浙江省温州市2022-2023学年高二上学期期末数学试题(A卷)(含解析)
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这是一份浙江省温州市2022-2023学年高二上学期期末数学试题(A卷)(含解析),共6页。试卷主要包含了选择题,填空题,解答题等内容,欢迎下载使用。
本试卷分选择题和非选择题两部分,共4页,满分150分,考试时间120分钟.
选择题部分
一、选择题:本大题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1. 已知 SKIPIF 1 < 0 是直线的一个方向向量,则该直线的倾斜角为( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】D
【解析】
【分析】根据直线的方向向量求出直线的斜率,即可得答案.
【详解】因为 SKIPIF 1 < 0 是直线的一个方向向量,故直线的斜率为 SKIPIF 1 < 0 ,
设直线的倾斜角为 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
故选:D
2. 已知空间的三个不共面的单位向量 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,对于空间的任意一个向量 SKIPIF 1 < 0 ,( )
A. 将向量 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平移到同一起点,则它们的终点在同一个单位圆上
B. 总存在实数x,y,使得 SKIPIF 1 < 0
C. 总存在实数x,y,z,使得 SKIPIF 1 < 0
D. 总存在实数x,y,z,使得 SKIPIF 1 < 0
【答案】D
【解析】
【分析】根据空间向量的基底与共面向量充要条件逐项判断即可.
【详解】解:对于A,当空间的三个不共面的单位向量 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 作为空间直角坐标系的标准正交基底时,
向量 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 平移到同一起点即坐标原点,此时它们的终点形成边长为 SKIPIF 1 < 0 的正三角形,其外接圆半径 SKIPIF 1 < 0 满足 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,不是单位圆,故A不正确;
对于B,由三个向量共面充要条件可知,当向量 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 共面时,总存在实数x,y,使得 SKIPIF 1 < 0 ,但向量 SKIPIF 1 < 0 是空间的任意一个向量,即 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 可以不共面,故B错误;
对于C,由于向量 SKIPIF 1 < 0 ,则向量 SKIPIF 1 < 0 是空间中的一组共面向量,不能作为空间的基底向量,
所以当 SKIPIF 1 < 0 不与 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 共面时,则找不到实数x,y,z,使得 SKIPIF 1 < 0 成立,故C不正确;
对于D,已知空间的三个不共面的单位向量 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则向量 SKIPIF 1 < 0 不共面,所以可以作为空间向量的一组基底,则总存在实数x,y,z,使得 SKIPIF 1 < 0 ,故D正确.
故选:D.
3. 已知函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 的附近可导,且 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 处的切线方程为( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0
C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】A
【解析】
【分析】由题意可知斜率,代入点斜式即可求解.
【详解】由题知,
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 处的切线斜率为: SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 切线过点 SKIPIF 1 < 0 ,
代入点斜式有: SKIPIF 1 < 0 ,
即: SKIPIF 1 < 0 .
故选:A.
4. 已知椭圆 SKIPIF 1 < 0 的焦点为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,且c是a,b的等比中项,则在椭圆上使 SKIPIF 1 < 0 的点P共有( )
A. 0个B. 2个C. 4个D. 8个
【答案】C
【解析】
【分析】当 SKIPIF 1 < 0 为椭圆短轴的顶点时, SKIPIF 1 < 0 ,从而得出满足条件的点P个数.
【详解】因为c是a,b的等比中项,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 为椭圆短轴的顶点时, SKIPIF 1 < 0 最大,此时 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
因此在第一象限内存在一点 SKIPIF 1 < 0 满足 SKIPIF 1 < 0 ,
结合对称性可知,在椭圆上使 SKIPIF 1 < 0 的点P共有4个.
故选:C
5. 已知 SKIPIF 1 < 0 是公差不为0的等差数列, SKIPIF 1 < 0 是其前 SKIPIF 1 < 0 项和,则“对于任意 SKIPIF 1 < 0 ,都有 SKIPIF 1 < 0 ”是“ SKIPIF 1 < 0 的( )
A. 充分不必要条件B. 必要不充分条件
C. 充要条件D. 既不充分又不必要条件
【答案】A
【解析】
【分析】利用等差数列的前 SKIPIF 1 < 0 项和公式和充分性、必要性的概念求解即可.
