2020届江苏省泰州市姜堰区、南通市如东县高三下学期适应
性考试数学试题
一、填空题
1.已知集合A?{1,3,a},B?{4,5}.若A?B?{4},则实数a的值为______. 【答案】4
【解析】两个集合的交集为4,说明4?A且4?B. 【详解】
A?B??4?
?4?A且4?B
?a?4
【点睛】
本题考查了交集的定义,意在考查学生对交集定义的理解,属于基础题. 2.已知复数z满足?2?i?z?1?i,i为虚数单位,则复数z?_________ 【答案】z?13?i 55【解析】根据复数求法运算,即可求得答案. 【详解】
?2?i?z?1?i
?z?1?i?1?i??2?i?? 2?i?2?i??2?i?1?i??2?i?1?3i? ??55?13?i 5513?i. 55故答案为:z?【点睛】
本题主要考查了复数除法运算,解题关键是掌握复数除法的运算方法,考查了分析计算能力,属于基础题.
3.某次数学测验五位同学的成绩分布茎叶图如图,则这五位同学数学成绩的方差为
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________.
【答案】10;
【解析】根据茎叶图,先求得这五位同学成绩的平均数,再由方差公式即可得解. 【详解】
由茎叶图可知,这五位同学的成绩分别为122,128,129,130,131. 所以这五位同学成绩的平均值为
122?128?129?130?131?128,
5由方差公式可知这五位同学成绩的方差为
122222s2???122?128???128?128???129?128???130?128???131?128??
???5?1??36?0?1?4?9??10 5故答案为:10. 【点睛】
本题考查了几个数据方差的求法,属于基础题.
4.一个算法的伪代码如图所示,执行此算法,则最后输出的S的值是________.
【答案】17;
【解析】模拟程序运行的过程,即可得出程序运行后的输出结果. 【详解】
解:模拟程序运行的过程如下:
第一步:i?1,i?i?2?3,S?2?3?3?9;
第二步:i?3?6,i?i?2?3?2?5,S?2?5?3?13; 第三步:i?5?6,i?i?2?5?2?7,S?2?7?3?17; 第四步:i?7?6,不符合条件,所以输出S?17 故答案为:17 【点睛】
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本题考查程序语言的应用问题,模拟程序运行的过程是常用的方法,属于基础题. 5.一张方桌有四个座位,A先坐在如图所示的座位上,B,C,D三人随机坐到其他三个位置上,则A与B相对而坐的概率为________.
【答案】
1; 3【解析】利用简单的排列知识求出所有可能情况和A与B相对而坐的情况,根据古典概型概率计算公式可得结果. 【详解】
3B,C,D三人随机坐到其他三个位置上的所有可能情况有A3?6种情况, 2A2?2种情况,故概率P?而A与B相对而坐的情况有 21?, 63故答案为:【点睛】
1. 3本题主要考查了等可能事件的概率公式的简单应用,属于基础题.
x2y2?1的顶点到其渐近线的距离为________. 6.在平面直角坐标系xOy中,双曲线?169【答案】
12; 5【解析】根据点到直线的距离公式进行求解即可. 【详解】
x2y2?1的一个顶点为(4,0), 根据题意,可得双曲线?1693双曲线的一条渐近线为y?x,即3x?4y?0,
4则点到直线的距离公式d?3?4?4?032?42?12, 5故答案为:【点睛】
12 5本题主要考查双曲线性质的应用,根据点到直线的距离公式是解决本题的关键,属于基础题
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??????7.若函数f(x)?sin??x??(0???6)图象的一个对称中心为?,0?,则函数f(x)的
3???6?最小正周期为________. 【答案】
?; 2【解析】由已知得,???6??3?k?,??6k?2(k?Z),又由0???6,得到?的
值,然后利用周期公式求解即可. 【详解】 由题意得,???6??3?k?,??6k?2(k?Z),
0???6,所以??4
f(x)的最小正周期为T?2??? 42故答案为:【点睛】
? 2本题考查三角函数及其性质,属于基础题.
