- 集合与函数的概念
- 共44150题
已知函数.
(Ⅰ)若时,求
的值域;
(Ⅱ)若存在实数,当
时,
恒成立,求实数
的取值范围.
正确答案
(I)的值域为:
.(II)
.
试题分析:(I)将二次函数配方,结合抛物线的图象便可得
的值域.
(II)由恒成立得:
恒成立,
令,
则只需
的最大值小于等于0.
由此得:,令
则原题可转化为:存在,使得
.这又需要
时
.接下来又对二次函数
分情况讨论,从而求出实数
的取值范围.
试题解析:(I)将二次函数配方得:
2分
该函数的图象是一条开口向上的抛物线,顶点为,
.
因为,所以
最大值为
,
∴的值域为:
6分
(II)由恒成立得:
恒成立,
令,
因为抛物线的开口向上,所以
,由
恒成立知:
8分
化简得: 令
则原题可转化为:存在,使得
即:当
,
10分
∵,
的对称轴:
即:
时,
∴解得:
②当 即:
时,
∴解得:
综上:的取值范围为:
13分
法二:也可,
化简得: 有解.
,则
.
某化工厂准备对某一化工产品进行技术改良,现决定优选加工温度,试验范围定为60~81℃,精确度要求±1℃。现在技术员准备用分数法进行优选,则最多需要经过 次试验才能找到最佳温度。
正确答案
6
略
右图是某种净水水箱结构的设计草图,其中净水器是一个宽10cm、体积为3000cm3的长方体,长和高未定.净水水箱的长、宽、高比净水器的长、宽、高分别长20cm、20cm、60cm.若不计净水器中的存水,则净水水箱中最少可以存水 cm3.
正确答案
78000.
:设净水器的长、高分别为x,ycm,则xy=300,
V=30(20+x)(60+y)=30(1200+60x+20y+xy)
≥30(1200+2+300)=30(1500+1200)
=30×2700.∴ 至少可以存水78000cm3.
已知函数f(x)=x2+mx+n的图象过点(1,3),且f(-1+x)=f(-1-x)对任意实数都成立,函数y=g(x)与y=f(x)的图象关于原点对称.
(1)求f(x)与g(x)的解析式;
(2)若F(x)=g(x)-λf(x)在(-1,1]上是增函数,求实数λ的取值范围.
正确答案
(1)g(x)=-x2+2x(2)(-∞,0].
(1)因为函数f(x)满足f(-1+x)=f(-1-x)对任意实数都成立,
所以图象关于x=-1对称,即-=-1,即m=2.
又f(1)=1+m+n=3,所以n=0,所以f(x)=x2+2x.
又y=g(x)与y=f(x)的图象关于原点对称,
所以-g(x)=(-x)2+2(-x),
所以g(x)=-x2+2x.
(2)由(1)知,F(x)=(-x2+2x)-λ(x2+2x)=-(λ+1)x2+(2-2λ)x.
当λ+1≠0时,F(x)的对称轴为x=,
因为F(x)在(-1,1]上是增函数,
所以或
所以λ<-1或-1<λ≤0.
当λ+1=0,即λ=-1时,F(x)=4x显然成立.
综上所述,实数λ的取值范围是(-∞,0].
对于定义域为A的函数f(x),如果任意的x1,x2∈A,当x1<x2时,都有f(x1)<f(x2),则称函数f(x)是A上的严格增函数;函数f(k)是定义在N*上,函数值也在N*中的严格增函数,并且满足条件f(f(k))=3k.