【详解】因为数列 SKIPIF 1 < 0 是公差不为0的等差数列,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 没有最大值,所以由对于任意 SKIPIF 1 < 0 ,都有 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,充分性成立;
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,所以必要性不成立,
故“对于任意 SKIPIF 1 < 0 ,都有 SKIPIF 1 < 0 ”是“ SKIPIF 1 < 0 的充分不必要条件,
故选:A
6. 已知椭圆 SKIPIF 1 < 0 : SKIPIF 1 < 0 ,椭圆 SKIPIF 1 < 0 与椭圆 SKIPIF 1 < 0 的离心率相等,并且椭圆 SKIPIF 1 < 0 的短轴端点就是椭圆 SKIPIF 1 < 0 的长轴端点,据此类推:对任意的 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 ,椭圆 SKIPIF 1 < 0 与椭圆 SKIPIF 1 < 0 的离心率相等,并且椭圆 SKIPIF 1 < 0 的短轴端点就是椭圆 SKIPIF 1 < 0 的长轴端点,由此得到一个椭圆列: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则椭圆 SKIPIF 1 < 0 的焦距等于( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【解析】
【分析】确定椭圆的离心率,根据椭圆 SKIPIF 1 < 0 的短轴端点就是椭圆 SKIPIF 1 < 0 的长轴端点,可得 SKIPIF 1 < 0 ,结合 SKIPIF 1 < 0 可推出 SKIPIF 1 < 0 为首项为4,公比为 SKIPIF 1 < 0 的等比数列,即可求得 SKIPIF 1 < 0 ,进而利用 SKIPIF 1 < 0 即可求得答案.
【详解】由题意可设椭圆 SKIPIF 1 < 0 的长半轴为 SKIPIF 1 < 0 ,短半轴为 SKIPIF 1 < 0 ,焦半距为 SKIPIF 1 < 0 ,
对于椭圆 SKIPIF 1 < 0 : SKIPIF 1 < 0 ,有 SKIPIF 1 < 0 ,
则由题意可知所有椭圆的离心率都为 SKIPIF 1 < 0 ,
由于椭圆 SKIPIF 1 < 0 的短轴端点就是椭圆 SKIPIF 1 < 0 的长轴端点,故 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 为首项为4,公比为 SKIPIF 1 < 0 的等比数列,
故 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
故椭圆 SKIPIF 1 < 0 的焦距等于 SKIPIF 1 < 0 ,
故选:B
7. 正三棱柱 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,O为BC的中点,M是棱 SKIPIF 1 < 0 上一动点,过O作 SKIPIF 1 < 0 于点N,则线段MN长度的最小值为( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【解析】
【分析】根据正三棱柱建立空间直角坐标系,设动点坐标,结合线线关系求线段MN的表达式,利用函数求最值即可.
【详解】解:因为正三棱柱 SKIPIF 1 < 0 中,O为BC的中点,取 SKIPIF 1 < 0 中点 SKIPIF 1 < 0 ,连接 SKIPIF 1 < 0 ,
如图,以 SKIPIF 1 < 0 为原点, SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 轴建立空间直角坐标系,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
因为M是棱 SKIPIF 1 < 0 上一动点,设 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以在直角三角形 SKIPIF 1 < 0 中可得: SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,于是令 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,又函数 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上为增函数,
所以当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,即线段MN长度的最小值为 SKIPIF 1 < 0 .
故选:B.
8. 已知 SKIPIF 1 < 0 为不相等的正实数,则下列命题为真的是( )
A. 若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
B. 若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
C. 若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
D. 若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
【答案】B
【解析】
【分析】构造 SKIPIF 1 < 0 ,求导判断单调性,进而求出值域可得 SKIPIF 1 < 0 ,对 SKIPIF 1 < 0 进行放缩后解不等式,即可得选项A 的正误,在 SKIPIF 1 < 0 中,取 SKIPIF 1 < 0 代替 SKIPIF 1 < 0 ,则取等条件为 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,即可得 SKIPIF 1 < 0 ,对 SKIPIF 1 < 0 进行放缩,解出不等式,即可判断选项B的正误,构造 SKIPIF 1 < 0 ,求导可得其单调性,进而得 SKIPIF 1 < 0 ,但是 SKIPIF 1 < 0 与1的大小关系不确定,所以 SKIPIF 1 < 0 的大小关系不能确定,将 SKIPIF 1 < 0 放缩为 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 因为 SKIPIF 1 < 0 正负大小不确定,所以 SKIPIF 1 < 0 大小不确定,即 SKIPIF 1 < 0 的大小关系不能确定.
