及导数中新定义问题的常见类型,供大家参考.
    新定义问题的特点及求解策略
    1.新定义试题通过新定义一个数学对象或数学运算,以此为基础为学生搭建思维平台,设置试题.该题型形式新颖,考查功能显著,主要表现在四个方面:通过新定义创设数学新语境和话语体系;通过新情境搭建试题框架,创设解题条件;通过新设问设置思维梯度,逐步深入,准确区分不同层次的学生;通过解题过程展现学生数学思维和探究过程,实现对分析、推理、判断、论述等关键能力的考查.
    2.通过给出一个新的定义,或约定一种新的运算,或给出几个新模型来创设新问题的情景,要求在阅读理解的基础上,依据题目提供的信息,联系所学的知识和方法,实心信息的迁移,达到灵活解题的目的.
    3.遇到新定义问题,应耐心读题,分析新定义的特点,弄清新定义的性质,按新定义的要求,“照章办事”,逐条分析、运算、验证,使得问题得以解决.
    【例1】(2024届江苏省扬州中学高三下学期全真模拟)帕德近似是法国数学家帕德发明的用多项式近似特定函数的方法.给定两个正整数m,n,函数fx在x=0处的m,n阶帕德近似定义为:,且满足:f0=R0,f'0=R'0,f″0=R″0,…,fm+n0=Rm+n0.注:,f‴x=f″x',f4x=f‴x',f5x=f4(x)',…已知fx=ex在x=0处的1,1阶帕德近似为Rx=1+ax1+bx.
    (1)求实数a,b的值;
    (2)当x∈0,1时,试比较fx与Rx的大小,并证明;
    (3)已知正项数列an满足:a1=12,anean+1=ean−1,求证:12n≤an≤12n−1.
    【解析】(1)由题意得R'x=a1+bx−b1+ax1+bx2=a−b1+bx2,R″x=−2ba−b1+bx3,
    f0=f'0=f″0=1,故R'0=a−b=1,R″0=−2ba−b=1,
    解得a=12,.
    (2)由上可得Rx=1+x21−x2=2+x2−x,要比较ex与2+x2−x的⼤⼩,
    x∈0,1,只需比较1与2+x2−xe−x的⼤⼩,
    令gx=2+x2−xe−x,g'x=42−x2−2+x2−xe−x=x22−x2e−x,
    所以g'x>0,从而可得gx在上单调递增,
    所以gx>g0=1,即2+x2−x>ex,所以fx0,
    bn+1bn=32n−1−132n−1=132n−1+10,
    故y=fxx在0,+∞上为增函数;
    (2)lnab−lnba+mba−ab≤0⇔alna−blnba2−b2≤m,
    取fx=xlnx,gx=x2,因为,所以由柯西中值定理,∃ξ∈b,a,
    使得fa−fbga−gb=alna−blnba2−b2=f'ξg'ξ=1+lnξ2ξ,
    由题则有:,设Gx=1+lnx2x00,当10,1+r2x>0,
    则f'x=B0Nr1r2x+P1r1+P2r21+r1xNP1−11+r2xNP2−1,
    令f'x=B0Nr1r2x+P1r1+P2r21+r1xNP1−11+r2xNP2−1>0,解得x0,
    则x=2,x=−2为y=x4−4x2的极小值点,x=0为极大值点,函数y=x4−4x2的图象如图,
    由函数y=kx+d为函数y=x4−4x2与y=4x2−16在区间m,n上的“分割函数”,
    得存在d0≥d,使得直线与函数y=x4−4x2的图象相切,
    且切点的横坐标t∈[−2,−2]∪[2,2],
    此时切线方程为y=(4t3−8t)x+4t2−3t4,即,
    设直线y=kx+d与y=4x2−16的图象交于点x1,y1,x2,y2,
    则y=kx+dy=4x2−16消去y得,则,
    于是|x1−x2|=(x1+x2)2−4x1x2=k216+16+d≤k216+16+d0
    =(t3−2t)2+16+4t2−3t4=t6−7t4+8t2+16
    令,则k'(s)=3s2−14s+8=(3s−2)(s−4)≤0,
    当且仅当时,k'(s)=0,所以k(s)在[2,4]上单调递减,,
    因此x1−x2的最大值为23,所以n−m的最大值为23.
    (五)定义新性质
    此类问题通常是给出某类函数所具有的一个性质,然后利用该性质求解问题,因此该函数满足的性质就是求解问题的关键.
    【例8】(2024届浙江省绍兴市柯桥区三模)若函数α(x)有且仅有一个极值点m,函数β(x)有且仅有一个极值点n,且m>n,则称α(x)与β(x)具有性质α−β//m>n.
    (1)函数φ1(x)=sinx−x2与φ2x=ex−x是否具有性质φ1−φ2//x0>0?并说明理由.
    (2)已知函数fx=aex−lnx+1与gx=lnx+a−ex+1具有性质f−g//x1>x2.
    (i)求a的取值范围;
    (ii)证明:gx1>x2.
    【解析】(1)函数φ1(x)=sinx−x2与φ2x=ex−x具有性质φ1−φ2//x0>0,理由如下:
    φ1'(x)=csx−2x,令ℎx=φ1'x=csx−2x,则ℎ'x=−sinx−20,φ1'1=cs1−20,
    故φ2(x)在−∞,0上单调递减,在0,+∞上单调递增,故φ2(x)有且仅有一个极值点0,
    故函数φ1(x)=sinx−x2与φ2x=ex−x具有性质φ1−φ2//x0>0;
    (2)(i)f'x=aex−1x+1, 又x+1>0,故x>−1,
    当a≤0时,f'x=aex−1x+10时, 令mx=f'x=aex−1x+1,则m'x=aex+1x+12>0恒成立,
    故f'x在−1,+∞上单调递增,g'x=1x+a−ex,,故x>−a,