(1)证明:f(3k)=3f(k);
(2)求f(3k-1)(k∈N*)的值;
(3)是否存在p个连续的自然数,使得它们的函数值依次也是连续的自然数;若存在,找出所有的p值,若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)见解析(2)2×3k-1(k∈N*)(3)存在p=3k-1+1
(1)证明:对k∈N*,f(f(k))=3k,∴f[f(f(k))]=f(3k)①
由已知f(f(k))=3k,∴f[f(f(k))]=3f(k),②
由①、②∴f(3k)=3f(k)
(2)若f(1)=1,由已知f(f(k))=3k得f(1)=3,矛盾;
设f(1)=a>1,∴f(f(1))=f(a)=3,③
由f(k)严格递增,即1<a⇒f(1)<f(a)=3,
∴∴f(1)=2,
由③f(f(1))=f(a)=3,故f(f(1))=f(2)=3.
∴f(1)=2,f(2)=3.
f(3)=3f(1)=6,f(6)=f(3·2)=3f(2)=9,
f(9)=3f(3)=18,f(18)=3f(6)=27,
f(27)=3f(9)=54,f(54)=3f(18)=81.
依此类推归纳猜出:f(3k-1)=2×3k-1(k∈N*).
下面用数学归纳法证明:
(1)当k=1时,显然成立;
(2)假设当k=l(l≥1)时成立,即f(3l-1)=2×3l-1,
那么当k=l+1时,f(3l)=f(3×3l-1)=3f(3l-1)=3×2×3l-1=2·3l.猜想成立,由(1)、(2)所证可知,对k∈N*f(3k-1)=2×3k-1成立.
(3)存在p=3k-1+1,当p个连续自然数从3k-1→2×3k-1时,函数值正好也是p个连续自然数从f(3k-1)=2×3k-1→f(2×3k-1)=3k.
已知偶函数满足:当
时,
,当
时,
.
(1)求当时,
的表达式;
(2)试讨论:当实数满足什么条件时,函数
有4个零点,且这4个零点从小到大依次构成等差数列.
正确答案
(1);(2)①
时,
;②
时,
;③
时,
.
试题分析:本题考查函数的奇偶性、函数解析式、函数零点问题以及等差数列的定义,考查化归与转化思想,考查计算能力.第一问,先把转化成
,利用已知
时的解析式,利用偶函数转化解析式;第二问,把
有4个零点,先转化为
与
有4个交点且均匀分布,所以利用等差中项,偶函数等基础知识列出表达式,分情况进行讨论分析.
试题解析:(1)设则
,
,
又偶函数
,
所以,.
(2)零点
,
与
交点有4个且均匀分布,
(Ⅰ)时,
得
,
所以时,
,
(Ⅱ)且
时 ,
,
,
所以 时,
,
(Ⅲ)时
时,符合题意,
(Ⅳ)时,
,
,
,
,
此时,,所以
或
(舍)
且
时,
时存在.
综上,①时,
;
②时,
;
③时,
符合题意.
已知函数和点
,过点
作曲线
的两条切线
、
,切点分别为
、
.
(Ⅰ)设,试求函数
的表达式;
(Ⅱ)是否存在,使得
、
与
三点共线.若存在,求出
的值;若不存在,请说明理由.
(Ⅲ)在(Ⅰ)的条件下,若对任意的正整数,在区间
内总存在
个实数
,
,使得不等式
成立,求
的最大值.
正确答案
(Ⅰ)函数的表达式为
.
(Ⅱ)存在,使得点
、
与
三点共线,且
.
(Ⅲ)的最大值为
.
试题分析:(Ⅰ)设、
两点的横坐标分别为
、
,
,
∴切线的方程为:
,
又切线
过点
,
有
,即
, (1)
同理,由切线也过点
,得
.(2)
由(1)、(2),可得是方程
的两根,
( * )
,
把( * )式代入,得,
因此,函数的表达式为
.
(Ⅱ)当点、
与
共线时,
,
=
,即
=
,
化简,得,
,
. (3)
把(*)式代入(3),解得.
存在
,使得点
、
与
三点共线,且
.
(Ⅲ)解法:易知
在区间
上为增函数,
,
则.
依题意,不等式对一切的正整数
恒成立,
,
即对一切的正整数
恒成立.
,
,
.
由于为正整数,
.
