2020-2021学年广东省韶关市南雄市高二(上)期中考试数学试卷人教A版
展开1. 已知集合A={1, 2, 3},B={x|x−3<0},则A∪B=( )
A.{1, 2}B.{1, 2, 3}C.(−∞, 3]D.(−∞, 3)
2. 在等比数列{an}中,a1=1,公比q≠±1,若ak=a2a5,则k等于( )
A.5B.6C.7D.8
3. 下列函数中,在区间[0, +∞)上单调递增的是( )
A.y=−x2B.y=lnxC.y=x+1xD.y=x
4. 已知向量a→,b→满足a→⊥b→,|a→|=1,|b→|=2,则|2a→−b→|=( )
A.22B.23C.8D.12
5. 朱载堉 (1536−1611) ,明太祖九世孙,音乐家、数学家、天文历算家,在他多达百万字的著述中以《乐律全书》最为著名,在西方人眼中他是大百科全书式的学者王子.他对文艺的最大贡献是他创建了“十二平均律”,此理论被广泛应用在世界各国的键盘乐器上,包括钢琴,故朱载堉被誉为“钢琴理论的鼻祖”.“十二平均律”是指一个八度有13个音,相邻两个音之间的频率之比相等,且最后一个音频率是最初那个音频率的2倍,设第二个音的频率为f2,第八个音的频率为 f8 ,则 f8f2 等于( )
A.2B.32C.42D.62
6. 若函数y=sin(2x+φ)(−π<φ<π)的图象向右平移π6个单位后,与函数y=sin(2x−π6)的图象重合,则φ的值为( )
A.−π3B.−π6C.π6D.π3
7. 若△ABC的三个内角满足sinA:sinB:sinC=5:11:13,则△ABC( )
A.一定是锐角三角形
B.一定是直角三角形
C.一定是钝角三角形
D.可能是锐角三角形,也可能是钝角三角形
8. 已知函数f(x)=x+1x2,x<−1,ln(x+2),x≥−1, g(x)=x2−2x−4.设b为实数,若存在实数a,使得f(a)+g(b)=1成立,则b的取值范围为( )
A.−52,52B.−52,52C.−32,72D.−32,72
二、多选题
在公比q为整数的等比数列an中,Sn是数列an的前n项和,若a1+a4=18,a2+a3=12,则下列说法正确的是( )
A.q=2
B.数列Sn+2是等比数列
C.S8=510
D.数列lgan是公差为2的等差数列
设d, Sn分别为等差数列an的公差与前n项和,若S10=S20,则下列论断中正确的有( )
A.当n=15时, Sn取最大值B.当n=30时, Sn=0
C.当d>0时, a10+a22>0D.当d<0时,|a10|>|a22|
如图,棱长为1的正方体ABCD−A1B1C1D1中,P为线段A1B上的动点(不含端点),则下列结论正确的是( )
A.直线D1P与AC所成的角可能是π6
B.平面D1A1P⊥平面A1AP
C.三棱锥D1−CDP的体积为定值
D.平面APD1截正方体所得的截面可能是直角三角形
在数列{an}中,若an2−an−12=p,(n≥2,n∈N∗,p为常数),则称{an}为“等方差数列”.下列对“等方差数列”的判断正确的是( )
A.若{an}是等差数列,则{an2}是等方差数列
B.{(−1)n}是等方差数列
C.若{an}是等方差数列,则{akn}(k∈N∗,k为常数)也是等方差数列
D.若{an}既是等方差数列,又是等差数列,则该数列为常数列
三、填空题
直线3x+4y−5=0被圆(x−2)2+(y−1)2=4截得的弦长为________.
若函数f(θ)=43⋅sin(θ−5π)⋅cs(−π2−θ)⋅cs(−θ)sin(θ−3π2)⋅sin(−θ−4π),则f(−π6)=________.
已知等比数列an的前n项和为Sn,若Sn=2n+a,则实数a的值为________.
已知函数fx=3ax2+2ax,若对任意的x∈R,fx<1恒成立,则实数a的取值范围为________.(写成区间的形式)
四、解答题
已知等差数列{an}的公差为2,前n项和为Sn,且a3+S3=18.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)求数列{1Sn}的前n项和Tn.
