2024届山西省高考三模数学试题姓名_____________准考证号_____________秘密å启用前试题类型:A注意事项:1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在试卷和答题卡指定位置上.2.回答选择题时,选出每小题答案后,用2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑.如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号.回答非选择题时,将答案用0.5mm 的黑色笔迹签字笔写在答题卡上,写在本试卷上无效.3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回.一、单项选择题:本题共8小题,每小题5分,共40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.已知集合A ,B 均为集合U 的子集,则()UA B ⋂ð表示的区域为()A.①B.②C.③D.④【答案】A 【解析】【分析】根据韦恩图及补集、交集的定义判断即可.【详解】由韦恩图可知U A ð包含区域①④,所以()U A B ⋂ð表示的区域为①.故选:A2.向量,a b在边长为1的正方形网格中的位置如图所示,则a b ⋅=()A.-7B.-1C.1D.7【答案】C 【解析】【分析】建立平面直角坐标系,写出两向量的坐标,求出数量积.【详解】如图,建立平面直角坐标系,则()()()()1,2,4,31,13,2a b =-=-=,则()()1,23,2341a b ⋅=-⋅=-+=.故选:C 3.抛物线214y x =的焦点坐标为()A.()1,0B.()0,1 C.1,016⎛⎫⎪⎝⎭D.10,16⎛⎫⎪⎝⎭【答案】B 【解析】【分析】将抛物线方程化为标准方程,再求焦点坐标即可.【详解】由214y x =可得24x y =,其焦点坐标为()0,1,故选:B4.设函数22()log ||f x x x -=-,则不等式(2)(22)f x f x -≥+的解集为()A.[4,0]-B.[4,0)-C.[4,1)(1,0]--⋃- D.[4,1)(1,0)--⋃-【答案】C 【解析】【分析】首先判断函数的奇偶性与单调性,再根据奇偶性与单调性将函数不等式转化为自变量的不等式,解得即可.【详解】函数22()log ||f x x x -=-的定义域为{}|0x x ≠,且()()()2222log ||log ||f x x x x x f x -------===,所以22()log ||f x x x -=-为偶函数,当0x >时()22log f x x x -=-,因为2log y x =与2y x -=-在()0,∞+上单调递增,所以()22log f x x x -=-在()0,∞+上单调递增,则()f x 在(),0∞-上单调递减,不等式(2)(22)f x f x -≥+,即()()222f x f x -≥+,等价于22220220x x x x ⎧-≥+⎪-≠⎨⎪+≠⎩,解得41x -≤<-或10-<≤x ,所以不等式的解集为[4,1)(1,0]--⋃-.故选:C 5.若()36sin 236αβα=-=,且π3π,π,π,42αβ⎡⎤⎡⎤∈∈⎢⎥⎢⎣⎦⎣⎦,则()cos αβ+=()A.6+B.6C.63D.6【答案】D 【解析】【分析】根据3sin 23α=结合α的范围分析可得ππ,42α⎡⎫∈⎪⎢⎣⎭,6cos 23α=-,再根据()6sin 6βα-=结合β的范围分析可得()30cos 6βα-=-,由()2αβαβα+=+-结合两角和差公式分析求解.【详解】因为π,π4α⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,则π2,2π2α⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,且3sin 203α=>,则π2,π2α⎡⎫∈⎪⎢⎣⎭,可得ππ,42α⎡⎫∈⎪⎢⎣⎭,6cos 23α=-,又因为3ππ,2β⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,则π5π,24βα⎛⎤-∈ ⎥⎝⎦,且()sin 06βα-=>,可得π,π2βα⎛⎫-∈ ⎪⎝⎭,()30cos 6βα-==-,所以()()cos cos 2αβαβα⎡⎤+=+-⎣⎦()()cos 2cos sin 2sin αβααβα=---36366⎛⎫⎛⎫=-⨯--⨯= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.