2017-2018学年上海市交大附中高一(上)期末数学试卷
一、选择题(本大题共4小题,共20.0分)
1. “x<2”是“x<4”的()
A. C.充分非必要条件
充要条件
B.
D.
必要非充分条件既非
充分也非必要条件
2.设函数f(x)=,则(a≠b)的值为()
A. C.a
a,b中较小的数
B.
D.
b
a,b中较大的数
3.如图中,哪个最有可能是函数的图象()
A. B.
4.C. D.
若定义在R上的函数f(x)满足:对任意x,x∈R有f(x+x)=f(x)+f(x)+1,则下列说法一定
121212
正确的是()
A.
C.
为奇函数
为奇函数
B.
D.
为偶函数
为偶函数
二、填空题(本大题共12小题,共54.0分)
5.若关于x的不等式的解集为(-∞,-1)∪[4,+∞),则实数a=______.
6. 7. 8.
9.设集合A={x||x-2|<1},B={x|x>a},若A∩B=A,则实数a的取值范围是
______.一条长度等于半径的弦所对的圆心角等于______弧度.
若函数f(x)=log(x+1)+a的反函数的图象经过点(4,1),则实数a=______.2
若,则满足f(x)>0的x的取值范围是______.
10. 已知f(x)=是(-∞,+∞)上的增函数,那么a的取值范围是______.
11. 定义在R上的偶函数y=f(x),当x≥0时,f(x)=lg(x+3x+2),则f(x)在R上的零点个数为______.
12. 设f(x)=x+ax+bx+cx+d,f(1)=1,f(2)=2,f(3)=3,则的值为______.
13. 设f(x)为f(x)=4+x-1,x∈[0,2]的反函数,则y=f(x)+f(x)的最大值为______.
14. 已知函数f(x)=,
,>
,且f(0)为f(x)的最小值,则实数a的取值范围是______.
2
2
432
x-2
-1-1
15. 设 a 、b ∈R ,若函数
16. 已知下列四个命题:
在区间(1,2)上有两个不同的零点,则 (f 1)的取值范围为______.
①函数 f (x )=2
②函数
满足:对任意 x ,x 1 2
,
∈R ,x ≠x ,有
;
1 2
均为奇函数;
③若函数 f (x )的图象关于点(1,0)成中心对称图形,且满足 f (4-x )=f (x ),那么 f (2)=f (2018);
④设 x ,x 是关于 x 的方程|log x |=k (a >0,a ≠1)的两根,则 x x =1
1 2 a 1 2
其中正确命题的序号是______.
三、解答题(本大题共 5 小题,共 76.0 分)
17. 解关于 x 的不等式:
<
18. 设 a ∈R ,函数
;
(1)求 a 的值,使得 f (x )为奇函数;
(2)若
<
对任意的 x ∈R 成立,求 a 的取值范围
19. 为了在夏季降温和冬季供暖时减少能源损耗,房屋的屋顶和外墙需要建造隔热层.某幢建筑物要建造 可
使用 20 年的隔热层,每厘米厚的隔热层建造成本为 6 万元.该建筑物每年的能源消耗费用 C (单位:
万元)与隔热层厚度 x (单位:cm )满足关系:C (x )=
(0≤x ≤10),若不建隔热层,每年能源消
耗费用为 8 万元.设 f (x )为隔热层建造费用与 20 年的能源消耗费用之和. (Ⅰ)求 k 的值及 f (x )的表达式.
(Ⅱ)隔热层修建多厚时,总费用 f (x )达到最小,并求最小值.
x
20. 已知函数 f 1
(x )=e ,f 2
(x )=e ,x ∈R . (1)若 a=2,求 f (x )=f (x )+f (x )在 x ∈[2,3]上的最小值;
(2)若|f 1
(x )-f (x )|=f 2
2
(x )-f 1
(x )对于任意的实数 x ∈R 恒成立,求 a 的取值范围;
(3)当 4≤a ≤6 时,求函数 g (x )=
在 x ∈[1,6]上的最小值.