8.某品牌冰淇淋由圆锥形蛋筒和半个冰淇淋小球组成,其中冰淇淋小球的半径与圆锥底面半径相同.已知圆锥形蛋筒的侧面展开图是圆心角为?,弧长为6?cm的扇形,则该冰淇淋的体积是________cm3.
65
【答案】30?
【解析】利用圆的周长公式和扇形的弧长公式,求出圆锥底面半径和母线长,进而求出圆锥的高,再借助圆锥的体积公式和球的体积公式即可得解. 【详解】
圆锥形蛋筒的侧面展开图是圆心角为?,弧长为6?cm的扇形,
656?6?l??5?圆锥底面半径为r??3,圆锥母线长为6,
?2?5圆锥的高为h?l2?r2?52?32?4,
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半个冰淇淋小球的半径为R?3,
114114?该冰淇淋的体积为V??r2h???R3????32?4?????33?30?,
323323故答案为:30?. 【点睛】
本题考查扇形的弧长公式、圆锥的体积公式及球的体积公式,考查学生对这些知识的掌握能力,属于中档题.
x?2??x?19.已知函数f(x)??2,对任意的x1,x2?R,x1?x2,有
kx?x?1x?2???f?x1??f?x2????x1?x2??0,则实数k的取值范围是________.
【答案】???,??; 2??1??【解析】由题意得函数f?x?在R上单调递减,根据分段函数的性质列出不等式组解出即可. 【详解】
∵??f?x1??f?x2????x1?x2??0,∴函数f?x?在R上单调递减,
?k?0?11?1???2∴??,解得k??,即实数k的取值范围是???,??,
2?2??2k??4k?2?1??1故答案为:???,??.
2??1??【点睛】
本题主要考查了函数的单调性的判断及分段函数的单调性的应用,属于中档题.
22m?1?x??2?m?2?y?4?m?1?010.已知圆C:(x?1)?(y?2)?4,若直线l:?2?与圆C交于A,B两点,当弦AB的长度最小时,则正实数m=________. 【答案】
1. 2【解析】先确定直线l过定点且在圆内,当弦AB的长度最小时得出定点与圆心的连线与l垂直,根据斜率关系求得m. 【详解】
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解:将直线l的方程整理为?x?2y?1?m?2x?2y?4??0,由{?x?2y?1?02x?2y?4?0得:
?x?1.?直线l经过定点M?1,1?.?y?1??点M在圆C的内部,C:(1?1)2?(1?2)2?4,
故直线l与圆C恒有两个交点A,B.圆心C?1,2?,当弦AB的长度最小时,l?MC.由于kMC不存在,所以kl?0,即2m?1?0,?m?故答案为:m?【点睛】
本题考查直线与圆的位置关系,属于基础题.
11.我国古代数学名著《九章算术》中,有已知长方形面积求一边的算法,其方法的前两步为:第一步:构造数列1,,,1. 21. 21112341n,.①;第二步:将数列①的各项乘以,得n2到一个新数列a1,a2,a3,…,an.则根据以上两步可得
a1a2?a2a3?a3a4???an?1an?________.n?2,n?N?
【答案】
??n(n?1) 4【解析】先求出新数列,再利用裂项相消法求和,进而得解. 【详解】
由题意知,得到的新数列为1?所以
n1n1n,?,?,22232,
1n?, n2a1a2?a2a3?a3a4??an?1ann2?1?n2?11?n2?11???1???????????4?2?4?23?4?34?n2?11????? 4?n?1n?n2??1??11??11?1???1???1????????????????? 4??2??23??34??n?1n??n2?1???1?? 4?n??n(n?1) 4故答案为:
n(n?1). 4第 6 页 共 20 页
【点睛】
本题主要考查裂项相消法求和,考查学生的运算求解能力,属于中档题. 12.如图,在△ABC中,A?2?,过点A作AC的垂线交BC于点D.若△ABC的面3积为43,则AD的最大值是________.
