- 集合与函数的概念
- 共44150题
设(
是自然对数的底数,
),且
.
(1)求实数的值,并求函数
的单调区间;
(2)设,对任意
,恒有
成立.求实数
的取值范围;
(3)若正实数满足
,
,试证明:
;并进一步判断:当正实数
满足
,且
是互不相等的实数时,不等式
是否仍然成立.
正确答案
(1)参考解析;(2);(3)成立,参考解析
试题分析:(1)由(
是自然对数的底数,
),且
,即可求出
.再根据导函数的值即可求出单调区间.
(2)对任意,恒有
成立,通过去分母,整理成两个函数的单调性的问题即
,则
在
上单调递增,又
,再通过求导即可得到m的取值范围.
(3)若正实数满足
,
,则
.通过代入函数关系式消元再用基本不等式即可得到结论.当
,且
是互不相等的实数时,不等式
是否仍然成立.有数学归纳法证明,当n=k+1时利用
转化为k项的形式.再通过构造即可得到结论.
(1)∵,
,故
. 1分
令得
;令
得
. 3分
所以的单调递增区间为
;单调递减区间为
. 4分
(2)由变形得:
. 5分
令函数,则
在
上单调递增. 6分
即
在
上恒成立. 7分
而(当且仅当
时取“=”)
所以. 9分
(3)证明:不妨设,由
得:
其中,故上式的符号由因式“
”的符号确定.
令,则函数
.
,其中
,得
,故
.即
在
上单调递减,且
.所以
.
从而有成立.
该不等式能更进一步推广:
已知,
是互不相等的实数,若正实数
满足
,则
.
下面用数学归纳法加以证明:
i)当时,由(2)证明可知上述不等式成立;
ii)假设当时,上述不等式成立.即有:
.
则当时,由
得:
,于是有:
.
在该不等式的两边同时乘以正数可得:
.
在此不等式的两边同时加上又可得:
.
该不等式的左边再利用i)的结论可得:.整理即得:
.
所以,当时,上述不等式仍然成立.
综上,对上述不等式都成立. 14分
如图所示,为了制作一个圆柱形灯笼,先要制作4个全等的矩形骨架,总计耗用9.6米铁丝,再用S平方米塑料片制成圆柱的侧面和下底面(不安装上底面).当圆柱底面半径r取何值时,S取得最大值?并求出该最大值(结果精确到0.01平方米).
正确答案
当r=0.4时,S有最大值0.48π,约为1.51平方米.
由题意可知矩形的高即圆柱的母线长为=1.2-2r,∴塑料片面积S=πr2+2πr(1.2-2r)=πr2+2.4πr-4πr2=-3πr2+2.4πr=-3π(r2-0.8r)=-3π(r-0.4)2+0.48π.∴当r=0.4时,S有最大值0.48π,约为1.51平方米.
已知函数f(x)=x2+bx+c(b,c∈R),对任意的x∈R,恒有f′(x)≤f(x).
(1)证明:当x≥0时,f(x)≤(x+c)2;
(2)若对满足题设条件的任意b,c,不等式f(c)-f(b)≤M(c2-b2)恒成立,求M的最小值.
正确答案
(1)见解析(2)
(1)易知f′(x)=2x+b.由题设,对任意的x∈R,2x+b≤x2+bx+c,即x2+(b-2)x+c-b≥0恒成立,所以(b-2)2-4(c-b)≤0,从而c≥+1.于是c≥1,
且c≥2 =|b|,因此2c-b=c+(c-b)>0.
故当x≥0时,有(x+c)2-f(x)=(2c-b)x+c(c-1)≥0.即当x≥0时,f(x)≤(x+c)2.
(2)由(1)知c≥|b|.当c>|b|时,有
M≥
令t=,则-1<t<1,
=2-
.
而函数g(t)=2- (-1<t<1)的值域是
.
因此,当c>|b|时,M的取值集合为.
当c=|b|时,由(1)知b=±2,c=2.此时f(c)-f(b)=-8或0,c2-b2=0,从而f(c)-f(b)≤ (c2-b2)恒成立.
综上所述,M的最小值为.
某单位拟建一个扇环面形状的花坛(如图所示),该扇环面是由以点为圆心的两个同心圆弧和延长后通过点
的两条直线段围成.按设计要求扇环面的周长为30米,其中大圆弧所在圆的半径为10米.设小圆弧所在圆的半径为
米,圆心角为
(弧度).
(1)求关于
的函数关系式;
(2)已知在花坛的边缘(实线部分)进行装饰时,直线部分的装饰费用为4元/米,弧线部分的装饰费用为9元/米.设花坛的面积与装饰总费用的比为,求
关于
的函数关系式,并求出
为何值时,
取得最大值?
