河西区2020—2021学年度第一学期高二年级期末质量调查
数学试卷
一?选择题:本大题共9小题,每小题4分,共36分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1. 数列1
,-
1
2
,4
-,14,…的一个通项公式为( ) A. 1
12n -??
-
???
B. 2n
?- ??
C. (
)1
12n n -?
?-
? ???
D. (
)1
112n n -+?
-
??
【答案】D 【解析】 【分析】
可知该数列是一个以1
为首项,2
-
为公比的等比数列,即可求出通项公式. 【详解】根据数列可知,该数列是一个以1
为首项,
所以该数列的通项公式为()(
)(
)1
1
1
21+11111222n n n n n ----??
??
?-=-?-?=-? ? ?
??
????
.
故选:D.
2. 设函数2()1f x x =-,当自变量x 由1变到1.1时,函数的平均变化率是( ) A. 2.1 B. 0.21 C. 1.21 D. 0.121
【答案】A 【解析】 【分析】
根据平均变化率的公式求解即可.
【详解】 1.110.1x ?=-=,2
2
(1.1)(1) 1.11(11)0.21y f f ?=-=---= 所以函数2
()1f x x =-在区间[1,1.1]上的平均变化率为
(1.1)(1)0.21
2.10.1
y f f x x ?-===??.
故选:A
3. 已知数列{}n a 满足12a =,1
12n n a a -=-,则5a =( )
A.
65
B.
76
C.
54
D.
56
【答案】A 【解析】 【分析】
根据递推关系依次求出2345,,,a a a a 即可.
【详解】
12a =,1
12n n a a -=-
,
∴211322a a =-
=,321423a a =-=,431524a a =-=,541625
a a =-=. 故选:A.
4. 记n S 为等差数列{}n a 的前n 项和,若4524a a +=,648S =,则{}n a 的公差为( ) A. 1 B. 2
C. 4
D. 8
【答案】C 【解析】 【分析】
根据等差数列的通项公式与求和公式,列出关于首项与公差的方程组,解方程组即可得到公差.
【详解】设等差数列{}n a 的公差为d , 则45111342724a a a d a d a d +=+++=+=,
61165
6615482
S a d a d ?=+
=+=, 联立11
2724
61548a d a d +=??
+=?,解得4d =. 故选:C.
【点睛】本题考查了等差数列通项公式与求和公式的简单应用,注意计算,属于基础题.
5. 已知函数()
y f x
=,其导函数()
y f x
'
=的图象如图,则对于函数()
y f x
=的描述正确的是()
A. 在(),0
-∞上为减函数
B. 在0
x=处取得最大值
C. 在()
4,+∞上为减函数
D. 在2
x=处取得最小值
【答案】C
【解析】
分析:根据函数f(x)的导函数f′(x)的图象可知f′(0)=0,f′(2)=0,f′(4)=0,然后根据单调性与导数的关系以及极值的定义可进行判定即可.
详解:根据函数f(x)的导函数f′(x)的图象可知:
f′(0)=0,f′(2)=0,f′(4)=0
当x<0时,f′(x)>0,f(x)递增;当0<x2时,f′(x)<0,f(x)递减;
当2<x<4时,f′(x)>0,f(x)递增;当x>4时,f′(x)<0,f(x)递减.
可知C正确,A错误;
由极值的定义可知,f(x)在x=0处函数f(x)取到极大值,x=2处函数f(x)的极小值点,但极大值不一定为最大值,极小值不一定是最小值;可知B、D错误.
故选C.
点睛:由导函数图象推断原函数的性质,由f′(x)>0得增区间,由f′(x)<0得减区间,由f′(x)=0得到的不一定是极值点,需判断在此点左右f′(x)的符号是否发生改变.
