文档内容
期中检测卷 04
姓名:__________________ 班级:______________ 得分:_________________
注意事项:
本试卷满分150分,考试时间120分钟,试题共22题.答卷前,考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自
己的姓名、班级等信息填写在试卷规定的位置.
一、选择题(本大题共8小题,每小题5分,共40分)在每小题所给出的四个选项中,只有一项是符合题
目要求的.
1.在等差数列{a}中,a+a=3,a+a=7,则a+a =( )
n 1 2 5 6 9 10
A.8 B.9 C.10 D.11
【答案】D
【分析】根据等差数列的性质可得:(a+a)+(a+a )=2(a+a),即可求出.
1 2 9 10 5 6
【解答】解:(a+a)+(a+a )=2(a+a),则a+a =2×7﹣3=11,
1 2 9 10 5 6 9 10
故选:D.
【知识点】等差数列的性质
2.设函数f(x)=x,则 =( )
A.0 B.1 C.2 D.﹣1
【答案】B
【分析】根据题意,由导数的定义可得 =f′(1),求出f(x)的导数,求出
f′(1)的值,即可得答案.
【解答】解:根据题意, = =f′(1),
又由f(x)=x,则f′(x)=1,则有f′(1)=1,
则有 =1;
故选:B.
【知识点】导数及其几何意义、变化的快慢与变化率
1 / 163.已知正项等比数列{a}中a=9a,若存在两项a 、a,使 ,则 的最小值为( )
n 9 7 m n
A.5 B. C. D.
【答案】A
【分析】由已知结合等比数列的性质及通项公式可求m+n,然后结合基本不等式即可求解.
【解答】解:因为正项等比数列{a}中a=9a,
n 9 7
所以q2= =9,即q=3,
若存在两项a 、a,使 ,
m n
则 =27a2,
1
所以m+n=5,m>0,n>0,m≠n),
则 = ( )= =5,
当且仅当 且n+m=5即m=1,n=4时取等号,
故选:A.
【知识点】等比数列的通项公式
4.明代数学家程大位编著的《算法统宗》是中国数学史上的一座丰碑.其中有一段著述“远望巍巍塔七层,
红光点点倍加增,共灯三百八十一”.注:“倍加增”意为“从塔顶到塔底,相比于上一层,每一层灯
的盏数成倍增加”,则该塔正中间一层的灯的盏数为( )
A.3 B.12 C.24 D.48
【答案】C
【分析】根据题意,设从塔顶到塔底,每一层灯的盏数组成数列{a},由等比数列的定义可得数列{a}是
n n
公比为2的等比数列,由等比数列的前n项和可得S = =127a =381,解可得a 的值,
7 1 1
2 / 16由等比数列的通项公式计算可得答案.
【解答】解:根据题意,设从塔顶到塔底,每一层灯的盏数组成数列{a},则数列{a}是公比为2的等比数
n n
列,
又由“共灯三百八十一”,则有S= =127a=381,解可得a=3,
7 1 1
则中间层的灯盏数a=aq3=24,
4 1
故选:C.
【知识点】等比数列的前n项和
5.若对于任意的0<x<x<a,都有 ,则a的最大值为( )
1 2
A.2e B.e C.1 D.
【答案】C
【分析】整理所给的不等式,构造新函数,结合导函数研究函数的单调性即可求得最终结果.
【解答】解:∵ ,
∴ < ,
据此可得函数f(x)= 在定义域(0,a)上单调递增,
其导函数:f′(x)= =﹣ ≥0在(0,a)上恒成立,
据此可得:0<x≤1,
即实数a的最大值为1.
故选:C.
【知识点】利用导数研究函数的单调性
6.已知奇函数f(x)= ,满足f(a﹣b)+f(a﹣b﹣mn)≤0(a,b,m,n R)则代数式
(a﹣1)2+b2的取值范围为( ) ∈
A. B. C.[4,+∞) D.[2,+∞)
3 / 16【答案】D
【分析】由已知奇函数可求m,n,然后结合其单调性可得关于a,b的不等式,再由两点间距离公式及点
到直线的距离公式可求.
