【人教A版】高中数学必修5第三章《不等式》单元测试题

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高中数学必修5第三章《不等式》单元测试题(时间:120分钟 满分:150分)一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60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.不等式x 2≥2x 的解集是( ) A .{x |x ≥2} B .{x |x ≤2} C .{x |0≤x ≤2}D .{x |x ≤0或x ≥2}2.不等式(x +3)2<1的解集是( ) A .{x |x >-2} B .{x |x <-4} C .{x |-4<x <-2}D .{x |-4≤x ≤-2}3.已知点P (x ,y )在不等式组⎩⎨⎧x -2≤0,y -1≤0,x +2y -2≥0表示的平面区域上运动,则z=x -y 的最小值是( )A .-2B .2C .-1D .1 4.下列函数:①y =x +1x (x ≥2);②y =tan x +1tan x ;③y =x -3+1x -3.其中最小值为2的个数有( ) A .0个 B .1个 C .2个D .3个5.二次不等式ax 2+bx +1>0的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪⎪-1<x <13,则ab 的值为( )A .-6B .6C .-5D .56.若不等式(a -2)x 2+2(a -2)x -4<0对一切x ∈R 恒成立,则a 的取值范围是( )A .(-∞,2]B .[-2,2]C .(-2,2]D .(-∞,-2)7.若1a <1b <0,则下列结论不正确的是( )A .a 2<b 2B .ab <b 2 C.b a +ab >2D .|a |-|b |=|a -b |8.不等式组⎩⎨⎧(x -y +5)(x +y )≥0,0≤x ≤3表示的平面区域的面积是( )A .12B .24C .36D .489.函数y =log 12⎝ ⎛⎭⎪⎫x +1x -1+5(x >1)的最大值为( )A .4B .3C .-4D .-310.已知a >0,b >0,a ,b 的等差中项是12,且α=a +1a ,β=b +1b .则α+β的最小值是( )A .3B .4C .5D .611.若不等式组⎩⎨⎧x -y ≥0,2x +y ≤2,y ≥0,x +y ≤a表示的平面区域是一个三角形,则正数a 的取值范围是( )A.⎣⎢⎡⎭⎪⎫43,+∞ B .(0,1]C.⎣⎢⎡⎦⎥⎤1,43 D .(0,1]∪⎣⎢⎡⎭⎪⎫43,+∞12.定义符号函数sgn x =⎩⎨⎧1,x >0,0,x =0,-1,x <0,则当x ∈R 时,不等式x +2>(2x-1)sgn x 的解集是( )A.⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪-3+334<x <-3+334 B.⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪x >-3+334 C.⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪x <-3+334D.⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪-3+334<x <3二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分,把答案填在题中横线上)13.|x|2-2|x|-15>0的解集是________.14.若不等式x2-(a+1)x+a≤0的解集是[-4,3]的子集,则a的取值范围是________.15.设a,b为正数,且a+b=1,则12a+1b的最小值是________.16.某公司一年购买某种货物400吨,每次都购买x吨,运费为4万元/次,一年的总存储费用为4x万元,要使一年的总运费与总存储费用之和最小,则x =________吨.三、解答题(本大题共6小题,共70分.解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)17.(本小题满分10分)(1)已知正数a,b满足a+b=1,求证:a2+b2≥1 2;(2)设a、b、c为△ABC的三条边,求证:a2+b2+c2<2(ab+bc+ca).18.(本小题满分12分)已知lg(3x)+lg y=lg(x+y+1).(1)求xy的最小值;(2)求x+y的最小值.19.(本小题满分12分)徐州、苏州两地相距500千米,一辆货车从徐州行驶到苏州,规定速度不得超过100千米/时.已知货车每小时的运输成本(以元为单位)由可变部分和固定部分组成:可变部分与速度v(千米/时)的平方成正比,比例系数为0.01;固定部分为a元(a>0).(1)把全程运输成本y(元)表示为速度v(千米/时)的函数,并指出这个函数的定义域;(2)为了使全程运输成本最小,汽车应以多大速度行驶?20.