2023-2024学年河北省衡水市武强中学高一(上)期末数学试卷(含详细答案解析)
展开1.cs11π3=( )
A. 32B. − 32C. 12D. −12
2.已知集合A={x|−1
A. {x|−1
3.一个扇形的圆心角为150∘,面积为5π3,则该扇形半径为( )
A. 4B. 1C. 2D. 2
4.已知函数f(x)=4x2−mx+5在区间[−2,+∞)上是增函数,在区间(−∞,−2]上是减函数,则f(1)等于( )
A. −7B. 1C. 17D. 25
5.已知a=lg20.2,b=20.2,c=0.20.3,则( )
A. a6.设函数f(x)=1−x1+x,则下列函数中为奇函数的是( )
A. f(x−1)−1B. f(x−1)+1C. f(x+1)−1D. f(x+1)+1
7.已知函数f(x)是定义域为(−∞,+∞)的奇函数,满足f(1+x)=f(1−x),若f(1)=2,则f(1)+f(2)+f(3)+⋯+f(2023)=( )
A. 3B. 0C. 2023D. −2023
8.已知函数f(x)=5sin(2x+φ),若f(a)=5,则f(a+π12)与f(a+5π6)的大小关系是( )
A. f(a+π12)>f(a+5π6)B. f(a+π12)=f(a+5π6)
C. f(a+π12)
9.设a,b∈R且ab>0,则下列不等式正确的是( )
A. a2+b2≥2abB. a+b≥2 abC. 1a+1b≥2 abD. ba+ab≥2
10.在同一直角坐标系中,函数y=ax与y=lgax(a>0,且a≠1)的大致图象如图所示,则下列数中可能是实数a的取值的有( )
A. 32
B. 43
C. 75
D. 107
11.函数f(x)是定义在R上的奇函数,下列命题:
①f(0)=0;
②若f(x)在[0,+∞)上有最小值−1,则f(x)在(−∞,0]上有最大值1;
③若f(x)在[1,+∞)上为增函数,则f(x)在(−∞,−1]上为减函数;
④若x>0时,f(x)=x2−2x,则f(−1)=3.
其中正确的命题是( )
A. ①B. ②C. ③D. ④
12.关于函数f(x)=4sin(2x+π3)(x∈R)有下列命题,其中正确的是( )
A. y=f(x)的表达式可改写为f(x)=4cs(2x−π6)
B. y=f(x)是以2π为最小正周期的周期函数
C. y=f(x)的图象关于点(−π6,0)对称
D. y=f(x)的图象关于直线x=π6对称
三、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分。
13.已知集合M={(x,y)|x+y=3},N={(x,y)|x−y=5},则M∩N等于______.
14.幂函数f(x)=(m2−m−5)x3m−4在(0,+∞)上为减函数,则m的值为______.
15.函数y=2sin(π6−2x)(x∈[0,π])为增函数的区间是______.
16.若函数f(x)=(2−a3)x+2,x≤1ax,x>1在R上单调递增,则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)
已知集合A={x|1≤2x−1≤7},函数f(x)=1 x2−2x−3的定义域为集合B.
(1)求A∩B;
(2)若M={x|x≤m},求M∪B=R时,m的取值范围.
18.(本小题12分)
已知角α为第一象限角,且sinα= 55.
(1)求csα,tanα的值;
(2)求3sin(π−α)−2cs(π+α)cs(π2−α)的值.
19.(本小题12分)
已知函数f(x)=lga(1+x)+lga(3−x)(a>0且a≠1).
(1)求函数f(x)的定义域;
(2)若函数f(x)的最小值为−2,求实数a的值.
20.(本小题12分)
已知函数f(x)=2sin(2x+π6).
(1)求函数f(x)的单调递增区间和最小正周期.
(2)若当x∈[0,π2]时,关于x的不等式f(x)≥m_____,求实数m的取值范围.请选择①和②中的一个条件,补全问题(2),并求解.其中,①有解;②恒成立.
注:若选择两个条件解答,则按照第一个解答计分.
21.(本小题12分)
已知f(x)=x2−2ax+3.
(1)若函数g(x)=f(x)−x在(−∞,1)上单调递减,求实数a的取值范围;
(2)当x∈[0,2],求f(x)的最小值h(a).
22.(本小题12分)
已知函数f(x)=2x(x∈R).
(1)解不等式f(x)−f(2x)>16−9×2x;
(2)若关于x的方程f(x)−f(2x)−m=0在[−1,1]上有解,求m的取值范围;
(3)若函数f(x)=g(x)+h(x),其中g(x)为奇函数,h(x)为偶函数,若不等式2ag(x)+h(2x)≥0对任意x∈[1,2]恒成立,求实数a的取值范围.
