2023-2024学年度江西省萍乡市高一第一学期期末考试数学试卷(含解析)
展开1.已知集合A={−1,a2−2a+1,a−4},若4∈A,则a的值可能为( )
A. −1,3B. −1C. −1,3,8D. −1,8
2.下列说法正确的是( )
A. 若f(x)是奇函数,则f(0)=0
B. 若f(x)=2mx−m(m为常数)是幂函数,则不等式f(x+1)
D. y= x2与y=x为同一函数
3.下列命题为真命题的是( )
A. 若a>b,则1a<1b
B. 若a>b,则b+1a+1>ba
C. 若a−cD. 若a>b>0,则a+1a>b+1b
4.太空中水资源有限,要通过回收水的方法制造可用水,回收水是将宇航员的尿液、汗液和太空中的水收集起来经过特殊净水器处理成饮用水循环使用.净化过程中,每过滤一次可减少水中杂质10%,要使水中杂质减少到原来的1%以下,至少需要过滤的次数为(参考数据:lg3≈0.477)( )
A. 42次B. 43次C. 44次D. 45次
5.已知函数f(x)是定义域为R的偶函数,且在(−∞,0)上单调递减,若a=f(3−0.5),b=f(lg13 22),c=f(− 22),则( )
A. b6.甲、乙两选手进行象棋比赛,已知每局比赛甲获胜的概率为0.6,乙获胜的概率为0.4,若采用三局二胜制,则乙最终获胜的概率为( )
A. 0.36B. 0.352C. 0.288D. 0.648
7.若把函数f(x)=(x+1)ax+1|x+1|+2(0A. B.
C. D.
8.已知x,y∈R,且满足(x−2)2023+2023x=4045(y−2)2023+2023y=4047,则x+y的值为
( )
A. 0B. 2C. 4D. 8
二、多选题:本题共4小题,共20分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求。
9.下列说法错误的是( )
A. 命题“有一个奇数不能被3整除”的否定是“有一个奇数能被3整除”
B. “菱形是正方形”是全称命题
C. 式子a −1a化简后为− −a
D. “a≥8”是“∀x∈[1,3],有x2−a≤0为真命题”的充分不必要条件
10.已知定义在R的函数f(x)满足f(x+1)+f(1−x)=0,且在区间(−∞,1)上单调递减,若f(2)=0,则下列说法正确的是( )
A. f(1)=1
B. f(x)的对称中心为(1,0)
C. f(x)在区间(1,+∞)上单调递减
D. 满足xf(x)≤0的x的取值范围是(−∞,1]∪[2,+∞)
11.已知样本甲:x1,x2,x3,⋯,xn与样本乙:y1y2,y3,⋯,yn满足关系yi=(13)xi(i=1,2,⋯,n),则下列结论错误的是( )
A. 样本乙的极差等于样本甲的极差
B. 若某个xi为样本甲的中位数,则yi是样本乙的中位数
C. 样本乙的众数小于样本甲的众数
D. 若某个xi为样本甲的平均数,则yi是样本乙的平均数
12.已知函数f(x)=a(3x+3)+x2−2bx,若函数y=f(x)与函数y=f(f(x))的零点相同,则a−2b的取值可能是( )
A. 2B. −2C. 0D. 4
三、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分。
13.某班拟从2名男学生和1名女学生中随机选派2名学生去参加一项活动,则恰有一名女学生和一名男学生去参加活动的概率是 .
14.在一次篮球比赛中,某球队共进行了9场比赛,得分分别26,37,23,45,32,36,40,42,51,则这组数据的60%分位数为 .
15.已知关于x的一元二次不等式mx2−2x+1<0的解集为(a,b),则3a+b的最小值为 .
16.记[x]表示不超过x的最大整数,例如[1.3]=1,[−2.5]=−3.已知函数f(x)=3x,x⩽0x,x>0,若函数g(x)=f(x)−lga|x|恰有2个零点,则实数a的取值范围为 .