故选:D.6.某次趣味运动会,设置了教师足球射门比赛:教师射门,学生守门.已知参与射门比赛的教师有60名,进球数的平均值和方差分别是3和13,其中男教师进球数的平均值和方差分别是4和8,女教师进球数的平均值为2,则女教师进球数的方差为()A.15B.16C.17D.18【答案】B 【解析】【分析】设参加射门比赛的男教师人数为k ,根据总体的平均数求出k ,设女教师进球数的方差为2s ,根据方差公式计算可得.【详解】设参加射门比赛的男教师人数为k ,则全部参赛教师进球数的平均数()4602360k k +-⨯=,解得30k =,即参赛的男女教师各有30人,设女教师进球数的方差为2s ,依题意可得()()222303013843236060s ⎡⎤⎡⎤=⨯+-+⨯+-⎣⎦⎣⎦,解得216s =.故选:B7.在ABC 中,内角,,A B C 所对的边分别为,,.a b c 已知222π,24,3A b c ABC =+= 的外接圆半径R D =是边AC 的中点,则BD 长为()A.1+ B. C.D.【答案】D 【解析】【分析】首先利用正弦定理求得a ,再利用余弦定理列方程求得,b c ,进而求角B ,从而利用()12BD BA BC =+可得BD 的长度.【详解】由2π,3A ABC =的外接圆半径R =2sin 262a R A ==⨯=,由2222cos abc ab A =+-和2224b c +=得12ab =,又222412b c bc ⎧+=⎨=⎩,解得b c ==,所以12πππ236B C ⎛⎫==-= ⎪⎝⎭.因为ABC 中,D 是边AC 的中点,所以()12BD BA BC =+ ,于是BD =====故选:D.8.正方体1111ABCD A B C D -的棱长为2,,E F 分别为111,A D BB 的中点,O 为底面ABCD 的中心,则三棱锥O EFC -的体积是()A.6B.56C.34D.2【答案】B 【解析】【分析】建立空间直角坐标系,求解平面法向量,利用向量法求解点面距离,即可根据体积公式求解.【详解】建立如图所示的空间直角坐标系,则()()()()1,0,2,2,2,1,0,2,0,1,1,0E F C O ,()()()0,1,2,1,1,0,2,0,1OE OC FC =-=-=--,设平面OFC 法向量为(),,m x y z =,则020m OC x y m FC x z ⎧⋅=-+=⎪⎨⋅=--=⎪⎩ ,取1x =,则()1,1,2m =- ,故E 到平面OFC的距离为OE m d m ⋅==,而222,OC OF FC OC OF CF OC OF ===+=∴⊥ ,故11222OFC S OF OC =⋅=⨯ ,故11653326O EFC OFC V S d -==⨯= ,二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分.9.已知i 是虚数单位,若(13i)42i z -=-+,则()A.1z +为纯虚数B.复数z 的虚部为i -C.|2i |z +=D.当112m <<时,复数(12i)z m ++对应的点在第二象限【答案】ACD 【解析】【分析】根据复数的除法运算化简可得1i z =--,即可求解AB ,根据模长公式以及复数的几何意义即可求解CD.【详解】由(13i)42i z -=-+可得()()()()42i 13i 42i 1i 13i 13i 13i z -++-+=----+==,故1i z +=-,故A 正确,B 错误,|2i |1i i z +=-+=+2C 正确,()()(12i)121i z m m m ++--=+,当112m <<时,则10,m -<210m ->,故复数(12i)z m ++对应的点在第二象限,D 正确,故选:ACD10.将一个直径为10cm 的铁球磨制成一个零件,能够磨制成的零件可以是()A.底面直径为8cm ,高为6cm 的圆柱体B.底面直径为8cm ,高为8cm 的圆锥体C.底面直径为7cm ,高为9cm 的圆锥体D.各棱长均为8cm 的四面体【答案】ACD【分析】根据球的几何性质,结合勾股定理,即可结合选项逐一求解.【详解】对于A,若圆柱的底面直径为8,则半径为4,3=,故圆柱的高可以为6,A 符合,对于B ,若圆锥的底面直径为8,则半径为4,3=,故圆锥的高最大时为358+=,B 符合,对于C ,若圆锥的底面直径为7,则半径为72,8422=<=,故圆锥的高最大时为51592+<,C 不符合,对于D ,若将各棱长均为8cm 的四面体放入到棱长为的正方体中,此时正方体的外接球直径为10=<,故D 符合,故选:ACD11.