【解答】解:奇函数f(x)= ,
当x<0时,﹣x>0,
∴f(﹣x)=(﹣x)2+2(﹣x)=﹣f(x),
∴f(x)=2x﹣x2,
∴m=﹣1,n=2,mn=﹣2,且f(x)= 在R上单调递增,
∴f(a﹣b)+f(a﹣b+2)≤0可得f(a﹣b)≤f(b﹣a﹣2),
∴a﹣b≤b﹣a﹣2,
∴a﹣b+1≤0,
则(a﹣1)2+b2的几何意义时在直线a﹣b+1=0上及左上方区域内任取一点,到点(1,0)的
距离的平方,
结合图象可知,当AB与a﹣b+1=0垂直时,所求距离最小,
d2= =2,没有最大值.
故选:D.
【知识点】利用导数研究函数的单调性
7.如图是函数y=f(x)的导函数y=f′(x)的图象,给出下列命题:
﹣3是函数y=f(x)的极值点;
①﹣1是函数y=f(x)的最小值点;
②y=f(x)在x=0处切线的斜率小于零;
③y=f(x)在区间(﹣3,1)上单调递增.
④则正确命题的序号是( )
4 / 16A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【答案】D
【分析】根据导函数的图象得到导函数的符号,根据导函数的符号判断出函数单调性,根据函数的单调性
求出函数的极值及最值,判断出①②④的对错根据函数在切点的导数为切线的斜率,判断出③的
对错.
【解答】解:由导函数y=f′(x)的图象知
f(x)在(﹣∞,﹣3)单调递减,(﹣3,+∞)单调递增
所以①﹣3是函数y=f(x)的极小值点,即最小值点
故①对②不对
∵0 ,(﹣3,+∞)
又在(﹣3,+∞)单调递增
∈
∴f′(0)>0
故③错
∵f(x)在(﹣3,+∞)单调递增
∴y=f(x)在区间(﹣3,1)上单调递增
故④对
故选:D.
【知识点】利用导数研究函数的单调性、函数在某点取得极值的条件
8.等差数列 ,满足|a|+|a|+…+|a|=|a+1|+|a+1|+…+|a+1|=|a+2|+|a+2|+…+|
1 2 n 1 2 n 1 2
a+2|=|a+3|+|a+3|+…+|a+3|=2010,则( )
n 1 2 n
A.n的最大值是50 B.n的最小值是50
C.n的最大值是51 D.n的最小值是51
【答案】A
【分析】不妨设a >0,d<0,由对称性可得:n=2k,k N*.可得 ,a +3<0.解得d<﹣3.
1 k+1
可得a
1
+a
2
+……+a
k
﹣(a
k+1
+……+a
2k
)=2010,∈可得k2d=﹣2010,解出即可得出.
【解答】解:不妨设a>0,d<0,
1
由对称性可得:n=2k,k N*.
∈
5 / 16则 ,a +3<0.
k+1
a+(k﹣1)d>0,a+kd<0,a+kd+3<0,
1 1 1
∴d<﹣3.
∴a+a+……+a﹣(a +……+a )=2010,
1 2 k k+1 2k
∴k2d=﹣2010,
∴﹣ <﹣3,解得:k< ,
∴2k<2 ,∴2k≤50.
∴n的最大值为50.
故选:A.
【知识点】等差数列的性质
二、多选题(本大题共4小题,每小题5分,共20分)在每小题所给出的四个选项中,有多项是符合题目
要求的;错选或多选不得分。
9.设数列{a}是等差数列,S 是其前n项和,a>0且S=S,则( )
n n 1 6 9
A.d>0 B.a=0
8
C.S 或S 为S 的最大值 D.S>S
7 8 n 5 6
【答案】BC
【分析】由a>0且S=S,利用求和公式可得:a=0,d<0.即可判断出结论.
1 6 9 8
【解答】解:a>0且S=S,∴6a+ d=9a+ d,化为:a+7d=0,可得a=0,d<0.
1 6 9 1 1 1 8
S 或S 为S 的最大值,S<S.