正确答案
(1)(2)
,
试题分析:(1) 解决应用题问题首先要解决阅读问题,具体说就是要会用数学式子正确表示数量关系,本题解题思路清晰,就是根据扇环面的周长列函数关系式,因为扇环面的周长为两段弧长加两段直线,利用弧长公式,得
所以
,(2) 本题解题思路清晰,就是根据花坛的面积与装饰总费用的比列函数关系式,再由导数或基本不等式求最值. 装饰总费用为直线部分的装饰费用与弧线部分的装饰费用之和,而花坛的面积为大扇形面积与小扇形面积之差,求最值时要注意定义域范围的限制.
试题解析:(1)设扇环的圆心角为q,则,所以
, 4分
(2)花坛的面积为. 7分
装饰总费用为, 9分
所以花坛的面积与装饰总费用的, 12分
令,则
,当且仅当t=18时取等号,此时
.
答:当时,花坛的面积与装饰总费用的比最大. 15分
4. 设函数的定义域为
,如果对于任意的
,存在唯一的
,使
(
为常数)成立,则称函数
在
上的均值为
,请写出满足在其定义域上均值为1的两个函数___________
正确答案
见解析
;
等
已知函数f(x)=.
(1)若f(x)>k的解集为{x|x<-3,或x>-2},求k的值;
(2)对任意x>0,f(x)≤t恒成立,求t的取值范围.
正确答案
(1)-(2)
(1)f(x)>k⇔kx2-2x+6k<0.
由已知{x|x<-3,或x>-2}是其解集,得kx2-2x+6k=0的两根是-3,-2.
由根与系数的关系可知(-2)+(-3)=,即k=-
(2)∵x>0,f(x)==
≤
=
,当且仅当x=
时取等号.由已知f(x)≤t对任意x>0恒成立,故t≥
,即t的取值范围是
.
若函数,则
=
正确答案
略
已知函数f(x)=2x-1,g(x)=求f[g(x)]和g[f(x)]的解析式.
正确答案
当x≥0时,g(x)=x2,f[g(x)]=2x2-1,
当x<0时,g(x)=-1,f[g(x)]=-2-1=-3,
∴f[g(x)]=
∵当2x-1≥0,即x≥时,g[f(x)]=(2x-1)2,
当2x-1<0,即x<时,g[f(x)]=-1,
∴g[f(x)]=
如图,在C城周边已有两条公路l1,l2在点O处交汇.已知OC=(+
)km,∠AOB=75°,∠AOC=45°,现规划在公路l1,l2上分别选择A,B两处为交汇点(异于点O)直接修建一条公路通过C城.设OA=x km,OB=y km.
(1)求y关于x的函数关系式并指出它的定义域;
(2)试确定点A,B的位置,使△OAB的面积最小.
正确答案
(1)y=(x>2)(2)4(
+1) km2.
(1)因为△AOC的面积与△BOC的面积之和等于△AOB的面积,所以x(
+
)sin 45°+
y(
+
)·sin 30°=
xysin 75 °,
即x(
+
)+
y(
+
)=
xy,
所以y=(x>2).
(2)△AOB的面积S=xysin 75°=
xy=
×
=
(x-2+
+4)≥
×8=4(
+1).
当且仅当x=4时取等号,此时y=4.
故OA=4 km,OB=4km时,△OAB面积的最小值为4(
+1) km2
已知函数.
(Ⅰ)求的值;
(Ⅱ)用函数单调性的定义证明函数在
上是减函数.
正确答案
(Ⅰ)2;(Ⅱ)略
试题分析:(Ⅰ)将整体代入原函数即可求
的值。(Ⅱ)在
上任取两个实数,并规定其大小关系,如令
,再用作差法比较
的大小。最后利用函数单调性的定义得
在
上的单调性。
试题解析:(Ⅰ)解: 2分
. 4分
(Ⅱ)证明:设是
上的两个任意实数,且
,
5分
. 7分
因为,所以
,
,
.所以
.
所以. 9分
所以在
上是减函数. 10分
已知集合A={1,2,3,m},集合B={4,7,a4,a2+3a},其中m∈N*,a∈N*,x∈A,y∈B.f:x→y=3x+1是从集合A到集合B的函数,求m,a,A,B
正确答案
由函数的定义可知,函数是从定义域到值域的映射,
因此,值域中的每一个元素,在定义域中一定能有原象与之对应.
由对应法则,1对应4,2对应7,3对应10,m对应3m+1.
∵m∈N*,a∈N*,∴a4≠10,a2+3a=10,
∴a=2或a=-5(a=-5舍去)
又3m+1=24,
∴m=5,故A={1,2,3,5},B={4,7,10,16}.
已知函数的定义域为
,且
的图象连续不间断. 若函数
满足:对于给定的
(
且
),存在
,使得
,则称
具有性质
.