四、解答题:本题共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.(本小题10分)
已知a∈R,集合A={x|a−1≤x≤2a+1},B={x|−3≤x≤3}.
(1)若a=2,求(∁RA)∩B;
(2)若“x∈A”是“x∈B”的充分不必要条件,求实数a的取值范围.
18.(本小题12分)
已知函数f(x)=x+1x−3.
(1)判断函数f(x)在区间(1,+∞)上的单调性,并用定义证明;
(2)用二分法求方程f(x)=0在区间(1,+∞)上的一个近似解(精确度为0.1).
19.(本小题12分)
已知函数f(x)=lgax(a>0,且a≠1),从下面两个条件中选择一个进行解答.
①f(x)的反函数经过点(1,12); ②[f(x)]2−f(x)=0的解集为{12}.
(1)求实数a的值;
(2)若g(x)=f(x2)⋅f(x4),x∈[2,8],求g(x)的最值及对应x的值.
20.(本小题12分)
从某学校800名男生中随机抽取50名测量身高,被测学生身高全部介于155cm和195cm之间,将测量结果按如下方式分成八组:第一组[155,160),第二组[160,165),⋯,第八组[190,195],下图是按上述分组方法得到的频率分布直方图的一部分,已知第六组的人数为4.
(1)求第七组的频率;
(2)估计该校800名男生身高的中位数;
(3)从样本身高属于第六组和第八组的男生中随机抽取两名,若他们的身高分别为x,y,记|x−y|≤5为事件E,求P(E).
21.(本小题12分)
已知a∈R,函数f(x)=2x2−ax+a2,g(x)=x2−x+a2−4.
(1)若a=4,求不等式f(lg2x)>22的解集;
(2)求不等式f(x)<2a2的解集;
(3)∀x∈[1,3],不等式f(x)>g(x)恒成立,求a的取值范围.
22.(本小题12分)
近几年,直播平台作为一种新型的学习渠道,正逐渐受到越来越多人们的关注和喜爱.某平台从2020年建立开始,得到了很多网民的关注,会员人数逐年增加.已知从2020到2023年,每年年末该平台的会员人数如下表所示(注:第4年数据为截止到2023年10月底的数据).
(1)请根据表格中的数据,从下列三个模型中选择一个恰当的模型估算该平台建立x(x∈N∗)年后会员人数y(千人),求出你所选择模型的解析式,并预测2023年年末的会员人数;
①y=bx+c(b>0); ②y=dlgrx+e(r>0且r≠1); ③y=tax+s(a>0且a≠1);
(2)为了更好的维护管理平台,该平台规定第x年的会员人数上限为k⋅4x(k>0)千人,请根据(1)中得到的函数模型,求k的最小值.
答案和解析
1.【答案】D
【解析】【分析】本题考查了元素与集合的关系,属于基础题.
根据题意即可得到答案.
【解答】解:4∈A,可令a−4=4,故a=8;
若a2−2a+1=4,即(a−1)2=4,故a=−1或3,当a=3时不符合题意,故a的值可能为−1,8.
2.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查了函数的奇偶性,幂函数,利用单调性解不等式,及判断两个函数是否为同一函数,属于基础题.
对各选项逐一进行分析判断即可.
【解答】
解:对于A,若f(x)在x=0时没有定义,则结论不成立,故A错误;
对于B,因为f(x)是幂函数,所以2m=1,即m=12,
所以f(x)=x−12,在0,+∞上单调递减,
所以x+1>010−2x>0x+1>10−2x,解得:3
对于D,两函数定义域不同,故D错误.
3.【答案】C
【解析】【分析】
本题考查不等式性质,考查基本分析判断能力,属基础题.
根据不等式性质证明C正确,举反例说明A,B,D错误.