【详解】解:由题知 SKIPIF 1 < 0 为不相等的正实数,
构造 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递减,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递增,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
由于 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
解得 SKIPIF 1 < 0 ,故选项A错误;
由于 SKIPIF 1 < 0 ,取 SKIPIF 1 < 0 代替 SKIPIF 1 < 0 ,
则有: SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时,即 SKIPIF 1 < 0 时等式成立,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 所以解得 SKIPIF 1 < 0 ,
若 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 ,此时 SKIPIF 1 < 0 不成立,
故取等条件不满足,
故 SKIPIF 1 < 0 ,所以选项B正确;
构造 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递减,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递减,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 单调递增,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 与1的大小关系不确定,所以 SKIPIF 1 < 0 的大小关系不能确定,
故选项C错误,
因为 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时,等式不成立,
即可化为 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 成立,
当 SKIPIF 1 < 0 时,上述不等式可化为: SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 正负大小不确定,
所以 SKIPIF 1 < 0 大小不确定,
即 SKIPIF 1 < 0 的大小关系不能确定,
故选项D错误.
故选:B
【点睛】思路点睛:该题考查通过构造函数,利用导数判断单调性比较大小的题,属于难题,常见的构造函数有:
(1) SKIPIF 1 < 0 ;
(2) SKIPIF 1 < 0 ;
(3) SKIPIF 1 < 0 ;
(4) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ;
(5) SKIPIF 1 < 0 .
二、选择题:本大题共4小题,每小题5分,共20分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得5分,有选错的得0分,部分选对的得2分.
9. 设直线 SKIPIF 1 < 0 : SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 : SKIPIF 1 < 0 ,下列说法正确的是( )
A. 当 SKIPIF 1 < 0 时,直线 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 不重合
B 当 SKIPIF 1 < 0 时,直线 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 相交
C. 当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0
D. 当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0
【答案】BD
【解析】
【分析】举出反例判断A;联立 SKIPIF 1 < 0 ,结合 SKIPIF 1 < 0 是否为0,讨论方程组解的情况,判断直线的位置关系,判断 SKIPIF 1 < 0 ,讨论 SKIPIF 1 < 0 是否为0,结合 SKIPIF 1 < 0 可判断两直线是否垂直,判断D.
【详解】对于A, SKIPIF 1 < 0 时,若 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 时,
两直线 SKIPIF 1 < 0 : SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 : SKIPIF 1 < 0 重合,A错误;
对于B,联立 SKIPIF 1 < 0 ,可得 SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,此时方程组有唯一一组解,
故直线 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 相交,B正确;
对于C, SKIPIF 1 < 0 时,若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 无解,
此时 SKIPIF 1 < 0 ;
若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 有无数多组解,
此时 SKIPIF 1 < 0 重合,故C错误;
对于D,若 SKIPIF 1 < 0 ,则由 SKIPIF 1 < 0 可得 SKIPIF 1 < 0 ,
即两直线斜率之积等于 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 ;
若 SKIPIF 1 < 0 ,则可得 SKIPIF 1 < 0 ,此时满足 SKIPIF 1 < 0 ,
直线 SKIPIF 1 < 0 : SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 : SKIPIF 1 < 0 ,
此时 SKIPIF 1 < 0 ,
故当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,D正确,
故选: SKIPIF 1 < 0
10. 已知空间向量 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,下列说法正确的是( )
A. 若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
B. 若 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
C. 若 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上的投影向量为 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0
D. 若 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 夹角为锐角,则 SKIPIF 1 < 0
【答案】ABD
【解析】
【分析】对于A:结合向量垂直的性质即可求解;
对于B:结合向量的四则运算即可求解;
对于C:利用投影的几何意义即可求解;
对于D:根据向量的夹角公式即可求解.
【详解】对于A: SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,
即: SKIPIF 1 < 0 ,
解得: SKIPIF 1 < 0 .
故A选项正确;
对于B: SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,解得: SKIPIF 1 < 0 .
