高中数学人教A版选修1-2:阶段质量检测(二) 推理与证明含解析
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阶段质量检测(二)推理与证明(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.根据偶函数定义可推得“函数f(x)=x2在R上是偶函数”的推理过程是()A.归纳推理B.类比推理C.演绎推理D.非以上答案解析:选C根据演绎推理的定义知,推理过程是演绎推理,故选C.2.自然数是整数,4是自然数,所以4是整数.以上三段论推理()A.正确B.推理形式不正确C.两个“自然数”概念不一致D.“两个整数”概念不一致解析:选A三段论中的大前提、小前提及推理形式都是正确的.3.设a,b,c都是非零实数,则关于a,bc,ac,-b四个数,有以下说法:①四个数可能都是正数;②四个数可能都是负数;③四个数中既有正数又有负数.则说法中正确的个数有()A.0 B.1C.2 D.3解析:选B可用反证法推出①,②不正确,因此③正确.4.下列推理正确的是()A.把a(b+c)与log a(x+y)类比,则有log a(x+y)=log a x+log a yB.把a(b+c)与sin(x+y)类比,则有sin(x+y)=sin x+sin yC.把a(b+c)与a x+y类比,则有a x+y=a x+a yD.把(a+b)+c与(xy)z类比,则有(xy)z=x(yz)解析:选D(xy)z=x(yz)是乘法的结合律,正确.5.已知“整数对”按如下规律排列:(1,1),(1,2),(2,1),(1,3),(2,2),(3,1),(1,4),(2,3),(3,2),(4,1),…,则第70个“整数对”为()A.(3,9) B.(4,8)C.(3,10) D.(4,9)解析:选D因为1+2+…+11=66,所以第67个“整数对”是(1,12),第68个“整数对”是(2,11),第69个“整数对”是(3,10),第70个“整数对”是(4,9),故选D.6.求证:2+3> 5.证明:因为2+3和5都是正数, 所以为了证明2+3>5,只需证明(2+3)2>(5)2,展开得5+26>5,即26>0,此式显然成立,所以不等式2+3>5成立. 上述证明过程应用了( ) A .综合法B .分析法C .综合法、分析法配合使用D .间接证法解析:选B 证明过程中的“为了证明……”,“只需证明……”这样的语句是分析法所特有的,是分析法的证明模式.7.已知{b n }为等比数列,b 5=2,则b 1b 2b 3…b 9=29.若{a n }为等差数列,a 5=2,则{a n }的类似结论为( )A .a 1a 2a 3…a 9=29B .a 1+a 2+…+a 9=29C .a 1a 2…a 9=2×9D .a 1+a 2+…+a 9=2×9解析:选D 由等差数列性质,有a 1+a 9=a 2+a 8=…=2a 5.易知D 成立. 8.若数列{a n }是等比数列,则数列{a n +a n +1}( ) A .一定是等比数列 B .一定是等差数列C .可能是等比数列也可能是等差数列D .一定不是等比数列解析:选C 设等比数列{a n }的公比为q ,则a n +a n +1=a n (1+q ).∴当q ≠-1时,{a n+a n +1}一定是等比数列;当q =-1时,a n +a n +1=0,此时为等差数列. 9.已知a +b +c =0,则ab +bc +ca 的值( ) A .大于0 B .小于0 C .不小于0D .不大于0解析:选D 法一:∵a +b +c =0,∴a 2+b 2+c 2+2ab +2ac +2bc =0,∴ab +ac +bc =-a 2+b 2+c 22≤0.法二:令c =0,若b =0,则ab +bc +ac =0,否则a ,b 异号,∴ab +bc +ac =ab <0,排除A 、B 、C ,选D.10.已知1+2×3+3×32+4×33+…+n ×3n -1=3n (na -b )+c 对一切n ∈N *都成立,那么a ,b ,c 的值为( )A .a =12,b =c =14B .a =b =c =14C .a =0,b =c =14D .不存在这样的a ,b ,c解析:选A 令n =1,2,3, 得⎩⎪⎨⎪⎧3(a -b )+c =1,9(2a -b )+c =7,27(3a -b )+c =34.