【答案】6
【解析】先根据△ABC的面积得bc?16,再根据△ABD的面积与△ADC的面积和为
43得AD?【详解】
163,最后根据基本不等式求最值. 2b?c因为若△ABC的面积为43,所以112?bcsinA?43?bcsin?43?bc?16 223因为△ABD的面积与△ADC的面积和为43,
所以
1?1163 c?ADsin?b?AD?43?AD?2622b?c从而AD?163163?=6,当且仅当2b?c?42时取等号, 2b?c22bc因此AD的最大值是6 故答案为:6 【点睛】
本题考查三角形面积、利用基本不等式求最值,考查综合分析求解能力,属中档题. 13.已知C是以AB为直径的半圆上一点,且C是线段PQ的中点,若AB=5,PQ=1,
PQ与AB的夹角为120?,则AP?BQ?________.
【答案】?3; 2【解析】由向量的线性运算化简得到
AP?BQ?(AC?CP)?(BC?CQ)?(AC?CB)?CQ?CP?CQ
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?AB?CQ?CP?CQ,再结合向量的数量积的运算公式,即可求解.
【详解】
由C是以AB为直径的半圆上一点,且C是线段PQ的中点,且PQ与AB的夹角为120?, 可得AC?BC,且CP??CQ
则AP?BQ?(AC?CP)?(BC?CQ)?AC?BC?AC?CQ?CP?BC?CP?CQ
?0?AC?CQ?CQ?BC?CP?CQ?AC?CQ?CQ?CB?CP?CQ ?(AC?CB)?CQ?CP?CQ?AB?CQ?CP?CQ
11113?AB?CQcos120?CP?CQcos180?5??(?)???(?1)??.
22222故答案为:?【点睛】
3. 2本题主要考查了向量的线性运算,以及向量的数量积的运算,其中解答中熟记向量的加法、减法的运算法则,熟练应用向量的数量积的运算公式,准确运算是解答的关键,着重考查推理与运算能力.
14.已知函数f(x)?xln(x?3)?2,若不等式f(x)?2a?0有解,则整数a的最小值为________. 【答案】?1
【解析】由函数f(x)解析式及不等式f(x)?2a?0,分离参数并构造函数
g?x??xln(x?3),经过两次求导,可判断g??x?的单调性,结合零点存在定理可知存
在x0???2,?1?使得g??x0??0,再求出g?x0?的范围,进而由不等式有解,即可求得整数a的最小值. 【详解】
函数f(x)?xln(x?3)?2,x???3,???, 且不等式f(x)?2a?0有解,
所以xln(x?3)?2?2a?0,即xln(x?3)?2?2a有解, 只需?xln(x?3)?min?2?2a, 令g?x??xln(x?3),x???3,???, 则g??x??ln(x?3)?xx,设h(x)?ln(x?3)? x?3x?3第 8 页 共 20 页
则h??x??1x?3?xx?6???0, x?3?x?3?2?x?3?2即g??x??ln(x?3)?x在x???3,???内单调递增, x?3?323?3???ln2?1?0, 而g?????ln(??3)?322????3211?112g???1??ln(?1?3)??ln2??ln4?lne2?0,
?1?32所以存在x0????3?,?1?使得g??x0??0, ?2?而当x0???3,x0?时g?x?单调递减,当x0??x0,???时g?x?单调递增, 所以g?x?在x0处取得极小值,即为最小值. 此时ln(x0?3)??x0, x0?3g?x?min2x03?g(x0)?x0ln(x0?3)??,x0?(?,?1),
x0?32x23设u(x)??,x?(?,?1),
x?32u?(x)??x(x?6)3?0,x?(?,?1)恒成立, 2(x?3)2x23u(x)??,x?(?,?1)单调递增,
x?32331?g(?)?g(x0)?g(?1),即???g(x0)??,
222又因为?xln(x?3)?min?2?2a,即g(x0)?2?2a,a?1g(x0)?1 2而?715?g(x0)?1??,所以整数a的最小值为?1. 424故答案为:?1. 【点睛】
本题考查了导数与函数单调性、极值与最值的综合应用,零点存在定理的应用,由不等式有解求参数的值,属于中档题.
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二、解答题
15.如图,在四棱锥P?ABCD中,底面ABCD是矩形,PD?平面ABCD,过AD的平面分别与PB,PC交于点E,F.