7 8 n 5 6
故选:BC.
【知识点】等差数列的性质、等差数列的前n项和
10.设等差数列{a}的前n项和为S,公差为d.已知a=12,S >0,a<0,则( )
n n 3 12 7
A.a>0
6
B.
C.S<0时,n的最小值为13
n
D.数列 中最小项为第7项
6 / 16【答案】ABCD
【分析】S >0,a <0,利用等差数列的求和公式及其性质可得:a+a >0,a >0.再利用a =a+2d=
12 7 6 7 6 3 1
12,可得 <d<﹣3.a >0.利用S =13a <0.可得S <0时,n的最小值为 13.数列
1 13 7 n
中,n≤6时, >0.7≤n≤12时, <0.n≥13时, >0.进而判断出D是否正确.
【解答】解:∵S >0,a<0,
12 7
∴ >0,a+6d<0.
1
∴a+a>0,a>0.
6 7 6
∴2a+11d>0,a+5d>0,
1 1
又∵a=a+2d=12,
3 1
∴ <d<﹣3.a>0.
1
S = =13a<0.
13 7
∴S<0时,n的最小值为13.
n
数列 中,n≤6时, >0,7≤n≤12时, <0,n≥13时, >0.
对于:7≤n≤12时, <0.S>0,但是随着n的增大而减小;a<0,
n n
但是随着n的增大而减小,可得: <0,但是随着n的增大而增大.
∴n=7时, 取得最小值.
综上可得:ABCD都正确.
故选:ABCD.
【知识点】等差数列的性质
11.已知定义在R上的函数f(x),其导函数f′(x)的大致图象如图所示,则下列叙述不正确的是
( )
7 / 16A.f (a)>f (e)>f (d)
B.函数f (x)在[a,b]上递增,在[b,d]上递减
C.函数f (x)的极值点为c,e
D.函数f (x)的极大值为f (b)
【答案】ABD
【分析】根据导数与函数单调性的关系及所给图象可得f(x)的单调性,判断函数的极值即可.
【解答】解:由导数与函数单调性的关系知,当f′(x)>0时f(x)递增,f′(x)<0时f(x)递减,
结合所给图象知,x (a,c)时,f′(x)>0,
∴f(x)在(a,c)上单调递增,
∈
x (c,e)时,f′(x)<0,
∴f(x)在(c,e)上单调递减,
∈
函数f(x)在x=c处取得极大值,在x=e处取得极小值;
f(c)>f(e),
故选:ABD.
【知识点】利用导数研究函数的单调性、函数的图象与图象的变换
12.设点P是曲线y=ex﹣ x+ 上的任意一点,P点处的切线的倾斜角为 ,则角 的取值范围包含下列
哪些( ) α α
A.[ ) B.[ , )
C.[0, ) D.[0, )∪[ , )
π
【答案】CD
【分析】求得函数的导数,可得切线的斜率,由指数函数的值域,可得斜率的范围,由正切函数的图象和
性质,可得倾斜角的范围.
【解答】解:y=ex﹣ x+ 的导数为y′=ex﹣ ,
由ex>0,可得切线的斜率k>﹣ ,
由tan >﹣ ,可得0≤ < 或 < < ,
则C,D正确,
α α α π
8 / 16故选:CD.
【知识点】利用导数研究曲线上某点切线方程
三、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分.不需写出解答过程,请把答案直接填写在横线上)
13.等差数列{a}的前n项和为S,且S =4S=100,则a 的通项公式为 ﹣ .
n n 10 5 n
【答案】a=2n-1
n
【分析】设公差为d,可得 ,解得即可.
【解答】解:设公差为d,由S =4S=100,可得 ,解得a=1,d=2,
10 5 1
故a=2n﹣1,
n
故答案为:a=2n﹣1.
n
【知识点】等差数列的前n项和
14.已知函数f(x)=f'(3)x2+5x,则f'(1)= .
【答案】3
【分析】根据题意,求出函数的导数,再 x=3可得f′(3)=6f′(3)+5,解可得f′(3)的值,即可
得f′(x)=﹣2x+5,将x=1代入计算可得答案.
