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徐汇中学 2022 学年高三年级第一学期
期中考试 数学试卷
(考试时间:120分钟 满分:150分)
一、填空题(本大题共 12题,满分 54分,第 1~6 题每题 4分,第 7~12 题每题 5分)
x3
Bx 0
A x x2 3
x A B
1. 若集合 ,集合 ,则 ________.
【答案】(1,0)
(3,5)##{x|1 x0或3 x5}
【解析】
【分析】解绝对值不等式、分式不等式分别求集合A、B,再应用集合交运算求AB.
【详解】由题设,A{x|1x5},B{x|x0或x3},
∴A
B{x|1 x0或3 x5}.
故答案为:(1,0)
(3,5)
2. 已知函数 f xsin2x2 3cos2x,则函数 f x 的最小正周期是__________.
【答案】
【解析】
【分析】根据三角恒等变换化简函数解析式,进而可得函数的最小正周期.
2
【详解】 f xsin2x2 3cos2xsin2x 3cos2x 3 2sin 2x 3,故T ,
3 2
故答案为:.
2 6
3. 二项式 x2 的展开式中常数项为______.
x
【答案】240
【解析】
【分析】根据二项式展开式的通项公式,令其中x的指数等于0,即可得出r,再代入得出答案.
【详解】二项式 x2 2 6 的通项公式为T Cr x26r 2 r Crx123r2r ,
x r1 6 x 6
令123r 0,解得r 4,
则展开式中常数项为C424
240,
6
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故答案为:240
y2
4. 双曲线 x2 1两条渐近线的夹角大小是__________
3
π
【答案】60°##
3
【解析】
【分析】求得双曲线的两条渐近线方程,得到斜率和倾斜角,再求出渐近线夹角的大小.
y2
【详解】双曲线 x2 1的两条渐近线的方程为y 3x,
3
π
由直线y 3x的斜率为 3,可得倾斜角为 ,
3
2π
y 3x的斜率为 3,可得倾斜角为 ,
3
π
所以两条渐近线的夹角的大小为 ,
3
π
故答案为: .
3
5. 已知在等比数列{a }中,a =7,S =21,则公比q=__________
n 3 3
1
【答案】1或
2
【解析】
【分析】由a =7,S =21,得到aq2 7,a aq 14求解.
3 3 1 1 1
【详解】解:因为在等比数列{a }中,a =7,S =21,
n 3 3
所以aq2 7,a aq 14,
1 1 1
两式相除得: 2q2 q10,
1
解得q 1或q ,
2
1
故答案为:1或
2
6. 函数 f(x)excosxx在点(0, f(0))处的切线方程为____.
【答案】y 1
【解析】
【分析】先求出切点坐标,利用导数求切线的斜率,再由导数的几何意义求解即可.
【详解】因为 f(x)excosxx,所以 f(0)e0cos001,
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f(x)excosxexsinx1,
所以函数 f(x)在点(0,1)处的切线斜率为k f0e0cos0e0sinx10,
所以函数 f(x)在点(0,1)处的切线方程为:y 1.
故答案为:y 1
1 1
7. 若a,b是正实数,且ab1,则 的最小值为_________.
a ab
【答案】32 2;
【解析】
1 1 b 1 1 2b a
【分析】利用“1”的代换,将 转化为1 3 ,再利用基本不等式求解.
a ab a b a a b
【详解】因为ab1,
1 1 ab ab b 1 1
1
a ab a ab a b a
b ab ab 2b a
1 3
a b a a b
b 2a
2 332 2 ,
a b
ab1
当且仅当b 2a ,即a 21,b2 2时,等号成立,
a b
故答案为:32 2
8. 若 z z 1,则称z 与z 互为“邻位复数”.已知复数z a 3i与z 1bi(a,bR)互为
1 2 1 2 1 2
“邻位复数”, 则a2 b2的最大值_______.
【答案】9
【解析】
【分析】由已知条件与复数模长的计算公式可知a12 b 3 2 1,所求表达式表示点 a,b 到原点
的距离的平方,利用两点间距离公式和圆的性质即可求解.