    由a>0,令nx=g'x=1x+a−ex,则n'x=−1x+a2−ex0,又时,g'x→−∞,
    故此时存在x2∈0,+∞,使gx在−a,x2上单调递增,在x2,+∞上单调递减,
    则gx有唯一极值点x2∈0,+∞,即有f'x1=aex1−1x1+1=0,g'x2=1x2+a−ex2=0,
    即ex1=1ax1+1,ex2=1x2+a,此时需满足x1>x2>0,则ex1>ex2,
    故有1ax1+1>1x2+a,即x2>ax1,即a1x2+a,此时需满足0>x1>x2,即x2>ax1,则a>x2x1,
    由x2x1x2>0,则ex2=1x2+a>e0=1,故00得−10在0,1上成立,进而k≥ℎ1=3,故.
    (3)先证明必要性:若fx为R上的严格增函数,
    则任取D1=a1,b1,D2=a2,b2,MfD1=fb1,MfD2=fb2,mfD1=fa1,mfD2=fa2,
    因为D1≠D2,所以或或或,
    因为为上的严格增函数,所以可得:
    或或或,
    所以不难可得:,
    所以或成立.
    同时对为上的严格减函数,同理可证.
    下面证明充分性:当与其中一式成立时,
    不可能为常值函数,先任取,总有或,
    假设存在,使得,
    记,则,
    因为存在,则或,
    不妨设,则,否则当,
    此时,矛盾,
    进而可得,则,
    因此①.最后证明为上的严格减函数,任取,需考虑如下情况:
    情况一:若,则,
    否则,记,
    则,,
    同理若,
    所以,根据①可得:.
    情况二:若,则,
    否则,,由此矛盾,
    因为,同情况一可得矛盾,因此.
    情况三:若,同上述可得,
    ,所以.
    情况四:若,同上述可得,,,所以.
    情况五:若,同上述情况二可证明恒成立.
    情况六:若,同上述情况一可证明恒成立.即为上的严格增函数.
    【例3】(2024届河南省信阳市名校高三下学期全真模拟)已知函数,其中,.若点在函数的图像上,且经过点的切线与函数图像的另一个交点为点,则称点为点的一个“上位点”,现有函数图像上的点列,,…,,…,使得对任意正整数,点都是点的一个“上位点”.
    (1)若,请判断原点是否存在“上位点”,并说明理由;
    (2)若点的坐标为,请分别求出点、的坐标;
    (3)若的坐标为,记点到直线的距离为.问是否存在实数和正整数,使得无穷数列、、…、…严格减?若存在,求出实数的所有可能值;若不存在,请说明理由.
    【解析】(1)已知,则,得,
    故函数经过点的切线方程为,
    其与函数图像无其他交点,所以原点不存在“上位点”.
    (2)设点的横坐标为,为正整数,
    则函数图像在点处的切线方程为,
    代入其“上位点”,得,
    化简得,即,
    故,因为,得(*),
    又点的坐标为,所以点的坐标为,点的坐标为.
    (3)将代入,解得,由(*)得,.
    即,又,故是以2为首项,为公比的等比数列,
    所以,即,.
    令,则严格减,
    因为,所以函数在区间上严格增.
    当时,,于是当时,严格减,符合要求
    当时,.
    因为时,
    所以当时,,
    从而当时严格增,不存在正整数,
    使得无穷数列,,…,严格减.综上,.
    【例4】(2024届福建省泉州市高三5月适应性练习)将足够多的一批规格相同、质地均匀的长方体薄铁块叠放于水平桌面上,每个铁块总比其下层铁块向外伸出一定的长度,如下图,那么最上层的铁块最多可向桌缘外伸出多远而不掉下呢?这就是著名的“里拉斜塔”问题.将铁块从上往下依次标记为第1块、第2块、第3块、……、第n块,将前块铁块视为整体,若这部分的重心在第块的上方,且全部铁块整体的重心在桌面的上方,整批铁块就保持不倒.设这批铁块的长度均为1,若记第n块比第块向桌缘外多伸出的部分的最大长度为,则根据力学原理,可得,且为等差数列.
    (1)求的通项公式;
    (2)记数列的前项和为.
    ①比较与的大小;
    ②对于无穷数列,如果存在常数,对任意的正数,总存在正整数,使得,,则称数列收敛于,也称数列的极限为,记为;反之,则称不收敛.请根据数列收敛的定义判断是否收敛?并据此回答“里拉斜塔”问题.
    【解析】(1)依题意,第1块铁块比第2块铁块向桌外伸出部分的最大长度为第1块铁块自身长度的一半,则,由为等差数列,得其首项为,公差,
    因此,即,
    所以的通项公式是.
    (2)①由(1)知,,
    令函数,求导得,即函数在上递减,
    则,即,取,于是,
    则,
    所以.
    ②不收敛.
    给定正数,对,令,则,
    解得,取(表示不超过的最大整数),
    显然当时,不等式不成立,即有,
    因此数列不收敛;
    取,则当时,,
    因此当时,成立,所以不收敛.
    的意义是块叠放的铁块最上层的最多可向桌缘外伸的长度,因为不收敛于任意正数,
    所以只要铁块足够多,最上层的铁块最多可向桌缘外伸出的长度可以大于任意正数.
    【例5】(2024届安徽省合肥市第八中学高三最后一卷)贝塞尔曲线(Be'zier curve)是一种广泛应用于计算机图形学、动画制作、CAD设计以及相关领域的数学曲线.它最早来源于Bernstein多项式.引入多项式,若是定义在上的函数,称,为函数的n次Bernstein多项式.
    (1)求在上取得最大值时x的值;
    (2)当时,先化简,再求的值;
    (3)设,在内单调递增,求证:在内也单调递增.
    【解析】(1)由题意,,