故B选项正确;
对于C: SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上的投影向量为: SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 ,代入坐标化简可得: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 无解,
故C选项错误;
对于D: SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 夹角为锐角,
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,解得: SKIPIF 1 < 0 ,
且 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 不共线,即 SKIPIF 1 < 0 ,解得: SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 夹角为锐角时,解得: SKIPIF 1 < 0 .
故D选项正确;
故选:ABD.
11. 如图,已知点P是椭圆 SKIPIF 1 < 0 上第一象限内的动点, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 分别为椭圆的左、右焦点,圆心在y轴上的动圆T始终与射线 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 相切,切点分别为M,N,则下列判断正确的是( )
A. SKIPIF 1 < 0
B. SKIPIF 1 < 0
C. SKIPIF 1 < 0 面积的最大值为 SKIPIF 1 < 0
D. 当点P坐标为 SKIPIF 1 < 0 时,则直线PT的斜率是 SKIPIF 1 < 0
【答案】AD
【解析】
【分析】根据椭圆的定义及圆外一点切线长性质可判断A,结合基本不等式可判断B,利用椭圆焦点三角形的角度与面积关系可判断C,根据角平分线定理可求解直线 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 轴交点坐标,从而可求直线 SKIPIF 1 < 0 的斜率来判断D.
【详解】解:已知椭圆椭圆 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,所以左右焦点为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
对于A,如下图,连接 SKIPIF 1 < 0 ,
点P是椭圆上第一象限内的动点,所以 SKIPIF 1 < 0 ,又圆心 SKIPIF 1 < 0 在y轴上,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
动圆T始终与射线 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 相切,切点分别为M,N,所以 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,切线长 SKIPIF 1 < 0
所以由图可得: SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,故A正确;
对于B,因为 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,当且仅当 SKIPIF 1 < 0 时等号成立,
又P是椭圆上第一象限内的动点,所以 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 ,由于 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 ,故B不正确;
对于C,取椭圆的上顶点为 SKIPIF 1 < 0 ,连接 SKIPIF 1 < 0 ,
由椭圆可知 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 ,
由于P是椭圆上第一象限内的动点,所以 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,于是可得 SKIPIF 1 < 0 面积 SKIPIF 1 < 0 ,
故 SKIPIF 1 < 0 面积没有最大值,故C不正确;
对于D,连接 SKIPIF 1 < 0 ,设 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 轴的交点为 SKIPIF 1 < 0 ,如下图:
设 SKIPIF 1 < 0 ,由题可得直线 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 的平分线,所以由角平分线定理可得: SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,整理得 SKIPIF 1 < 0 ,
因为当点P坐标为 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,所以直线PT的斜率 SKIPIF 1 < 0 ,故D正确.
故选:AD.
12. 已知数列 SKIPIF 1 < 0 的前n项和为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 ,2,…),则( )
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】AD
【解析】
【分析】对于A选项,只需判断 SKIPIF 1 < 0 ;
对于B选项,通过通项公式可求得 SKIPIF 1 < 0 ;
对于C选项,将条件转化为 SKIPIF 1 < 0 ,可判断错误;
对于D选项,将数列放缩成等比数列求和,可判断正确.
【详解】由条件 SKIPIF 1 < 0 ,两边同时除以 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ∴ SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 ,
对于A选项,∵ SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0 ,故A选项正确;
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以B选项错误;
对于C选项, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 等价于 SKIPIF 1 < 0 ,由极限思想知,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,故C选项错误;
对于D选项, SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,又∵ SKIPIF 1 < 0 ,所以D选项正确.
故选:AD.
【点睛】本题考查了数列由递推公式求通项公式,以及关键对通项公式的形式进行分析,放缩,判断.属于较难题.
非选择题部分
三、填空题:本大题共4小题,每小题5分,共20分.
13. 已知圆 SKIPIF 1 < 0 与圆 SKIPIF 1 < 0 内切,则有序实数对 SKIPIF 1 < 0 可以是______.(写出一对即可)
【答案】 SKIPIF 1 < 0 (答案不唯一)
【解析】
【分析】根据给定条件,求出两个圆的圆心、半径及圆心距,再结合两圆内切列式求解作答.
