2024年新高考2卷精选试题解答

**(2024年新高考2卷19题)**
已知双曲线C:x2y2=m (m>0),点P1(5,4)C上, k为常数, 0<k<1.按照如下方式依次构造点Pn (n=2,3,):过Pn1作斜率为k的直线与C的左支交于点Qn1,令PnQn1关于y轴的 对称点,记Pn的坐标为(xn,yn).

(1)若 k=12,求 x2,y2;


(2)证明:数列{xnyn}是公比为1+k1k的等比数列;

(3)设SnPnPn+1Pn+2的面积,证明:对任意正整数n, Sn=Sn+1.

**解.** 将点P1(5,4)代入C的方程可得m=9.

(1)若 k=12,则直线P1Q1的方程为
y=12x+32.

联立双曲线C的方程x2y2=9可得x22x15=0,
(x+3)(x5)=0,故Q1(3,0), P2(3,0),
x2=3,y2=0.

(2)由Pn1(xn1,yn1)可得直线Pn1Qn1的方程为
y=kx+yn1kxn1.
联立双曲线方程x2y2=9可得
(1k2)x22k(yn1kxn1)x(yn1kxn1)29=0.
由韦达定理可知xn+xn1=2k(yn1kxn1)1k2,
xn=xn12k(yn1kxn1)1k2=1+k21k2xn12k1k2yn1.

于是yn=kxn+yn1kxn1=2k1k2xn1+1+k21k2yn1.

因此
xnyn=(1+k)21k2xn1(1+k)21k2yn1=1+k1k(xn1yn1),
故数列{xnyn}是公比为1+k1k的等比数列.

(3)因为Pn+1Pn+2Pn+3PnPn+1Pn+2都以边Pn+1Pn+2为底,要证Sn=Sn+1,只需证明Pn到直线Pn+1Pn+2的距离等于Pn+3到直线Pn+1Pn+2的距离,也等价于直线Pn+1Pn+2平行于直线PnPn+3.

直线Pn+1Pn+2的斜率为k1=yn+2yn+1xn+2xn+1,
直线PnPn+3的斜率为k2=yn+3ynxn+3xn.


要证yn+2yn+1xn+2xn+1=yn+3ynxn+3xn,即证1yn+2yn+1xn+2xn+1=1yn+3ynxn+3xn,
等价于证明
(xn+2yn+2)(xn+1yn+1)xn+2xn+1=(xn+3yn+3)(xnyn)xn+3xn.

t=1+k1k,由(2)可知数列{xnyn}是公比为t的等比数列,
则等价于证明t2txn+2xn+1=t31xn+3xn,
只需证明xn+3xnxn+2xn+1=t31t2t.

事实上,由xnyn=(x1y1)tn1=tn1
xn+yn=9xnyn=9tn1
可知xn=12(tn1+9tn1).

于是
xn+3xnxn+2xn+1=12(tn+2+9tn+2)12(tn1+9tn1)12(tn+1+9tn+1)12(tn+9tn)=(tn+2tn1)(19t2n+1)(tn+1tn)(19t2n+1)=t31t2t.
得证.

故直线Pn+1Pn+2平行于直线PnPn+3,则对任意正整数n, Sn=Sn+1.

 


**(2024年甲卷高考)**
已知f(x)=(1ax)ln(1+x)x.

(1)若a=2时,求f(x)的极值;

(2)当x0时, f(x)0,求a的取值范围.

**解.** 函数的定义域为(1,+).

(1)当a=2时, f(x)=(1+2x)ln(1+x)x.则f(x)=2ln(1+x)+xx+1.

g(x)=2ln(1+x)+xx+1,则g(x)=2x+3(1+x)2>0,故g(x)(1,+)上单调递增.又g(0)=0,则当x(1,0)时,有f(x)=g(x)<0;
x[0,+)时,有f(x)=g(x)0.

g(x)(1,0)上单调递减, g(x)[0,+)上单调递增,则f(x)的极小值为f(0)=0.

(2) **解法一:** 由于f(x)=aln(1+x)(a+1)xx+1,
h(x)=aln(1+x)(a+1)xx+1,则h(x)=ax+2a+1(1+x)2.

a12,则当x0时,
ax+2a+12a+10,于是h(x)0,又h(0)=0,故f(x)=h(x)h(0)=0,因此f(x)f(0)=0,符合题意;

12<a<0,则当0<x<21a时,
ax+2a+1>0,于是h(x)<0,又h(0)=0,故f(x)=h(x)<h(0)=0,
因此f(x)<f(0)=0,矛盾;

a0,则当x>0时,
ax+2a+1>0,于是h(x)<0,又h(0)=0,故f(x)=h(x)<h(0)=0,
因此f(x)<f(0)=0,也矛盾.

综上所述, a的取值范围是(,12].


**解法二:** 若a=0,则f(1)=ln21<0,矛盾.

a>0,则f(1a)=1a<0,也矛盾;

a<0,则1ax>0,当x0时, f(x)0等价于ln(1+x)x1ax0.

m(x)=ln(1+x)x1ax,
m(x)=a2x(x2a+1a2)(1+x)(1ax)2.

a12,则2a+10, m(x)0,故m(x)m(0)=0,符合题意;

12<a<0,则2a+1>0,当0<x<2a+1a2时, m(x)<0,此时m(x)<m(0)=0,矛盾.

综上所述, a的取值范围是(,12].


**注:** 事实上,由泰勒公式可知
f(x)=(1ax)ln(1+x)x=(a12)x2+(a2+13)x3+o(x3),
a12.

 

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