    令,得,当时,,当时,,
    所以在上单调递增,在上单调递减,
    所以当时,在上取得最大值;
    (2)

    所以;
    (3)
    由,
    上式

    而在内单调递增,所以,
    所以,故,所以在内也单调递增.
    1.(2024届天津市滨海新区高考模拟检测)已知函数,其中为实数.
    (1)当时,
    ①求函数的图象在(为自然对数的底数)处的切线方程;
    ②若对任意的,均有,则称为在区间上的下界函数,为在区间上的上界函数.若,且为在上的下界函数,求实数的取值范围.
    (2)当时,若,,且,设,.证明:.
    【解析】(1)①当时,,所以,
    所以函数的图像在处的切线斜率.又因为,
    所以函数的图象在处的切线方程为,
    ②因为函数为在上的下界函数,
    所以,即.
    因为,所以,故.
    令,,则.
    设,,则,
    所以当时,,从而函数在上单调递增,所以,
    故在上恒成立,所以函数在上单调递增,从而.
    因为在上恒成立,所以在上恒成立,
    故,即实数的取值范围为.
    (2)当时,,,,
    要证,即证,因为,
    所以只要证,
    即证,
    因为,,
    即证,
    令,即证,
    因为,即证(*),
    令,则.构造函数:
    则,令,
    则,
    因为,,,
    所以.所以在单调递增.
    得到,可知在单调递减,.
    所以(*)成立,原命题成立.
    2.(2024届湖南省长沙市雅礼中学高三下学期二模)极值的广义定义如下:如果一个函数在一点的一个邻域(包含该点的开区间)内处处都有确定的值,而以该点处的值为最大(小),这函数在该点处的值就是一个极大(小)值.
    对于函数,设自变量x从变化到,当,是一个确定的值,则称函数在点处右可导;当,是一个确定的值,则称函数在点处左可导.当函数在点处既右可导也左可导且导数值相等,则称函数在点处可导.
    (1)请举出一个例子,说明该函数在某点处不可导,但是该点是该函数的极值点;
    (2)已知函数.
    (ⅰ)求函数在处的切线方程;
    (ⅱ)若为的极小值点,求a的取值范围.
    【解析】(1),为该函数的极值点,
    当,,
    当,,
    则该函数在处的左导数为,右导数为1,所以该函数在处不可导.
    (2)(ⅰ)根据题意,,则切点,
    又,则,所以切线方程为;
    (ⅱ),
    因为当时,,故与同号,
    ,先考察的性质,
    由于为偶函数,只需分析其在上的性质即可,
    ,设,
    则,,
    则必有,即.①否则,若,即,
    则必存在一个区间,使得,则在单调递减,又,
    则在区间内小于0,则在单调递减,
    又,故在区间内小于0,
    故在区间内小于0,则不可能为的极小值点.
    ②当时,,
    令,,
    令,则,
    易知在区间上单调递增,
    对,,
    则在区间上大于0,
    故在区间上单调递增.
    故在区间上单调递增.
    又,故,故在区间上单调递增,
    又,故,故在区间上单调递增,
    又,故,,
    则,,
    故当时,,由偶函数知时,,
    故为的极小值点,所以a的取值范围为.
    3.(2024届上海市交通大学附属中学高三下学期四模)已知为实数集的非空子集,若存在函数且满足如下条件:①定义域为时,值域为;②对任意,,均有. 则称是集合到集合的一个“完美对应”.
    (1)用初等函数构造区间到区间的一个完美对应;
    (2)求证:整数集到有理数集之间不存在完美对应;
    (3)若,,且是某区间到区间的一个完美对应,求的取值范围.
    【解析】(1),当时,,则其值域为,满足条件①,根据复合函数单调性知在单调递增,则其满足条件②,
    故可取.
    (2)假设有是集合到的一个完美对应,