【解答】
解:对于A:取a=1,b=−1,则 a>b, 1a>1b,故A错误;
对于B:取a=−1,b=−2,则b+1a+1无意义,故B错误;
对于C:因为a−c因为a对于D:取a=12,b=13,则a+1a=524.【答案】C
【解析】【分析】
本题考查了利用指数函数模型解决实际问题,属于基础题.
根据题意建立指数函数关系,然后进行求解即可.
【解答】
解:假设至少需要过滤的次数为x,设原始为a,则a910x−22lg3−1≈43.478,故至少需要过滤的次数为44次.
5.【答案】A
【解析】【分析】
本题考查了函数的奇偶性和单调性的运用,涉及指数函数与对数函数的性质,属于中档题.
根据奇偶性得到函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,结合指数、对数函数的性质推出0
解:因为函数f(x)是定义域为R的偶函数,且在(−∞,0)上单调递减,
则函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,
因为12<3−0.5=1 3< 22,lg13 22=lg131 2=lg3 2
【解析】【分析】
本题考查概率的求法,属于基础题.
最终乙胜是指乙连胜两局或前两局乙一胜一负第三局乙胜,由此能求出结果.
【解答】解:甲、乙两人进行三局二胜制象棋比赛,
每局甲取胜的概率为0.6,乙取胜的概率为0.4,
∴最终乙胜甲记作事件A,
则P(A)=0.42+C21×0.4×0.6×0.4=0.352.
故选:B.
7.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查求函数解析式,函数平移,函数的图像,属于中档题.
由f(−2)=0求出f(x)的解析式,再由函数平移得到平移后的函数解析式,通过解析式画出函数图像再作判断即可.
【解答】
由题意,f(−2)=0,即−a−11+2=0,解得a=12,故f(x)=(x+1)·(12)x+1|x+1|+2
由于平移使得P(−2,0)变换成点Q(−1,−2),故将f(x)向右平移1个单位,向下平移2个单位,从而平移后的函数解析式为g(x)=f(x−1)−2=x|x|·(12)x
故g(x)=(12)x,x>0−(12)x,x<0,根据解析式可以得到,g(x)的函数图像为D选项.
8.【答案】C
【解析】【分析】
本题主要考查了幂函数单调性的应用,解题的关键是由已知方程组合理的构造函数,属于中档题.
等式整理成(x−2),(y−2)表达式.构造函数,判断单调性与奇偶性找(x−2),(y−2)的关系.
【解答】
解:∵(x−2)2023+2023x=4045,即(x−2)2023+2023(x−2)=4045−4046=−1,
即(x−2)2023+2023(x−2)=−1,同理(y−2)2023+2023(y−2)=1,
又因为x,y∈R,所以(x−2),(y−2)∈R,
构造函数f(t)=t 2023+2023t,t∈R,
所以f(x−2)=−1,f(y−2)=1,即f(y−2)=−f(x−2)(∗),
又因为f(−t)=(−t) 2023+2023(−t)=−t 2023−2023t=−(t 2023+2023t)=−f(t),
即f(−t)=−f(t),所以f(t)=t 2023+2023t是定义在R上的奇函数.
所以(∗)式变为:f(y−2)=−f(x−2)=f[−(x−2)]=f(2−x),
即f(y−2)=f(2−x),
又f(t)=t 2023+2023t在R上单调递增,
所以,y−2=2−x,即x+y=4.
故选C.
9.【答案】AD
【解析】【分析】
【分析】本题考查了存在量词命题的否定,全称量词命题,充分必要充要条件的判断,属于中档题.
对于A和B直接进行判断即可;对于C,化简求值即可判断;对于D,求出真命题时a的取值范围,即可判断.
【解答】
【解答】解:对于A,命题“有一个奇数不能被3整除”的否定是“任何一个奇数都能被3整除”,故A错误;对于B,“菱形是正方形”是全称命题,故B正确;对于C,由 −1a可得,a<0,则a=− a2,所以a −1a=− a2 −1a=− −a,故C正确;对于D,“∀x∈[1,3],有x2−a≤0为真命题”,则a⩾x2max,即a≥9,故“a≥8”是“∀x∈[1,3],有x2−a≤0为真命题”的必要不充分条件,故D错误.