【解答】解:根据题意,函数f(x)=f'(3)x2+5x,则f′(x)=2f′(3)x+5,
令x=3可得:f′(3)=6f′(3)+5,解可得f′(3)=﹣1,
则f′(x)=﹣2x+5,
故f′(x)=3;
故答案为:3
【知识点】导数的运算
15.定义在R上的函数f(x)满足:f(﹣x)+f(x)=2x2,且当x≤0时,f'(x)<2x,则不等式f(x)
+25≥f(5﹣x)+10x的解集为 .
【分析】根据题意,令g(x)=f(x)﹣x2,分析可得g(x)为奇函数且在R为减函数,f(x)+25≥f(5
﹣x)+10x转化可得f(x)﹣x2≥f(5﹣x)﹣(25﹣10x+x2),即g(x)≥g(5﹣x),结合g
(x)的单调性即可求得x的取值范围.
【解答】解:根据题意,令g(x)=f(x)﹣x2,
若f(﹣x)+f(x)=2x2,变形得f(x)﹣x2+f(﹣x)﹣(﹣x)2=0,
9 / 16即g(x)+g(﹣x)=0,故g(x)为奇函数,
g(x)=f(x)﹣x2,g′(x)=f′(x)﹣2x,
又当x≤0时,f'(x)<2x,则x≤0时,g′(x)=f′(x)﹣2x<0,
即g(x)在(﹣∞,0]上为减函数,
又由g(x)为奇函数,则g(x)在(0,+∞)上也为减函数,
综合可得:g(x)在R为减函数.
不等式f(x)+25≥f(5﹣x)+10x,
则有f(x)﹣x2≥f(5﹣x)﹣(25﹣10x+x2),
即g(x)≥g(5﹣x),
则有x≤5﹣x,
解得x≤ ,
故不等式f(x)+25≥f(5﹣x)+10x的解集为(﹣∞, ].
故答案为:(﹣∞, ].
【知识点】利用导数研究函数的单调性
16.已知两个等差数列{a}、{b},它们的前n项和分别是S 、T ,若 = ,则 =
n n n n
.
【分析】因为 = ,所以设S =(2n2+3n)k,T =(3n2+n)k,将 = 转化为
n n
前n项和处理即可.
【解答】解:因为 = ,所以设S=(2n2+3n)k,T=(3n2﹣n)k,
n n
则 = = = = = ×
= .
故答案为: .
【知识点】等差数列的前n项和
四、解答题(本大题共6小题,共70分.请在答题卡指定区域内作答,解答时应写出文字说明、证明过程
10 / 16或演算步骤)
17.已知函数f(x)=x﹣ ﹣(a+1)lnx(a R).
(Ⅰ)当a=2时,求f(x)的极值; ∈
(Ⅱ)若0<a≤1,求f(x)的单调区间.
【分析】(Ⅰ)根据题意可得f(x)=x﹣ ﹣3lnx,求导数,令f′(x)=0得x=1或x=2,列表格分析
当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况,进而得出f(x)的极大值,极小值.
(Ⅱ)求导得′(x)= ,分两种情况①当a=1时,②当0<a<1时讨论函数f
(x)的单调区间.
【解答】解:(Ⅰ)因为当a=2时,f(x)=x﹣ ﹣3lnx
所以f′(x)= (x>0),
由f′(x)=0得x=1或x=2.
当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况列表如下:
x (0,1) 1 (1,2) 2 (2,+∞)
f′(x) + 0 ﹣ 0 +
f(x) 单调递增 ﹣1 单调递减 1﹣3ln2 单调递增
所以当x=1时,f(x)取极大值﹣1;当x=2时,f(x)取极小值1﹣3ln2.
(Ⅱ)f′(x)= = ,
①当a=1时,x (0,+∞),f′(x)≥0,f(x)单调递增.
②当0<a<1时,x (a,1),f′(x)<0,f(x)单调递减,
∈
x (0,a)或x (1,+∞),f′(x)>0,f(x)单调递增,
∈
综上所述,
∈ ∈
当a=1时,f(x)递增区间为(0,+∞);
当0<a<1时,f(x)递减区间为(a,1);f(x)的递增区间为(0,a)和(1,+∞).
