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2018人教B版(2019)高中数学竞赛138422
2018人教B版(2019)高中数学竞赛138422
高中
整体难度:很难
2021-01-18
题号
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一、解答题 (共5题)
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1.

已知函数,其中a为常数.

(1)f(x)的图象在x=1处的切线经过点(3,4),求实数a的值;

(2)0<a<1,求证:

(3)当函数存在三个不同的零点时,求实数a的取值范围

难度:
知识点:导数及其应用
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【答案】

(1) ;(2)详见解析;(3) .

【详解】

试题分析:(1)根据导数的几何意义可得:,再结合斜率公式进而得出的值;(2)表示出,然后构造函数通过讨论函数的单调性证明(3)将函数零点的问题转化为函数图像与轴交点个数的问题,通过导数讨论函数的单调性来解决.

试题解析:由题知

,令

时,单调递减,

时,

时,

至多只有一个零点,不合题意;

至多只有一个零点,不合题意;

此时,上递减,上递增,上递减,所以,至多有三个零点.因为递增,所以,又因为,所以,使得,又,所以恰有三个不同零点:,所以函数存在三个不同的零点时,的取值范围是.

考点:函数与导数综合应用.

2.

对于数列,若存在常数M>0,对任意的nN*,恒有,则称数列B-数列.

(1)首项为1,公比q()的等比数列是否为B-数列?请说明理由;

(2)Sn是数列{xn}的前n项和,给出下列两组论断:

A组:数列{xn}B-数列,数列{xn}不是B-数列

B组:数列{Sn}B-数列,数列{Sn}不是B-数列

请以其中一组的一个论断为条件,另一组的一个论断为结论组成一个命题.判断所给命题的真假,并证明你的结论.

(3)若数列{an}、都是B-数列,证明:数列{anbn}也是B-数列

难度:
知识点:数学竞赛
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【答案】

(1)是B-数列(2)命题1为假命题. 命题2为真命题.(3)见解析

【详解】

:(1)设满足条件的等比数列为{an},.于是

因此

因为|q|<1,所以

故首项为1,公比q(|q|<1)的等比数列是B-数列.

(2)命题1:若数列{xn}B-数列,则数列{Sn}也是B-数列此命题为假命题.

事实上,设x=1,nN*,易知数列{xn}B-数列,但Sn=n,

此时.

n的任意性,知数列{Sn}不是B-数列

命题2:若数列{Sn}B-数列,则数列{xn}也是B-数列此命题为真命题.

事实上,因为数列{Sn}B-数列,所以存正数M,对任意nN*

.于是

所以数列{xn}B-数列

按题中要求组成其它命题时,仿上述解法即可获得解决.

(3)若数列{an}、{bn}都是B-数列,则存在正数M1,M2,使得对任意nN*,有

.

注意到

同理可得.,则有

因此 .

故数列数列{anbn}B-数列.

3.

如图,在平面直角坐标系xOy中,已知点F1、F2分别为椭圆E:的左、右焦点,A,B分别是椭圆E的左、右顶点,D(1,0)为线段OF2的中点.

(1)求椭圆E的方程;

(2)M为椭圆上的动点(异于A、B),连接MF1并延长交椭圆E于点N,连接MD、ND并分别延长交椭圆E于点P、Q,连接PQ设直线MN、PQ的斜率存在且分别为k1、k2,试问题是否存在常数,使得恒成立?若存在,求出的值;若不存在,说明理由.

难度:
知识点:圆锥曲线与方程
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【答案】

12)-

【解析】

(1)∵505.∴ac5(ac),化简得2a3c,故椭圆E的离心率为.

(2)存在满足条件的常数λλ=-.D(10)为线段OF2的中点,∴c2,从而a3b,左焦点F1(20),椭圆E的方程为1,设M(x1y1)N(x2y2)P(x3y3)Q(x4y4),则直线MD的方程为xy1,代入椭圆方程1,整理得,y2y40.∵y1y3∴y3.从而x3,故点P.同理,点Q.∵三点MF1N共线,,从而x1y2x2y12(y1y2).从而k2,故k10,从而存在满足条件的常数λ=-

4.

f(x)是定义在区间(1,+∞)上的函数,其导函数为.如果存在实数a和函数h(x),其中h(x)对任意的x(1,+∞)都有h(x)>0,使得=h(x)(x2-ax+1),则称函数f(x)具有性质P(a).

