上海市上海市实验学校2025届高三上学期9月练习 数学试题(含解析)
展开一、填空题
1.不等式的解集为 .
2.用反证法证明命题“如果,可被5整除,那么,中至少有一个能被5整除”,那么假设的内容应是 .
3.根式的指数幂形式为 .
4.已知幂函数的图象经过点,求 .
5.设集合,且,则实数m的值为 .
6.已知,,若p是q的充分不必要条件,则实数a的取值范围是 .
7.已知函数的定义域为,则实数的取值范围是 .
8.已知,则的解集为 .
9.已知,均为正实数,且,则的最大值为 .
10.对于函数和,设,,若存在,,使得,则称与互为“零点相邻函数”.若函数与互为“零点相邻函数”,则实数a的取值范围是 .
11.对于集合,给出如下三个结论:
①如果,那么;
②如果,那么;
③如果,,那么.
其中正确结论的序号是 .
12.已知一个正方形的四个顶点都在函数的图象上,则此正方形的面积为 .
二、选择题
13.若且,则下列不等式中一定成立的是( )
A.B.C.D.
14.集合的子集个数为( )
A.2B.4C.8D.16
15.已知函数的图象如图所示,则的解析式可能是( )
A.B.C.D.
16.已知函数是定义在上的偶函数,且在上单调递增.若关于的不等式的解集为,则不等式的解集为( )
A.B.
C.D.
三、解答题
17.设集合,.
(1)若且,求的取值范围;
(2)若,求的取值范围.
18.已知四棱柱中,底面为梯形,,平面,,其中是的中点,是的中点.
(1)求证平面;
(2)求平面与平面的夹角余弦值;
19.近期随着某种国产中高端品牌手机的上市,我国的芯片技术迎来了重大突破.某企业原有1000名技术人员,年人均投入a万元(),现为加强技术研发,该企业把原有技术人员分成技术人员和研发人员,其中技术人员工名(且),调整后研发人员的年人均投入增加,技术人员的年人均投入调整为万元.
(1)若要使调整后研发人员的年总投入不低于调整前1000名技术人员的年总投入,则调整后的研发人员的人数最少为多少?
(2)为了激发研发人员的工作热情和保持技术人员的工作积极性,企业决定在投入方面要同时满足以下两个条件:
①研发人员的年总投入始终不低于技术人员的年总投入;
②技术人员的年人均投入始终不减少.请问是否存在这样的实数m,满足以上两个条件?若存在,求出m的取值范围;若不存在,说明理由.
20.已知函数,,
(1)当时,解不等式;
(2)若任意,都有成立,求实数的取值范围;
(3)若,,使得不等式成立,求实数的取值范围.
21.柯西是一位伟大的法国数学家,许多数学定理和结论都以他的名字命名,柯西不等式就是其中之一,它在数学的众多分支中有精彩应用,柯西不等式的一般形式为:设,则当且仅当或存在一个数,使得时,等号成立.
(1)请你写出柯西不等式的二元形式;
(2)设P是棱长为的正四面体内的任意一点,点到四个面的距离分别为、、、,求的最小值;
(3)已知无穷正数数列an满足:①存在,使得;②对任意正整数,均有.求证:对任意,,恒有.
1.
【分析】分式不等式移项,通分,再转化为一元二次不等式,即可求解.
【详解】,即,
,解得:或,
所以不等式的解集为.
故答案为:
2.,都不能被5整除
【分析】根据反证法的特点求解即可.
【详解】用反证法证明时,应先假设命题的结论不成立,则假设的内容应是,都不能被5整除.
故答案为:,都不能被5整除
3.
【分析】根据有理数指数幂的运算性质求解.
【详解】,.
故答案为:.
4.
【分析】设幂函数为,根据题意求得,得到,代入即可求解.
【详解】设幂函数为,
因为幂函数的图象经过点,可得,解得,即,
所以.
故答案为:.
5.5
【分析】根据元素与集合的关系,建立关于m的方程,解方程及验证得解.
【详解】集合,且,
(i)当时,,,违反集合元素的互异性,
(ii)当时,解得或,
① 当时,不满足集合元素的互异性,舍去,
② 当时,,满足题意,则实数m的值为
故答案为:.
6.
【分析】因为是的充分不必要条件,所以对应的集合是对应的集合的真子集,根据集合的关系列不等式即可.