所以a =12,b =c =14.11.已知数列{a n }的前n 项和S n ,且a 1=1,S n =n 2a n (n ∈N *),可归纳猜想出S n 的表达式为( )A .S n =2nn +1B .S n =3n -1n +1 C .S n =2n +1n +2D .S n =2nn +2解析:选A 由a 1=1,得a 1+a 2=22a 2,∴a 2=13,S 2=43;又1+13+a 3=32a 3,∴a 3=16,S 3=32=64;又1+13+16+a 4=16a 4,得a 4=110,S 4=85.由S 1=22,S 2=43,S 3=64,S 4=85可以猜想S n =2n n +1.12.设函数f (x )定义如下表,数列{x n }满足x 0=5,且对任意的自然数均有x n +1=f (x n ),则x 2 016=( )A.1 C .4D .5解析:选D x 1=f (x 0)=f (5)=2,x 2=f (2)=1,x 3=f (1)=4,x 4=f (4)=5,x 5=f (5)=2,…,数列{x n }是周期为4的数列,所以x 2 016=x 4=5,故应选D.二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,满分20分.把答案填在题中的横线上) 13.已知x ,y ∈R ,且x +y <2,则x ,y 中至多有一个大于1,在用反证法证明时,假设应为________.解析:“至多有一个大于1”包括“都不大于1和有且仅有一个大于1”,故其对立面为“x ,y 都大于1”.答案:x ,y 都大于114.已知a >0,b >0,m =lga +b 2,n =lg a +b2,则m ,n 的大小关系是________. 解析:ab >0⇒ab >0⇒a +b +2ab >a +b ⇒ (a +b )2>(a +b )2⇒a +b >a +b ⇒ a +b 2>a +b 2⇒lg a +b2>lg a +b2. 答案:m >n 15.已知 2+23=223, 3+38=338, 4+415= 4415,…, 6+a b =6ab ,a ,b 均为正实数,由以上规律可推测出a ,b 的值,则a +b =________.解析:由题意归纳推理得6+a b =6a b ,b =62-1=35,a =6.∴a +b =6+35=41. 答案:4116.现有一个关于平面图形的命题:如图,同一平面内有两个边长都是a 的正方形,其中一个的某顶点在另一个的中心,则这两个正方形重叠部分的面积恒为a 24.类比到空间,有两个棱长为a 的正方体,其中一个的某顶点在另一个的中心,则这两个正方体重叠部分的体积恒为________.解析:解法的类比(特殊化),易得两个正方体重叠部分的体积为a 38.答案:a 38三、解答题(本大题共6小题,共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤) 17.(本小题满分10分)用综合法或分析法证明: (1)如果a ,b >0,则lg a +b 2≥lg a +lg b2; (2)6+10>23+2. 证明:(1)当a ,b >0时,有a +b2≥ab , ∴lg a +b 2≥lg ab ,∴lg a +b 2≥12lg ab =lg a +lg b 2.(2)要证 6+10>23+2, 只要证(6+10)2>(23+2)2,即260>248,这是显然成立的, 所以,原不等式成立.18.(本小题满分12分)若a 1>0,a 1≠1,a n +1=2a n1+a n(n =1,2,…). (1)求证:a n +1≠a n ;(2)令a 1=12,写出a 2,a 3,a 4,a 5的值,观察并归纳出这个数列的通项公式a n (不要求证明).解:(1)证明:若a n +1=a n ,即2a n1+a n =a n, 解得a n =0或1.从而a n =a n -1=…=a 2=a 1=0或1, 这与题设a 1>0,a 1≠1相矛盾, 所以a n +1=a n 不成立. 故a n +1≠a n 成立.(2)由题意得a 1=12,a 2=23,a 3=45,a 4=89,a 5=1617,由此猜想:a n =2n -12n -1+1.19.(本小题满分12分)下列推理是否正确?若不正确,指出错误之处. (1)求证:四边形的内角和等于360°.