    则有,其中,于是,,
    由完美对应的定义,存在整数,使得且,
    这与为整数矛盾,故假设不成立.所以,整数集到有理数集之间不存在完美对应.
    (3),,得或,
    若,则严格递增,且,此时;满足题意;
    若,则时,;时,;时,;
    则在上单调递增,在上单调递减,在上单调递增;
    又,故只有极小值才满足题意,即,,
    若,则时,;时,;时,;
    则在单调递增,在单调递减,在单调递增;
    又,故只有极大值才满足题意,即,即.综上, 的取值范围是 .
    4.(2024届山东省泰安市高三四轮检测)在数学中,由个数排列成的m行n列的数表称为矩阵,其中称为矩阵A的第i行第j列的元素.矩阵乘法是指对于两个矩阵A和B,如果4的列数等于B的行数,则可以把A和B相乘,具体来说:若,,则,其中.已知,函数.
    (1)讨论的单调性;
    (2)若是的两个极值点,证明:,.
    【解析】(1)由矩阵乘法定义知,,
    ∵,∴当时,,单调递增,
    时,方程的判别式,
    当时,,,单调递增,
    当或时,,令,方程两根记为,,
    则,,当时,,,
    当时,,单调递增,时,,单调递减,
    当时,,当和时,单调递增,
    当时,,单调递减,综上,当时,单调递增,
    当时,在上单调递增,在上单调递减,
    当时,在和上单调递增,在上单调递减.
    (2)∵有两个极值点,由(1)知,设,
    ∵,∴,
    ∵,,∴,∴单调递增,∴,
    由(1)知,,
    ∴,即,∴,
    又由(1)知在上单调递减且,
    ∴,∴.
    5.(2024届上海市七宝中学高三三模)若曲线C的切线l与曲线C共有n个公共点(其中,),则称l为曲线C的“”.
    (1)若曲线在点处的切线为,另一个公共点的坐标为,求的值;
    (2)求曲线所有的方程;
    (3)设,是否存在,使得曲线在点处的切线为?若存在,探究满足条件的t的个数,若不存在,说明理由.
    【解析】(1)依题意,该切线的斜率为,因此.
    (2)由,求导得,
    则曲线在处的切线方程为:,
    令,整理得,
    此切线为切线,等价于方程有且仅有一个根,即,即,
    所以曲线的切线仅有一条,为.
    (3)由,得曲线在点处的切线方程为:
    ,即,
    令,
    求导得,由,得,
    对,当时,为严格增函数;
    当时,为严格减函数,
    函数所有的极大值为,当时,极大值等于0,即,
    当为正整数时,极大值全部小于0,即在无零点,
    当为负整数时,极大值全部大于0,函数所有的极小值为,当时,极小值,
    且随着的增大,极小值越来越小,
    因此在点处的切线为切线,
    等价于有三个零点,等价于,即有解,
    令,则,
    因此为上的严格增函数,因为,
    于是存在唯一实数,满足,
    所以存在唯一实数,使得曲线在点处的切线为切线.
    6.(2024届上海市华东师范大学第二附属中学2高三下学期四模)对于函数的导函数,若在其定义域内存在实数和t,使得成立,则称是“卓然”函数,并称t是的“卓然值”.
    (1)试分别判断函数,和,是不是“卓然”函数?并说明理由;
    (2)若是“卓然”函数,且“卓然值”为2,求实数m的取值范围;
    (3)证明:是“卓然”函数,并求出该函数“卓然值”的取值范围.
    【解析】(1)函数是“卓然”函数,因为,
    当时,则有,,满足;
    因为,,
    当时,,而,所以,不可能成立,
    即不存在实数,满足成立,所以,不是“卓然”函数;
    (2)由题意可得,,
    所以有解,即有解.
    对于函数:
    因为,,
    所以;,
    令,则,解得:,
    所以严格增区间:,
    严格减区间:,值域:.
    所以实数的取值范围是.
    (3),,设,