6. 我国古代数学名著《算法统宗》中有如下问题:“远望巍巍塔七层,红光点点倍加增,共灯三百八十一,请问尖头几盏灯.”意思是:一座7层塔共挂了381盏灯,且相邻两层中的下一层灯数是上一层灯数的2倍,则塔的顶层的灯数是()
A. 1
B. 2
C. 3
D. 6
【答案】C
【解析】 【分析】
可知每一层灯数形成以2为公比的等比数列{}n a ,根据7381S =即可求出. 【详解】设顶层的灯数是1a ,则每一层灯数形成以2为公比的等比数列{}n a , 由题可得()717
1238112
a S -==-,解得13a =,
故塔的顶层的灯数是3. 故选:C. 7. 函数()21
2cos x y e x x -+=-+的导数为( )
A. ()()
21
222sin (21)cos x y e
x x x x x -+?=-+--'?
B. ()()21
222cos (21)sin x y e
x x x x x -+??'=--+--??
C. ()()
21
222sin (21)cos x y e x x x x x -+??'=--+--??
D. ()()21
222cos (21)sin x y e
x x x x x -+??'=-+--??
【答案】B 【解析】 【分析】
由导数运算法则可求出. 【详解】
()212cos x y e x x -+=-+,
()()()212212
cos +cos x x e x x e x y x -+-+''??-+-+'?∴?
= ()()()2122122cos sin 2+1x x e x x e x x x -+-+=--+--+?-
()()()2122
cos +2+1si 2n x e x x x x x -+??=--+--+??
()()21222cos (21)sin x e x x x x x -+??=--+--??.
故选:B.
8. 已知等比数列的首项为-1,前n 项和为n S ,若
10531
32
S S =,则公比q =( )
A. 2
B. -2
C.
12
D. 12
-
【答案】D 【解析】 【分析】
根据等比数列前n 项和公式,可求得105,S S 表达式,结合题干条件,即可求得q 的值.
【详解】当公比1q =时,1052S S =,不满足题意,当1q ≠时,101011q S q -=-,5511q S q
-=-, 所以10510551
31111321q S q q q S q
--==+=--,解得12q =-, 故选:D
9. 已知函数()ln ,111,14
x x f x x x >??
=?+≤??,()g x ax =则方程()()g x f x =恰有两个不同的实根时,
实数a 的取值范围是( ). A. 10,
e ?
? ???
B. 11,4e ??
????
C. 10,4
?? ??
?
D. 1,e 4?? ???
【答案】B 【解析】 【分析】
作出函数()f x 与()g x 的图象,讨论交点个数可求出a 的取值范围. 【详解】作出函数()f x 的图象,见下图. 若()g x 与()ln 1y x x =>相切,求导得1
y x
'=
,设切点为()00,x y ,则00ln y x =,切线斜率为01x ,即切线方程为:()0001ln y x x x x -=
-,该切线过原点,则()000
1
0ln 0x x x -=-,解得0e x =,此时1e a =,显然()1
e
g x x =与()f x 的图象只有一个交点,即方程()()g x f x =只有
一个实根;
若
11
4e
a ≤<,直线()g x 与()f x 的图象在1x ≤时无交点,在1x >时有2个交点,符合题意; 若1
04
a <<,直线()g x 与()f x 的图象在1x ≤时有1个交点,在1x >时有2个交点,不符合题意;
若0a ≤,直线()g x 与()f x 的图象在1x ≤时有1个交点,在1x >时无交点,不符合题意; 若1
e
>
a ,,直线()g x 与()f x 的图象至多有一个交点,不符合题意. 所以只有11
4e
a ≤<符合题意. 故选:B.
【点睛】本题考查了方程的解与函数图象的关系,考查了曲线的切线方程的求法,利用数形结合的数学方法是解决本题的关键,属于难题.
二?填空题:本大题共6小题,每小题5分,共30分.请将答案填在题中横线上.
10. 在等差数列{}n a 中,n S 为其前n 项的和,若412S =,840S =,则16S =________. 【答案】144 【解析】 【分析】
利用等差数列的前n 项和公式求出首项和公差,即可求解. 【详解】设等差数列的公差为d ,
则4181434+122878+40
2S a d S a d ??==?????==??
,解得13,12a d ==,
1631615
16+114422
S ?∴=??=.