【知识点】利用导数研究函数的极值、利用导数研究函数的单调性
18.在等差数列{a}中,
n
(1)若a=﹣20,a =12,求公差d和前11项和S .
1 21 11
(2)若a+a=4,a+a=10,求通项公式a 及前n项和S.
2 4 3 5 n n
11 / 16【分析】(1)先由题设条件求出d,再利用前n项和公式求得S ;
11
(2)利用等差数列的性质求得a 与a,即可求得公差d,进而求得结果.
3 4
【解答】解:(1)由题设得:d= = = ,a =﹣20+ ×10=﹣4,S =
11 11
= =﹣132.
(2)由题设及等差数列的性质可得:2a=4,2a=10,即a=2,a=5,
3 4 3 4
∴公差 d=5﹣2=3,a =a+(n﹣3)d=2+3(n﹣3)=3n﹣7,S = =
n 3 n
.
【知识点】等差数列的通项公式、等差数列的前n项和
19.已知函数f(x)=lnx, .
(Ⅰ)证明:当x>1时,f(x)<g(x);
(Ⅱ)存在x >1,使得当x (1,x )时恒有f(x)﹣g(x)>(k﹣1)(x﹣1)成立,试确定k的取值
0 0
范围. ∈
【分析】(Ⅰ)构造函数,再利用导数求最值即可得证;
(Ⅱ)讨论k的两种情况,利用导数的性质即可得证.
【解答】解:(Ⅰ)证明:由题意知f(x)的定义域为(0,+∞),g(x)的定义域为(﹣∞,+∞),
令 ,
所以 ,
当x (1,+∞)时,F'(x)<0,
所以F(x)在(1,+∞)上单调递减,
∈
故当x>1时,F(x)<F(1)=0,
即当x>1时,f(x)<g(x)成立.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,当x>1时,f(x)﹣g(x)<0,
所以当k≥1时,不存在x>1满足题意;
0
当k<1时,
令 (x)=f(x)﹣g(x)﹣(k﹣1)(x﹣1)= ,
φ
所以 = ,
12 / 16令 '(x)=0得﹣x2+(1﹣k)x+1=0,
φ
所以 (舍去), ,
因为k<1,所以x>1,
2
所以当x (1,x)时, '(x)>0,
2
所以 (x)在(1,x)上单调递增,
2
∈ φ
所以当x (1,x)时, (x)> (1)=0,
2
φ
即f(x)﹣g(x)>(k﹣1)(x﹣1)成立.
∈ φ φ
综上,k的取值范围为(﹣∞,1).
【知识点】利用导数研究函数的最值、不等式恒成立的问题
20.在等比数列{a}中,a>0,n N*,且a﹣a=8,又a、a 的等比中项为16.
n 1 3 2 1 5
(1)求数列{a}的通项公式; ∈
n
(2)设 ,数列{b}的前n项和为S ,是否存在正整数k,使得 对
n n
任意n N*恒成立?若存在,求出正整数k的最小值;若不存在,请说明理由.
∈
【分析】(1)设数列{a}的公比为q,由题意可得 ,故a =16,由a﹣a =8,得a =8,由
n 3 3 2 2
此能求出数列{a}的通项公式.
n
(2)由 ,得 . ,
由此能求出正整数k的最小值.
【解答】解:(1)设数列{a}的公比为q,
n
由题意可得 ,故a=16,
3
∵a﹣a=8,∴a=8,∴q=2,∴ .
3 2 2
(2)∵ ,∴ .
∵ ,
∴ = = ,
∴正整数k的最小值为2.