    当时,恒成立,此时不存在使得成立,不合题意;
    当时,在上严格减,所以在上严格增,
    因为,
    所以存在使,,
    当时,严格减,
    当时,严格增,
    所以,
    由,所以,
    此时不存在使得成立,不合题意;
    当时,若,则,从而,所以在上严格增,
    当时,设,则,
    设,当时,在上严格增,
    且,所以,从而,
    所以在上严格增,所以,
    从而,所以在上严格增,又,
    由零点存在性定理,存在使得,即成立,符合题意;
    当时,,显然存在零点符合题意;当时,在上严格减,
    且,所以,从而,所以在上严格减,
    又时,,存在,使得,即,
    当时,严格增,当时,严格减,
    又时,,
    由零点存在性定理,存在使得,即成立,符合题意;
    综上所述,为“卓然”函数,该函数“卓然”取值范围是.
    7.(2024届江西省上饶市稳派上进六校联考高三5月联考)在信息理论中,和是两个取值相同的离散型随机变量,分布列分别为:,,,,,.定义随机变量的信息量,和的“距离”.
    (1)若,求;
    (2)已知发报台发出信号为0和1,接收台收到信号只有0和1.现发报台发出信号为0的概率为,由于通信信号受到干扰,发出信号0接收台收到信号为0的概率为,发出信号1接收台收到信号为1的概率为.
    (ⅰ)若接收台收到信号为0,求发报台发出信号为0的概率;(用,表示结果)
    (ⅱ)记随机变量和分别为发出信号和收到信号,证明:.
    【解析】(1)因为,所以,
    所以的分布列为:
    所以.
    (2)(ⅰ)记发出信号和分别为事件,收到信号和分别为事件,
    则,,,,
    所以