已知函数()cos f x m x x ωω=+,若π22f ⎛⎫= ⎪⎝⎭,且π()4f x f ⎛⎫≥ ⎪⎝⎭,则ω的取值可能是()A.83B.163 C.403D.323【答案】BC 【解析】【分析】依题意可得直线π4x =是函数()f x 的一条对称轴,即可得到()02f =,从而求出m 的值,再由两角和的正弦公式将函数化简,由π4x =时函数取得最小值求出ω.【详解】因为π()4f x f ⎛⎫≥⎪⎝⎭,所以π4x =时函数取得最小值,即直线π4x =是函数()f x 的一条对称轴,又因为π22f ⎛⎫=⎪⎝⎭,所以()02f =,即()0cos 002f m =+=,所以2m =,所以()13π2cos 4cos sin 4sin 226f x x x x x x ωωωωω⎛⎫⎛⎫=+=+=+ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以ππ3π2π,Z 462k k ω+=+∈,解得168,Z 3k k ω=+∈,当0k =时163ω=,当1k =时403ω=.故选:BC【点睛】关键点点睛:本题解答的关键是根据对称性得到()02f =,从而确定m 的值.三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.12.清明小长假期间,某学校打算安排甲、乙、丙等6位教师值班.从4月4日至4月6日每天的上、下午各需要安排一名教师到学校值班,每位教师只安排半天值班.已知甲只能值上午班,乙、丙二人只能值下午班,其他三人上下午均可值班,则不同的值班安排方式共有____________种(请用数字作答).【答案】108【解析】【分析】根据分步乘法计数原理,结合排列组合即可求解.【详解】从三个上午班中选择一个安排甲,再从下午的三个班中选择两个安排乙丙,剩余三个人安排在剩余的班位上,故一共有123333A A A 108=,故答案为:10813.已知函数12,0()e ,0x x x f x xx ⎧+>⎪=⎨⎪≤⎩,若函数()()()g x f x x m m =-+∈R 恰有一个零点,则m 的取值范围是____________.【答案】21m -<≤-【解析】【分析】根据对勾函数的性质以及导数求解函数的最值,即可作出函数的图象,根据()f x x m -=-只有一个交点,即可结合图象求解.【详解】1,0()e ,0x x x f x x xx x ⎧+>⎪-=⎨⎪-≤⎩,由于()10y x x x=+>为对勾函数,最小值为2,而()e 0,e 10x x y x x y ='=-≤-≤,所以e x y x =-在(),0∞-单调递减,故e 1x x -≤,作出()f x x -的大致图象如下:故要使()()()g x f x x m m =-+∈R 恰有一个零点,只需要()f x x m -=-只有一个交点,故12m ≤-<,即21m -<≤-,故答案为:21m -<≤-14.双曲线2222:1(0,0)x y C a b a b-=>>的两条渐近线分别为12,l l ,经过C 的右焦点F 的直线分别交12,l l 于,A B 两点,已知O 为坐标原点,,FA FB反向,若4||||OA OB +的最小值为9a ,则C 的离心率为____________.【答案】2【解析】【分析】联立渐近线与直线的方程,可得,A B 坐标,继而根据点点距离公式可得2112a OA OB c+=,即可利用基本不等式求解最值得2992c a a=求解.【详解】设渐近线,OA OB 的方程分别为by x a=,b y x a =-,设直线AB 的方程为x my c =+,联立x my c =+与b y x a =可得ac x a mb =-,bc y a mb =-,故,acbc A a mb a mb ⎛⎫ ⎪--⎝⎭,同理联立x my c =+与b y x a =-可得,acbc B a mb a mb -⎛⎫ ⎪++⎝⎭,由于,FA FB反向,所以,A B 位于一四象限,故0,0a mb a mb +>->,故2222222112a mb a mb aOA OB c c c ac bc ac bc a mb a mb a mb a mb -++=+=+=-⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫++ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪--++⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭,()2224119445222OB OA c c c OA OB OA OB a OA OB a OA OB a ⎛⎫⎛⎫+=++=++≥ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,当且仅当4OB OA OAOB=,即2OA OB =时等号成立,故最小值为292c a ,因此2992c a a=,故2222c a e =⇒=,故答案为:2【点睛】方法点睛:求解椭圆或双曲线的离心率的方法如下:(1)定义法:通过已知条件列出方程组,求得,a c 的值,根据离心率的定义求解离心率e 的值;(2)齐次式法:由已知条件得出关于,a c 的齐次方程,然后转化为关于e 的方程求解;(3)特殊值法:通过取特殊位置或特殊值,求得离心率.