2024年新高考1卷精选试题解答

**(2024年新高考1卷18题)**
已知函数f(x)=lnx2x+ax+b(x1)3.

(1)若b=0,且f(x)0,求a的最小值;

(2)证明:曲线y=f(x)是中心对称图形;

(3)若f(x)>2当且仅当1<x<2,求b的取值范围.

**解.** 函数f(x)的定义域为(0,2).

(1)若b=0,则f(x)=lnx2x+ax=lnxln(2x)+ax,
f(x)=1x12x+a=2x(2x)+a.

f(x)0可知a2x(2x).
由基本不等式可得x(2x)[x+(2x)2]2=1,
2x(2x)2,当且仅当x=1时取等号成立.故a2.故a的最小值为2.


(2)令F(x)=f(x+1)a=ln1+x1x+ax+bx3,则F(x)=ln1x1+xaxbx3=F(x),
F(x)是奇函数,它的图象关于(0,0)对称.从而y=f(x)关于(1,a)对称.故曲线y=f(x)是中心对称图形.


(3)由函数f(x)的连续性可知f(1)=a=2.

否则,若a<2,则f(1)=a<2.当x2时, f(x)+,存在x0(1,2),使得f(x0)=2,
f(x)>2当且仅当x0<x<2,与题设矛盾;

a>2,则f(1)=a>2.故x=1f(x)>2也成立,与题设矛盾.

 

于是f(x)=lnx2x2x+b(x1)3.
u=x1,则u(0,1), g(u)=f(u+1)+2=ln1+u1u2u+bu3,
g(u)>0当且仅当0<u<1.

**解法一:** 由g(u)=u2(3b+21u2)

b23,由3b+21u2>3b+20可知g(u)>0,故g(u)(0,1)上单调递增,则g(u)>g(0)=0,符合题意.


b<23,则当0<u<1+23b时,g(u)<0,故g(u)(0,1+23b)
上单调递减,此时g(u)<g(0)=0,矛盾.

综上所述, b23.

 

**解法二:** 利用参变分离可知, b>2uln1+u1uu3.

G(u)=2uln1+u1uu3,0<u<1.则
G(u)=1u4[4u3+6uu21+3ln1+u1u].

h(u)=4u3+6uu21+3ln1+u1u,0<u<1,则h(u)=4u4(u21)2<0,
h(u)(0,1)上单调递减,则h(u)<h(0)=0.

G(u)<0,函数G(u)(0,1)上单调递减.

由洛必达法则可知limu0G(u)=23.

因此b23.


**分析:** 事实上,由泰勒展开
g(u)=ln1+u1u2u+bu3=(b+23)u3+25u5+o(u5)
可知, g(u)>0当且仅当0<u<1,必须有b+230,则b23.

 


**(2024年新高考1卷19题)**
m为正整数,数列a1,a2,,a4m+2是公差不为0的等差数列,若从中删去两项aiaj (i<j)后剩余的4m项可被平均分为m组,且每组的4个数都能构成等差数列,则称数列a1,a2,,a4m+2(i,j)可分数列.


(1)写出所有的(i,j), 1i<j6,使得数列a1,a2,,a6(i,j)可分数列;

(2)当m3时,证明:数列a1,a2,,a4m+2(2,13)可分数列;


(3)从1,2,,4m+2中一次任取两个数ij (i<j),记数列a1,a2,,a4m+2
(i,j)可分数列的概率为Pm,证明: Pm>18.

**解.** (1) (1,2),(1,6),(5,6);

(2)将数列a1,a2,,a4m+2剔除a2a13后,分成如下m组:
a1,a4,a7,a10;a3,a6,a9,a12;a5,a8,a11,a14;a15,a16,a17,a18;a4k1,a4k,a4k+1,a4k+2;a4m1,a4m,a4m+1,a4m+2.


则以上各组的四个数依次成等差数列.故数列a1,a2,,a4m+2(2,13)可分数列;


(3)下面证明满足a1,a2,,a4m+2
(i,j)可分数列的(i,j)的个数xmm2+m+1.

由(1)可知x1=3.