    所以;
    (ⅱ)由(ⅰ)知,则,
    则,
    设,则,
    所以当时,单调递增,当时,单调递减;
    所以,即(当且仅当时取等号),
    所以,
    所以

    当且仅当,即,时等号成立,
    所以.
    8.(2024届浙江省名校新高考研究联盟高三三模)在平面直角坐标系中,如果将函数的图象绕坐标原点逆时针旋转后,所得曲线仍然是某个函数的图象,则称为“旋转函数”.
    (1)判断函数是否为“旋转函数”,并说明理由;
    (2)已知函数是“旋转函数”,求的最大值;
    (3)若函数是“旋转函数”,求的取值范围.
    【解析】(1)函数不是“旋转函数”,理由如下:
    逆时针旋转后与轴重合,当时,有无数个与之对应,与函数的概念矛盾,
    因此函数不是“旋转函数”.
    (2)由题意可得函数与函数最多有1个交点,
    且,所以最多有一个根,
    即最多有一个根,
    因此函数与函数R最多有1个交点,
    即函数在上单调,
    因为,且,
    所以,所以,
    即,,即的最大值为.
    (3)由题意可得函数与函数最多有1个交点,
    即,
    即函数与函数最多有1个交点,
    即函数在上单调,
    ,当时,
    所以,
    令,则,
    因为在上单调减,且,
    所以存在,使,
    即,
    所以在单调递增,单调递减,
    所以,即.
    9.(2024届山东省泰安肥城市高考仿真模拟三)定义:设和均为定义在上的函数,它们的导函数分别为和,若不等式对任意实数恒成立,则称和为“相伴函数”.
    (1)给出两组函数,①和;②和,分别判断这两组函数是否为“相伴函数”;
    (2)若是定义在上的可导函数,是偶函数,是奇函数,,问是否存在使得和为“相伴函数”?若存在写出的一个值,若不存在说明理由;
    (3),写出“和为相伴函数”的充要条件,证明你的结论.
    【解析】(1)第①组是,第②组不是.
    ①中,函数和,可得和,
    所以,所以这两组函数是“相伴函数”.
    ②中,函数和,和,
    所以不一定为非正数,
    所以这两组函数不是 “相伴函数”.
    (2)存在,使得和为“相伴函数”.
    证明如下:
    由,
    所以,
    可得.
    若和为“相伴函数”则成立,
    即,
    若,由,可得,
    则可取,满足成立;
    若,所以,
    若,则不等式无解;若,则无解,
    综上可得,存在,使得和为“相伴函数”.
    (3)“和为相伴函数”的充要条件是.
    因为,
    若和为相伴函数
    即对恒成立,
    可得

    即,
    即,可得,
    由于取遍内的所有实数,因此当且仅当时成立,
    所以,所以必要性得证.
    下面证明充分性:
    已知,则,

    此时,所以,
    即成立,和为相伴函数.
    所以“和为相伴函数”的充要条件是.
    10.(2024届山东省潍坊市高考三模)一个完美均匀且灵活的项链的两端被悬挂, 并只受重力的影响,这个项链形成的曲 线形状被称为悬链线.1691年,莱布尼茨、惠根斯和约翰・伯努利等得到“悬链线”方程 ,其中为参数.当时,就是双曲余弦函数,类似地双曲正弦函数 ,它们与正、余弦函数有许多类似的性质.
    (1)类比三角函数的三个性质:
    ①倍角公式 ;
    ②平方关系 ;
    ③求导公式
    写出双曲正弦和双曲余弦函数的一个正确的性质并证明;
    (2)当时,双曲正弦函数图象总在直线的上方,求实数的取值范围;
    (3)若,证明:
    【解析】(1)平方关系:;
    倍角公式:;导数:.
    理由如下:平方关系,;
    倍角公式:;
    导数:,;
    以上三个结论,证对一个即可.
    (2)构造函数,,由(1)可知,
    ①当时,由,
    又因为,故,等号不成立,
    所以,故为严格增函数,
    此时,故对任意,恒成立,满足题意;
    ②当时,令,
    则,可知是严格增函数,
    由与可知,存在唯一,使得,
    故当时,,则在上为严格减函数,
    故对任意,,即,矛盾;
    综上所述,实数的取值范围为;
    (3)因为,
    所以原式变为,
    即证,
    设函数,即证,,
    设,,
    时,在上单调递增,即在上单调递增,
    设,则,
    由于在上单调递增,,
    所以,即,故在上单调递增,