四、解答题:本题共5小题,共77分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.15.已知等差数列{}n a 的公差0d >,前n 项和为n S ,且365a a =-,816S =-.(1)求数列{}n a 的通项公式;(2)若()*,212,2n n na n kb k n k=-⎧=∈⎨=⎩N ,求数列{}n b 的前2n 项和2n T .【答案】(1)211n a n =-(2)12442113n n n +--+【解析】【分析】(1)依题意得到关于1a 、d 的方程组,解得1a 、d ,即可求出通项公式;(2)由(1)可得()*211,212,2n nn n k b k n k-=-⎧=∈⎨=⎩N ,利用分组求和法计算可得.【小问1详解】因为365a a =-,816S =-,所以()()()1112558818162a d a d a d ⎧++=-⎪⎨⨯-+=-⎪⎩,解得192a d =-⎧⎨=⎩或152a d =⎧⎨=-⎩,因为0d >,所以192a d =-⎧⎨=⎩,则()11211n a a n d n =+-=-;【小问2详解】由(1)可得()*,21211,212,22,2n n n na n k n n kb k n k n k=--=-⎧⎧==∈⎨⎨==⎩⎩N ,所以()()22462951374132222nn T n =---++++-+++++⎡⎤⎣⎦ ()()2222129413212n n n --+-⎡⎤⎣⎦=+-12442113n n n +-=-+.16.如图三棱锥,3,,,A BCD AB CD AB CD E F -==⊥分别在线段AB ,CD上,且满足2,2,,AE EB CF FD EF AB EF CD EF ===⊥⊥.(1)求证:平面ABC ⊥平面ADB ;(2)求AD 与平面BCD 所成角的正弦值.【答案】(1)证明见解析(2)427【解析】【分析】(1)根据垂直关系,结合勾股定理可得ED EC ==即可求证ED EC ⊥,根据线线垂直可得AB ⊥平面CED ,进而可得AB CE ^,进而可得CE ⊥平面ADB ,即可求证面面垂直,(2)根据勾股定理以及线线垂直可证明FA ⊥平面BCD ,即可得ADF ∠为直线AD 与平面BCD 所成的角,即可求解.【小问1详解】连接,ED EC ,由于3,AB CD ==2,2,AE EB CF FD ==所以2,1,2,1,AE EB CF DF ====由于2,,EF AB EF CD EF =⊥⊥,所以()()22222222213,226,ED EF DF EC EF CF =+=+==+=+=故222ED EC CD +=,即ED EC ⊥,又AB EF ⊥,AB CD ⊥,,,EF CD F EF CD =⊂ 平面CED ,故AB ⊥平面CED ,CE ⊂平面CED ,故AB CE ^,,,ED AB E AB ED ⋂=⊂平面ADB ,所以CE ⊥平面ADB ,CE ⊂平面ABC ,故平面ABC⊥平面ADB【小问2详解】由于3,AB CD ==2,2,AE EB CF FD ==所以2,1,2,1,AE EB CF DF ====由于2,,EF AB EF CD EF =⊥⊥,所以()()22222222226,213,AF EF AE FB EF BE =+=+=++故222AF BF AB +=,即AF BF ⊥,又CD EF ⊥,AB CD ⊥,,,EF CD F EF CD =⊂ 平面CED ,故CD ⊥平面ABF ,AF ⊂平面ABF ,故CD AF ⊥,,,CD BF F CD BF ⋂=⊂平面BCD ,故FA ⊥平面BCD ,故ADF ∠即为直线AD 与平面BCD 所成的角,AD ==,42sin 7AFADF AD∠===,17.袋中装有大小、形状、材质完全相同的n 个小球,其中有m 个红球.(1)若5,3n m ==,现从袋中随机摸出2个小球,其中红球的个数为随机变量X ,求X 的方差()D X (2)从袋中有放回地摸取小球N 次,每次摸出一个小球,其中摸到红球的次数为随机变量Y ,若Y 的期望()12E Y =,方差() 2.4D Y =,求N ;(3)若100n =,现从袋中有放回地摸取小球10次,每次摸出1个小球,记录颜色后将摸出的小球放回袋中.