21. 对于定义在[0,+∞)上的函数 f (x ),若函数 y =f (x )-(ax +b )满足:
①在区间[0,+∞)上单调递减,②存在常数 p ,使其值域为(0,p ],则称函数 g (x )=ax +b 是函数 f (x )的“逼进函数”.
(1)判断函数 g (x )=2x+5 是不是函数 f (x )=
,x ∈[0,+∞)的“逼进函数”;
(2)求证:函数 g (x )= x 不是函数 f (x )=( ) ,x ∈[0,+∞)的“逼进函数”
(3)若 g (x )=ax 是函数 f (x )=x +
,x ∈[0,+∞)的“逼进函数”,求 a 的值.
|x -2a +1| |x -a |+1 1 2 x
1.
【答案】B
答案和解析
【解析】
解:由 x <4,解得:-2<x <2,
故 x <2 是 x <4 的必要不充分条件,
故选:B .
先求出 x <4 的充要条件,结合集合的包含关系判断即可.
本题考察了充分必要条件,考察集合的包含关系,是一道基础题.
2.
【答案】C
【解析】 解:∵
函数 f (x )=
∴当 a >b 时,
,
=
=b ;
当 a <b 时,
=a .
∴
故选:C .
由函数 f (x )=
(a≠b )的值为 a ,b 中较小的数.
,知当 a >b 时,
= =b ;当 a <b 时,
=a .
本题考查代数式的值的求法,是基础题,解题时要认真审题,注意函数值的合理运用.
3.
【答案】A 【解析】
解:y ′=
=
,
令 y ′>0,解得:x <
,令 y ′<0,解得:x >
,
故函数在(-∞, )
递增,在(
,+∞)
递减,
2 2 2
而 x=0 时,函数值 y=0,
x→-∞时,y →-∞,x →+∞时,y →0,
故选:A .
求出函数的导数,得到函数的单调性,从而判断出函数的大致图象即可.
本题考查了函数的图象,考查函数的单调性问题,是一道基础题.
4.
【答案】C
【解析】
解:∵对任意 x ,x
∈R 有
f (x +x )=f (x )+f (x )+1,
1
2
1
2
∴令 x
=x =0,得 f (0)=-1
1 2
∴令 x =x ,x =-x ,得 f (0)=f (x )+f (-x )+1,
1
2
∴f (x )+1=-f (-x )-1=-[f (-x )+1],
∴f (x )+1 为奇函数.
故选 C
对任意 x ,x ∈R 有 f (x
+x )=f (x )+f (x )+1,考察四个选项,本题要研究函数的奇偶性,故对所 1 2 1 2
给的 x ,x ∈R 有 f (x
+x )=f (x )+f (x )+1 进行赋值研究即可 1 2 1 2
本题考查函数的性质和应用,解题时要认真审题,仔细解答.
5.
【答案】4
【解析】
解:由 ,
得(x-a )(x+1≥0,
故-1,4 是方程(x-a )(x+1)=0 的根, 故 a=4,
故答案为:4
解不等式的解集转化为方程的根,求出 a 的值即可.
本题考查了不等式的解法以及转化思想,是一道基础题.
1 2
1 2 1 2
6.
【答案】(-∞,1]
【解析】
解:由|x-2|<1 得 1<x <3,则 A=|{x|1<x <3},
∵B={x|x >a},且 A ∩B=A , ∴A ?B ,即 a≤1,
故答案为:(-∞,1].
先求出不等式|x-2|<1 的解集即集合 A ,根据 A ∩B=A 得到 A ?B ,即可确定出 a 的范围.
本题考查了交集及其运算,集合之间的关系,熟练掌握交集的定义是解本题的关键.
7.
【答案】
【解析】
解:因为一条长度等于半径的弦,所对的圆心角为 故答案为: .