已知a,b,c分别是△ABC内角A,B,C的对边,且b2+c2=a2+3bc.
(1)求A;
(2)若a=2,b=1,求sin(C−A).
如图所示,在四棱锥P−ABCD中,底面ABCD为矩形,PA⊥平面ABCD,点E在线段PC上,PC⊥平面BDE.
(1)证明:BD⊥平面PAC;
(2)若PA=1,AD=2,求二面角B−PC−A的正切值.
已知圆C与y轴相切于点A(0, 1),且被x轴所截得的弦长为23,圆心C在第一象限.
(1)求圆C的方程;
(2)若点P是直线l:2x+y+5=0上的动点,过P作圆C的切线,切点为B,当△PBC的面积最小时,求切线PB的方程.
记数列an的前n项和为Sn,已知a1=1, Sn+1=4an+1.设bn=an+1−2an .
(1)证明:数列bn为等比数列;
(2)设cn=|bn−100|, Tn为数列cn的前n项和,求T10 .
已知二次函数f(x)=ax2+bx+c的两个零点x1,x2,且f(1)=2a.
(1)求ba的取值范围;
(2)若a>c,且函数g(x)=f(x−x1)+f(x−x2)在区间[0, 1]上的最大值为2a,试判断点(a, b)是否在直线x+y=1上?并说明理由.
参考答案与试题解析
2020-2021学年广东省韶关市南雄市高二(上)期中考试数学试卷
一、选择题
1.
【答案】
C
【考点】
并集及其运算
【解析】
根据集合的并集运算进行计算即可.
【解答】
解:由B={x|x−3<0},得B={x|x<3},
则A∪B={x|x≤3}=(−∞, 3].
故选C.
2.
【答案】
B
【考点】
等比数列的通项公式
【解析】
运用等比数列的通项公式,解方程即可得到所求k的值.
【解答】
解:在等比数列{an}中,a1=1,公比q≠±1,
若ak=a2a5,则a1qk−1=a12q5,
可得k−1=5,
即k=6.
故选B.
3.
【答案】
D
【考点】
函数单调性的判断与证明
【解析】
根据常见函数的单调性分别判断即可.
【解答】
解:对于A,函数在区间[0, +∞)上单调递减,不合题意;
对于B,函数在区间(0, +∞)上单调递增,不合题意;
对于C,当x=1时,y=1+1=2,
当x=12时,y=12+2=52>2,
函数在区间[0, +∞)上不单调递增,不合题意;
对于D,函数在[0, +∞)上单调递增,符合题意.
故选D.
4.
【答案】
A
【考点】
平面向量数量积的运算
数量积判断两个平面向量的垂直关系
【解析】
根据向量的数量积运算,以及向量的模的方法,即遇模则平方,问题得以解决
【解答】
解:∵ a→⊥b→,
∴ a→⋅b→=0.
∵ |a→|=1,|b→|=2,
∴ |2a→−b→|2=4|a→|2+|b→|2−4a→⋅b→
=4+4−0=8,
∴ |2a→−b→|=22.
故选A.
5.
【答案】
A
【考点】
数列的应用
等比数列的性质
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:设第一个音的频率为f1,
相邻两个音之间的频率之比为q,
由题意得f1q12=2f1,
可得q12=2,
则f8f2=f1q7f1q=q6=2.
故选A.
6.
【答案】
C
【考点】
函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换
【解析】
由题意结合函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换规律,得出结论.
【解答】
解:把函数y=sin(2x+φ)(−π<φ<π)的图象向右平移π6个单位后,
得到y=sin(2x−π3+φ)的图象,
根据所得图象与函数y=sin(2x−π6)的图象重合,
可得−π3+φ=2kπ−π6,k∈Z.
令k=0,可得φ=π6.
故选C.
7.
【答案】
C
【考点】
三角形的形状判断
正弦定理
余弦定理的应用
【解析】
先根据正弦定理及题设,推断a:b:c=5:11:13,再通过余弦定理求得csC的值小于零,推断C为钝角.