以摸出红球的频率估计袋中红球所占比例,若30m =,求红球占比估计值的误差不超过10%的概率p .参考数据:k012345678910100.30.7k k -⨯0.02820.01210.00520.00220.00100.00040.00020.00010.00000.00000.0000【答案】(1)925(2)15(3)0.708【解析】【分析】(1)根据题意X 服从超几何分布,先计算概率,再计算期望代入方差公式即可.(2)有放回的摸球,所以Y 服从二项分布,利用期望,方差公式联立求出N .(3)有放回的摸球,每次摸一个球,摸10次,红球出现的次数k 是服从二项分布的,想利用摸出红球的频率估计袋中红球所占比例,当红球有30个时,红球实际的比例为310如果红球占比估计值的误差不超过10%,31||101010k -≤,则k 只能取2、3或4.,又因为红球出现的次数k 是服从二项分布的,所以概率利用二项分布的计算可得.【小问1详解】X 的取值有0,1,2.且服从超几何分布.因此202325C C 1(0)C 10P X ===,112325C C 3(1)C 5P X ===,022325C C 3(2)C 10P X ===;分布列如下:X 012P110353101336()012105105E X =⨯+⨯+⨯=.2226163639()(0)(1(2)5105551025D X =-⨯+-⨯+-⨯=.【小问2详解】因为有放回地摸取1个小球N 次,每次摸到红球的概率是mn,所以(,)m Y B N n ()12mE Y N n ==,()(1 2.4m m D Y N n n =-= ,()11()5D Y m E Y n =-=,即45m n =,所以15N =.【小问3详解】设从袋中有放回地摸取小球10次,每次摸出1个小球中红球出现k 次,所以摸出红球的频率为10k ,当100n =,30m =红球所占比例为310,如果以摸出红球的频率估计袋中红球所占比例,且误差不超过10%,因此:31||101010k -≤,即k 只能取2、3或4.所以红球占比估计值的误差不超过10%的概率:228337446101010C 0.30.7C 0.30.7C 0.30.7p =⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯450.00521200.00222100.00100.708=⨯+⨯+⨯=.18.已知椭圆E 的焦点为12(0),0)F F ,点P 在E 上,且2PF x ⊥轴,21PF =.(1)求E 的方程;(2)求与E 有公共焦点的双曲线的方程,使得以它们的交点为顶点的四边形面积最大;(3)过点(1,0)H 作斜率之积为1的两直线12,l l ,若1l 交E 于A ,B 两点,2l 交E 于C ,D 两点,M ,N 分别为AB ,CD 的中点,求MNH △面积的最大值.【答案】(1)22142x y +=(2)221x y -=(3)24【解析】【分析】(1)根据已知条件求出21b a=,结合222a b =+构造方程组,确定a 、b 的值即可求出椭圆方程;(2)根据椭圆与双曲线的对称性,确定各交点确定的四边形为矩形,设出交点坐标,矩形面积10000224S x y x y =⋅=,利用基本不等式即可求出最值;(3)根据两直线过的定点及斜率和为1设出两直线方程,直曲联立,利用伟大定理即可求出12222ty y t -+=+,12232y y t -=+,342212t y y t-+=+,342312y y t -=+,由此即可确定M 、N 坐标,求出直线MN 方程,确定直线MN 过定点()2,0G ,由此可求出MNH △面积212M N S GH y y =⋅-,换元利用基本不等式求最值即可.【小问1详解】设椭圆的方程为22221x y a b +=()0a b >>,由题意知,(),1P c 在椭圆上,所以22211c a b +=,2222222211c a c b b a a a -=-==,即21b a =,所以22212b a a b ⎧=⎪⎨⎪=+⎩,解得2a b =⎧⎪⎨=⎪⎩22142x y +=.【小问2详解】设四边形面积为1S ,其中一个交点坐标为()00,Q x y ,则2200142x y +=,由椭圆与双曲线的对称性可知,其他三个点分别为:()00,x y -,()00,x y --,()00,x y -,所以四边形为矩形,由2200142x y +=≥=,即00x y ≤,得10000224S x y x y =⋅=≤220042x y =,即0x =01y =时,四边形的面积取最大值所以)Q,设双曲线方程为2222111x y a b -=,又因为12(0),0)F F ,所以13QF =,21QF =,此时双曲线的实轴长11222a QF QF =-=,即11a =,虚半轴长11b ==,所以双曲线的方程为221x y -=.