(本小题满分12分)某企业生产A,B两种产品,生产每一吨产品所需的劳动力、煤和电耗如下表:12万元,现因条件限制,该企业仅有劳动力300个,煤360吨,并且供电局只能供电200千瓦,试问该企业如何安排生产,才能获得最大利润?21.(本小题满分12分)某个集团公司下属的甲、乙两个企业在2014年1月的产值都为a万元,甲企业每个月的产值与前一个月相比增加的产值相等,乙企业每个月的产值与前一个月相比增加的百分数相等,到2015年1月两个企业的产值再次相等.(1)试比较2014年7月甲、乙两个企业产值的大小,并说明理由.(2)甲企业为了提高产能,决定投入3.2万元买台仪器,并且从2015年2月1日起投入使用.从启用的第一天起连续使用,第n天的维修保养费为n+49 10元(n∈N*),求前n天这台仪器的日平均耗资(含仪器的购置费),并求日平均耗资最小时使用的天数?22.(本小题满分12分)已知f(x)=x2-2ax+2(a∈R),当x∈[-1,+∞)时,f(x)≥a恒成立,求a的取值范围.高中数学必修5第三章《不等式》单元测试题(时间:120分钟 满分:150分)一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60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.不等式x 2≥2x 的解集是( ) A .{x |x ≥2} B .{x |x ≤2} C .{x |0≤x ≤2}D .{x |x ≤0或x ≥2}解析:由x 2≥2x 解得:x (x -2)≥0,所以x ≤0或x ≥2. 答案:D2.不等式(x +3)2<1的解集是( ) A .{x |x >-2} B .{x |x <-4} C .{x |-4<x <-2}D .{x |-4≤x ≤-2}解析:原不等式可化为x 2+6x +8<0,解得-4<x <-2. 答案:C3.已知点P (x ,y )在不等式组⎩⎨⎧x -2≤0,y -1≤0,x +2y -2≥0表示的平面区域上运动,则z =x -y 的最小值是( )A .-2B .2C .-1D .1 解析:画出可行域:z =x -y ⇒y =x -z , 由图形知最优解为(0,1), 所以z min =-1.答案:C 4.下列函数:①y =x +1x (x ≥2);②y =tan x +1tan x ;③y =x -3+1x -3.其中最小值为2的个数有( ) A .0个 B .1个 C .2个D .3个解析:①y =x +1x ≥2x ·1x ≥2,当且仅当x =1x ,即x =1时等号成立,由于x ≥2,因此①的最小值不是2;②中tan x 可能小于零,最小值不是2;③中x -3可能小于零,最小值不是2.答案:A5.二次不等式ax 2+bx +1>0的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪⎪-1<x <13,则ab 的值为( )A .-6B .6C .-5D .5解析:由题意知a <0,-1与13是方程ax 2+bx +1=0的两根,所以-1+13=-b a ,(-1)×13=1a ,解得a =-3,b =-2,所以ab =6.答案:B6.若不等式(a -2)x 2+2(a -2)x -4<0对一切x ∈R 恒成立,则a 的取值范围是( )A .(-∞,2]B .[-2,2]C .(-2,2]D .(-∞,-2)解析:当a =2时,不等式-4<0恒成立, 因此a =2满足题意.当a ≠2时,不等式(a -2)x 2+2(a -2)x -4<0对一切x ∈R 恒成立, 需满足⎩⎪⎨⎪⎧a -2<0,4(a -2)2-4(a -2)(-4)<0,解得-2<a <2.综上所述,a 的取值范围是-2<a ≤2.故选C. 答案:C7.若1a <1b <0,则下列结论不正确的是( ) A .a 2<b 2 B .ab <b 2 C.b a +ab >2D .|a |-|b |=|a -b |解析:由1a <1b <0,所以a <0,b <0, 所以0>a >b ,由不等式基本性质知A ,B ,C 对. 答案:D8.不等式组⎩⎨⎧(x -y +5)(x +y )≥0,0≤x ≤3表示的平面区域的面积是( )A .12B .24C .36D .48 解析:平面区域图形如图所示:S =(5+11)×32=24.答案:B9.函数y =log 12⎝ ⎛⎭⎪⎫x +1x -1+5(x >1)的最大值为( )A .4B .3C .-4D .-3解析:由x +1x -1+5=x -1+1x -1+6≥2+6=8(x >1),所以y =log 12⎝ ⎛⎭⎪⎫x +1x -1+5≤log 128=-3,故选D. 答案:D10.已知a >0,b >0,a ,b 的等差中项是12,且α=a +1a ,β=b +1b .则α+β的最小值是( )A .3B .4C .5D .6解析:因为α+β=a +1a +b +1b =1+⎝ ⎛⎭⎪⎫1a +1b ·(a +b )=1+1+1+b a +a b ≥5.答案:C11.