证明:设四边形ABCD 是矩形,则它的四个角都是直角,有∠A +∠B +∠C +∠D =90°+90°+90°+90°=360°,所以四边形的内角和为360°.(2)已知 2 和 3 都是无理数,试证:2+3也是无理数.证明:依题设2和3都是无理数,而无理数与无理数之和是无理数,所以2+3必是无理数.(3)已知实数m 满足不等式(2m +1)(m +2)<0,用反证法证明:关于x 的方程x 2+2x +5-m 2=0无实根.证明:假设方程x 2+2x +5-m 2=0有实根.由已知实数m 满足不等式(2m +1)(m +2)<0,解得-2<m <-12,而关于x 的方程x 2+2x +5-m 2=0的判别式Δ=4(m 2-4),∵-2<m <-12,∴14<m 2<4,∴Δ<0,即关于x 的方程x 2+2x +5-m 2=0无实根.解:(1)犯了偷换论题的错误,在证明过程中,把论题中的四边形改为矩形. (2)使用的论据是“无理数与无理数的和是无理数”,这个论据是假的,因为两个无理数的和不一定是无理数,因此原题的真实性仍无法判定.(3)利用反证法进行证明时,要把假设作为条件进行推理,得出矛盾,本题在证明过程中并没有用到假设的结论,也没有推出矛盾,所以不是反证法.20.(本小题满分12分)等差数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=1+2,S 3=9+3 2. (1)求数列{a n }的通项a n 与前n 项和S n ; (2)设b n =S nn(n ∈N *),求证:数列{b n }中任意不同的三项都不可能成为等比数列.解:(1)由已知得⎩⎨⎧a 1=2+1,3a 1+3d =9+32,∴d =2.故a n =2n -1+2,S n =n (n +2). (2)由(1)得b n =S nn =n + 2.假设数列{b n }中存在三项b p ,b q ,b r (p ,q ,r 互不相等)成等比数列,则b 2q =b p b r , 即(q +2)2=(p +2)(r +2), ∴(q 2-pr )+(2q -p -r )2=0,∵p ,q ,r ∈N *,∴⎩⎪⎨⎪⎧q 2-pr =0,2q -p -r =0,∴⎝⎛⎭⎫p +r 22=pr ,(p -r )2=0. ∴p =r ,与p ≠r 矛盾.∴数列{b n }中任意不同的三项都不可能成等比数列.21.(本小题满分12分)已知:sin 2 30°+sin 2 90°+sin 2 150°=32,sin 2 5°+sin 2 65°+sin 2125°=32,通过观察上述两等式的规律,请你写出对任意角度α都成立的一般性的命题,并给予证明.解:一般形式为:sin 2α+sin 2(α+60°)+sin 2(α+120°)=32.证明:左边=1-cos 2α2+1-cos (2α+120°)2+1-cos (2α+240°)2=32-12[cos 2α+cos(2α+120°)+cos(2α+240°)] =32-12(cos 2α+cos 2αcos 120°-sin 2αsin 120°+cos 2αcos 240°-sin 2αsin 240°) =32-12cos 2α-12cos 2α-32sin 2α-12cos 2α+32sin 2α=32=右边.将一般形式写成sin2(α-60°)+sin2α+sin2(α+60°)=32也正确22.(本小题满分12分)根据要求证明下列各题:(1)用分析法证明:已知非零向量a,b,且a⊥b,求证:|a|+|b||a+b|≤2;(2)用反证法证明:1,2,3不可能是一个等差数列中的三项.证明:(1)a⊥b⇔a·b=0,要证|a|+|b||a+b|≤ 2.只需证|a|+|b|≤2|a+b|,只需证|a|2+2|a||b|+|b|2≤2(a2+2a·b+b2),只需证|a|2+2|a||b|+|b|2≤2a2+2b2,只需证|a|2+|b|2-2|a||b|≥0,即(|a|-|b|)2≥0,上式显然成立,故原不等式得证.(2)假设1,2,3是某一个等差数列中的三项,且分别是第m,n,k项(m,n,k∈N*),则数列的公差d=2-1n-m=3-1k-m,即2-1=2(n-m)k-m,因为m,n,k∈N*,所以(n-m)∈Z,(k-m)∈Z,所以2(n-m)k-m为有理数,所以2-1是有理数,这与2-1是无理数相矛盾.故假设不成立,所以1,2,3不可能是一个等差数列的三项.。