10.【答案】BCD
【解析】【分析】
本题考查了抽象函数的单调性和对称性,属于较难题。
利用函数的单调性和对称性,逐一判断即可。
【解答】
解:∵f(x+1)+f(1−x)=0,∴f(x)的对称中心为(1,0),f(1)=0,
故A不正确,B正确;
∵f(x)在区间(−∞,1)上单调递增,且f(x)的对称中心为(1,0),
∴f(x)在区间(1,+∞)上单调递减,故C正确;
由题意知,当x<0时,f(x)>0;f(0)=0;当0
又xf(x)≤0,∴x≤0或0≤x≤1或x≥2,故D正确.
故选BCD.
11.【答案】ACD
【解析】【分析】
本题考查平均数、中位数、众数、极差的知识,属于中档题.
yi=(13)xi是关于x的减函数,所以若某个xi为样本甲的中位数,则yi是样本乙的中位数,但是样本乙的极差不一定等于样本甲的极差,样本乙的众数不一定小于样本甲的众数;若某个xi为样本甲的平均数,但yi不一定是样本乙的平均数.
【解答】解:由题意知,样本乙的极差不等于样本甲的极差,故 A中说法错误;
∵yi=(13)xi,∴yi关于xi递减,∴若xi为样本甲的中位数,则yi也为样本乙的中位数,故B中说法正确;
样本乙的众数不一定小于样本甲的众数,故C中说法错误;
若某个xi为样本甲的平均数,则yi不一定是样本乙的平均数,故D中说法错误.
12.【答案】AC
【解析】【分析】
本题考查了函数的零点问题,考查了运算能力,属于中档题.
设函数f(x)的零点为x0,则f0=0,可得a=0,由题得到方程x2−2bx−2b=0无解或者与方程x2−2bx=0的解相同,从而求出b即可.
【解答】
解:设函数f(x)=a(3x+3)+x2−2bx的零点为x0,
则fx0=0,又ffx0=0,即f0=0,可得a=0,
则fx=x2−2bx=xx−2b,
ffx=x2−2bxx2−2bx−2b,
因为函数y=f(x)与函数y=f(f(x))的零点相同,
所以方程x2−2bx−2b=0无解或者与方程x2−2bx=0的解相同,
则Δ=−2b2−4−2b<0或b=0,
可得−2则0⩽a−2b<4.
则a−2b的取值可能是2,0,不可能为−2,4.
13.【答案】23
【解析】【分析】本题考查了古典概型及其计算,属于基础题.
基本事件总数为3,恰有一名女学生和一名男学生去参加活动包含的基本事件总数为2,由此能求出概率.
【解答】
解:设男生为A,B,女生为a,则总的基本事件为(A,B),(A,a),(B,a)共3个,恰有一名女学生和一名男学生去参加活动包含的基本事件为(A,a),(B,a)共2个,
则恰有一名女学生和一名男学生去参加活动的概率为:P=23.
14.【答案】40
【解析】【分析】
本题考查了百分位数,属于基础题.
利用百分位数的定义求解即可.
【解答】
解:该球队得分分别为23,26,32,36,37,40,42,45,51,
又9×60%=5.4,
所以这组数据的第60百分位数为第6个数,即40.
15.【答案】2+ 3
【解析】【分析】
本题考查一元二次不等式的解法,考查基本不等式求最值,属于基础题.由题意得到1a+1b=2,再由基本不等式得到3a+b=12(3a+b)(1a+1b)⩾12(4+2 3ab·ba)=2+ 3,可得结果.
【解答】
解:由于一元二次不等式mx2−2x+1<0的解集是a,b,
可知m>0,所以a+b=2mab=1m,可得a,b为正数,
两式相除得到a+bab=2,即1a+1b=2,
所以3a+b=12(3a+b)(1a+1b)=12(3+3ab+ba+1)⩾12(4+2 3ab·ba)=2+ 3,
当且仅当1a+1b=23ab=ba即a=3+ 36,b= 3+12时取等号,
故3a+b的最小值为2+ 3,
故答案为2+ 3.