又当时,存在
,
,对所有的
满足条件.
因此,的最大值为
.
解法:依题意,当区间
的长度最小时,
得到的最大值,即是所求值.
,
长度最小的区间为
当时,与解法
相同分析,得
,
解得. 后面解题步骤与解法
相同(略).
点评:难题,切线的斜率等于函数在切点的导函数值。不等式恒成立问题,常常转化成求函数的最值问题。(III)小题,通过构造函数,研究函数的单调性、极值(最值),进一步确定得到参数的范围。
(Ⅰ)已知函数:求函数
的最小值;
(Ⅱ)证明:;
(Ⅲ)定理:若 均为正数,则有
成立(其中
.请你构造一个函数
,证明:
当均为正数时,
.
正确答案
(Ⅰ)当时,
的最小值为
(Ⅱ)证明见解析(Ⅲ)证明见解析
(Ⅰ)令
得……………………………………2分
当时,
故
在
上递减.
当 故
在
上递增.
所以,当时,
的最小值为
….……………………………………..4分
(Ⅱ)由,有
即
故 .………………………………………5分
(Ⅲ)证明:要证:
只要证:
设…………………7分
则
令得
…………………………………………………….8分
当时,
故上递减,类似地可证
递增
所以的最小值为
………………10分
而=
=
=
由定理知: 故
故
即: .…………………………..14分
………12分
已知(x,y)在映射f的作用下的像是(x+y,xy),求(-3,5)在f作用下的像和(3,-4)在f作用下的原像.
正确答案
∵(x,y)在映射f的作用下的像是(x+y,xy),
∴当x=-3,y=5时,x+y=-3+5=2,xy=-3×5=-15,
即(-3,5)的像是(2,-15),
由,解得
或
,
即(3,-4)的原像是(-1,4)或(4,-1).
经市场调查,某旅游城市在过去的一个月内(以30天计),旅游人数f(t)(万人)与时间t(天)的函数关系近似满足f(t)=4+,人均消费g(t)(元)与时间t(天)的函数关系近似满足g(t)=115-|t-15|.
(1)求该城市的旅游日收益w(t)(万元)与时间t(1≤t≤30,t∈N*)的函数关系式;
(2)求该城市旅游日收益的最小值(万元).
正确答案
(1)(115-|t-15|)(1≤t≤30,t∈N*)(2)403
万元
(1)由题意得,w(t)=f(t)·g(t)=(115-|t-15|)(1≤t≤30,t∈N*).(5分)
(2)因为w(t)= (7分),
①当1≤t<15时,w(t)=(t+100)=4
+401≥4×2
+401=441,
当且仅当t=,即t=5时取等号.(10分)
②当15≤t≤30时,w(t)=(130-t)=519+
,
可证w(t)在t∈[15,30]上单调递减,所以当t=30时,w(t)取最小值为403.(13分)
由于403<441,所以该城市旅游日收益的最小值为403
万元.(14分)
设,
.
(Ⅰ)证明:;
(Ⅱ)求证:在数轴上,介于
与
之间,且距
较远;
(Ⅲ)在数轴上,之间的距离是否可能为整数?若有,则求出这个整数;若没有,
说明理由.
正确答案
略
试题分析:i(Ⅰ) 证明不成立问题一般采用反证法,即假设问题成立,从假设开始推理论证得出矛盾,则说明假设不成立原命题成立。(Ⅱ)只需证明即可说明
介于
与
之间。下面应分两种情况证明,当
时,用作差法比较
和
的大小当
时,说明
距
较远。当
时同理可证。(Ⅲ)用反证法:假设存在整数m为
之间的距离,不妨设
,将
代入上式整理可得关于
的一元二次方程。用求根公式可将
解出。若与已知
相矛盾,则说明假设不成立,否则假设成立。
试题解析:(Ⅰ)假设与已知
,
所以. 3分
(Ⅱ)因为 ,所以
所以或
。即
或
。所以
介于
与
之间。
若则
,
因为,所以
,
则,所以
,所以
距
较远。
当时,同理可证。
综上可得在数轴上,介于
与
之间,且距
较远。
(Ⅲ)假设存在整数m为之间的距离,不妨设
,
则有,因为
,所以
,即
。所以
。因为
,所以只有
。当
时,
或
,与假设
矛盾,故,
之间的距离不可能为整数。
已知函数
(1)若,求
的值;
(2)求的值.