(1)设函数,其中b为实数.

求证:函数f(x)具有性质P(a).求函数f(x)的单调区间.

(2)已知函数g(x)具有性质P(2),给定x1,x2(1,+∞),x1<x2.m为实数, ,且.,求实数m的取值范围

难度:
知识点:导数及其应用
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【答案】

1)当b≤2时,函数f(x)的单调增区间为(1,+∞)

b2时,函数f(x)的单调减区间为(1),单调增区间为(,+∞)

2(0,1)

【解析】

解:(1)f(x)ln x,得f′(x).

证明:因为x1时,h(x)0,所以函数f(x)具有性质P(b)

b≤2时,由x1x2bx1≥x22x1(x1)20

所以f′(x)0.从而函数f(x)在区间(1,+∞)上单调递增.

b2时,令x2bx10

x1x2.

因为x11

x21

所以当x∈(1x2)时,f′(x)0;当x∈(x2,+∞)时,f′(x)0;当xx2时,f′(x)0.从而函数f(x)在区间(1x2)上单调递减,在区间(x2,+∞)上单调递增.

综上所述,当b≤2时,函数f(x)的单调增区间为(1,+∞)

b2时,函数f(x)的单调减区间为(1),单调增区间为(,+∞)

(2)由题设知,g(x)的导函数

g′(x)h(x)(x22x1)

其中函数h(x)0对于任意的x∈(1,+∞)都成立,

所以当x1时,g′(x)h(x)(x1)20

从而g(x)在区间(1,+∞)上单调递增.

m∈(0,1)时,

αmx1(1m)x2mx1(1m)x1x1

αmx2(1m)x2x2,即α∈(x1x2)

同理可得β∈(x1x2)

所以由g(x)的单调性知g(α)g(β)∈(g(x1)g(x2)),从而有|g(α)g(β)||g(x1)g(x2)|,符合题意.

m≤0时,αmx1(1m)x2≥mx2(1m)x2x2β(1m)x1mx2≤(1m)x1mx1x1,于是由α1β1g(x)的单调性知g(β)≤g(x1)g(x2)≤g(α)

所以|g(α)g(β)|≥|g(x1)g(x2)|,与题意不符.

m≥1时,同理可得α≤x1β≥x2

进而得|g(α)g(β)|≥|g(x1)g(x2)|,与题意不符.

综上所述,所求的m的取值范围为(0,1)

5.

x,y,z为非零实数,满足xy+yz+zx=1,证明:.

难度:
知识点:不等式选讲
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【答案】

不等式的证明一般可以考虑运用作差法或者是利用分析法来证明.

【解析】

试题分析:为使所证式有意义,三数中至多有一个为0;据对称性,不妨设,则

、当时,条件式成为,而

只要证,,即,也即,此为显然;取等号当且仅当

、再证,对所有满足的非负实数,皆有

.显然,三数中至多有一个为0,据对称性,

仍设,则,令为锐角,以为内角,构作,则,于是,且由知,;于是,即是一个非钝角三角形.

下面采用调整法,对于任一个以为最大角的非钝角三角形,固定最大角,将调整为以为顶角的等腰,其中,且设,记,据知,

.今证明,.即

……①

即要证……②

先证……③,即证

,此即,也即

,即,此为显然.

由于在中,,则;而在中,

,因此式成为

……④

只要证,……⑤,即证,注意式以及

,只要证,即,也即…⑥

由于最大角满足:,而,则,所以

,故成立,因此得证,由成立,从而成立,即,因此本题得证.

考点:不等式的证明

点评:主要是考查了不等式的证明,方法比较多,一般是分析法和作差法构造函数法,属于难度题.

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难度系数
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中等
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偏难
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60.0%
很难
1
20.0%
题型统计
大题类型
数量
占比
解答题
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100.0%
知识点统计
知识点
数量
占比
导数及其应用
2
40.0%
数学竞赛
1
20.0%
圆锥曲线与方程
1
20.0%
不等式选讲
1
20.0%
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