(1)求证:平面PBC?平面PCD; (2)求证:AD∥EF. 【答案】(1)见证明;(2)见证明
【解析】(1)推导出BC⊥CD,PD⊥BC,由此能证明BC⊥平面PCD,进而证明平面
PBC?平面PCD(2)由AD∥BC,得AD∥平面PBC,由此能证明AD∥EF.
【详解】
(1)因为PD?平面ABCD,BC?平面ABCD,所以PD?BC. 因为底面ABCD是矩形,所以CD?BC.
因为CD?PD?D,CD,PD?平面PCD,所以BC?平面PCD. 因为BC?平面PBC,所以平面PBC?平面PCD (2)底面ABCD是矩形,所以AD∥BC
因为BC?平面PBC,AD?平面PBC,所以AD∥平面PBC.
因为AD?平面ADFE,平面ADFE?平面PBC?EF,所以AD∥EF. 【点睛】
本题考查线面垂直、面面垂直,线线平行的证明,考查空间中线线、线面、面面间的位置关系等基础知识,是基础题.
16.在ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,(sinB?sinC)(sinB?sinC)?sinA(sinB?sinA).
(1)若ABC面积为3,求ab的值; 2(2)若c?b?2a,求cosA.
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【答案】(1)ab=4(2)
26?1 6【解析】(1)通过正弦定理将角化为边化简得a2?b2?c2?ab,根据余弦定理和三角形面积公式可得结果;
(2)通过正弦定理将边化为角,根据三角形内角和定理和两角和与差的正弦公式可得
??????????1??sin?A???,根据三角恒等式可得cos?A??,最后由cosA?cos??A????得
6?6?6?3?6????结果. 【详解】
(1)因为(sinB?sinC)(sinB?sinC)?sinA(sinB?sinA), 在ABC中,由正弦定理
abc??,得(b?c)(b?c)?a(b?a), sinAsinBsinC化简得a2?b2?c2?ab,
a2?b2?c21在ABC中,由余弦定理得,cosC??,
2ab2因为C?(0,?),所以C??31又ABC面积为3,可得absinC?3,所以ab=4.
22(2)因为c?b?2a,
3,
在ABC中,由正弦定理
abc??, sinAsinBsinC2所以sinC?sinB?2sinA
32因为A?B?C??,所以sinC?sin(A?C)?2sinA
3?2????由(1)得C?,所以sin?sin?A???2sinA,
333??3??1?333化简得sinA?,所以sin?A???. cosA?6?3?223因为0?A????2?,所以??A??, 3662????22?2?所以cos?A???1?sin?A???,
6?6?3????????????????所以cosA?cos??A?????cos?A??cos?sin?A??sin
6?6?6?66?6????第 11 页 共 20 页
?2231126?1 ????32326【点睛】
本题主要考查了通过正弦定理实现边角的互化,三角形面积公式以及余弦定理的应用,通过三角恒等式和两角和与差的公式进行化简求值,属于中档题.
x2y2317.如图,在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆2?2?1(a?b?0)的离心率为,ab2短轴长为2,直线l与椭圆有且只有一个公共点.
(1)求椭圆的方程;
(2)是否存在以原点O为圆心的圆满足:此圆与直线l相交于P,Q两点(两点均不在坐标轴上),且OP,OQ的斜率之积为定值,若存在,求出此定值和圆的方程;若不存在,请说明理由.