【知识点】等比数列的通项公式、等比数列的前n项和
13 / 1621.设数列{a}(n N )的前n项和为S,已知S=2a﹣a,且a,a+2,a 成等差数列,
n + n n n 1 1 2 3
(1)求数列{a}的∈通项公式;
n
(2)记数列 的前n项和为T,求使得 成立的n的最小值;
n
(3)若数列{b}满足 ,求数列{b}的前n项和R.
n n n
【分析】(1)由S =2a﹣a ,通过 ,得到a =
n n 1 n
2a ,数列{a}是公比为2的等比数列,然后求解数列的通项公式.
n﹣1 n
(2)利用等比数列求和公式求解T ,然后利用 ,求解满足条件的n的最小
n
值是9.
(3)化简 = .利用裂项消项法求解数列的和即可.
【 解 答 】 解 : ( 1 ) 由 S = 2a﹣ a 得 : 当 n≥ 2 时 ,
n n 1
,a=2a ,
n n﹣1
即 ,所以数列{a}是公比为2的等比数列,
n
又因为a ,a+2,a 成等差数列,所以2(a+2)=a+a ,2(2a+2)=a+4a ,解得:a =
1 2 3 2 1 3 1 1 1 1
4,
∴数列{a}的通项公式是: .
n
(2)因为 ,
所以T= = = ,
n
由 得: , ,即2n+1>1000,
∴n+1>9,n>8,n N ,
+
所以满足条件的n的最小值是9.
∈
14 / 16(3) = =
= = .
∴R = = =
n
.
【知识点】数列的求和、等差数列的通项公式
22.已知函数 .
(1)当函数f(x)在 处的切线斜率为﹣2时,求f(x)的单调减区间;
(2)当x>1时, ,求a的取值范围.
【分析】(1)求导,由f(x)在 处的切线斜率为﹣2可求得a,再由导数与单调性的关系即可求解;
(2)法一:将不等式恒成立问题转化为elna+x+(lna+x)≥elnx+lnx对任意x (1,+∞)恒成立,
令g(x)=ex+x,利用导数求得g(x)单调性,从而可得lna+x≥lnx,利用导数求得(lnx﹣
∈
x) ,从而可得a的取值范;
max
法二:h(x)=aex﹣lnx+lna(x>1),利用导数即可求得h(x)≥0时a的取值范围.
【解答】解:(1) 定义域为(0,1)∪(1,+∞),
因为 ,
所以f(x)在 处的切线斜率为﹣2a,
所以a=1,
所以 , ,
令f′(x)=0,则x=e,
x (0,1) (1,e) e (e,+∞)
f′(x) ﹣ ﹣ 0 +
f(x) ↘ ↘ 极小值e ↗
15 / 16由表可知:f(x)的单调减区间为(0,1)和(1,e).
(2)由题 对任意x (1,+∞)恒成立,
所以aex≥lnx﹣lna对任意x (1,+∞)恒成立,
∈
方法一:所以elna+x+(lna+x)≥lnx+x对任意x (1,+∞)恒成立,
∈
所以elna+x+(lna+x)≥elnx+lnx对任意x (1,+∞)恒成立,
∈
令g(x)=ex+x,则g(lna+x)≥g(lnx)对任意x (1,+∞)恒成立,
∈
因为g′(x)=ex+1>0,
∈
所以g(x)在R上单调增,
所以lna+x≥lnx对任意x (1,+∞)恒成立,
所以lna≥(lnx﹣x) (x>1),
max
∈
令h(x)=lnx﹣x(x>1),
因为 ,
所以h(x)在(1,+∞)上单调减,
所以h(x)<h(1)=﹣1,
所以lna≥﹣1,即 ,
所以a的取值范围是[ ,+∞).
方法二:设h(x)=aex﹣lnx+lna(x>1),
则 ,
所以h'(x)在(1,+∞)单调递增,又h'(1)=ae﹣1,
若 ,则h'(1)≥0,所以h'(x)≥0恒成立,所以h'(x)在(1,+∞)单调递增,
又h(1)=ae+lna≥1﹣1=0,所以h(x)≥0恒成立,符合题意.
若 ,则h(1)=ae+lna<1﹣1=0,不符合题意,舍去.
综上所述, ,
所以a的取值范围是[ ,+∞).
【知识点】利用导数研究曲线上某点切线方程、利用导数研究函数的最值、利用导数研究函数的单调性
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