【详解】圆 SKIPIF 1 < 0 的圆心 SKIPIF 1 < 0 ,半径 SKIPIF 1 < 0 ,
圆 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,圆心 SKIPIF 1 < 0 ,半径 SKIPIF 1 < 0 ,
依题意, SKIPIF 1 < 0 ,则有 SKIPIF 1 < 0 ,
解得 SKIPIF 1 < 0 且 SKIPIF 1 < 0 ,
所以有序实数对 SKIPIF 1 < 0 可以是 SKIPIF 1 < 0 .
故答案为: SKIPIF 1 < 0
14. 11世纪,阿拉伯数学家阿尔•卡克希利用几何方法推出了自然数的三次方的求和公式(如图所示),据此可知: SKIPIF 1 < 0 ______.
【答案】2025
【解析】
【分析】利用图形的割补求面积,即可求得自然数的三次方的求和公式.
【详解】由题知, SKIPIF 1 < 0
可转化为一个底边长为: SKIPIF 1 < 0 ,
高为: SKIPIF 1 < 0 的直角三角形,
其面积即是自然数的三次方的求和:
SKIPIF 1 < 0 ,
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 .
故答案为:2025.
15. 已知点 SKIPIF 1 < 0 在抛物线 SKIPIF 1 < 0 上,B,C是抛物线上的动点且 SKIPIF 1 < 0 ,若直线AC的斜率 SKIPIF 1 < 0 ,则点B纵坐标的取值范围是______.
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】由已知得出 SKIPIF 1 < 0 ,即可设出 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,则根据已知可得 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 可解出 SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 整理为 SKIPIF 1 < 0 ,根据已知得出关于 SKIPIF 1 < 0 的方程 SKIPIF 1 < 0 ,在 SKIPIF 1 < 0 上有解,即可解出 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,综合即可得出答案.
【详解】 SKIPIF 1 < 0 点 SKIPIF 1 < 0 在抛物线 SKIPIF 1 < 0 上,
SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 直线AC的斜率 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,解得: SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 解得: SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 可得: SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 整理化简为: SKIPIF 1 < 0 ,
则关于 SKIPIF 1 < 0 的方程 SKIPIF 1 < 0 ,在 SKIPIF 1 < 0 上有解,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
解得: SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0 ,
综上所述:点B纵坐标的取值范围是 SKIPIF 1 < 0 ,
故答案为: SKIPIF 1 < 0 .
16. 四面体ABCD中, SKIPIF 1 < 0 ,二面角 SKIPIF 1 < 0 的大小为 SKIPIF 1 < 0 ,则四面体ABCD外接球体积的最小值为______.
【答案】 SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】作出图,利用外接球球心到各顶点距离相等,结合题中的边长和二面角大小,求出外接球半径的表达式,进而求出外接球半径的最小值即可求解.
【详解】如图,设 SKIPIF 1 < 0 为四面体 SKIPIF 1 < 0 的外接球球心, SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 的中点, SKIPIF 1 < 0 在平面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 上的投影分别为 SKIPIF 1 < 0 ,连接 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
由外接球的性质可知: SKIPIF 1 < 0 分别为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的外心,所以 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 是二面角 SKIPIF 1 < 0 的平面角,则 SKIPIF 1 < 0 .
由 SKIPIF 1 < 0 可知: SKIPIF 1 < 0 为正三角形,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 为四面体 SKIPIF 1 < 0 的外接球球心,所以 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,
进而 SKIPIF 1 < 0 四点共面,设 SKIPIF 1 < 0 ,因为 SKIPIF 1 < 0 为 SKIPIF 1 < 0 的外心,
所以 SKIPIF 1 < 0 (同弧所对的圆心角是圆周角的二倍),则 SKIPIF 1 < 0 ,
如图,
延长 SKIPIF 1 < 0 交于点 SKIPIF 1 < 0 ,因为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,由 SKIPIF 1 < 0 可得: SKIPIF 1 < 0 ,
也即 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时,外接球半径最小,最小为 SKIPIF 1 < 0 ,此时四面体 SKIPIF 1 < 0 外接球体积的最小,
所以四面体 SKIPIF 1 < 0 外接球体积的最小值为 SKIPIF 1 < 0 ,
故答案为: SKIPIF 1 < 0 .
四、解答题:本大题共6小题,共70分.解答应写出文字说明.证明过程或演算步骤.