1x2【答案】(1)?y2?1(2)存在;定值?,圆x2?y2?5
44?2b?2?3?c?1【解析】()首先根据题意列出方程组?,再解方程组即可得到答案. ?a2222?a?b?c?(2)首先假设存在符合条件的圆,并设此圆的方程为x?y?r(r?0),分别讨论斜率存在和斜率不存在的情况,让直线和椭圆,直线与圆联立,利用韦达定理计算即可得到答案. 【详解】
(1)设椭圆的焦距为2c,
222?2b?2??a?23?c?由题意得:?,解得?. a2b?1??222?a?b?c?x2所以椭圆的方程为?y2?1;
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(2)结论:存在符合条件的圆,此圆的方程为x2?y2?5, 直线OP,OQ的斜率之积为定值?1. 4222证明如下:假设存在符合条件的圆,并设此圆的方程为x?y?r(r?0). 当直线l的斜率存在时,设直线l:y?kx?m,设P?x1,y1?,Q?x2,y2?,
?y?kx?m?2221?4kx?8kmx?4m?4?0, 由?x2,解得??2??y?1?4因为直线l与椭圆有且只有一个公共点, 所以??64km?4?1?4k所以m2?1?4k2
22?2???4m2?4?0,
??y?kx?m1?k2?x2?2kmx?m2?r2?0, 由?222得??x?y?r?2222??1?4r?rk?m?0??2km?所以?x1?x2? 21?k??m2?r2?x1?x2?1?k2???所以kOP?kOQ22y1y2?kx1?m??kx2?m?kx1x2?km?x1?x2??m???? x1x2x1x2x1x2m2?r2?2kmk??km??m2221?k1?k? 22m?r1?k224?r2k2?1m2?r2k2?22?2 2m?r4k?1?r????24?r12要使kOP?kOQ为定值(与k无关),则,即?r?5. 241?r所以当圆的方程为x?y?5,圆与直线l相交于P,Q两点, 直线OP,OQ的斜率之积为定值?221. 4当直线l的斜率不存在时,直线l为x??2,此圆与直线l相交于P,Q.
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此时,P(?2,1),Q(?2,?1)满足kOP?kOQ??221, 4综上所述,存在满足条件的圆x?y?5,
此圆与直线l相交于P,Q两点(两点均不在坐标轴上), 且OP,OQ的斜率之积为定值?【点睛】
本题第一问考查椭圆的标准方程,第二问考查直线与椭圆,直线与圆的位置关系,同时考查了学生的计算能力,属于难题.
18.如图所示,某地区打算在一块矩形地块上修建一个牧场(ABCDEF围成的封闭区域)用来养殖牛和羊,其中AF=1,AB=10,BC=4,CD=7(单位:百米),DEF是一段曲线形马路.该牧场的核心区为等腰直角三角形MPQ所示区域,该区域用来养殖羊,其余区域养殖牛,且MP=PQ,牧场大门位于马路DEF上的M处,一个观察点P位于AB的中点处,为了能够更好观察动物的生活情况,现决定修建一条观察通道,起点位于距离观察点P处1百米的O点所示位置,终点位于Q处.如图2所示,建立平面直角?k?2?x??1?,. 坐标系,若M(x, f(x))满足f(x)??x??ax?b,?4?x??21. 4
(1)求f(x)的解析式;
(2)求观察通道OQ长度的最小值.
?4?,?2?x??1??x【答案】(1)f(x)??(2)32百米
1?x?3,?4?x??2??2【解析】(1)依题意求出点A(?4,0),P(1,0),D(?1,4),F(?4,1)代入解析式即可求解;
(2)过点M,Q分别作x轴的垂线,垂足为M',Q',可得Q(1?f(x),1?x), 再对x分类讨论,利用导数及二次函数的性质求出最小值; 【详解】
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解:(1)因为AB=10,P是AB的中点,所以AP=5,
又OP=1,所以AO=4,所以A(?4,0),P(1,0), 因为CD=7,BC=4,AF=1所以D(?1,4),F(?4,1) 由f(?1)??k?4得,k=-4,所以E(?2,2).
1???2a?b?2,?a?故f(?2)?2,又f(?4)?1,所以?解得?2,
??4a?b?1,??b?3?4?,?2?x??1??x所以f(x)??