直接利用弧长公式求出圆心角即可.
本题考查弧长公式的应用,基本知识的考查.
弧度.
8.
【答案】3
【解析】
解:函数 f (x )=log (x+1)+a 的反函数的图象经过点(4,1),
2
即函数 f (x )=log (x+1)+a 的图象经过点(1,4),
2
∴4=log
2
(1+1)+a ∴4=1+a , a=3.
故答案为:3.
由题意可得函数 f (x )=log (x+1)+a 过(1,4),代入求得 a 的值.
2
本题考查了互为反函数的两个函数之间的关系与应用问题,属于基础题.
9.
【答案】(1,+∞)
【解析】
解:若
,则满足 f (x )>0,即
-x >0,
变形可得:
>1,
-2
函数 g (x )=
为增函数,且 g (1)=1,
解可得:x >1,
即 x 的取值范围为(1,+∞);
故答案为:(1,+∞).
根据题意,将 f (x )>0 变形为
>1,解可得 x 的取值范围,即可得答案.
本题考查其他不等式的解法,关键是将原不等式转化为整式不等式.
10.
【答案】 ,
【解析】
解:根据题意,f (x )=
必有
即 a 的取值范围为: 故答案为:
是(-∞,+∞)上的增函数,
,解可得 ≤a <7,
根据题意,由分段函数的单调性分析可得
本题考查分段函数的单调性,注意分段函数分段分析.
,解可得 a 的取值范围,即可得答案.
11.
【答案】0
【解析】
解:当 x ≥0 时,f (x )=lg (x +3x+2),
函数的零点由:lg (x +3x+2)=0,即 x +3x+1=0,解得 x
(舍去).
因为函数是定义在 R 上的偶函数 y=f (x ),所以函数的零点个数为:0 个. 故答案为:0.
利用函数是偶函数求出 x ≥0 时,函数的零点个数,即可得到结果.
本题考查函数的零点的个数的求法,函数的奇偶性的应用,考查计算能力.
12.
【答案】7
【解析】
2
2 2
解:f (x )=x +ax +bx +cx+d ,f (1)=1,f (2)=2,f (3)=3,
可得:
,
∴b=-6a-25;c=11a+61;d=-6a-36,
∴ [f (4)+f (0)]
= (256+64a+16b+4c+2d )
= (128+32a+8b+2c+d )
= (128+32a-48a-200+22a+122-6a-36)
= ×14
=7.
利用已知条件求出 a 、b 、c 、d 的关系式,化简所求的表达式,求解即可.
本题考查方程的根与函数的零点的求法,待定系数法的应用,考查计算能力.
13.
【答案】4
【解析】
【分析】
本题考查了互为反函数的两个函数图象间的关系,考查了函数的单调性,属中档题.由 f (x )
=4 +x-1 在 x ∈[0,2]上为增函数可得其值域,得到 y=f (x )在[-
调性求得 y=f (x )+f
(x )的最大值 【解答】
,2]上为增函数,由函数的单
解:由 f (x )=4 +x-1 在 x ∈[0,2]上为增函数,得其值域为[-
,2],
可得 y=f (x )在[-
,2]上为增函数,
因此 y=f (x )+f (x )在[-
,2]上为增函数,
∴y =f (x )+f
(x )的最大值为 f (2)+f (2)=2+2=4.
故答案为 4.
4 3 2
x-2 -1
-1 x-2
-1 -1 -1 -1
14.
【答案】[0,4]
【解析】
解:若 f (0)
为 f (x )的最小值,
则当 x ≤0 时,函数 f (x )=(x-a ) 2
为减函数,
则 a≥0,
当 x >0 时,函数 f (x )=
的最小值 4+3a≥f (0),
即 4+3a ≥a ,
解得:-1≤a ≤4,
综上所述实数 a 的取值范围是[0,4], 故答案为:[0,4]
若 f (0)
为 f (x )的最小值,则当 x ≤0 时,函数 f (x )=(x-a ) 为减函数,当 x >0 时,函数 f (x )=
的最小值 4+3a ≥f (0),进而得到实数 a 的取值范围.