正确答案
(1)1;(2)1006
试题分析:(1)因为.所以可以计算出
的值为1,即表示两个自变量的和为1的函数值的和为1.
(2)由(1)可知两个自变量的和为1的函数值的和为1.所以令…①.利用倒序又可得到
…②.所以由①+②可得2S=2012.所以S=1006.
试题解析:
. 5分
(2). 10分
如图,某生态园欲把一块四边形地辟为水果园,其中
,
,
.若经过
上一点
和
上一点
铺设一条道路
,且
将四边形
分成面积相等的两部分,设
.
(1)求的关系式;
(2)如果是灌溉水管的位置,为了省钱,希望它最短,求
的长的最小值;
(3)如果是参观路线,希望它最长,那么
的位置在哪里?
正确答案
(1);(2)
;(3)P点在B处,Q点在E处.
试题分析:(1)由题目条件可求出,延长BD、CE交于点A,则由得出结论
,于是可知
的面积,而它的面积又可用
表示出来,于是问题得到解决;(2)
中利用余弦定理,可将
的长度用
表示,再利用(1)的结果消去
,则得到
关于
的函数关系式,然后利用基本不等式或求函数最值的一般方法求出函数的最小值或最大值,要注意函数的定义域;(3)思路同(2).
试题解析:(1)易知,延长BD、CE交于点A,则
,则
.
. 4分
(2)
6分
当,即
时,
. 8分
(3)令, 10分
则,
,令
得,
, 12分
在
上是减函数,在
上是增函数,
,PQmax = 2, 14分
此时,P点在B处,Q点在E处. 16分
已知函数,其图象为曲线
,点
为曲线
上的动点,在点
处作曲线
的切线
与曲线
交于另一点
,在点
处作曲线
的切线
.
(Ⅰ)当时,求函数
的单调区间;
(Ⅱ)当点时,
的方程为
,求实数
和
的值;
(Ⅲ)设切线、
的斜率分别为
、
,试问:是否存在常数
,使得
?若存在,求出
的值;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)函数的单调递增区间是
和
;单调递减区间是
;(2)
,
;(3)
.
试题分析:(1)将代入到函数
中,求导,解出
的
的取值范围,从而能够写出函数的单增区间和单减区间;(2)将切点
代入到函数表达式中,求出
的关系,再将
代入到
中,求出最终
的值;(3)设
,写出函数在
处的切线,并与曲线联立,得到关于
的方程
,再设
,根据韦达定理表示出
,再利用
,得出
,化简成
,则能够得到
,进而能够求出
的值.
试题解析:(1)当时,
则,解得
或
;
,解得
∴函数的单调递增区间是
和
;单调递减区间是
.
(Ⅱ)由题意得,即
,
解得
∴实数和
的值分别是
和
.
(Ⅲ)设,则
,
联立方程组
由②代入①整理得
设,则由韦达定理得
,∴
由题意得;
假设存在常数使得
,则
,
即,∴
,解得
所以当时,存在常数
使得
;
当时,不存在
,使得
.
已知函数.
(Ⅰ)求;
(Ⅱ)求函数图象上的点
处的切线方程.
正确答案
(1)2x+lnx+1 (2)
本试题主要考查的导数在函数中的运用。
解:(Ⅰ); ………4分
(Ⅱ)由题意可知切点的横坐标为1,
所以切线的斜率是, …………………………9分
切点纵坐标为,故切点的坐标是
,
所以切线方程为,即
.
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