【详解】因为复数z a 3i与z 1bi互为“邻位复数”,
1 2
所以 a 3i1bi 1,故a12 3b 2 1,即a12 b 3 2 1,
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其表示的是点 a,b 的轨迹是以A 1, 3 为圆心,半径r 1的圆,
而 a2 b2 表示点
a,b
到原点的距离,
故 a2 b2 的最大值为原点到圆心的距离加半径,
2
即 OA r 12 3 13,
所以a2 b2的最大值为32 9,
故答案为:9.
9. 设 f(x)是R上的奇函数, f(x2)f(x),当0 x1 时, f(x) x,则当4 x4时, f(x)的图象
与x轴所围成图形的面积=_______.
【答案】4
【解析】
【分析】由 f(x2)f(x)可得 f(x) 是以 4 为周期的周期函数,再结合奇函数的性质即可推导出函数
y f(x) 的图象关于直线 x1 对称,结合函数图像即可得出结论.
【详解】由 f(x2)f(x) 得,
f(x4) f[(x2)2]f(x2) f(x),
所以 f(x) 是以 4 为周期的周期函数,
由 f(x) 是奇函数且 f(x2)f(x), 得 f((x1)2)f(x1) f((x1)),
即 f(1x) f(1x).
故知函数 y f(x) 的图象关于直线 x1 对称.
又当 0 x1 时, f(x) x, 且 f(x) 的图象关于原点成中心对称, 则 f(x) 的图象如图所示:
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1
当 4 x4 时, f(x) 的图象与x轴围成的图形面积为 S, 则 S 4S 4 21 4.
△OAB 2
故答案为:4.
10. 如图,在正四棱柱ABCDABC D 中,AB 1,AA 3,点E为AB上的动点,则DECE
1 1 1 1 1 1
的最小值为____________.
【答案】 10
【解析】
【分析】
将平面ABC D 与平面ABCD延展至同一平面,由C、E、D 三点共线可求得DECE 的最小值.
1 1 1 1
【详解】如下图所示,将平面ABC D 与平面ABCD延展至同一平面,
1 1
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2
AD 12 3 2,延展后DD AD AD 3,
1 1 1
CD 1,由勾股定理可得CD 12 32 10.
1
由图形可知,当C、E、D 三点共线时,DECE 取得最小值 10 .
1 1
故答案为: 10 .
【点睛】本题考查立体几何中折线长度的最值问题的求解,一般要求将两个平面延展至同一平面,利用三
点共线来处理,考查空间想象能力与计算能力,属于中等题.
11. 已知向量a cosα,sinα ,b cosβ,sinβ,且αβ π ,若向量c 满足 c a b 1,则 c 的最
3
大值为______.
【答案】 31
【解析】
【分析】先由题中条件求出 ab ,再由 cab c ab 即可求出结果.
【详解】因为a cosα,sinα ,b cosβ,sinβ,且αβ π 所以
3
a b a 2 b 2 2a b 22cosαcosβsinαsinβ 22cosαβ 3,
所以1 c a b c a b c 3,因此 c 31.
故 c 的最大值为 31
【点睛】本题主要考查向量的模的最值问题,根据向量模的几何意义,即可求解,属于常考题型.
12. 若直线y kx与曲线y 2|log 2 (x2)||x1|恰有两个公共点,则实数k的取值范围为________.
【答案】(,0]
{1}
【解析】
【分析】根据函数y log x2 的图像,将曲线方程中的绝对值去掉,化为分段函数的形式,然后画出
2
这个分段函数的图像,根据图像和直线y kx的交点有两个,求得实数k的取值范围.
log x2,x1
【详解】如图,可知 log x2 2
2 log
2
x2,2 x1
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3,x1
2log 2 x2 x1,x1
y 2log 2 x2 x1 2x1,1 x1
2log 2 x2 x1,2 x1
1
x1,2 x1
x2
由图可知,直线y kx与曲线y 2log 2 x2 x1
恰有两个公共点,则k 0或k 1
【点睛】本小题主要考查对数函数的图像,考查含有绝对值函数的处
理方法,考查了数形结合的数学思想方法.属于中档题.