若不等式组⎩⎨⎧x -y ≥0,2x +y ≤2,y ≥0,x +y ≤a表示的平面区域是一个三角形,则正数a 的取值范围是( )A.⎣⎢⎡⎭⎪⎫43,+∞ B .(0,1]C.⎣⎢⎡⎦⎥⎤1,43 D .(0,1]∪⎣⎢⎡⎭⎪⎫43,+∞解析:画出前三个不等式表示的平面区域,为图中△OAB ,当直线l :x +y =a 在l 0与l 1之间(包括l 1)时不等式组表示的平面区域为三角形;当l 在l 2的位置或从l 2向右移动时,不等式组表示的平面区域是三角形;又l 在l 1,l 2的位置时,a 的值分别为1,43.所以0<a ≤1或a ≥43.答案:D12.定义符号函数sgn x =⎩⎨⎧1,x >0,0,x =0,-1,x <0,则当x ∈R 时,不等式x +2>(2x -1)sgn x 的解集是( )A.⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪-3+334<x <-3+334 B.⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪x >-3+334 C.⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪x <-3+334 D.⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫x ⎪⎪⎪-3+334<x <3解析:当x >0时,不等式化为x +2>2x -1, 解得x <3,即0<x <3; 当x =0时,不等式恒成立;当x <0时,不等式化为x +2>(2x -1)-1, 即2x 2+3x -3<0,解得-3+334<x <-3+334,即-3+334<x <0.综上可知,不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪⎪-3+334<x <3. 答案:D二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分,把答案填在题中横线上)13.|x |2-2|x |-15>0的解集是________. 解析:因为|x |2-2|x |-15>0, 所以|x |>5或|x |<-3(舍去).所以x <-5或x >5.答案:(-∞,-5)∪(5,+∞)14.若不等式x 2-(a +1)x +a ≤0的解集是[-4,3]的子集,则a 的取值范围是________.解析:原不等式即(x -a )(x -1)≤0,当a <1时,不等式的解集为[a ,1],此时只要a ≥-4即可,即-4≤a <1;当a =1时,不等式的解为x =1,此时符合要求;当a >1时,不等式的解集为[1,a ],此时只要a ≤3即可,即1<a ≤3.综上可得-4≤a ≤3.答案:[-4,3]15.设a ,b 为正数,且a +b =1,则12a +1b 的最小值是________. 解析:因为12a +1b =⎝ ⎛⎭⎪⎫12a +1b (a +b )=12+1+a b +b 2a ≥32+ 2.答案:32+ 216.某公司一年购买某种货物400吨,每次都购买x 吨,运费为4万元/次,一年的总存储费用为4x 万元,要使一年的总运费与总存储费用之和最小,则x =________吨.解析:该公司一年购买某种货物400吨,每次都购买x 吨,则需要购买400x 次,运费为4万元/年,一年的总存储费用为4x 万元,一年的总运费与总存储费用之和为⎝ ⎛⎭⎪⎫400x ·4+4x 万元,400x ·4+4x ≥160,当1 600x =4x ,即x =20吨时,一年的总运费与总存储费用之和最小.答案:20三、解答题(本大题共6小题,共70分.解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)17.(本小题满分10分)(1)已知正数a ,b 满足a +b =1,求证:a 2+b 2≥12;(2)设a 、b 、c 为△ABC 的三条边,求证:a 2+b 2+c 2<2(ab +bc +ca ).证明:(1)a 2+b 2=(a +b )2-2ab =1-2ab ≥1-2×⎝⎛⎭⎪⎫a +b 22=1-12=12. (2)因为a ,b ,c 是△ABC 的三边,不妨设a ≥b ≥c >0,则a >b -c ≥0,b >a -c ≥0,c >a -b ≥0.平方得:a 2>b 2+c 2-2bc ,b 2>a 2+c 2-2ac ,c 2>a 2+b 2-2ab , 三式相加得:0>a 2+b 2+c 2-2bc -2ac -2ab . 所以2ab +2bc +2ac >a 2+b 2+c 2, 即a 2+b 2+c 2<2(ab +bc +ca ).18.(本小题满分12分)已知lg(3x )+lg y =lg(x +y +1). (1)求xy 的最小值; (2)求x +y 的最小值.解:由lg(3x )+lg y =lg(x +y +1), 得⎩⎪⎨⎪⎧x >0,y >0,3xy =x +y +1. (1)因为x >0,y >0, 所以3xy =x +y +1≥2xy +1. 所以3xy -2xy -1≥0. 即3(xy )2-2xy -1≥0. 