    由,得.
    令,则,
    所以在上单调递增.
    因为.所以当时,,所以当时,,
    故n的最大值为5.
    (3)证明:由题意得
    由,得,
    所以,所以,
    所以
    12.(上海市控江中学高三三模)设函数定义域为.若整数满足,则称与“相关”于.
    (1)设,,写出所有与“相关”于的整数;
    (2)设满足:任取不同的整数,与均“相关”于.求证:存在整数,使得都与“相关”于;
    (3)是否存在实数,使得函数,满足:存在,能使所有与“相关”于的非零整数组成一个非空有限集?若这样的存在,指出和的大小关系(无需证明),并求出的取值范围;若这样的不存在,说明理由.
    【解析】(1)若要整数与“相关”于,即:
    由于,故这等价于.
    即,得到满足条件的全部为.
    (2)由题意知,这十个数中,任取其中两个,其乘积都不为正数.
    这意味着,这十个数中至多有一个正数,也至多有一个负数.
    所以这十个数中至多有两个数不等于零.
    假设不全为零,不全为零,也不全为零.
    那么这十个数中已经出现了三个不为零的数,矛盾.
    所以必定存在整数,使得.
    此时,所以都与“相关”于.
    (3)原条件等价于下列两个命题之一成立:
    ①存在使得,且集合是非空有限集;
    ②存在使得,且集合是非空有限集.
    设,则,从而当时,当时.
    所以在上递增,在上递减,从而.
    对求导可得.
    若,则当时,由且知;
    当时,有.
    所以,,从而都不是非空有限集,故此时命题①和②都不成立;
    若,则当时,
    得;
    当时,由有
    .
    所以在上递减,从而对有.
    所以对任意都有,从而命题①不成立;而同时这意味着包含一切非零整数,所以命题②不成立;
    若,则当时,由,
    得;
    当时,由知,从而

    故,从而一定是有限集.
    而,,,
    所以,从而一定是非空有限集.
    同时,上面已经证明,所以此时命题②成立;
    若,则当时,有;
    当时,有.
    所以,,从而都不是非空有限集,故此时命题①和②都不成立.
    综上,的取值范围是,且此时存在使得,且集合是非空有限集.
    这表明对每个满足条件的,都有.
    −∞,0
    x=0
    0,23k
    x=32k
    23k,+∞
    f'x
    0
    =0

    相关试卷

    备战2025高考数学压轴导数大题训练(全国通用版)专题14三次函数(学生版+解析):

    这是一份备战2025高考数学压轴导数大题训练(全国通用版)专题14三次函数(学生版+解析),共47页。

    备战2025高考数学压轴导数大题训练(全国通用版)专题11函数中的同构问题(学生版+解析):

    这是一份备战2025高考数学压轴导数大题训练(全国通用版)专题11函数中的同构问题(学生版+解析),共46页。

    备战2025高考数学压轴导数大题训练(全国通用版)专题08极值点偏移问题(学生版+解析):

    这是一份备战2025高考数学压轴导数大题训练(全国通用版)专题08极值点偏移问题(学生版+解析),共60页。

    • 精品推荐
    • 所属专辑
    欢迎来到教习网
    • 900万优选资源,让备课更轻松
    • 600万优选试题,支持自由组卷
    • 高质量可编辑,日均更新2000+
    • 百万教师选择,专业更值得信赖
    微信扫码注册
    qrcode
    二维码已过期
    刷新

    微信扫码,快速注册

    手机号注册
    手机号码

    手机号格式错误

    手机验证码 获取验证码

    手机验证码已经成功发送,5分钟内有效

    设置密码

    6-20个字符,数字、字母或符号

    注册即视为同意教习网「注册协议」「隐私条款」
    QQ注册
    手机号注册
    微信注册

    注册成功

    返回
    顶部
    Baidu
    map