【解答】
解:∵ 根据正弦定理,asinA=bsinB=csinC,
又sinA:sinB:sinC=5:11:13,
∴ a:b:c=5:11:13,
设a=5t,b=11t,c=13t(t≠0),
∵ c2=a2+b2−2abcsC,
∴ csC=a2+b2−c22ab
=25t2+121t2−169t22×5t×11t=−23110<0,
∴ ∠C为钝角.
故选C.
8.
【答案】
D
【考点】
分段函数的应用
一元二次不等式的解法
二次函数的性质
【解析】
利用二次函数的性质和对数函数的单调性,求出函数f(x)值域,进而根据存在a∈R使得f(a)+g(b)=1,得到(b)=b2−2b−4≤54,解不等式可得实数b的取值范围.
【解答】
解:当x<−1时,
f(x)=1x+(1x)2=(1x+12)2−14.
∵ x<−1,−1<1x<0,
则−14≤f(x)<0;
当x≥−1时,x+2≥1,
则ln(x+2)∈[0, +∞),
综上f(x)≥−14.
若存在a∈R使得f(a)+g(b)=1,
∴ g(b)=1−f(a)≤1+14=54,
则g(b)=b2−2b−4≤54,
即4b2−8b−21≤0,
解得−32≤b≤72.
故选D.
二、多选题
【答案】
A,B,C
【考点】
等比数列的前n项和
等比数列的通项公式
等差数列
【解析】
由a1+a4=18,a2+a3=12,a11+q3=18, a1q+q2=12,公比q为整数,解得a1,q,可得an,Sn,进而判断出结论.
【解答】
解:∵a1+a4=18,a2+a3=12,
∴ a11+q3=18,a1q+q2=12.
又q为整数,
∴ a1=q=2,
∴ an=2n,Sn=22n−12−1=2n+1−2,
∴ Sn+2=2n+1,
∴ 数列Sn+2是公比为2的等比数列,
∴ S8=29−2=510,
∴ lgan=n,数列lgan是公差为1的等差数列.
综上可得:只有A,B,C选项正确.
故选ABC.
【答案】
B,C
【考点】
等差数列的通项公式
等差数列的前n项和
等差数列的性质
【解析】
本题主要利用等差数列的前n项和公式,以及通项公式进行求解。
【解答】
解:∵ S10=S20,
∴ S20−S10=0,即a11+a12+⋯+a20=0 ,
则5a15+a16=0,a15+a16=0,
故当n=15时,Sn取最大值或Sn取最小值,故A错误;
由等差数列的性质可得:a1+a30=0,
∴ S30=30a1+a302=0,故B正确;
∵ a10+a22=a10+a21+d=0+d=d,
∵ d>0,
∴ a10+a22>0,故C正确;
∵ 等差数列通项公式为:an=a1+n−1d,
∴ a10=a1+10−1d=a1+9d,
a22=a1+22−1d=a1+21d,
∴ a10=−a1−9d,a22=−a1−21d.
∵ d<0,
∴ a10−a22=12d<0,a10
【答案】
B,C
【考点】
空间中直线与平面之间的位置关系
异面直线及其所成的角
棱柱的结构特征
空间中平面与平面之间的位置关系
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:如图,将AC平移到D1E,则AC//D1E,∠ED1P为直线D1P与AC所成的角,
作PM⊥A1B1于M,PN⊥AA1于N,连接PE,
设A1M=A1N=x(0
D1E=2,
EP=x2+(1+x)2=2x2+2x+1,
由余弦定理得,
cs∠ED1P=ED12+PD12−EP22ED1⋅PD1
=1−x2⋅1+2x2,
可知当x增大时,cs∠ED1P减小,∠ED1P增大,
∴ π4<∠EDP<π2,
故A错误;
对于B,在正方体ABCD−A1B1C1D1中,A1D1⊥AA1,A1D1⊥AB,
且AA1∩AB=A,
∴ A1D1⊥平面A1AP.
且A1D1⊂平面D1A1P,
∴ 平面D1A1P⊥平面A1AP,
故B正确;
对于C,∵ S△CDD1=12×1×1=12,P到平面CDD1的距离BC=1,
∴ 三棱锥D1−CDP的体积: VD1−CDP=VP−CDD1=13×12×1=16为定值.