16.【答案】[ 3,2)
【解析】【分析】
本题考查了函数的零点及求分段函数的函数值,属于中档题.
根据题意得到f(x)−lga|x|有2个零点⇔方程f(x)=lga|x|有2个不同的实数根,画出图象分析即可得答案.
【解答】
解:g(x)=f(x)−lga|x|有2个零点⇔方程f(x)=lga|x|有2个不同的实数根,
即f(x)的图象与函数y=lga|x|的图象有2个交点,
分析可知当01.
作出函数f(x)与y=lga|x|的图象如图.
两函数图象在y轴的左侧只有1个交点,故在y轴右边有1个交点,
则1
17.【答案】解:(1)当a=2时,集合A={x|1≤x≤5},可得CRA={x|x<1或x>5},
所以(∁RA)∩B={x|−3≤x<1};
(2)由题知,集合A是集合B的真子集,
当A=⌀时,a−1>2a+1,即a<−2,符合题意,
当A≠⌀时,则2a+1≥a−1,即a≥−2,且满足2a+1≤3a−1≥−3,两式不能同时取等号,解
综上,实数a的取值范围为(−∞,1].
【解析】本题主要考查集合的基本运算以及充分条件和必要条件的应用,根据定义转化为集合关系是解决本题的关键,是基础题.
(1)根据集合的基本运算进行求解即可;
(2)根据充分条件和必要条件的定义转化为集合关系进行求解即可.
18.【答案】解:(1) y=f(x)在(1,+∞)单调递增;证明如下:
任取x1,x2∈(1,+∞),不妨设x1
因为1
即f(x2)>f(x1),所以y=f(x)在(1,+∞)上单调递增;
(2)函数f(x)=x+1x−3在区间(1,+∞)上是连续且单调的,
其在区间(1,+∞)上的零点即为方程f(x)=0在区间(1,+∞)上的解,
已知f(2)<0,f(3)>0,在区间(1,+∞)上利用二分法列表如下:
此时解在区间(4116,218),此区间长度为116,116<110,满足精确度为0.1,
故区间(4116,218)即(2.5625,2.625)内任意一个实数都是对应方程符合精确度要求的一个近似解,
比如2.6是方程f(x)=0在(1,+∞)上的一个近似解.
【解析】本题考查利用定义证明函数的单调性及利用二分法求方程的近似解,属于基础题.
(1)根据函数单调性的定义进行证明即可;
(2)利用二分法积型求解即可.
19.【答案】解:(1)若选①:由题意可得函数f(x)=lgax(a>0,且a≠1)的反函数为:y=ax,
∴a1=12,可得a=12;
若选②:由题意得,f(x)[f(x)−1]=0的解集是{12},
因为f(12)=lga12≠0,所以f(12)=lga12=1,即a=12;
(2)由(1)知fx=lg12x,则g(x)=lg12x2lg12x4=(lg12x+1)(lg12x+2),
令t=lg12x,x∈[2,8],所以t∈[−3,−1],
则g(x)=ℎ(t)=(t+1)(t+2)=t2+3t+2=(t+32)2−14,
当t=−3,即x=8时,g(x)max=2;当t=−32,即x=2 2时,g(x)min=−14;
综上,当x=8时,g(x)max=2;当x=2 2时,g(x)min=−14.
【解析】本题考查了对数函数的性质、反函数、二次函数的性质,属于中档题.(1)根据所选的条件,利用指数和对数的性质解方程求参数a即可;
(2)由(1)得g(x)=(lg12x+1)(lg12x+2),换元法有t=lg12x∈[−3,−1],则g(x)=ℎ(t)=t2+3t+2,结合二次函数性质求最值,并确定对应x的值.
