高中数学压轴题二
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数学――压轴题跟踪演练系列二 1. (本小题满分12分)
nn已知常数a > 0, n为正整数,f ( x ) = x – ( x + a) ( x > 0 )是关于x的函数. n
(1) 判定函数f ( x )的单调性,并
证明
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你的结论. n
(2) 对任意n , a , 证明f`( n + 1 ) < ( n + 1 )f`(n) n + 1 n
n – 1 n – 1 n – 1 n – 1解: (1) f `( x ) = nx – n ( x + a)= n [x – ( x + a) ] , n
?a > 0 , x > 0, ? f `( x ) < 0 , ? f ( x )在(0,+?)单调递减. 4分 n n
nn(2)由上知:当x > a>0时, f ( x ) = x – ( x + a)是关于x的减函数, n
nn nn ? 当n , a时, 有:(n + 1 )– ( n + 1 + a), n – ( n + a). 2分
n n 又 ?f`(x ) = ( n + 1 ) [x–( x+ a )] , n + 1
n n nnn?f`( n + 1 ) = ( n + 1 ) [(n + 1 )–( n + 1 + a )] < ( n + 1 )[ n – ( n + a)] = ( n + 1 )[ n – ( n n + 1
n – 1 + a )( n + a)] 2分
n – 1 n – 1n n – 1( n + 1 )f`(n) = ( n + 1 )n[n – ( n + a) ] = ( n + 1 )[n – n( n + a) ], 2分 n
?( n + a ) > n ,
?f`( n + 1 ) < ( n + 1 )f`(n) . 2分 n + 1 n
2. (本小题满分12分)
已知:y = f (x) 定义域为,–1,1,,且满足:f (–1) = f (1) = 0 ,对任意u ,v,[–1,1,,都有|f (u) – f
(v) | ? | u –v | .
2(1) 判断函数p ( x ) = x – 1 是否满足题设条件,
1,[1,0],,,xx,(2) 判断函数g(x)=,是否满足题设条件, ,1,[0,1],,xx,
22解: (1) 若u ,v , [–1,1], |p(u) – p (v)| = | u – v |=| (u + v )(u – v) |,
31取u = ,[–1,1],v = ,[–1,1], 42
5则 |p (u) – p (v)| = | (u + v )(u – v) | = | u – v | > | u – v |, 4
所以p( x)不满足题设条件.
(2)分三种情况讨论:
01. 若u ,v , [–1,0],则|g(u) – g (v)| = |(1+u) – (1 + v)|=|u – v |,满足题设条件; 02. 若u ,v , [0,1], 则|g(u) – g(v)| = |(1 – u) – (1 – v)|= |v –u|,满足题设条件; 03. 若u,[–1,0],v,[0,1],则:
|g (u) –g(v)|=|(1 – u) – (1 + v)| = | –u – v| = |v + u | ?| v – u| = | u –v|,满足题设条件; 0 4若u,[0,1],v,[–1,0], 同理可证满足题设条件.
综合上述得g(x)满足条件.
3. (本小题满分14分)
x222已知点P ( t , y )在函数f ( x ) = (x , –1)的图象上,且有t – cat + 4c = 0 ( c , 0 ). x,1
(1) 求证:| ac | , 4;
(2) 求证:在(–1,+?)上f ( x )单调递增. (3) (仅理科做)求证:f ( | a | ) + f ( | c | ) > 1. 证:(1) ? t,R, t , –1,
222422 ? ? = (–ca) – 16c = ca – 16c , 0 ,
22 ? c , 0, ?ca , 16 , ?| ac | , 4.
1 (2) 由 f ( x ) = 1 – , x,1
x,x1112法1. 设–1 < x < x, 则f (x) – f ( x) = 1– –1 + = . 1221x,1x,1(x,1)(x,1)2121
? –1 < x < x, ? x – x < 0, x + 1 > 0, x + 1 > 0 , 121212
?f (x) – f ( x) < 0 , 即f (x) < f ( x) , ?x , 0时,f ( x )单调递增. 2121
1 法2. 由f ` ( x ) = > 0 得x , –1, 2(x,1)
?x > –1时,f ( x )单调递增.
4(3)(仅理科做)?f ( x )在x > –1时单调递增,| c | , > 0 , |a|
4
44|a| ?f (| c | ) , f () = = 4|a||a|,4,1|a|
|a|4|a|4f ( | a | ) + f ( | c | ) = + > +=1. |a|,1|a|,4|a|,4|a|,4
即f ( | a | ) + f ( | c | ) > 1.