故C正确;
如图,
当A1P>12AB时,如图P1,
可知平面APD1截正方体所得的截面为四边形AGFD1;
当A1P≤12AB时,如图P2,
可知平面APD1截正方体所得的截面为△AD1H,且D1H=AH,
∵AD1=2,
当D1H=AH=1时,△AD1H为直角三角形,
∵D1H,AH不会等于1,
∴△AD1H不会是直角三角形,
即平面APD1截正方体所得的截面不可能是直角三角形.
故D错误.
故选BC.
【答案】
B,C,D
【考点】
等差数列的性质
命题的真假判断与应用
【解析】
利用等方差的定义逐一核对四个选项得答案.
【解答】
解:A,若{an}是等差数列,设其通项公式为an=kn+b,
则an2−an−12=(kn+b)2−[k(n−1)+b]2
=2k2n−k2+2kb不是常数,
∴ {an2}不是等方差数列,故A错误;
B,数列{(−1)n}中,
an2−an−12=[(−1)n]2−[(−1)n−1]2=0,(n≥2, n∈N∗),
∴ 数列{(−1)n}是等方差数列,故B正确;
C,数列{an}中的项列举出来是:a1,a2,…,ak,…,a2k,…
数列{akn}中的项列举出来是:ak,a2k,a3k,…
∵ (ak+12−ak2)=(ak+22−ak+12)
=⋯=a2k2−a2k−12=p,
∴ (ak+12−ak2)+(ak+22−ak+12)+...+(a2k2−a2k−12)=kp,
∴ a2k2−ak2=kp,
∴ akn2−ak(n−1)2=kp,故数列{akn}是等方差数列,故C正确;
D,∵ 数列{an}是等差数列,∴ an−an−1=d,
数列{an}是等方差数列,∴ an2−an−12=p,
∴ (an+an−1)d=p,
∴ 当d≠0时,an=d2+p2d,{an}既是等方差数列,又是等差数列,则该数列为常数列;
当d=0时,必为常数列,则该数列必为常数列,故D正确.
故选BCD.
三、填空题
【答案】
23
【考点】
直线与圆相交的性质
点到直线的距离公式
【解析】
根据直线和圆的位置关系,结合弦长公式进行求解即可.
【解答】
解:∵ 圆(x−2)2+(y−1)2=4,
∴ 圆心(2, 1),半径r=2,
圆心到直线的距离d=|6+4−5|5=1,
∴ 直线3x+4y−5=0被圆(x−2)2+(y−1)2=4
截得的弦长l=24−1=23.
故答案为:23.
【答案】
23
【考点】
运用诱导公式化简求值
【解析】
f(θ)解析式利用诱导公式化简,约分得到结果,把θ=−π6代入计算即可求出值.
【解答】
解:f(θ)=43⋅(−sinθ)⋅(−sinθ)⋅csθcsθ⋅(−sinθ)
=−43sinθ ,
则f(−π6)=−43×(−12)=23.
故答案为:23.
【答案】
−1
【考点】
数列递推式
等比数列的前n项和
【解析】
【解答】
解:由题意可得a1=S1=a+2,
a2=S2−S1=2,
a3=S3−S2=4,
则22=4a+2,
解得a=−1.
故答案为:−1.
【答案】
(−3,0]
【考点】
函数恒成立问题
一元二次不等式与二次函数
【解析】
本题主要考查参数求解问题,通过二次函数的二次项前面系数是否为零,进行分类讨论求解
【解答】
解:由函数fx=3ax2+2ax,不等式fx<1恒成立,
即3ax2+2ax−1<0对任意的x∈R恒成立,
当a=0时,不等式为−1<0,满足题意,
当a≠0时,应满足3a<0,Δ=4a2+12a<0.
解得:−3综上所述,实数a的取值范围是(−3,0].
故答案为:(−3,0].
四、解答题
【答案】
(1)等差数列{an}的公差d=2,前n项和为Sn,且a3+S3=18.
则:a3+3a2=18,
即:a1+2d+3(a1+d)=18,
解得:a1=2.