二、选择题(本大题共 4题,每题 5分,共 20分)
13. 某象棋俱乐部有队员5人,其中女队员2人,现随机选派2人参加一个象棋比赛,则选出的2人中恰
有1人是女队员的概率为( )
3 3 2 2
A. B. C. D.
10 5 5 3
【答案】B
【解析】
【分析】直接利用概率公式计算得到答案.
C1C1 6 3
【详解】P 3 2
C2 10 5
5
故选B
【点睛】本题考查了概率的计算,属于简单题.
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14. 使得a b 0成立的一个充分不必要条件是( )
1 1
A. B. ea eb C. ab ba D. lna lnb0
b a
【答案】D
【解析】
【分析】
根据不等式的性质,由充分条件与必要条件的概念,逐项判断,即可得出结果.
1 1 1 1
【详解】A选项,若a<0,b0,则满足 ,但不能得出a b 0;所以 不是
b a b a
a b 0的充分不必要条件;故A错;
B选项,若ea eb,则ab,但不能得出a b 0,所以ea eb不是a b 0的充分不必要条
件;故B错;
C选项,若a 1,b=-1,则满足ab ba,但不能得出a b 0;所以ab ba不是a b 0的
充分不必要条件;故C错;
D选项,由lna lnb0可得lna lnbln1,则ab1,能推出a b 0,反之不能推出,所以
lna lnb0是a b 0的充分不必要条件;故D正确.
故选:D.
【点睛】结论点睛:
判定充分条件和必要条件时,一般可根据概念直接判定,有时也需要根据如下规则判断:
(1)若 p是 q 的必要不充分条件,则 q 对应集合是 p对应集合的真子集;
(2) p是 q 的充分不必要条件, 则 p对应集合是 q 对应集合的真子集;
(3) p是 q 的充分必要条件,则 p对应集合与 q 对应集合相等;
(4) p是 q 的既不充分又不必要条件, q 对的集合与 p对应集合互不包含.
2 1
15. 若两个正实数x,y满足 1,且x2y m2 2m恒成立,则实数m的取值范围是( )
x y
A.
,2
4,
B.
,4
2,
C.
4,2
D.
2,4
【答案】C
【解析】
【分析】结合基本不等式,求得x2y最小值,转化为m2 2m8,结合一元二次不等式的解法,即可
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求解.
2 1
【详解】由题意,两个正实数x,y满足 1,
x y
2 1 4y x 4y x
则x2y (x2y)( )4 42 8,
x y x y x y
4y x
当且仅当 ,即x4,y 2时,等号成立,
x y
又由x2y m2 2m恒成立,可得m2 2m8,即(m4)(x2)0,
解得4m2,即实数m的取值范围是 4,2 .
故选:C.
【点睛】本题主要考查了恒成立问题的求解,以及基本不等式的应用,其中解答中利用基本不等式求得
x2y最小值,转化为m2 2m8,结合一元二次不等式的解法求解是解答的关键,着重考查推理与运
算能力.
16. 某软件研发公司对某软件进行升级,主要是对软件程序中的某序列Aa 1 ,a 2 ,a 3 , 进行重新编辑,
a a a a
重新编辑后的新序列为A* 2 , 3 , 4 , ,它的第n项为 n1 .若序列 A** 的所有项都是2,且
a a a a
1 2 3 n
a 1,a 32,则a 等于( )
5 6 1
1 1 1 1
A B. C. D.
.
512 256 2048 1024
【答案】D
【解析】
a a
【分析】设 2 q,则 n1 2n1q,利用累乘法可求得a ,利用a ,a 可构造方程求得结果.
a a n 5 6
1 n
a
【详解】设 2 q,
序列 A** 的所有项都是2,
a
1
a
A q,2q,22q, ,即 n1 2n1q,
a
n
a a a a
a n a n a n1 a n2 a 2 a 1 ,
n1 n2 n3 1
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n2n1
∴ a 2n2q2n3qqa 2 2 qn1a ,
n 1 1
1
a 26q4a 1 a
5 1 ,解得: 1 1024.
a 210q5a 32
6 1 q 2
故选:D.