1?x?3,?4?x??2??2(2)过点M,Q分别作x轴的垂线,垂足为M',Q',
则?PQQ'??QPQ'??2,
又因为PM⊥PQ,所以?MPM'??QPQ'??2
所以?MPM'??PQQ',又因为PM=PQ,所以MPM'?PQQ', 所以,由P(1,0),可得Q(1?f(x),1?x),
4???4?①若?2?x??1,设M?x,??,则Q???1,1?x?,
x???x?1684?4??4???OQ????1??(1?x)2?x2?2?2x??2??x???2?x???6. xxx?x??x???令t?x?4,则OQ?t2?2t?6?(t?1)2?7 x224x2?4t'?1?2?,因为?2?x??1,所以t'?0
xx2第 15 页 共 20 页
所以t?x?4在(?2,?1] 上单调减,所以t?[?5,?4) x设g(t)?(t?1)2?7,则g(t)在[?5,?4)上单调减 所以g(t)?g(?4)?18,所以OQ?32 ?1??1?②若?4?x??2,设M?x,x?3?,则Q?x?4,1?x?,
?2??2?1252?1?OQ??x?4??(1?x)2?x?4x?16?1?2x?x2?x?2x?17,
44?2?y?52x?2x?17在[?4,?2]上单调递减,所以x??2时,OQmin?18?32, 42所以OQ的长度的最小值为32百米. 答:观察通道OQ的长度的最小值为32百米 【点睛】
本题考查待定系数法求函数解析式,利用导数研究函数的最值,属于中档题. 19.数列{an}的前n项和为Sn,且满足(n?2)Sn?nSn?1?n?0,n?N*,n?2,a2?2. (1)求数列{an}的通项公式;
n11(2)记bi?1?2?2,Tn???bi?1?.
aiai?1i?1①求Tn;
②求证:Tn?1lnTn?lnTn?1. 【答案】(1)an?n(2)①
n②证明见解析; n?1【解析】(1)利用公式an?Sn?Sn?1得到(n?2)an?(n?1)an?1?1?0,再迭代一次得到数列{an}为等差数列,计算得到答案.
n11(2)bi?1??,利用裂项相消法得到Tn?,转化为
ii?1n?1n?1n?1n?2n?2lnlnxlnxnn?n?1n?1,构造函数f(x)?,计算函数单调性得到证明.
n?1n?2x?1?1?1nn?1【详解】
(1)因为(n?2)Sn?nSn?1?n?0,所以n=2时,S1=1,即a1=1.
因为n≥2时,(n?2)Sn?nSn?1?n?0,即2Sn?nan?n,n?1时也适合该式.
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所以n≥2时,2Sn?nan?n,2Sn?1?(n?1)an?1?n?1,
两式相减得(n?2)an?(n?1)an?1?1?0,则(n?1)an?1?nan?1?0, 两式相减得2(n?1)an?(n?1)an?1?(n?1)an?1?0,n≥2. 所以2an?an?1?an?1?0,n≥2,所以an?1?an?an?an?1.
a2=2,所以数列{an}为等差数列,因为a1=1,所以公差d=1,所以an?1?(n?1)?1?n. (2)①因为an=n,所以
11111i2(i?1)2?(i?1)2?i2i(i?1)?1??1??1??bi?1?2??, 222i(i?1)i(i?1)ii?1i(i?1)i(i?1)所以Tn????11??11??11????????????12??23??34?1?1n?1????1??, ?n?1n?1?nn?1?②要证Tn?1lnTn?lnTn?1,只要证
n?1nn?1ln?ln, n?2n?1n?2n?1n?1n?2n?2lnlnn?1n?2nn?n?1n?1. ?(n?2)ln只要证(n?1)ln,即证
n?1n?2nn?1?1?1nn?1设x?x?1?lnxxlnxn?1?,x>1,令f(x)?,x>1,则f(x)?, 2(x?1)nx?1'设g?x??x?1?lnx,x?1,则g?x??1?1?0,函数单调递增, x故g?x??g?1??0,故x>1时,x?1?lnx?0,故f?(x)?0在(1,??)恒成立. 所以f(x)在(1,??)上单调递增, 因为
n?1n?2??1,所以nn?1?n?1??n?2?f???f??,所以所证不等式成立. ?n??n?1?【点睛】
本题考查了求数列的通项公式,裂项相消法求和,证明数列不等式,构造函数确定单调性是解题的关键.