所以:an=a1+(n−1)d=2n;
(2)由于:an=2n,
则:Sn=n(2+2n)2=n(n+1),
所以:1Sn=1n(n+1)=1n−1n+1.
则:Tn=1S1+1S2+⋯+1Sn
=1−12+12−13+⋯+1n−1n+1
=1−1n+1
=nn+1.
【考点】
数列的求和
等差数列的前n项和
等差数列的通项公式
【解析】
此题暂无解析
【解答】
(1)等差数列{an}的公差d=2,前n项和为Sn,且a3+S3=18.
则:a3+3a2=18,
即:a1+2d+3(a1+d)=18,
解得:a1=2.
所以:an=a1+(n−1)d=2n;
(2)由于:an=2n,
则:Sn=n(2+2n)2=n(n+1),
所以:1Sn=1n(n+1)=1n−1n+1.
则:Tn=1S1+1S2+⋯+1Sn
=1−12+12−13+⋯+1n−1n+1
=1−1n+1
=nn+1.
【答案】
解:(1)由余弦定理可得
csA=b2+c2−a22bc=3bc2bc=32,
∵ 0∴ A=π6.
(2)由正弦定理可得asinA=bsinB,
∴ sinB=1×122=14,
∵ a>b,
∴ csB=154,
∴ sin(C−A)=sin(π−B−A−A)=sin(B+2A)
=sinBcs2A+csBsin2A=14×12+154×32
=1+358.
【考点】
两角和与差的正弦公式
余弦定理
正弦定理
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:(1)由余弦定理可得
csA=b2+c2−a22bc=3bc2bc=32,
∵ 0∴ A=π6.
(2)由正弦定理可得asinA=bsinB,
∴ sinB=1×122=14,
∵ a>b,
∴ csB=154,
∴ sin(C−A)=sin(π−B−A−A)=sin(B+2A)
=sinBcs2A+csBsin2A=14×12+154×32
=1+358.
【答案】
(1)证明:∵ PA⊥平面ABCD,
∴ PA⊥BD.
∵ PC⊥平面BDE,
∴ PC⊥BD.
又∵PA∩PC=P,
∴ BD⊥平面PAC.
(2)解:设AC与BD交点为O,连接OE,
∵ PC⊥平面BDE,
∴ PC⊥平面BOE,
∴ PC⊥BE,EO⊥PC,
∴ ∠BEO为二面角B−PC−A的平面角,
∵ BD⊥平面PAC,
∴ BD⊥AC,
∴ 四边形ABCD为正方形.
又PA=1,AD=2,可得BD=AC=22,PC=3,
∴ OC=BO=2.
在△PAC∼△OEC中,
OEOC=PAPC⇒OE2=13⇒OE=23.
∵ BD⊥平面PAC,OE⊂平面PAC,
∴ BD⊥OE,
∴ tan∠BEO=BOOE=3,
∴ 二面角B−PC−A的正切值为3.
【考点】
直线与平面垂直的判定
二面角的平面角及求法
【解析】
(1)由题设条件及图知,可先由线面垂直的性质证出PA⊥BD与PC⊥BD,再由线面垂直的判定定理证明线面垂直即可;
(2)由图可令AC与BD的交点为O,连接OE,证明出∠BEO为二面角B−PC−A的平面角,然后在其所在的三角形中解三角形即可求出二面角的正切值.
【解答】
(1)证明:∵ PA⊥平面ABCD,
∴ PA⊥BD.
∵ PC⊥平面BDE,
∴ PC⊥BD.
又∵PA∩PC=P,
∴ BD⊥平面PAC.
(2)解:设AC与BD交点为O,连接OE,
∵ PC⊥平面BDE,
∴ PC⊥平面BOE,
∴ PC⊥BE,EO⊥PC,
∴ ∠BEO为二面角B−PC−A的平面角,
∵ BD⊥平面PAC,
∴ BD⊥AC,
∴ 四边形ABCD为正方形.
又PA=1,AD=2,可得BD=AC=22,PC=3,
∴ OC=BO=2.