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解:cs11π3=cs(4π−π3)=csπ3=12.
故选:C.
直接利用诱导公式化简求解即可.
本题考查诱导公式的应用,三角函数值的求法,是基础题.
2.【答案】C
【解析】【分析】
本题考查并集运算,属于基础题.
根据集合并集的运算即可判断.
【解答】
解:∵A={x|−1
∴A∪B={x|x>−1}.
故选C.
3.【答案】D
【解析】解:设扇形的半径为R,
则150π×R2360=5π3,解得R=2.
故选:D.
根据扇形的面积公式即可求解.
本题主要考查了扇形的面积公式的应用,属于基础题.
4.【答案】D
【解析】解:∵函数f(x)=4x2−mx+5在区间[−2,+∞)上是增函数,在区间(−∞,−2]上是减函数,
故函数f(x)=4x2−mx+5的图象关于直线x=−2对称;
故m8=−2
解得m=−16
故f(x)=4x2+16x+5
∴f(1)=4+16+5=25
故选D
由已知中函数的单调区间,可得函数f(x)=4x2−mx+5的图象关于直线x=−2对称,由对称轴直线方程求出m值后,代入可得f(1)的值.
本题考查的知识点是函数的单调性及应用,函数的值,其中根据函数的单调区间求出对称轴方程,进而确定函数的解析式是解答的关键.
5.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查三个数的比较大小,解题时要认真审题,注意对数函数和指数函数的性质的合理运用,是基础题.
利用对数函数和指数函数的性质,即可求解.
【解答】
解:∵a=lg2 0.2
6.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查了函数奇偶性和函数的图象变换,解题的关键是确定f(x)的对称中心,考查了逻辑推理能力,属于中档题.
先根据函数f(x)的解析式,得到f(x)的对称中心,然后通过图象变换,使得变换后的函数图象的对称中心为(0,0),从而得到答案.
【解答】
解:因为f(x)=1−x1+x=−(x+1)+21+x=−1+2x+1,
所以函数f(x)的对称中心为(−1,−1),
所以将函数f(x)向右平移一个单位,向上平移一个单位,
得到函数y=f(x−1)+1,该函数的对称中心为(0,0),
故函数y=f(x−1)+1为奇函数.
故选:B.
7.【答案】B
【解析】解:因为f(x)是定义域为(−∞,+∞)的奇函数,所以f(−x)=−f(x),f(0)=0,
因为f(1+x)=f(1−x),所以f(2−x)=f(x),
所以f(2+x)=f(−x)=−f(x),
可得f(2+2+x)=−f(x+2)=f(x),所以f(x)的周期为4,
因为f(0)=f(4)=0,又f(1)=2,f(1−x)=f(1+x),
所以f(0)=f(2)=0,f(−1)=f(3)=−f(1)=−2,
所以f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=0,
则f(1)+f(2)+f(3)+⋯+f(2023)=f(1)+f(2)+f(3)+505×0=0+505×0=0.
故选:B.
根据已知求出f(x)的周期,再求出f(1),f(2),f(3),f(4)可得答案.
本题考查了函数的奇偶性、对称性及周期性,求出函数的周期为4是难点,属于中档题.
8.【答案】A
【解析】解:因为f(x)=5sin(2x+φ),f(a)=5,
所以5sin(2a+φ)=5,则sin(2a+φ)=1,所以2a+φ=π2+2kπ,k∈Z,
所以f(a+π12)−f(a+5π6)=5sin(2a+π6+φ)−5sin(2a+5π3+φ)
=5sin(π2+2kπ+π6)−5sin(π2+2kπ+5π3)=5sin(π2+π6)−5sin(π2+5π3)
=5csπ6−5sin(π2+2π−π3)=5csπ6−5csπ3=5 32−52>0,
所以f(a+π12)>f(a+5π6).
故选:A.
由题意求得2a+φ=π2+2kπ,k∈Z,再利用作差法,结合诱导公式即可得解.
本题考查正弦函数的单调性的应用,属于中档题.
9.【答案】AD
【解析】【分析】
本题考查了作差法及基本不等式的应用,属于基础题.
作差可知A正确;由基本不等式可知D正确;举例说明B、C错误即可.
【解答】
解:∵a2+b2−2ab=(a−b)2≥0,∴a2+b2≥2ab,当且仅当a=b时,等号成立,故A正确;
当a=b=−1时,a+b=−2,2 ab=2,故B错误;
当a=b=−1时,1a+1b=−2,2 ab=2,故C错误;
∵ab>0,∴ba,ab>0,
故ba+ab≥2,当且仅当ba=ab,即a=b时,等号成立,故D正确;
故本题选AD.