20.【答案】(1)解:第六组的频率为450=0.08,
故第七组的频率为1−0.08−5×0.008×2+0.016+0.04×2+0.06=0.06
(2)解:由直方图得,身高在第一组155,160的频率为0.008×5=0.04,
身高在第二组160,165的频率为0.016×5=0.08,
身高在第三组165,170的频率为0.04×5=0.2,
身高在第四组170,175的频率为0.04×5=0.2,
由于0.04+0.08+0.2=0.32<0.5,0.04+0.08+0.2+0.2=0.52>0.5
设这所学校的800名男生的身高中位数为m,则170
所以这所学校的800名男生的身高的中位数为174.5 .
(3)解:第六组180,185的人数为4,设为a,b,c,d,
第八组190,195的人数为0.008×5×50=2,设为A,B,
则从中随机抽取两名男生有ab,ac,ad,bc,bd,cd,aA,aB,bA,bB,cA,cB,dA,dB,AB共有15种情况,
因事件|x−y|⩽5发生当且仅当随机抽取的两名男生在同一组,所以事件E包含的基本事件为ab,ac,ad,bc,bd,cd,AB共7种情况.
所以P(E)=715.
【解析】本题主要考查频率分布直方图,考查古典概率,属于中档题.
(1)由频率分布直方图的性质求第七组的频率;
(2)根据平均数和中位数的定义利用频率分布直方图求平均数和中位数;
(3)确定样本空间,利用古典概型概率公式求概率.
21.【答案】解:(1)令t=lg2x,f(t)=2t2−4t+16>22,
即t2−2t−3>0,解得t<−1或t>3,
所以lg2x<−1或lg2x>3,
解得x∈(0,12)∪(8,+∞);
(2)依题意得,2x2−ax−a2<0,即(x−a)(2x+a)<0,
当a>0时,x∈(−a2,a);当a=0时,x的解集为空集;当a<0时,x∈(a,−a2);
(3)依题意得x2+x−ax+4>0,因为x∈[1,3],所以a−1
所以a−1<4,即a<5.
【解析】本题考查了一元二次不等式的解集,基本不等式求最值,属于基础题.
(1)利用换元法求解即可;
(2)2x2−ax−a2<0,即(x−a)(2x+a)<0,再对a进行讨论即可得到答案;
(3)依题意得x2+x−ax+4>0,根据基本不等式即可求解.
22.【答案】解:(1)由数据可知,函数是一个增函数,且增长越来越快,故选择模型 ③,
由表格中的数据可得ta+s=28,ta2+s=36,ta3+s=52,解得a=2,t=4,s=20,
故函数模型的解析式为y=4⋅2x+20=2x+2+20(x∈N∗),
当x=4时,预测2023年年末的会员人数为4×24+20=84千人;
(2)由题知,对∀x∈N∗,都有4⋅2x+20≤k⋅4x,令t=2x≥2,则k≥20t2+4t,令
m=1t∈(0,12],则不等式右边等价于函数f(m)=20m2+4m,
因为函数f(m)在区间(0,12]上单调递增,
所以f(m)max=f(12)=20×14+4×12=7,
故k≥7,即k的最小值为7.
【解析】本题考查函数模型的应用,涉及二次函数的性质,不等式恒成立问题,属于中档题.
(1)根据表格数据可知函数递增且增长速度越来越快,故选择模型③;代入表格中三个点即可构造方程组求得未知数,进而得到所求模型;
(2)根据(1)中结论可得4⋅2x+20≤k⋅4x,采用换元法,结合二次函数的性质可求得k的最小值.
建立平台第x年
1
2
3
4
会员人数y(千人)
28
36
52
82
区间
中点x0
中点函数值f(x0)
区间长度
(2,3)
52=2.5
f(52)<0
1
(52,3)
114=2.75
f(114)>0
12
(52,114)
218=2.625
f(218)>0
14
(52,218)
4116=2.5625
f(4116)<0
18
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