20.已知f(x)?xex,g(x)?a(x?lnx)(a?R) (1)求f(x)的单调区间;
(2)若f(x),g(x)在其公共点P?x0,y0?处切线相同,求实数a的值; (3)记F(x)?f(x)?g(x),若函数F(x)存在两个零点,求实数a的取值范围. 【答案】(1)函数的单调减区间为:(??,?1);增区间为:(?1,??)(2)a?e(3)
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a>e
【解析】(1)根据f(x)?xex,求导,由f'(x)?0求减区间,由f'(x)?0求增区间. ?1?(2)由g(x)?a(x?lnx),求导g'(x)?a?1??,根据f(x),g(x)在其公共点P?x0,y0?x???x0ex0?a?x0?lnx0??处切线相同,由??1?求解. x0x?1e?a?1?????0x?0??(3)易得F(x)?xe?a(x?lnx),x>0.,求导F'(x)?x(x?1)?xex?a?x,令F'(x)?0得,
xex?a?0,然后分a≤0和a>0两种情况讨论求解.
【详解】
x(1)因为f(x)?xe,
所以f'(x)?(x?1)ex?0, 得x=-1,
当x<-1时,f'(x)?0;当x>-1时,f'(x)?0.
所以函数的单调减区间为:(??,?1);增区间为:(?1,??). ?1?(2)由g(x)?a(x?lnx),g'(x)?a?1??.
x??因为点P?x0,y0?为函数f(x),g(x)的公共点,且函数f(x),g(x)在点P处的切线相同,
?x0ex0?a?x0?lnx0??所以??1?,且x0?0. x0??x0?1?e?a?x?1??0??x??x0e0?a?x0?lnx0?所以?, x0xe?a?0?即a?x0?lnx0?1??0, 显然a≠0,所以x0?lnx0?1?0. 设?(x)?x?lnx?1,由?'(x)?1?又?(1)?0,所以x0?1,a?e.
(3)由F(x)?f(x)?g(x)得,F(x)?xex?a(x?lnx),x>0.
1?0得,?(x)在(0,??)上是单调增函数, x第 18 页 共 20 页
x?1?(x?1)?xe?a?则F'(x)?(x?1)e?a?1???,
x?x?x令F'(x)?0得,xex?a?0.
设s(x)?xex?a,由(1)知,s(x)在(0,??)上是单调增函数. 1°当a≤0时,由x>0得,s(x)?s(0)??a?0,
所以F'(x)?0,所以F(x)在(0,??)上是单调增函数,至多1个零点,不符,舍去.
a2°当a>0时,因为s(0)??a?0,s(a)?ae?1?0,
??由零点存在性定理,s(0)?s(a),s(x)在(0,??)上是单调增函数且连续, 所以存在唯一x1?(0,a),使得s(x)?0,即x1ex1?a?0.
当x??0,x1?时,F'(x)?0,F(x)单调递减;当x??x1,???时,F'(x)?0,F(x)单调递增.
因为F(x)存在两个零点,
x所以F(x)min?F?x1??0,即x1e1?a?x1?lnx1??0,从而a?a?x1?lnx1??0.
所以x1?lnx1?1?0.
因为?(x)?x?lnx?1在(0,??)上是单调增函数, 且?(1)?0,所以x1?1,
x由(1)可知,f(x)?xe在(1,??)是单调递增,
所以a?x1ex1?e.
11?111?1?1e?1?1?又?x1,F???e?a??ln??ee?a?1???0,
e?ee?e?e?e?e?而2a?x1,易得lnx?x,ex?x,
2a2a2a所以F(2a)?2ae?a(2a?ln2a)?2ae?a(2a?2a)?2ae?2a?0,
??由零点存在性定理知,函数F(x)在?,x1?上存在唯一一个零点,在?x1,2a?上存在唯一一个零点,
此时函数F(x)?f(x)?g(x)存在两个零点.
?1?e??第 19 页 共 20 页
所以a>e. 【点睛】
本题主要考查导数与函数的单调性,导数的几何意义,导数与函数的零点,还考查了转化化归,分类讨论的思想和运算求解的能力,属于难题.
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