10.【答案】BC
【解析】解:根据题意,设f(x)=ax,g(x)=lgax,由图象可得两个函数都是增函数,则a>1,且f(2)
对于A,若a=32,f(2)=(32)2=94,g(2)=lg322
对于C,若a=75,f(2)=(75)2=4925<2,g(2)=lg752>lg754925=2,符合题意,
对于D,若a=107,f(2)=(107)2=10049,g(2)=lg1072
根据题意,设f(x)=ax,g(x)=lgax,由图象可得f(2)
11.【答案】AB
【解析】解:函数f(x)是定义在R上的奇函数,
对于①,由f(x)的图象经过原点,可得f(0)=0,故①正确;
对于②,若f(x)在[0,+∞)上有最小值−1,由奇函数的图象关于原点对称,可得f(x)在(−∞,0]上有最大值1,故②正确;
对于③,若f(x)在[1,+∞)上为增函数,由奇函数的图象关于原点对称,可得f(x)在(−∞,−1]上为增函数,故③错误;
对于④,若x>0时,f(x)=x2−2x,则f(−1)=−f(1)=−(1−2)=1,故④错误.
故选:AB.
由奇函数的定义和性质,结合图象关于原点对称,对①②③④四个命题一一判断可得结论.
本题考查函数的奇偶性和单调性、最值,考查运算能力和推理能力,属于基础题.
12.【答案】AC
【解析】解:对于A,f(x)=4sin(2x+π3)=4sin[(2x−π6)+π2]=4cs(2x−π6),故A正确;
对于B,y=f(x)的最小正周期为π,故B错误;
对于C,y=f(x)的对称中心为(−π6+kπ2,0)(k∈Z),当k=0时,对称中心为(−π6,0),故C正确;
对于D,y=f(x)的对称轴为x=π12+kπ2(k∈Z),故D错误.
故选:AC.
首先利用诱导公式化简可得A选项正确;可判断函数的最小正周期为π,计算函数y=f(x)的对称中心及对称轴,可判断C选项正确.
本题考查的知识要点:三角函数关系式的恒等变换,正弦型函数的性质的应用,主要考查学生的运算能力和数学思维能力,属于基础题.
13.【答案】{(4,−1)}
【解析】【分析】
本题考查集合的交集的求法,注意运用定义和点集的表示,考查运算能力,属于基础题.
运用集合的交集的定义,解方程组,即可得到所求集合.
【解答】
解:集合M={(x,y)|x+y=3},N={(x,y)|x−y=5},
可得M∩N={(x,y)|x+y=3x−y=5}={(4,−1)},
故答案为:{(4,−1)}.
14.【答案】−2
【解析】解:因f(x)=(m2−m−5)x3m−4是幂函数,则m2−m−5=1,解得:m=3或m=−2.
当m=3时,f(x)=x5,此时函数在(0,+∞)上为增函数,舍去;
当m=−2时,f(x)=x−10,此时函数在(0,+∞)上为减函数,符合题意.
故答案为:−2.
根据幂函数定义求出m的值,再利用单调性进行检验即得.
本题考查了幂函数的性质,是基础题.
15.【答案】[π3,5π6]
【解析】解:∵y=2sin(π6−2x)=−2sin(2x−π6),
∴只要求y=2sin(2x−π6)的减区间,
∵y=sinx的减区间为[2kπ+π2,2kπ+3π2],
∴2x−π6∈[2kπ+π2,2kπ+3π2],
∴x∈[kπ+π3,kπ+5π6],
∵x∈[0,π],
∴x∈[π3,5π6],
故答案为:[π3,5π6].
在三角函数式中先把x的系数用诱导公式变为正,表现出来是负号提前,这样要求函数的增区间变成了去掉负号后的函数的减区间,据正弦函数的减区间求出结果,写出在规定的范围的区间.
在三角函数单调性运算时,若括号中给出的角自变量的系数为负,一定要先用诱导公式把负号变正,否则,计算出的单调区间刚好相反,原因是复合函数单调性引起的.
16.【答案】[3,6)
【解析】【分析】
本题考查分段函数的的单调性,属基础题.
由题意可得2−a3>0a>12−a3+2≤a,求解不等式组即可.
【解答】
解:函数f(x)=(2−a3)x+2,x≤1ax,x>1在R上单调递增,
∴2−a3>0a>12−a3+2≤a,
解得:3≤a<6.
故答案为:[3,6).
17.【答案】解:(1)集合A={x|1≤2x−1≤7}={x|1≤x≤4},
函数f(x)=1 x2−2x−3的定义域为集合B,
则x2−2x−3>0,解得x>3或x<−1,
故B={x|x>3或x<−1},
所以A∩B={x|3
则m≥3,
故m的取值范围为{m|m≥3}.