在△PAC∼△OEC中,
OEOC=PAPC⇒OE2=13⇒OE=23.
∵ BD⊥平面PAC,OE⊂平面PAC,
∴ BD⊥OE,
∴ tan∠BEO=BOOE=3,
∴ 二面角B−PC−A的正切值为3.
【答案】
解:(1)∵ 圆C与y轴相切于点A(0, 1),圆心C在第一象限,
∴ 设圆心坐标为(a, 1),则半径为r=a(a>0),
又圆被x轴所截得的弦长为23,
可得(3)2+1=a2,得a=2.
∴ 圆C的方程为(x−2)2+(y−1)2=4;
(2)如图,
P为直线l:2x+y+5=0上的动点,过P作圆C的切线,切点为B,
连接CB,则CB⊥PB,
∴ △PBC的面积S=12×2×PB=PB.
要使△PBC的面积最小,则|PB|最小,也就是|PC|最小,
此时CP⊥l,
由l:2x+y+5=0,可得kl=−2,则CP所在直线斜率为12,
由直线方程的点斜式可得CP:y−1=12(x−2),即x−2y=0.
联立2x+y+5=0,x−2y=0,
解得P(−2, −1),
设切线方程为y+1=k(x+2),即kx−y+2k−1=0.
由|2k−1+2k−1|k2+1=2,
解得k=0或k=43.
∴ 所求切线PB的方程为y=−1或4x−3y+5=0.
【考点】
直线与圆的位置关系
直线与圆相交的性质
圆的切线方程
圆的标准方程
【解析】
(Ⅰ)由题意设圆心坐标为(a, 1),则半径为r=a(a>0),再由圆被x轴所截得的弦长为23,利用垂径定理求得a=2,则圆C的方程可求;
(Ⅱ)P为直线l:2x+y+5=0上的动点,过P作圆C的切线,切点为B,可知,要使△PBC的面积最小,则|PB|最小,也就是|PC|最小,此时CP⊥l,求出CP所在直线方程,与直线l联立解得P(−2, −1),设切线方程为y+1=k(x+2),即kx−y+2k−1=0,再由圆心到切线的距离等于半径求得k,则切线PB的方程可求.
【解答】
解:(1)∵ 圆C与y轴相切于点A(0, 1),圆心C在第一象限,
∴ 设圆心坐标为(a, 1),则半径为r=a(a>0),
又圆被x轴所截得的弦长为23,
可得(3)2+1=a2,得a=2.
∴ 圆C的方程为(x−2)2+(y−1)2=4;
(2)如图,
P为直线l:2x+y+5=0上的动点,过P作圆C的切线,切点为B,
连接CB,则CB⊥PB,
∴ △PBC的面积S=12×2×PB=PB.
要使△PBC的面积最小,则|PB|最小,也就是|PC|最小,
此时CP⊥l,
由l:2x+y+5=0,可得kl=−2,则CP所在直线斜率为12,
由直线方程的点斜式可得CP:y−1=12(x−2),即x−2y=0.
联立2x+y+5=0,x−2y=0,
解得P(−2, −1),
设切线方程为y+1=k(x+2),即kx−y+2k−1=0.
由|2k−1+2k−1|k2+1=2,
解得k=0或k=43.
∴ 所求切线PB的方程为y=−1或4x−3y+5=0.
【答案】
解:(1)由Sn+1=4an+1得Sn=4an−1+1n≥2,n∈N,
两式相减得an+1=4an−4an−1n≥2,
∴ an+1−2an=2(an−2an−1).
bnbn−1=an+1−2anan−2an−1=2an−2an−1an−2an−1=2n≥2,
∴ 数列bn为公比为2的等比数列.
(2)由S2=a1+a2=4a1+1,
∴ a2=4,b1=2.
∴ bn=2⋅2n−1=2n.
cn=|2n−100|=100−2n,n≤6,2n−100,n>6.
∴ T10=600−21+22+…+26+27+28+29+210−400
=200−2(1−26)1−2+27+28+29+210
=200+2+28+29+210=1994.