【小问3详解】根据题意,直线1l 、2l 斜率存在且不为0,且斜率不能为1±,设1:l 1x ty =+()0,1t t ≠≠±,()11,A x y ,()22,B x y ,则2:l 11x y t=+()0,1t t ≠≠±,()33,C x y ,()44,D x y联立221421x y x ty ⎧+=⎪⎨⎪=+⎩,整理有:()222230t y ty ++-=,所以12222t y y t -+=+,12232y y t -=+,22122M y y t y t +-==+,2211M M x ty t =+=+,故222,12t M t t -⎛⎫ ⎪++⎝⎭,联立2214211x y x y t ⎧+=⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩,整理有:2212230y y t t ⎛⎫++-= ⎪⎝⎭,所以342212t y y t -+=+,342312y y t -=+,所以2212,1122t N t t ⎛⎫- ⎪ ⎪ ⎪++⎝⎭,若221122t t t t--=++,即()221122t t t t ⎛⎫-+=-+ ⎪⎝⎭,整理有21t =,解得1t =±不合题意,所以221122t t t t --≠++,故直线MN 的斜率不为0,设直线MN 方程为:x my n =+,M 在直线MN 上,则22222t m n t t -=⋅+++,变形得:()2210nt mt n -+-=,N 在直线MN 上,所以221211122t m t t-=⋅+++,变形得:()211210n m n t t ⎛⎫-⋅+-= ⎪⎝⎭,所以t 、1t时是关于x 的方程的()2210nx mx n -+-=的两个根,故()2111n t tn-⋅==,解得2n =,故直线MN 过定点()2,0G ,1GH =,MNH △的面积为212M N S GH y y =⋅-22111222t tt t =-++,()()33224222111222122252221t t t t t t t t t t t t --=⋅-==⋅++++++分子分母同除以2t ,上式化为22112225t t t t -⋅++22211122125418t t t t t t t t--=⋅=++-+即2211418t tS t t-=-+,令10u t t =->,则22118418244u S u u u ==≤++,当且仅当184u u =,即322u =时,MNH △的面积取最大值224,故MNH △面积的最大值为224.【点睛】方法点睛:直线与圆锥曲线综合问题,需要直曲联立,利用韦达定理结合曲线的定义,曲线的性质进行求解.19.微分中值定理是微积分学中的重要定理,它是研究区间上函数值变化规律的有效工具,其中拉格朗日中值定理是核心,它的内容如下:如果函数()f x 在闭区间[],a b 上连续,在开区间(,)a b 可导,导数为()f x ',那么在开区间(,)a b 内至少存在一点c ,使得()()()f b f a f c b a-'=-,其中c 叫做()f x 在[],a b 上的“拉格朗日中值点”.已知函数22232(1)915()ln (4)e 468axa xb b f x x b x x x ++⎛⎫=+--+ ⎪⎝⎭.(1)若1,0a b =-=,求函数()f x 在[]1,7上的“拉格朗日中值点”0x ;(2)若1,1a b =-=,求证:函数()f x 在区间(0,)+∞图象上任意两点A ,B 连线的斜率不大于618e --;(3)若12311,1,,,,14a b x x x ⎛⎫==-∀∈ ⎪⎝⎭,且123x x x <<,求证:()()()()21322132f x f x f x f x x x x x -->--.【答案】(1)4(2)证明见解析(3)证明见解析【解析】【分析】(1)求出函数的导函数,依题意()()()07171f f f x -'=-,解得即可;(2)不妨设()()44,A x f x ,()()55,B x f x ,45x x <,则()()5454AB f x f x k x x -=-,求出函数的导函数,再构造函数,利用导数说明函数的单调性,即可证明()618e f x -≤'-,再结合拉格朗日中值定理证明即可;(3)由拉格朗日中值定理可知只需证明12()()f c f c ''≥,即证明()f x '在1,14⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减,求出导函数,再构造函数,利用导数说明函数的单调性,即可得证.