本题考查的知识点是分段函数的应用,熟练掌握并理解二次函数和对勾函数的图象和性质,是 解答的关键,属于中档题.
15.
【答案】(0,1)
【解析】
解:函数
在区间
(1,2)上有两个不同的零点, 即
方程 x +bx+a=0 在区间(1,2)
上两个不相等的实根,
? ?
,
如图画出数对(a ,b )所表示的区域,目标函数 z=f (1)═a+b+1
2
2 2
∴z 的最小值为 z=a+b+1 过点(1,-2)
时,z 的最大值为 z=a+b+1 过点(4,-4)
时
∴f (1)的取值范围为(0,1)
故答案为:(0,1)
函数
不相等的实根,
在区间(1,2)上有两个不同的零点,即方程 x +bx+a=0 在区间(1,2)上两个
?
?
画出数对(a ,b )所表示的区域,求出目标函数 z=f (1)═a+b+1 的范围即可. 本题是函数零点的考查,涉及到规划问题的结合,属于难题.
16.
【答案】②③④
【解析】
解:函数 f (x )=2 满足:
对任意 x ,x
∈R ,x
≠x , 1 2
f (x )+f (x )=2 +2 >2
1
2
=2?2
=2f ( ),故①错误;
由 x >0,x=0 时,x+
>0 成立;由 x <0,x +1>x ,可得
>-x ,
即 x+
>0,由 f (-x )+f (x )=log (x +1-x )=0,即有 f (x )为奇函数;
2
又 g (-x )+g (x )=2+
+ =2+ +
=0,可得 g (x )
为奇函数.
函数
均为奇函数,故②正确;
若函数 f (x )的图象关于点(1,0)成中心对称图形,可得 f (x )+f (2-x )=0,
且满足 f (4-x )=f (x ),则 f (4-x )=-f (2-x ),即 f (2+x )=-f (x ),可得 f (x+4)=-f (x+2)=f (x ),
即 f (x )
为最小正周期为 4 的函数,可得 f (2018)=f (4×504+2)=f (2),那么 f (2)=f (2018),故③正
确;
设 x ,x 是关于 x 的方程|log x|=k (a >0,a ≠1)的两根,可得 log x +log x =0
, 即 log x x =0,则 x x =1,故④正确.
2
x 1 2 2 2
2 2
1 2 a a 1 a 2 a 1 2 1 2
故答案为:②③④.
由指数的运算性质和基本不等式,可判断①;运用奇偶性的定义和性质,可判断②;
由题意可得 f (x )+f (2-x )=0,结合条件可得 f (x )
为最小正周期为 4 的函数,可得结论,可判断③;
由对数的运算性质,可判断④.
本题考查函数的性质和运用,主要是函数的奇偶性和对称性、周期性的判断和运用,考查定义 法和运算能力,属于中档题.
17.【答案】解:关于 x 的不等式:
?(log x - )<0.
2
<
,即
(- a + )log x +1<0,即(log x -a )
2 2
当 a > 时,即 a >1 或-1<a <0 时, <log x <a , <x <2 ,原不等式的解集为{x | <x <2 }. 2
当 a = 时,即 a =±1 时,不等式即
<0,显然它无解,即解集为?.
当 a < 时,即 0<a <1 或 a <-1 时, >log x >a , >x >2 ,原不等式的解集为{x | >x >2 }. 2
【解析】
原不等式即(log x-a )?(log x- )<0,分类讨论 a 与 的大小关系,求得 log x
的范围,可得 x 的 范围.
本题主要考查一元二次不等式的解法,对数不等式的解法,属于中档题.
18.