故答案为:144. 11. 函数ln ()x f x x
=,其导函数为函数()'
f x ,则()f e '=________. 【答案】0 【解析】 【分析】
根据()f x 解析式,可求得()'
f x 解析式,代入数据,即可得答案.
【详解】因为ln ()(0)x f x x x
=
≠,所以222
1
ln (ln )ln 1ln ()x x
x x x x x x f x x x x ?-''--'===, 所以2
1ln ()0e
f e e
-'==, 故答案
:0
12. 已知数列{}n a 的
通项公式2
1
n a n n
=
+,n S 为其前n 项的和,则99S =________. 【答案】
99100
【解析】 【分析】
根据数列{}n a 的通项公式2111
1
n a n n n n ==-++,利用裂项相消法求解. 【详解】因为数列{}n a 的通项公式2111
1
n a n n n n ==-++, 所以991111
11991122399100100100S ??????=-+-++-=-= ? ? ?????
??
, 故答案
:
99100
13. 函数3()3f x x x =-的单调递增区间是________. 【答案】()1,1- 【解析】 【分析】
求出函数的导数,令()0f x '>即可求出.
【详解】
3()3f x x x =-,()2
33f x x '∴=-,
令()0f x '>,即2330x ->,解得11x -<<,
()f x ∴的单调递增区间是()1,1-.
故答案为:()1,1-. 14. 已知数列{}n a 的
通项公式为3
217
n n a n -=
-,前n 项和为n S ,则n S 取得最小值时n 的值为
_________. 【答案】8 【解析】 【分析】
求出数列在n 的不同取值范围的正负判断出n S 的单调性可求出. 【详解】令3
0217n n a n -=
≥-,解得3n ≤或172
n ≥,
∴当3n ≤时,0n a ≥,n S 单调递增,
当47n ≤≤时,0n a <,n S 单调递减, 当8n ≥时,0n a >,n S 单调递增, 所以n S 取得最小值时n 的值为8. 故答案为:8.
【点睛】本题考查数列前n 项和的最值的求法,解题的关键是根据数列的正负判断n S 的单调性.
15. 将一个边长为6的正方形铁片的四角截去四个边长为x 的小正方形,做成一个无盖方盒.当方盒的容积V 取得最大值时,x 的值为_________. 【答案】1 【解析】 【分析】
由题可得该方盒的容积()3
2
424+36V x x x x =-,03x <<,利用导数判断其单调性可求出最值.
【详解】由题可得03x <<,可知该方盒的底面是一个边长为62x -, 则该方盒的容积()()2
3262424+36V x x x x x x =-?=-,03x <<,
()()()21248+361213V x x x x x '∴=-=--,
则当()0,1x ∈时,()0V x '>,()V x 单调递增, 当()1,3x ∈时,()0V x '<,()V x 单调递减,
∴当1x =时,()()max 116V x V ==,
故当方盒的容积V 取得最大值时,x 的值为1. 故答案为:1.
三?解答题:本大题共3小题,共34分.解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤.
16. 已知函数3
1()443
f x x x =
-+. (1)求()f x 的极值; (2)求()f x 在[]0,3上的最值. 【答案】(1)极大值为28
3
,极小值为43-;(2)最大值为4,最小值为43-.
【解析】 【分析】
(1)求导,解对应的不等式,可得函数的单调性,从而可知函数的极值. (2)根据(1)的结果,再计算端点值,比较大小,即可得出最值. 【详解】(1)
()31
443
f x x x =-+,()()()2422f x x x x =-=+-'
令()0f x '=,解得2x =-或2x =,
当x 变化时,()'
f x ,()f x 的变化情况如下表:
故当2x =-时,()f x 取得极大值,()28
23
f -=
;当2x =时,()f x 取得极小值,()8428433
f =-+=-;
(2)由(1)可知()f x 的极大值为28
3
,极小值为43-,
又()04f =,()391241f =-+=,
因为4
143-
<<,所以()f x 在[]0,3上的最大值为4,最小值为43
-. 【点睛】思路点睛:本题考查利用导数求函数的极值与闭区间上的最值,设函数()f x 在[],a b 上连续,在(),a b 内可导,求()f x 在[],a b 上的最大值和最小值的步骤如下: ①求函数()y f x =在(),a b 内的极值;
②将函数()y f x =)的各极值与端点处的函数值()(),f a f b 比较,其中最大的一个为最大值,最小的一个为最小值. 17. 已知函数()()ln 2x
f x e x =-+.