所以(3xy +1)(xy -1)≥0. 所以xy ≥1,所以xy ≥1. 当且仅当x =y =1时,等号成立. 所以xy 的最小值为1. (2)因为x >0,y >0,所以x +y +1=3xy ≤3·⎝ ⎛⎭⎪⎫x +y 22. 所以3(x +y )2-4(x +y )-4≥0. 所以[3(x +y )+2][(x +y )-2]≥0. 所以x +y ≥2.当且仅当x =y =1时取等号. 所以x +y 的最小值为2.19.(本小题满分12分)徐州、苏州两地相距500千米,一辆货车从徐州行驶到苏州,规定速度不得超过100千米/时.已知货车每小时的运输成本(以元为单位)由可变部分和固定部分组成:可变部分与速度v (千米/时)的平方成正比,比例系数为0.01;固定部分为a 元(a >0).(1)把全程运输成本y (元)表示为速度v (千米/时)的函数,并指出这个函数的定义域;(2)为了使全程运输成本最小,汽车应以多大速度行驶?解:(1)依题意知汽车从甲地匀速行驶到乙地所用时间为500v ,则全程运输成本为y =a ·500v +0.01v 2·500v =500av +5v , 则y =500av +5v, v ∈(0,100]. (2)依题意知a ,v 都为正数, 则500av +5v ≥2500av ·5v =100a ,当且仅当500av =5a ,即v =10a 时取等号.若10a ≤100,即0<a ≤100,当v =10a 时,全程运输成本y 最小. 若10a >100,即a >100时,则当v ∈(0,100]时,可以证明函数y =500av +5v是减函数,即此时当v=100时,全程运输成本y最小.综上所得,当0<a≤100时,行驶速度应为v=10a千米/时,全程运输成本最小;当a>100时,行驶速度应为v=100千米/时,全程运输成本最小.20.(本小题满分12分)某企业生产A,B两种产品,生产每一吨产品所需的劳动力、煤和电耗如下表:12万元,现因条件限制,该企业仅有劳动力300个,煤360吨,并且供电局只能供电200千瓦,试问该企业如何安排生产,才能获得最大利润?解:设生产A,B两种产品分别为x吨,y吨,利润为z万元,依题意,得⎩⎪⎨⎪⎧3x+10y≤300,9x+4y≤360,4x+5y≤200,x≥0,y≥0.目标函数为z=7x+12y.作出可行域,如图阴影所示.当直线7x+12y=0向右上方平行移动时,经过M时z取得最大值.解方程组⎩⎪⎨⎪⎧3x+10y=300,4x+5y=200,得⎩⎪⎨⎪⎧x=20,y=24.因此,点M的坐标为(20,24).所以该企业生产A,B两种产品分别为20吨和24吨时,才能获得最大利润.21.(本小题满分12分)某个集团公司下属的甲、乙两个企业在2014年1月的产值都为a万元,甲企业每个月的产值与前一个月相比增加的产值相等,乙企业每个月的产值与前一个月相比增加的百分数相等,到2015年1月两个企业的产值再次相等.(1)试比较2014年7月甲、乙两个企业产值的大小,并说明理由.(2)甲企业为了提高产能,决定投入3.2万元买台仪器,并且从2015年2月1日起投入使用.从启用的第一天起连续使用,第n天的维修保养费为n+49 10元(n∈N*),求前n天这台仪器的日平均耗资(含仪器的购置费),并求日平均耗资最小时使用的天数?解:(1)设从2014年1月到2015年1月甲企业每个月的产值分别为a1,a2,a3,…,a13,乙企业每个月的产值分别为b1,b2,…,b13.由题意{a n}成等差数列,{b n}成等比数列,所以a7=12(a1+a13),b7=b1·b13,因为a1=b1,a13=b13,从而a7=12(a1+a13)>a1·a13=b1·b13=b7,所以到7月份甲企业的产值比乙企业的产值要大.(2)设一共使用了n天,n天的平均耗资P(n)=32 000+⎝⎛⎭⎪⎫1+4910+2+4910+3+4910+…+n+4910n=32 000+49n10+n(n+1)20n=32 000n +n20+9920≥232 000n·n20+9920=1 69920(元),当且仅当32 000n =n20时,取得最小值,此时n=800,即日平均耗资最小时使用了800天.22.(本小题满分12分)已知f (x )=x 2-2ax +2(a ∈R),当x ∈[-1,+∞)时,f (x )≥a 恒成立,求a 的取值范围.解:法一:f (x )=(x -a )2+2-a 2,此二次函数图象的对称轴为x =a . ①当a ∈(-∞,-1)时,f (x )在[-1,+∞)上单调递增, f (x )min =f (-1)=2a +3.要使f (x )≥a 恒成立,只需f (x )min ≥a , 即2a +3≥a ,解得-3≤a <-1;②当a ∈[-1,+∞,)时,f (x )min =f (a )=2-a 2, 由2-a 2≥a ,解得-1≤a ≤1.综上所述,所求a 的取值范围为-3≤a ≤1. 法二:令g (x )=x 2-2ax +2-a ,由已知,得 x 2-2ax +2-a ≥0在[-1,+∞)上恒成立, 即Δ=4a 2-4(2-a )≤0或⎩⎪⎨⎪⎧Δ>0,a <-1,g (-1)≥0.解得-3≤a ≤1.。