【答案】解:(1)根据题意,函数
,其定义域为 R ,
若 f (x )为奇函数,则 f (0)= 故 a =-1;
=0,解可得 a =-1;
(2)根据题意,
<
,即 < ,
变形可得: < ,即 3(a -1)<a (3 +1),(①)
分 3 种情况讨论:
当 a =0 时,(①)变形为-3<0,恒成立,
当 a >0 时,(①)变形为
<3 +1,
若
<3 +1
恒成立,必有
≤1,解可得 a ≤
,
a a a a 2 2 2 x
x x
此时 a 的取值范围为(0, ],
当 a <0 时,(①)变形为
>3
+1,
不可能恒成立,
综合可得:a 的取值范围为 , .
【解析】
(1)根据题意,由奇函数的性质可得 f (0)=
=0,解可得 a 的值,即可得答案;
(2)根据题意,
变形可得 3(a-1)<a (3 +1),分 3 种情况讨论,求出 a 的取值范围,综
合可得答案.
本题考查函数的奇偶性的性质以及应用,涉及函数恒成立问题,属于综合题.
19.
【答案】解:(Ⅰ)设隔热层厚度为 x ,由题设,每年能源消耗费用为 .
cm
再由 C (0)=8,得 k =40,
因此
.
而建造费用为 C (x )=6x ,
1
最后得隔热层建造费用与 20 年的能源消耗费用之和为
(Ⅱ)
,令 f '(x )=0,即 .
解得 x =5,
(舍去).
当 0<x <5 时,f ′(x )<0,当 5<x <10 时,f ′(x )>0,故 x =5 是 f (x )的最小值点,对应的最小值为
.
当隔热层修建 5cm 厚时,总费用达到最小值为 70 万元. 【解析】
(I )由建筑物每年的能源消耗费用 C (
单位:万元)与隔热层厚度 x (
单位:cm )
满足关系:C (x )=
,若不建隔热层,每年能源消耗费用为 8 万元.我们可得 C (0)=8,得 k=40,
进而得到
.建造费用为 C (
x )=6x ,则根据隔热层建造费用与 20 年的能源消耗费用 之和为 f (x ),我们不难得到 f (x )的表达式.
(I I )由(1)中所求的 f (x )的表达式,我们利用导数法,求出函数 f (x )的单调性,然后根据函数单
x x 1
调性易求出总费用 f (x )的最小值.
函数的实际应用题,我们要经过析题→建模→解模→还原四个过程,在建模时要注意实际情况
对自变量 x 取值范围的限制,解模时也要实际问题实际考虑.将实际的最大(小)化问题,利用 函数模型,转化为求函数的最大(小)是最优化问题中,最常见的思路之一.
20. ≥2
【答案】解:(1)对于 a =2,x ∈[2,3],f (x )=e +e =e +e (3 分)
=2e , 当且仅当 e =e ,即 x =2 时等号成立,∴f (x ) =2e .(6 分) (2)|f 1
(x )-f 2
(x )|=f 2
(x )-f 1
(x )对于任意的实数 x 恒成立, 即 f (x )≤f 1
2
(x )对于任意的实数 x 恒成立,亦即 e ≤e
对于任意的实数 x 恒成立,
∴|x -2a +1|≤|x -a |+1,即|x -2a +1|-|x -a |≤1 对于任意的实数 x 恒成立.(9 分) 又|x -2a +1|-|x -a |≤|(x -2a +1)-(x -a )|=|-a +1|对于任意的实数 x 恒成立,故只需 |-a +1|≤1,解得 0≤a ≤2,∴a 的取值范围为 0≤a ≤2.(12 分)
(3)g (x )=
=
(13 分)
∵f 1
(x )与 f 2
(x )的底数都同为 e ,外函数都单调递增 ∴比较 f (x )与 f (x )的大小关系,只须比较|x -2a +1|与|x -a |+1 的大小关系
1
2
令 F (x )=|x -2a +1|,F (x )=|x -a |+1,