(1)求()f x 在()()
0,0f 处的切线方程; (2)求证:()0f x >. 【答案】(1)1
1ln 22
y x =+-;(2)证明见解析. 【解析】 【分析】
(1)求出()f x 的导函数,由()0k f '=,可得答案.
(2)求出()f x 的导函数,讨论出函数()f x 的单调性,得出其最小值,可证明. 【详解】(1)解:1
()2
x
f x e x '=-+, 当0x =时,()102
k f '==, 又()01ln 2f =-,
所以切线方程为()11ln 22y x --=
,即1
1ln 22
y x =+-.
(2)解:1
()2
x
f x e x '=-
+在区间()2,-+∞上单调递增, 又()10f '-<,()00f '>,
故()0f x '=在区间()2,-+∞上有唯一实根0x ,且()01,0x ∈-, 当()02,x x ∈-时,()0f x '<;当()0,x x ∈+∞时,()0f x '>, 从而当0x x =时,()f x 取得最小值. 由()00f x '=,得0
01
2
x e
x =
+,()00ln 2x x +=-, 故()()2
000011
()022
x f x f x x x x +≥=+=>++. 【点睛】本题考查求函数在某点出的切线方程和利用导数证明不等式.解答本题的关键是由
1
()2
x f x e x '=-
+在区间()2,-+∞上单调递增,得出()0f x '=在区间()2,-+∞上有唯一实根0x ,从而得出()f x 的单调区,即()()2
000011
()22
x f x f x x x x +≥=+=++,属于中档题. 18. 对于数列{}n a ,{}n b ,n S 为数列{}n a 是前n 项和,且1(1)n n n S n S a n +-+=++,
111a b ==,132,n n b b n N *+=+∈.
(1)求数列{}n a ,{}n b 的通项公式; (2)令2()
(1)
n n n a n c n b +=
+,求数列{}n c 的前n 项和n T .
【答案】(1)2
n a n =,1231n n b -=?-;(2)11525
443
n n n T -+=
-?. 【解析】
试题分析: (1)先根据和项与通项关系,将条件转化为项之间递推关系:121n n a a n +=++,再根据叠加法求数列{}n a 的通项公式;而求{}n b 通项公式,需变形构造一个等比数列
{1}n b +,这是由于132n n b b +=+可变形得()1131n n b b ++=+,然后通过求等比数列通项公
式,转化求{}n b 通项公式,(2)由于1
1
3n n n c -+=
,所以利用错位相减法求和,求和时注意错位相减,减式中项的符号变化,合并时项数的确定,最后结果要除以1.q -
试题解析:(1))因为()11n n n S n S a n +-+=++,所以121n n a a n +=++, 所以()()()112211n n n n n a a a a a a a a ---=-+-+
+-+
()()212331n n =-+-+
++
()2112
n n -+=
2n =,
所以数列{}n a 的通项公式为2
n a n =,
由132n n b b +=+,可得()1131n n b b ++=+,
所以数列{1}n b +是首项为112b +=,公比为3的等比数列,所以1
123n n b -+=?, 所以数列{}n b 的通项公式为1
231n n b -=?-.
(2)由(1)可得(
)21
1
21233n n n n n n c n --++==?,
所以012212341
33333n n n n n T --+=
+++++ ①, 0013223341
333333
n n n n n T --?+=+++++ ②,
②-①得1221111
11111115253261613333322313
n n n n n n n n n T ------
+++??=++++?+-=+-=- ????-, 所以11525443
n n n T -+=-?.