【点睛】本题考查数列新定义运算问题的求解,关键是能够明确新定义运算实际给出了数列的递推关系
式,根据递推关系式选择累乘法即可求得数列的通项公式.
三、解答题(本大题共有 5题,满分 76分) 解答下列各题必须在答题纸的相应位置写出必要
的步骤.
17. 在棱长为4的正方体ABCDABC D 中,点P在棱CC 上且CC 4CP,
1 1 1 1 1 1
(1)求AP与 BC 所成角的大小
1
(2)求点A到平面APD 的距离
1 1
5 66
【答案】(1)arccos
66
16 41
(2)
41
【解析】
【分析】(1)由题意可得BC ∥AD ,所以D AP为异面直线AP与 BC 所成的角,然后在△APD 中求
1 1 1 1 1
解即可,
(2)利用V V 求解
AAPD PAAD
1 1 1 1
【小问1详解】
连接BC ,
1
因为在正方体ABCDABC D 中,AB∥C D ,ABC D ,
1 1 1 1 1 1 1 1
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所以四边形ABC D 为平行四边形,所以BC ∥AD ,
1 1 1 1
所以D AP为异面直线AP与 BC 所成的角,
1 1
因为正方体ABCDABC D 的棱长为4,点P在棱CC 上且CC 4CP,
1 1 1 1 1 1
所以CP1,C P3,
1
所以AP AC2 CP2 AB2 BC2 CP2 16161 33,
DP DC2 C P2 143 5,AD DD2 AD2 1616 4 2,
1 1 1 1 1 1
AP2 AD2 DP2 333225 5 66
所以由余弦定理得cosD AP 1 1 ,
1 2APAD 2 334 2 66
1
5 66
所以D AParccos ,
1 66
5 66
所以AP与 BC 所成角的大小为arccos ,
1
66
【小问2详解】
连接AP,设点A到平面APD 的距离为d,
1 1 1
5 66
因为cosD AP ,D AP为锐角,
1 66 1
2
5 66 41
所以sinD AP 1 ,
1 66 66
1 1 41
所以S APAD sinPAD 334 2 2 41,
APD 1 2 1 1 2 66
1 1
因为V V ,所以 S d S 4,
A 1 APD 1 PA 1 AD 1 3 APD 1 3 AA 1 D 1
1 16 41
所以2 41d 444,解得d
2 41
18. 如图定义:以椭圆中心为圆心,长轴为直径的圆叫做椭圆的“伴随圆”,过椭圆上一点M 作x轴的垂线
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交其“ 伴随圆” 于点 N ( M 、 N 在同一象限内),称点 N 为点 M 的“ 伴随点”.已知椭圆
x2 y2 3
E: 1(ab0)上的点 3, 的“伴随点”为 3,1 .
a2 b2
2
(1)求椭圆E及其“伴随圆”的方程;
(2)求S 的最大值,并求此时“伴随点”N 的坐标;
OMN
x2 y2
【答案】(1)椭圆E的方程 1;伴随圆的方程为x2 y2 4
4 3
2 3
(2) ,N( 2, 2)
2
【解析】
【分析】(1)利用待定系数法,把已知点分别代入椭圆,得出结果;
1
(2)设M m,y ,Nm,y ,根据S m y y 并结合基本不等式得出结果.
m n OMN 2 n m
【小问1详解】
3 3
因为椭圆𝐸:
𝑥2
+
𝑦2
=1(𝑎>𝑏>0)过点
3,
3
,伴随圆x2 y2 a2过点( 3,1),所以
a2
4b2
1
,
𝑎2 𝑏2 2
31a2
解得b2 3,
x2 y2
∴椭圆E的方程 1;伴随圆的方程为x2 y2 4.