1 2
G (x )=
其中 4≤a ≤6,x ∈[1,6](14 分)
∵4≤a ≤6∴2a -1≥a ≥1,令 2a-1-x =1,得 x =2a -2,由题意可以如下图象:
(15 分)
当 4≤a ≤6 时,a ≤6≤2a-2,G (x ) =F (a )=1,g (x ) =e =e ;(18 分) min 2 min 【解析】
(1)
对于 a=2,x ∈[2,3],去掉绝对值得 f (x )=e +e (3 分),利用基本不等式积为定值,和有最
小值即可求出函数的最小值,注意等号成立的条件;
(2)根据条件可知 f
(x )≤f (x )对于任意的实数 x 恒成立,转化成|x-2a+1|-|x-a|≤1 对于任意的实数 x 恒成立,然后利用绝对值不等式进行求解即可求出参数 a 的范围;
|x -3| |x -2|+1
3-x x -1
3-x x -1 min
|x -2a +1| |x -a |+1 1 3-x x-1
1 2
(3)f (x )与 f (x )的底数都同为 e ,外函数都单调递增,比较 f (x )与 f (x )的大小关系,只须比较 1
2
1
2
|x-2a+1|与|x-a|+1 的大小关系,则令 F (x )=|x-2a+1|,F (x )=|x-a|+1,则 G (x )=
1
2
其中 4≤a ≤6,x ∈[1,6],结合图形可知当 4≤a≤6 时 G (x ) =F (a )=1,g (x )
min
=e =e .
本题主要考查了基本不等式在最值问题中的应用,以及函数的最值及其几何意义和恒成立问
题等有关知识,解决本题的关键是等价转化,以及数形结合,分类讨论的思想,难点是绝对值 如何去.
21. 【答案】解:(1)f (x )-g (x )=
-(2x +5)=
,
可得 y =f (x )-g (x )在[0,+∞)递减,且 x +2≥2,
0<
≤
,可得存在 p= ,函数 y 的值域为(0, ],
则函数 g (x )=2x +5 是函数 f (x )=
,x ∈[0,+∞)的“逼进函数”;
(2)证明:f (x )-g (x )=( ) - x ,
由 y =( ) ,y =- x 在[0,+∞)递减,
则函数 y =f (x )-g (x )在[0,+∞)递减,
则函数 y =f (x )-g (x )在[0,+∞)的最大值为 1;
由 x =1 时,y = - =0,x =2 时,y = -1=- <0,
则函数 y =f (x )-g (x )在[0,+∞)的值域为(-∞,1],
即有函数 g (x )= x 不是函数 f (x )=( ) ,x ∈[0,+∞)的“逼进函数”;
(3)g (x )=ax 是函数 f (x )=x+
,x ∈[0,+∞)的“逼进函数”, 可得 y =x+ -ax 为[0,+∞)的减函数,
可得导数 y ′=1-a +
≤0 在[0,+∞)恒成立,
可得 a -1≥
,
由 x >0 时,
=
≤1,
则 a -1≥1,即 a ≥2; 又 y =x + -ax 在[0,+∞)的值域为(0,1], 则 >(a-1)x , x =0 时,显然成立;
min 2 1
x x x
x>0时,a-1<,
可得a-1≤1,即a≤2.
则a=2.
【解析】
(1)由f(x)-g(x),化简整理,结合反比例函数的单调性和值域,即可判断;
(2)由指数函数和一次函数的单调性,可得满足①,说明不满足②,即可得证;
(3)由新定义,可得y=x+-ax为[0,+∞)的减函数,求得导数,由不等式恒成立思想,可得a 的范围;再由值域为(0,1],结合不等式恒成立思想可得a的范围,即可得到a的值.
本题考查新定义的理解和运用,考查函数的单调性和值域的求法和运用,考查导数的运用,以及不等式恒成立问题的解法,属于中档题.