【解析】(1)根据已知条件,结合交集的定义,即可求解;
(2)根据已知条件,结合并集的定义,即可求解.
本题主要考查集合的运算,属于基础题.
18.【答案】解:(1)∵角α为第一象限角,且sinα= 55,
∴csα= 1−sin2α=2 55,tanα=sinαcsα=12.
(2)3sin(π−α)−2cs(π+α)cs(π2−α)=3sinα+2csαsinα=3+2tanα=3+212=7.
【解析】本题主要考查了诱导公式,同角三角函数基本关系式在三角函数化简求值中的应用,考查了转化思想,属于基础题.
(1)由已知利用同角三角函数基本关系式即可求解;
(2)利用诱导公式,同角三角函数基本关系式即可化简求解.
19.【答案】解:(1)要使函数有意义则1+x>03−x>0⇒−1
(2)∵f(x)=lga(1+x)(3−x)=lga(−x2+2x+3)=lga[−(x−1)2+4]
当0∴lga4=−2,a−2=4,
∵0当a>1时,则当x=1时,f(x)有最大值lga4,f(x)无最小值,
此时a无解,
综上知,所求a=12.
【解析】(1)利用对数函数的性质确定函数的定义域.
(2)利用复合函数的单调性之间的关系去求值.
本题主要考查对数函数的性质和运算,要求熟练掌握对数函数的图象和性质.
20.【答案】解:(1)因为f(x)=2sin(2x+π6),所以函数f(x)的最小正周期T=π.
因为函数y=sinx的单调递增区间为[−π2+2kπ,π2+2kπ],k∈Z,
所以−π2+2kπ≤2x+π6≤π2+2kπ,k∈Z,解得−π3+kπ≤x≤π6+kπ,k∈Z,所以函数f(x)的单调递增区间为[−π3+kπ,π6+kπ],k∈Z.
(2)若选择①:由题意可知,不等式f(x)≥m有解,即m≤f(x)max.
因为x∈[0,π2],所以π6≤2x+π6≤7π6,故当2x+π6=π2,即x=π6时,f(x)取得最大值,且最大值为f(π6)=2,所以m≤2,即m∈(−∞,2];
若选择②:由题意可知,不等式f(x)≥m恒成立,即m≤f(x)min.
因为x∈[0,π2],所以π6≤2x+π6≤7π6.故当2x+π6=7π6,即x=π2时,f(x)取得最小值,且最小值为f(π2)=−1,
所以m≤−1,即m∈(−∞,−1].
【解析】(1)根据三角函数的性质即可求解;
(2)若选择①,则不等式f(x)≥m有解,即m≤f(x)max,求f(x)在[0,π2]上的最大值,即可求解;若选择②,则不等式f(x)≥m恒成立,即m≤f(x)min,求f(x)在[0,π2]上的最小值,即可求解.
本题考查三角函数的单调性与周期性的应用,属于中档题.
21.【答案】解:(1)∵g(x)=x2−(2a+1)x+3在(−∞,1)单调递减,且g(x)的对称轴为x=a+12,
∴a+12≥1,解得a≥12,
故实数a的取值范围为[12,+∞).
(2)由题意可得,f(x)的对称轴为x=a,
①当a≥2时,h(a)=f(2)=7−4a,
②当a≤0时,h(a)=f(0)=3,
③当0故h(a)=3,a≤03−a2,0【解析】(1)计算出g(x)的对称轴,令a+12≥1,即可求解.
(2)由题意可得,f(x)的对称轴为x=a,分a≥2,a≤0,0本题主要考查二次函数最值的求解,需要学生有分类讨论的思想,属于基础题.
22.【答案】解:(1)设2x=t,则不等式可化为t−t2>16−9t,解得2
而x∈[−1,1],2x∈[12,2],故m∈[−2,14],
即m的取值范围是[−2,14];
(3)由题意得2x=g(x)+h(x),12x=g(−x)+h(−x)=−g(x)+h(x),
解得h(x)=12(2x+12x),g(x)=12(2x−12x),
故原不等式即a(2x−12x)+12(4x+14x)≥0对x∈[1,2]恒成立,
令k=2x−12x∈[32,154],不等式可化为ak+12(k2+2)≥0对k∈[32,154]恒成立,即a≥[−12(k+2k)]max,
而32> 2,由对勾函数性质得当k=32时,−12(k+2k)取最大值,
则a≥−1712,实数a的取值范围是[−1712,+∞).
【解析】(1)由换元法求解;
(2)参变分离后转化为求值域问题;
(3)由函数的奇偶性先求出g(x),h(x)的解析式,再由换元法与参变分离求解.
本题主要考查不等式的恒成立问题,考查换元法和参变分离法的运用,考查转化思想以及运算求解能力,属于中档题.
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