4 3
【小问2详解】
m2 y2
设M m,y ,Nm,y ,则 m 1, m2 y2 4;
m n 4 3 n
1 1 3
S m y y m 4m2 3 m2
OMN 2 n m 2 4
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1 3 2 3 2 3
|m| 4m2 4m2 |m| 4m2 m2 4m2
2 2 4 4
2
2 3 m2 4m2 2 3
,
4 2 2
当且仅当m2 4m2,即m 2 时等号成立,此时N( 2, 2).
.
19. 我国的“洋垃圾禁止入境”政策已实施一年多 某沿海地区的海岸线为一段圆弧AB,对应的圆心角
π
AOB ,该地区为打击洋垃圾走私,在海岸线外侧20海里内的海域ABCD对不明船只进行识别查证
3
(如图:其中海域与陆地近似看作在同一平面内)在圆弧的两端点A,B分别建有监测站,A与B之间的直
线距离为100海里.
1
求海域ABCD的面积;
2
现海上P点处有一艘不明船只,在A点测得其距A点40海里,在B点测得其距B点20 19 海里
.
判断这艘不明船只是否进入了海域ABCD?请说明理由.
2200π
【答案】(1) (平方海里); (2)这艘不明船只没进入了海域ABCD..
3
【解析】
【分析】
1
利用扇环的面积公式求出海域ABCD的面积;
2
由题意建立平面直角坐标系,利用坐标求出点P的位置,判断点P是否在海域ABCD内.
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π
【详解】1
AOB ,在海岸线外侧20海里内的海域ABCD,AB100
3
ADBC20,OAOBAB100,
ODOAAD10020120,
π
S 3 π OD2 OA2 1 π 1202 1002 2200π ( 平方海里),
ABCD 2π 6 3
2
由题意建立平面直角坐标系,如图所示;
由题意知,点P在圆B上,即(x100)2 y2 7600①,
点P也在圆A上,即(x50)2 (y50 3)2 1600②;
由①②组成方程组,
x30 x90
解得 或 ;
y 30 3 y 50 3
x2y210000
又区域ABCD内的点满足x2 y2 14400,
由302 (30 3)2 360010000,
点 30,30 3 不在区域ABCD内,
由902 (50 3)2 1560014400,
点 90,50 3 也不在区域ABCD内;
即这艘不明船只没进入了海域ABCD.
【点睛】本题考查了圆的方程模型应用问题,是中档题.
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20. 观察数列:①1,1,1,1, ;②正整数依次被4除所得余数构成的数列1,2,3,0,1,2,3,0, ;③
nπ
a
n
tan
3
,n1,2,3, .
(1)对以上这些数列所共有的周期特征,请你类比周期函数的定义,为这类数列下一个周期数列的定
义:对于数列
a
,如果________________,对于一切正整数
a
都满足___________________成立,则
n n
称数列
a
是以T 为周期的周期数列;
n
(2)若数列 a 满足a a a ,nN*,S 为 a 的前 a 项和,且S =2028,S =2030,求
n n2 n1 n n n n 2 3
数列 a 的周期,并求S ;
n 2038
1
(3)若数列 a n 的首项,a 1 p, p 0, 2 ,且a n1 2a n 1a n ,nN*,判断数列 a n 是否为周期
数列,并证明你的结论.
【答案】(1)存在正整数T ,使a a
nT n
(2)以6为周期的周期数列;S 1017
2038
(3)不是周期数列,证明见解析
【解析】
【分析】(1)类比周期函数的定义即可得出答案;
(2)先求出数列 a 是以T 6为周期的周期数列,再由周期性即可求出S ;
n 2038
1
(3)当 p 0, 时, a 是递增数列,不是周期数列,再由数学归纳法证明即可.