【考点】
数列的求和
数列递推式
等比关系的确定
【解析】
无
无
【解答】
解:(1)由Sn+1=4an+1得Sn=4an−1+1n≥2,n∈N,
两式相减得an+1=4an−4an−1n≥2,
∴ an+1−2an=2(an−2an−1).
bnbn−1=an+1−2anan−2an−1=2an−2an−1an−2an−1=2n≥2,
∴ 数列bn为公比为2的等比数列.
(2)由S2=a1+a2=4a1+1,
∴ a2=4,b1=2.
∴ bn=2⋅2n−1=2n.
cn=|2n−100|=100−2n,n≤6,2n−100,n>6.
∴ T10=600−21+22+…+26+27+28+29+210−400
=200−2(1−26)1−2+27+28+29+210
=200+2+28+29+210=1994.
【答案】
解:(1)二次函数f(x)=ax2+bx+c的两个零点x1,x2,且f(1)=2a,
可得a+b+c=2a,即c=a−b,
Δ=b2−4ac=b2−4a(a−b)>0,
由a2>0,可得(ba)2+4ba−4>0,
解得ba>22−2或ba<−22−2.
(2)若a>c,则b>0,
且f(x1)=f(x2)=0,即ax12+bx1+c=ax22+bx2+c=0,
x1+x2=−ba,x1x2=ca,
g(x)=f(x−x1)+f(x−x2)
=a(x−x1)2+b(x−x1)+c+a(x−x2)2+b(x−x2)+c
=2ax2+x(2b−2ax1−2ax2)+ax12−bx1+ax22−bx2+2c
=2ax2+4bx+2b2a,
当a>0时,g(x)在[0, 1]递增,最大值只能为g(1),
由g(1)=2a+4b+2b2a=2a,可得(a+b)2=1,即a+b=1,
则(a, b)不在直线x+y=1上;
当a<0时,g(x)的最大值为g(0)或g(1)或g(−ba),
由g(0)=2b2a=2a,解得b=1,
若(a, b)在直线x+y=1上,则a+b=1,可得a=0显然不成立;
由g(1)=2a+4b+2b2a=2a,可得(a+b)2=1,即a+b=1,
显然(a, b)不在直线x+y=1上;
由g(−ba)=16b2−16b28a=0显然不成立.
综上可得,点(a, b)不在直线x+y=1上.
【考点】
直线与抛物线的位置关系
二次函数在闭区间上的最值
二次函数的性质
【解析】
(Ⅰ)运用二次方程的判别式大于0,结合二次不等式的解法,即可得到所求范围;
(Ⅱ)若a>c,则b>0,化简可得g(x)=2ax2+4bx+2b2a,讨论a的符号和最大值的取得,解方程即可得到结论.
【解答】
解:(1)二次函数f(x)=ax2+bx+c的两个零点x1,x2,且f(1)=2a,
可得a+b+c=2a,即c=a−b,
Δ=b2−4ac=b2−4a(a−b)>0,
由a2>0,可得(ba)2+4ba−4>0,
解得ba>22−2或ba<−22−2.
(2)若a>c,则b>0,
且f(x1)=f(x2)=0,即ax12+bx1+c=ax22+bx2+c=0,
x1+x2=−ba,x1x2=ca,
g(x)=f(x−x1)+f(x−x2)
=a(x−x1)2+b(x−x1)+c+a(x−x2)2+b(x−x2)+c
=2ax2+x(2b−2ax1−2ax2)+ax12−bx1+ax22−bx2+2c
=2ax2+4bx+2b2a,
当a>0时,g(x)在[0, 1]递增,最大值只能为g(1),
由g(1)=2a+4b+2b2a=2a,可得(a+b)2=1,即a+b=1,
则(a, b)不在直线x+y=1上;
当a<0时,g(x)的最大值为g(0)或g(1)或g(−ba),
由g(0)=2b2a=2a,解得b=1,
若(a, b)在直线x+y=1上,则a+b=1,可得a=0显然不成立;
由g(1)=2a+4b+2b2a=2a,可得(a+b)2=1,即a+b=1,
显然(a, b)不在直线x+y=1上;
由g(−ba)=16b2−16b28a=0显然不成立.
综上可得,点(a, b)不在直线x+y=1上.
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