17. 已知点 SKIPIF 1 < 0 及圆C: SKIPIF 1 < 0 .
(1)求过P且与圆C相切直线方程;
(2)以PC为直径的圆交圆C于A,B两点,求 SKIPIF 1 < 0 .
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0
(2) SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】(1)分类讨论直线的斜率存在与不存在,利用点到直线的距离等于半径即可求解;
(2)两圆相减即可得公共弦所在的直线方程,再根据点到直线的距离公式与垂径定理即可求解.
【小问1详解】
由题知,圆C的圆心 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
当k不存在时, SKIPIF 1 < 0 ,符合题意.
当k存在时,设直线方程为 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0
综上所述,切线方程为 SKIPIF 1 < 0 或 SKIPIF 1 < 0
【小问2详解】
以PC为直径的圆的方程为 SKIPIF 1 < 0
所以AB直线方程为 SKIPIF 1 < 0
所以C到直线AB的距离为 SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 .
18. 已知数列 SKIPIF 1 < 0 满足: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 )
(1)写出 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,并求 SKIPIF 1 < 0 的通项公式;
(2)若数列 SKIPIF 1 < 0 ( SKIPIF 1 < 0 ),求数列 SKIPIF 1 < 0 的前n项和 SKIPIF 1 < 0 .
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的通项公式为: SKIPIF 1 < 0 ;
(2) SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】(1)由递推公式求出 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ;根据递推公式求出 SKIPIF 1 < 0 ;
(2)利用错位相减法求和.
【小问1详解】
因为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 ,解得: SKIPIF 1 < 0 ; SKIPIF 1 < 0 解得: SKIPIF 1 < 0 .
当 SKIPIF 1 < 0 时,由 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 为常数列.
又 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 .
综上, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 的通项公式为: SKIPIF 1 < 0 .
【小问2详解】
由 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 ,
两边同乘以 SKIPIF 1 < 0 得: SKIPIF 1 < 0
两式相减得: SKIPIF 1 < 0
整理得: SKIPIF 1 < 0 .
19. 如图,在四棱锥 SKIPIF 1 < 0 中,底面ABCD为正方形,二面角 SKIPIF 1 < 0 为直二面角. SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,M,N分别为AP,AC的中点.
(1)求平面BMN与平面PCD夹角的余弦值;
(2)若平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,求点A到直线l的距离.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0
(2) SKIPIF 1 < 0 .
【解析】
【分析】(1)根据图形位置关系,作 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,连接MF,ND补成棱柱确定线面、面面关系,即可求得BMN与平面PCD夹角的余弦值;
(2)由(1)可得面 SKIPIF 1 < 0 面 SKIPIF 1 < 0 ,结合线面关系,即可求点A到交线的距离.
【小问1详解】
解:∵ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0
∵面 SKIPIF 1 < 0 面 SKIPIF 1 < 0 ,面 SKIPIF 1 < 0 面 SKIPIF 1 < 0 ,
又∵底面 SKIPIF 1 < 0 为正方形,
∴ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 面 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 面PBC,故 SKIPIF 1 < 0 面PBC, SKIPIF 1 < 0 面 SKIPIF 1 < 0 ,
∴ SKIPIF 1 < 0 ,且面ABCD为正方形,如下图,作 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,连接MF,ND,
∴四边形 SKIPIF 1 < 0 、四边形 SKIPIF 1 < 0 为矩形,则 SKIPIF 1 < 0
∵M、N分别为AP和AC的中点
∴B、M、F三点共线,B、N、D三点共线,
易知:面 SKIPIF 1 < 0 与面 SKIPIF 1 < 0 为同一个平面,且面 SKIPIF 1 < 0 面 SKIPIF 1 < 0 ,
所以平面 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 面 SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 面 SKIPIF 1 < 0 ,结合 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0 面 SKIPIF 1 < 0 ,
又 SKIPIF 1 < 0 面 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ,在矩形 SKIPIF 1 < 0 中 SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 面 SKIPIF 1 < 0 ,故平面BMN与平面PCD夹角为 SKIPIF 1 < 0 ,
∵ SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,∴ SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0
∴平面BMN与平面PCD夹角的余弦值为 SKIPIF 1 < 0 ;
【小问2详解】
解:由(1)知四边形 SKIPIF 1 < 0 为矩形,所以 SKIPIF 1 < 0 ,
由(1)知: SKIPIF 1 < 0 面 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 面 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0
∵面 SKIPIF 1 < 0 面 SKIPIF 1 < 0
∴A到直线l的距离即A到直线 SKIPIF 1 < 0 的距离,即为线段 SKIPIF 1 < 0 的长,
∴A到直线l的距离为 SKIPIF 1 < 0
20. 广州塔外形优美,游客都亲切地称之为“小蛮腰”,其主塔部分可近似地看成是由一个双曲面和上下两个圆面围成的.其中双曲面的构成原理如图所示:圆 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 所在的平面平行, SKIPIF 1 < 0 垂直于圆面,AB为一条长度为定值的线段,其端点A,B分别在圆 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 上,当A,B在圆上运动时,线段AB形成的轨迹曲面就是双曲面.用过 SKIPIF 1 < 0 的任意一个平面去截双曲面得到的截面曲线都是双曲线,我们称之为截面双曲线.已知主塔的高度 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,设塔身最细处的圆的半径为 SKIPIF 1 < 0 ,上、下圆面的半径分别为 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 成公比为 SKIPIF 1 < 0 的等比数列.