2 n
【小问1详解】
存在正整数T ,使a a ;
nT n
【小问2详解】
由a a a ,所以a a a a a a a ,
n2 n1 n n3 n2 n1 n1 n n1 n
所以 a a a ,所以数列 a 是以T 6为周期的周期数列;
n6 n3 n n
由S =2028,S =2030a 2,a a 2028,由题意:a a a 2,
2 3 3 1 2 3 2 1
所以a 1013,a 1015,
1 2
又a k a k1 a k6 0,kN*,因为a 1 a 4 ,
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所以S 339a a a a a a a a a a a a a a
2038 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 1 2 3 4
a a a a 1017;
4 2 3 4
【小问3详解】
当 p 0时, a 是周期数列,因为此时a 0nN* 为常数列,
n n
所以对任意给定的正整数T 及任意正整数n,都有a a ,符合周期数列的定义。
nT n
1
当 p 0, 时, a 是递增数列,不是周期数列.
2 n
下面用数学归纳法进行证明:
1
①当n1时,因为a p, p
0,
1 2
2
p1 p 1
所以a 2a 1a a 2p1 p2
,
2 1 1 1 2 2
且a a 2a 1a a a 12a p12p0,
2 1 1 1 1 1 1
1
所以a a 且a 0, .
1 2 2 2
1
②假设当nk时,结论成立,即a
1
a
2
a
k
,且a
k
0,
2
则a a 2a 1a a a 12a 0,即a a ,
k1 k k k k k k k k1
所以当nk1时,结论也成立.
根据①、②可知,
a
是递增数列,不是周期数列.
n
【点睛】关键点点睛:本题第二问解题的关键在于根据递推关系得数列
b
是周期为6的数列,再结合
n
(2)中的条件,可求出前六项之和为0,求解即可.
21. 对于函数y f x ,若函数Fx f x1 f x 是严格增函数,则称函数y f x 具有性质
A.
(1)若 f x x2 2x,求Fx 的解析式,并判断 f x 是否具有性质A;
(2)判断命题“严格减函数不具有性质A”是否真命题,并说明理由;
(3)若函数 f xkx2 x3x0 具有性质A,求实数k的取值范围,并讨论此时函数
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gx f sinxsinx在区间 0,π 上零点的个数.
【答案】(1)F(x)2x1, f x 具有性质A;
(2)假命题,理由见解析;
(3)详见解析.
【解析】
【分析】(1)由 f x x2 2,结合Fx f x1 f x 即可得出Fx 解析式,由Fx 单调
性,进而可得出结果;
(2)判断命题“严格减函数不具有性质A”,为假命题,举出反例即可,如 f x0.5x;
(3)若函数 f xkx2 x3x0 具有性质A,可知Fx 在x 0为增函数,进而可求出实数k的取
值范围;再令t sinx0t 1 ,则gx f sinxsinx在区间 0,π 上零点的个数,即是 f tt
的根的个数,结合k的取值范围,即可求出结果.
【小问1详解】
f x x2 2,Fx(x1)2 2x2 22x1,
Fx 在R上递增,可知 f x 具有性质A;
【小问2详解】
命题“严格减函数不具有性质A”,为假命题,比如: f x0.5x,
Fx f x1 f x0.5x1在R上递增, f x 具有性质A;
【小问3详解】
若函数 f xkx2 x3x0 具有性质A,
可得Fx f x1 f xk(x1)2 (x1)3 kx2 x3 3x2 32kx1k
32k 3
在x 0递增,可得 0,解得k ;
6 2
gx f sinxsinxksinx2 sinx3 sinx,x0,π,
令gx0,
得ksinx2 sinx3
sinx0,
即sinx
0或ksinxsinx2
1,
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sinx2
1
得x0或x π或k ,x0,π,
sinx
令t sinx0t 1 ,
1t2 1
则k t,
t t
1
由 t 在 0,1 递减,且值域为 0, ,
t
3
则k
,0 时,无解;
2
π
当k 0时,t sinx1 x ,有一个解;
2
当k 0时,t0,1,即t sinx有两个解;
3
综上:当k
,0 时,gx 在区间 0,π 上零点的个数为2;
2
当k
0时,gx
在区间
0,π
上零点的个数为3;
当k0, 时,gx
在区间
0,π
上零点的个数为4;
【点睛】关键点睛:本题考查函数的新概念问题,涉及到函数的解析式与函数的单调性,以及函数零点问
题,按照题中条件结合函数的性质分析是解决本题的关键.
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