【小问1详解】当1,0a b =-=时()2158f x x =,则()154f x x '=,因为0x 为函数()f x 在[]1,7上的“拉格朗日中值点,则()()()2201515717188157171f f f x ⨯-⨯-=-'==-,即()0015154f x x ==',解得04x =【小问2详解】当1,1a b =-=时()321()4e36xf x x x x -=--+,不妨设()()44,A x f x ,()()55,B x f x ,45x x <,则()()5454AB f x f x k x x -=-,又()21()5e62xf x x x x --'=-+,令()()21()5e 62x F x f x x x x -=--'=+,则()()()()6e66e 1xx F x x x x --=--+=--',又0x >,所以e 10x --<恒成立,所以当06x <<时()0F x '>,当6x >时()0F x '<,所以()F x 在()0,6上单调递增,在()6,∞+上单调递减,所以()F x 在6x =处取得极大值,即最大值,所以()()6618e F x F -≤=-,所以()618e f x -≤'-,由拉格朗日中值定理可知必存在()45,c x x ∈使得()()5454()f x f x f c x x --'=,即()AB f c k =',又()618e f x -≤'-,所以618e AB k -≤-,即函数()f x 在区间(0,)+∞图象上任意两点A ,B 连线的斜率不大于618e --;【小问3详解】当1,1a b ==-时23213()ln 2(4)e 64x x f x x x x x =+--+,由拉格朗日中值定理知,存在()112,c x x ∈和()223,c x x ∈,使得()()21121()f x f x f c x x --'=,()()32232()f x f x f c x x --'=,所以只需证明12()()f c f c ''≥,即证明()f x '在1,14⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减,又21()ln (3)e 22xf x x x x x x '=+--+,令()21()ln (3)e 22xG x f x x x x x x ==+-+'-,则()ln (2)e 3xG x x x x -'=+-+,令()()ln (2)e 3xm x G x x x x -'==+-+,则()()11(1)e 11e x x m x x x x x ⎛⎫=+--=-- ⎪⎝⎭',当1,14x ⎛⎫∈⎪⎝⎭时10x -<,令()1e xn x x =-,1,14x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,则()21e 0xn x x =+>',则()n x 在1,14⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递增,又141e 404n ⎛⎫=-< ⎪⎝⎭,()1e 10n =->,所以存在01,14x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭使得()00n x =,所以当01,4x x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时()0n x <,则()0m x '>,即()m x 单调递增,当()0,1x x ∈时()0n x >,则()0m x '<,即()m x 单调递减,所以()m x 在0x 处取得极大值,即最大值,所以()()()0000000002ln 2e 33x x m x m x x x x x x x -≤=+--+=-+-+()2200000212420x x x x x ---+-==<,所以()0G x '<,所以()G x 在1,14⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递减,即()f x '在1,14⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递减,命题得证.【点睛】方法点睛:利用导数证明不等式的基本步骤(1)作差或变形;(2)构造新的函数()h x ;(3)利用导数研究()h x 的单调性或最值;(4)根据单调性及最值,得到所证不等式.特别地:当作差或变形构造的新函数不能利用导数求解时,一般转化为分别求左、右两端两个函数的最值问题.。