记数列a1,a2,,a4m+2Am, 数列a1,a2,,a4m+6Am+1.

Am(i,j)可分数列,则Am+1也是(i,j)可分数列,这样的(i,j)共有xm组;

 

0nm+1nN时,将Am+1剔除掉a4n+1,a4m+6两项后剩余的4m+4项中连续4项依次进行分组可知, Am+1(4n+1,4m+6)可分数列,这样的(i,j)共有m+2组;


0nm1nN时,记k=mn+1.先将a1,a2,,a4n4n项中连续4项依次进行分组,再按照如下分组
a4n+1,a4n+k+1,a4n+2k+1,a4n+3k+1,a4n+3,a4n+k+3,a4n+2k+3,a4n+3k+3,a4n+4,a4n+k+4,a4n+2k+4,a4n+3k+4,a4n+k,a4n+2k,a4n+3k,a4n+4k,a4n+k+2,a4n+2k+2,a4n+3k+2,a4n+4k+2.
可知, Am+1(4n+2,4m+5)可分数列,这样的(i,j)共有m组.

因此xm+1xm+m+2+m=xm+2m+2,故
xm=k=2m(xkxk1)+x1k=2m2k+3=m2+m+1,
于是
Pm=xmC4m+22m2+m+1(2m+1)(4m+1)>18.


**注:** 实际上,可以证明xm=m2+m+1.

 

**(2024年天津高考20题)** 设f(x)=xlnx. (1)求f(x)在点(1,f(1))处的切线方程; (2)若f(x)a(xx)x(0,+)都成立,求a的取值范围; (3)当x1,x2(0,1)时,求证: |f(x1)f(x2)||x1x2|1/2. **解.** 函数f(x)的定义域为(0,+). (1)由于f(x)=lnx+1, f(1)=0, f(1)=1,故所求切线方程为y=x1. (2)由f(x)a(xx)可得lnxa(11x). 令g(x)=lnxa(11x), 则g(x)=1xa2xx=xa2xx. 若a0,则g(x)(0,+)上单调递增, 而g(1)=0,故当0<x<1时, g(x)<0,矛盾. 若a>0,则g(x)(0,a24) 上单调递减,在[a24,+) 上单调递增.若a241, 则必有g(a24)<g(1)=0,矛盾.故a24=1,解得a=2. (3) **解法一:** 不妨设0x1x21, 要证|f(x1)f(x2)||x1x2|1/2, 只需证 x2x1x1lnx1x2lnx2x2x1. 一方面,由(x2x1+x1)2=x2+2(x2x1)x1x2可知x2x1x2x1. 下面证明: x1lnx1x2lnx2x2x1, 这等价于证明x1lnx1+x1x2lnx2+x2. 令F(x)=xlnx+x,则F(x)=lnx+1+12x. 而F(x)=1x14xx=4x14xx, 故F(x)(0,116)上递减,在(116,1)上递增. 在不等式lnx<12(x1x) (x>1)中令x=2可知ln2<34. 则F(x)F(116)=34ln2>0,故F(x)(0,1)上递增, 于是x1lnx1+x1x2lnx2+x2. 从而有x1lnx1x2lnx2x2x1x2x1. 另一方面,由x2x11可知x2x1=x2x1x2x1x2x1,则x2x1x1x2. 下面证明: x1lnx1x2lnx2x1x2, 这等价于证明x1lnx1x1x2lnx2x2. 令G(x)=xlnxx,则G(x)=lnx<0.故G(x)(0,1)上递减, 于是x1lnx1x1x2lnx2x2. 从而有x1lnx1x2lnx2x1x2x2x1. **解法二:** 不妨设0x1x21,由柯西不等式可得 |x1lnx1x2lnx2|2=|x1x2(1+lnx)dx|2x1x2(1+lnx)2dxx1x212dx01(1+lnx)2dxx1x2dx=x1x2dx=|x1x2|, 于是|f(x1)f(x2)||x1x2|1/2. 这里利用了分部积分公式以及 01(1+lnx)2dx=[x(1+lnx)2]01012(1+lnx)dx=1[2x(1+lnx)]01+012dx=1.

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