(1)求 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的夹角;
(2)建立适当的坐标系,求该双曲面的截面双曲线的渐近线方程.
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0 ;
(2) SKIPIF 1 < 0 .
【解析】
【分析】(1)根据给定条件,过A作 SKIPIF 1 < 0 圆面 SKIPIF 1 < 0 于点 SKIPIF 1 < 0 ,直线 SKIPIF 1 < 0 与塔身最细处的圆的公共点为L,L在圆面 SKIPIF 1 < 0 上射影为H,结合线面垂直求出 SKIPIF 1 < 0 作答.
(2)建立平面直角坐标系,结合(1)中信息,求出点A的坐标,设出双曲线方程即可代入求解作答.
【小问1详解】
过A作 SKIPIF 1 < 0 圆面 SKIPIF 1 < 0 于点 SKIPIF 1 < 0 ,连接 SKIPIF 1 < 0 ,如图,则有 SKIPIF 1 < 0 ,
令塔身最细处的圆的圆心为O,直线 SKIPIF 1 < 0 与圆O的公共点为L,过L作 SKIPIF 1 < 0 交 SKIPIF 1 < 0 于H,连接 SKIPIF 1 < 0 ,
必有 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 圆面 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 圆面 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,而 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,有 SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 平面 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,又 SKIPIF 1 < 0 圆面 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 ,显然圆面 SKIPIF 1 < 0 圆面 SKIPIF 1 < 0 ,有 SKIPIF 1 < 0 ,
因此 SKIPIF 1 < 0 ,依题意: SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
于是得 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 的夹角为 SKIPIF 1 < 0 .
【小问2详解】
由(1)知, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
在直角 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 ,
因此 SKIPIF 1 < 0 ,解得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
以塔身最细处的圆的圆心O为原点,以 SKIPIF 1 < 0 所在直线为y轴,以圆O的一条平行于 SKIPIF 1 < 0 的直径所在的直线为x轴,
建立平面直角坐标系,则双曲线的顶点坐标为 SKIPIF 1 < 0 ,设双曲线方程为: SKIPIF 1 < 0 ,
设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,令 SKIPIF 1 < 0 交x轴于点K,显然四边形 SKIPIF 1 < 0 是平行四边形,则 SKIPIF 1 < 0 ,
解得: SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,
代入双曲线方程得: SKIPIF 1 < 0 ,解得: SKIPIF 1 < 0 ,
所以双曲线的渐近线方程为 SKIPIF 1 < 0 .
21. 已知F是双曲线C: SKIPIF 1 < 0 的右焦点,过F的直线l交双曲线右支于P,Q两点,PQ中点为M,O为坐标原点,连接OM交直线 SKIPIF 1 < 0 于点N.
(1)求证: SKIPIF 1 < 0 ;
(2)设 SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时,求三角形 SKIPIF 1 < 0 面积S最小值.