(1)已知函数,
,判断
是否具有性质
,并说明理由;
(2)已知函数 若
具有性质
,求
的最大值;
(3)若函数的定义域为
,且
的图象连续不间断,又满足
,
求证:对任意且
,函数
具有性质
.
正确答案
(1)具有该性质,证明见解析;(2);(3)证明见解析.
试题分析:(1)创新定义问题,首先要读懂具有性质P(m)的意思, 对于给定的(
且
),存在
,使得
,按照此定义进行判断,假设具有该性质, 设
,令
,解得
,满足定义,故具有性质P(3);(2)m在0到1之间,取一半,看是
具有性质P(),如果有,再判断是否有大于
的m,没有的话,最大值就是
;(3)构造函数
,则
,
…
…
=
-
,相加,有
,分里面有零和没零进行讨论,得到结论.
试题解析:(1)设,即
令, 则
解得,
所以函数具有性质
(2)m的最大值为.
首先当时,取
,
则,
,
所以函数具有性质
,
假设存在,使得函数
具有性质
,
则,
当时,
,
,
,
当时,
,
,
,
所以不存在,使得
,
故的最大值为
.
(3)任取,
设,其中
,
则有,
,
,
……
,
……
,
以上各式相加得:,
当中有一个为
时,不妨设为
,
即,
则函数具有性质
,
当均不为
时,由于其和为
,则必然存在正数和负数,
不妨设其中
,
,
由于是连续的,所以当
时,至少存在一个
,
(当时,至少存在一个
),
使得,
即,
故函数具有性质
.
某种海洋生物身体的长度(单位:米)与生长年限t(单位:年)
满足如下的函数关系:.(设该生物出生时t=0)
(1)需经过多少时间,该生物的身长超过8米;
(2)设出生后第年,该生物长得最快,求
的值.
正确答案
(1)6年;(2)4或5.
试题分析:(1)求需经过多少时间,该生物的身长超过8米,实质就是解不等式,不等式解集中的最小值就是本题结论;(2)首先要搞懂什么是“长得最快”,“长得最快”就是说明这一年该生物身体增长的长度最大,因此实质就是求
的最大值,即
就是这个最大值,下面我们只要求出
,分析它的最大值是在
为何值时取得,
,此式较繁,因此我们用换元法,设
,由有
,它的最大值求法一般是分子分母同时除以
,然后用基本不等式及不等式的性质得到结论.
试题解析:(1)设,即
,解得
,
即该生物6年后身长可超过8米; 5分
(2)设第年生长最快,于是有
, 8分
令,则
,
令, 11分
等号当且仅当即
,
,
时成立,因为
,因此
可能值为4或5,由
知,所求有年份为第4年和第5年,两年内各生长了
米. 14分
记数列{}的前n项和为为
,且
+
+n=0(n∈N*)恒成立.
(1)求证:数列是等比数列;
(2)已知2是函数f(x)=+ax-1的零点,若关于x的不等式f(x)≥
对任意n∈N﹡在x∈(-∞,λ]上恒成立,求实常数λ的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)见解析;(II)的取值范围
.
试题分析:(Ⅰ)利用间的关系解答,写出
相减,然后根据等比数列定义确定答案;(II)利用(Ⅰ)的结果和等比数列通项公式求出
,然后构造出不等式
,求出
解关于
的不等式得出答案.
试题解析:(Ⅰ) 时,
,两式相减可得,
,
是以
为首项,
为公比的等比数列. 6分
(II)由(Ⅰ)可得,,
即
,
即在
上恒成立,由
,即
,
或
,
,
即所求的取值范围
. 12分
设二次函数满足条件:①当
时,
,且
;②
在
上的最小值为
。(1)求
的值及
的解析式;(2)若
在
上是单调函数,求
的取值范围;(3)求最大值
,使得存在
,只要
,就有
。
正确答案
(1) ∵在
上恒成立,∴
即……………(1分)
∵,∴函数图象关于直线
对称,
∴……………(2分)
∵,∴
又∵在
上的最小值为
,∴
,即
,……………(3分)
由解得
,∴
;……………(4分)
(2)∵,
∴对称轴方程为
,……………(5分)
∵在
上是单调函数,∴
或
,……………(7分)
∴的取值范围是
或
或
。……………(8分)
(3)∵当时,
恒成立,∴
且
,
由得
,解得
……………(9分)
由得:
,
解得,……………(10分)
∵,∴
,……………(11分)
当时,对于任意
,恒有
,
∴的最大值为
.……………(12分)
另解:且
在
上恒成立
∵在
上递减,∴
,
∵在
上递减,∴
∴,∴
,
,∵
,∴
,
∴,∴
的最大值为
略
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