【详解】解不等式得
记
因为是的充分不必要条件,所以A是B的真子集,
所以,解得.
所以的取值范围为.
7.
【分析】将函数定义域为R转化为不等式在上恒成立,然后列不等式求解即可.
【详解】由题意得在上恒成立,,
即,.
故答案为:.
8.
【分析】探讨给定函数的奇偶性及单调性,再解不等式即得.
【详解】函数的定义域为R,,则是R上的奇函数,
函数在R上都单调递减,则函数在R上单调递减,
不等式,因此,
即,解得或,
所以原不等式的解集为.
故答案为:
9.1
【分析】由题意可得,由,可得,展开后,运用基本不等式可得最值.
【详解】,
由,可得
,
当且仅当,等号成立,则的最大值为1.
故答案为:1.
10.
【分析】由题知函数有唯一零点为1,进而得在上有解,再根据二次函数零点分布求解即可.
【详解】因为,所以在R上为增函数,
又,所以有唯一零点为1,
令的零点为,依题意知,即,
即函数在上有零点,
令,则在上有解,即在上有解,
因为,
当且仅当,即时,取等号,所以,
故答案为:.
11.①②③
【分析】对于①,由集合M中元素性质结合即可判断;对于②,先得为偶数且不能被4整除,接着假设得,再根据和同奇或同偶分类讨论是否符合即可得解;对于③,依据,得存在使得,再计算得解·
【详解】对于①:因为,所以,故,故①正确;
对于②:因为,所以为偶数,且不能被4整除,
若,则存在使得,
因为和同奇或同偶,
若和同奇,则为奇数,矛盾,不符合,
若和同偶,则能被4整除,矛盾,不符合,
所以,故②正确;
对于③:因为,,
所以存在使得,
所以,
因为所以,故③正确.
故答案为:①②③.
【点睛】思路点睛:对于,,探究,要抓住集合M中元素的性质得存在使得,接着计算,并继续根据集合M中元素的性质对计算结果进行变形处理,从而发现满足集合M中元素的性质,进而得.
12.10或17
【分析】先判断的对称性,设出直线、直线的方程并与函数联立,根据列方程,由此化简求得正方形的面积.
【详解】由得函数关于点中心对称,
显然该正方形的中心为,
由正方形性质得于,且,
设直线的方程为,则直线的方程为,
设,,则,,
联立直线方程与函数得,即,
所以,同理,
又,
所以,即,
化简得,
所以或,
所以或,
所以
或17.
故答案为:10或17
【点睛】求解函数对称中心,可利用来进行求解,求解曲线和直线交点有关问题,可利用设而不求的方法,用整体代换法来进行求解.
13.C
【分析】根据作差法判断C;结合不等式的基本性质举例说明即可判断ABD.
【详解】A:当时,,故A错误;
B:当时,满足,,不成立,故B错误;
C:,
因为,所以,得,即,故C正确;
D:当时,满足,,不成立,故D错误.
故选:C
14.D
【分析】先求出集合,再求出子集个数即可.
【详解】由题意,得,故集合A子集个数为个.
故选:D.
15.D
【分析】根据幂函数的性质一一判断即可.
【详解】对于A:函数的定义域为,显然不符合题意,故A错误;
对于B:函数的定义域为,显然不符合题意,故B错误;
对于C:函数的定义域为,又为奇函数,
但是在上函数是下凸递增,故不符合题意,故C错误;
对于D:定义域为,又为奇函数,
且在上函数是上凸递增,故D正确.
故选:D
16.B
【分析】利用函数、、图象之间的关系可得答案.
【详解】因为函数是定义在R上的偶函数,且在上单调递增,
所以在上单调递减,
又的解集为,
可得的解集为,
所以当,或时,y=fx的图象在图象的下方,
当时,y=fx的图象在图象的上方,
又因为当,或时,的图象在图象的上方,
当时,的图象在图象的下方,
所以当,或时,y=fx的图象在图象的下方,
当时,y=fx的图象在图象的上方,
则不等式的解集为.
故选:B.
【点睛】关键点点睛:解题的关键点是利用函数的性质、结合题意画出三个函数的大致图象可得答案.
17.(1)
(2)
【分析】(1)根据且,列不等式组求的取值范围;
(2)分和两种情形进行讨论,根据,列不等式组求的取值范围.
【详解】(1)因为,且,所以,解得,,
综上所述,的取值范围为.