【答案】(1)证明见解析
(2) SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】(1)设出PQ的方程,与双曲线联立消元,利用韦达定理求出点 SKIPIF 1 < 0 的坐标,再利用向量的数量积等于0即可证明;
(2)利用直线 SKIPIF 1 < 0 中 SKIPIF 1 < 0 范围,通过韦达定理与 SKIPIF 1 < 0 建立起联系,从而求出 SKIPIF 1 < 0 的范围,再将面积用关于 SKIPIF 1 < 0 的函数来表示,通过函数的单调性即可求得最小值.
【小问1详解】
由题知,在双曲线 SKIPIF 1 < 0 中, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,因此 SKIPIF 1 < 0 .因为过F的直线l交双曲线右支于P,Q两点,
故可设PQ的方程为 SKIPIF 1 < 0 ,设 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
由 SKIPIF 1 < 0 得 SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0
∴ SKIPIF 1 < 0 ,得直线OM的方程为 SKIPIF 1 < 0 ,从而得 SKIPIF 1 < 0
由 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 得
SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0
即 SKIPIF 1 < 0 ,故 SKIPIF 1 < 0
【小问2详解】
因直线PQ与双曲线右支交于两点,得 SKIPIF 1 < 0
由 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,得
SKIPIF 1 < 0
又因 SKIPIF 1 < 0 ,得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0
得 SKIPIF 1 < 0 ,又因 SKIPIF 1 < 0 ,
得 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
由 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
不妨设 SKIPIF 1 < 0 ,
令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 在该区间内单调递增,
故 SKIPIF 1 < 0 .
【点睛】思路点睛:圆锥曲线中的几何图形面积范围或最值问题,可以以直线的斜率、横(纵)截距、图形上动点的横(纵)坐标为变量,建立函数关系求解作答.
22. 已知函数 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,其中 SKIPIF 1 < 0 .
(1)当 SKIPIF 1 < 0 时,证明: SKIPIF 1 < 0 ;
(2)若 SKIPIF 1 < 0 对任意的 SKIPIF 1 < 0 恒成立,求k的取值范围.
【答案】(1)证明见解析
(2) SKIPIF 1 < 0
【解析】
【分析】(1)由于 SKIPIF 1 < 0 ,故设 SKIPIF 1 < 0 ,求出其导数,根据函数单调性求得最小值,即可证明结论;
(2) SKIPIF 1 < 0 对任意的 SKIPIF 1 < 0 恒成立,等价于:对任意的 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 恒成立,故设 SKIPIF 1 < 0 ,求得其导数,再次求导,分类讨论,
分 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 两种情况说明 SKIPIF 1 < 0 是否恒成立,从而确定k的范围
【小问1详解】
当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,设 SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 等价于证明: SKIPIF 1 < 0 ;
因为 SKIPIF 1 < 0 ,当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ;当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 单调递增,
所以 SKIPIF 1 < 0 ,即 SKIPIF 1 < 0 ,则 SKIPIF 1 < 0 .
【小问2详解】
SKIPIF 1 < 0 对任意的 SKIPIF 1 < 0 恒成立,
等价于:对任意的 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 恒成立,
令 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
SKIPIF 1 < 0 ,记 SKIPIF 1 < 0 ,
①当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 ,所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递减, SKIPIF 1 < 0 ,
即 SKIPIF 1 < 0 恒成立.
②当 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,记 SKIPIF 1 < 0 ,
因为 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 上单调递减,且 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,
所以存在 SKIPIF 1 < 0 ,使得 SKIPIF 1 < 0 ,
且 SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 时, SKIPIF 1 < 0 ,
则 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递增,在 SKIPIF 1 < 0 单调递减.
又因为 SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 ,必存在 SKIPIF 1 < 0 ,
使得 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 单调递减,在 SKIPIF 1 < 0 单调递增,且 SKIPIF 1 < 0 ,
所以 SKIPIF 1 < 0 在 SKIPIF 1 < 0 时恒小于零,不符合题意,
综和①②可得: SKIPIF 1 < 0 .
【点睛】难点点睛:解决 SKIPIF 1 < 0 对任意的 SKIPIF 1 < 0 恒成立时,需要构造函数,利用导数判断单调性,解答的难点在于导数中含有参数k,要分类讨论确定k的范围,特别是说明 SKIPIF 1 < 0 不合题意时,需要连续求导,结合零点存在定理,判断导数正负,进而判断函数的单调性,说明不等式是否恒成立.
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