(2)由题意,需分为和两种情形进行讨论:
当时,,解得,,满足题意;
当时,因为,所以,解得,或无解;
综上所述,的取值范围为.
18.(1)证明见解析;
(2).
【分析】(1)取中点,利用线面平行判定推理即得.
(2)以A为原点建立空间直角坐标系,求出平面与平面的法向量,再利用面面角的向量求解即得.
【详解】(1)取中点,连接,由是的中点,得,且,
由是的中点,得,且,
则有,四边形是平行四边形,于是,
又平面平面,
所以平面.
(2)四棱柱中,平面,,则直线两两垂直,
以A为原点,直线分别为轴建立空间直角坐标系,如图,
有,
则有,
设平面与平面的法向量分别为,
则有,令,得,
,令,得,
因此.
所以平面与平面的夹角余弦值为.
19.(1)500
(2)存在,.
【分析】(1)由调整后研发人员的年总投入不低于调整前1000名技术人员的年总投入,建立并求解不等式即可;
(2)由题意条件转化为两个不等式恒成立问题,构造函数利用对勾函数与一次函数的单调性求解最值,即可求出m的取值范围.
【详解】(1)依题意可得调整后研发人员的人数为,且年人均投入为万元,
则.
因为,所以,解得,
因为且,所以,故,
即要使这名研发人员的年总投入不低于调整前1000名技术人员的年总投入,则调整后的研发人员的人数最少为500.
(2)由条件①研发人员的年总投入始终不低于技术人员的年总投入,得
,
上式两边同除以ax,得,
整理得,
由条件②技术人员年人均投入不减少,得,
解得.
假设存在这样的实数m,使得技术人员在已知范围内调整后,满足以上两个条件,
即()恒成立.
设,
由在上单调递减,
因为且,所以在上单调递减,
则,
当时,等号成立,所以.
又因为,
当时,,所以,
所以,
即存在这样的m满足条件,m的取值范围为.
20.(1)
(2)
(3)
【分析】(1)作差后解一元二次不等式即可.
(2)解法一:构造函数,分类讨论求解二次函数最小值,然后列不等式求解即可;
解法二:分离参数,构造函数,利用基本不等式求解最值即可求解;
(3)把问题转化为,利用动轴定区间分类讨论即可求解.
【详解】(1)当时,,
所以,所以,所以的解集为.
(2)若对任意,都有成立,即在恒成立,
解法一:设,,对称轴,由题意,只须,
①当,即时,在上单调递增,所以,符合题意,所以;
②当,即时,在上单调递城,在单调递增,
所以,解得且,
所以.
综上,.
解法二:不等式可化为,即,设,,
由题意,只须,,
当且仅当即时等号成立,则,
所以,即.
(3)若对任意,存在,使得不等式成立,
即只需满足,,
,对称轴,在递减,在递增,
,,,对称轴,
①即时,在递增,恒成立;
②即时,在递减,在递增,
,,所以,故;
③即时,在递减,,,
所以,解得,综上:.
【点睛】关键点点睛:涉及不等式恒成立(有解)问题,将给定不等式等价转化,构造函数,利用函数单调性、基本不等式求解最值是解决问题的关键.
21.(1)答案见解析
(2)
(3)证明见解析
【分析】(1)利用柯西不等式的定义,写出时的形式;
(2)由体积法求出,构造柯西不等式求的最小值;
(3)时,由,有
由柯西不等式得,可得.
【详解】(1)柯西不等式的二元形式为:
设,则,
当且仅当时等号成立.
(2)由正四面体的体积,
得,所以,
又由柯西不等式得,
所以,
当且仅当时等号成立.
(3)对,记是的一个排列,
且满足.
由条件②得:.
于是,对任意的,
都有
由柯西不等式得
所以
从而,对任意的,都有,
故对任意,,恒有.
【点睛】方法点睛:
遇到新定义问题一定要准确理解题目的定义,按照新定义交代的性质或者运算规律来解题.
第一,准确转化.解决新信息问题,一定要理解题目定义的本质含义.紧扣题目所给的定义、运算法则对所求问题进行恰当的转化.
第二,方法的选取.对新信息题可以采取一般到特殊的特例法,从逻辑推理的.角度进行转化.理解题目定义的本质苹并进行推广、运算.
第三,应该仔细审读题目.严格按新信息的要求运用算.解答问题时要避免课本知识或者已有知识对新信息问题的干扰.
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