4((本小题满分15分)
432fxaxaxaxaxa(),,,,,a设定义在R上的函数(其中?R,i=0,1,2,3,4),当 i01234
2x= ,1时,f (x)取得极大值,并且函数y=f (x+1)的图象关于点(,1,0)对称( 3
(1) 求f (x)的
表
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达式;
(2) 试在函数f (x)的图象上求两点,使这两点为切点的切线互相垂直,且切点的横坐标都在区间
,,,2,2上; ,,
nn,,4212(13)fxfy,,()().(3) 若,求证: xyn,,,,(N)nn+nnnn323
13解:(1)…………………………5分 fxxx().,,3
,,,,22 (2)或…………10分 0,0,2,,0,0,2,.,,,,,,,,,,,,,33,,,,
4fxfyff,,,,, (3)用导数求最值,可证得……15分 ()()(1)(1).nn35((本小题满分13分)
22xy设M是椭圆上的一点,P、Q、T分别为M关于y轴、原点、x轴的对称点,N为椭C:1,,124
圆C上异于M的另一点,且MN?MQ,QN与PT的交点为E,当M沿椭圆C运动时,求动点E的轨迹
方程(
解:设点的坐标MxyNxyxyExy(,),(,)(0),(,),, 112211
PxyQxyTxy(,),(,),(,),,,,,则……1分 111111
22,xy11,,1,(1),,124 ………………………………………………………3分 ,22xy,22,,1.(2),,124
1kk,,, 由(1),(2)可得………………………………6分 .MNQN3
xy11 又MN?MQ,所以 1,,.k,kkk,,,,,MNMQMNQN3xy11
yx11 直线QN的方程为,又直线PT的方程为……10分 yxxy,,,()yx,,.11y3x11
11xxyy,,,2,2. 从而得所以 xxyy,,,,.111122
2x2此即为所求的轨迹方程.………………13分 代入(1)可得,,,yxy1(0),3
6((本小题满分12分)
2x,4y过抛物线上不同两点A、B分别作抛物线的切线相交于P点, PA,PB,0.
(1)求点P的轨迹方程;
2FA,FB,,(FP),0,,(2)已知点F(0,1),是否存在实数使得,若存在,求出的值,若不存
在,请说明理由.
22xx12解法(一):(1)设 A(x,),B(x,),(x,x)121244
x'2由得:y, x,4y,2
xx12,?,, kkPAPB22
?PA,PB,0,?PA,PB,?xx,,4………………………………3分 12
22xxxxx1111直线PA的方程是:即 ? y,,(x,x)y,,12442
2xxx22同理,直线PB的方程是: ? y,,24
,xx,12,x,2由??得: (,,)xxR,12xx12,,,,1,y4,
?点P的轨迹方程是……………………………………6分 y,,1(x,R).
22x,xxx1212P(,,1)(2)由(1)得: FA,(x,,1),FB,(x,,1),12244
x,x12FP,(,,2),xx,,4 122
2222xxx,x1212(1)(1)2 …………………………10分 FA,FB,xx,,,,,,12444
222(x,x)x,x21212 (FP),,4,,244
2FA,FB,(FP),0所以
2FA,FB,,(FP),0,故存在=1使得…………………………………………12分
PA,PB,0,解法(二):(1)?直线PA、PB与抛物线相切,且
?直线PA、PB的斜率均存在且不为0,且 PA,PB,设PA的直线方程是 y,kx,m(k,m,R,k,0)
y,kx,m,2由得: x,4kx,4m,0,2x,4y,
22即…………………………3分 ?,,16k,16m,0m,,k
2y,kx,k即直线PA的方程是:
11y,,x,同理可得直线PB的方程是: 2kk
21,,,ykxk,,,x,k,,R由得: 11,,ky,,x,2,,y,,1,kk,
故点P的轨迹方程是……………………………………6分 y,,1(x,R).
2112A(2k,k),B(,,),P(k,,,1)(2)由(1)得: 2kkk
212FA,(2k,k,1),FB,(,,,1) 2kk
1FP,(k,,,2) k
1122FA,FB,,,k,,,,,k,4(1)(1)2()………………………………10分 22kk
11222FP,,k,,,k,()()42() 2kk
2FA,FB,,(FP),0故存在,=1使得…………………………………………12分
7((本小题满分14分)
1,xf(x),,lnx设函数在上是增函数. [1,,,)ax
(1) 求正实数的取值范围; a
1a,ba,b,ln,.(2) 设,求证: b,0,a,1a,bbb
ax,1'f(x),,0解:(1)对恒成立, x,[1,,,)2ax
1?a,对恒成立 x,[1,,,)x
1,1?a,1又 为所求.…………………………4分 x
a,ba,bx,?a,1,b,0,?,1(2)取,, bb
1,xf(x),,lnx一方面,由(1)知在上是增函数, [1,,,)ax
a,b?f(),f(1),0 b
a,b1,a,bb?,ln,0 a,bba,b
a,b1ln,即……………………………………8分 ba,b
另一方面,设函数 G(x),x,lnx(x,1)
1x,1'G(x),1,,,0(?x,1) xx
x,x?在上是增函数且在处连续,又 G(x)(1,,,)G(1),1,00
?当x,1时, G(x),G(1),0
a,ba,b,ln? 即 x,lnxbb
1a,ba,b综上所述,,ln,.………………………………………………14分 a,bbb
8((本小题满分12分) y
A如图,直角坐标系中,一直角三角形,,ABCxOy,,C90
BD、在轴上且关于原点对称,在边上,,COBCBDDC,3x
EBA的周长为12(若一双曲线以、为焦点,且经过、!ABCC
xDOBCD两点(
E(1) 求双曲线的方程;
E(为非零常数)的直线与双曲线(2) 若一过点lPm(,0)m
M相交于不同于双曲线顶点的两点、N,且,问在轴上是否存在定点G,使xMPPN,,
BCGMGN,,(),,若存在,求出所有这样定点G的坐标;若不存在,请说明理由(
22xyyE解:(1) 设双曲线的方程为, ,,,,1(0,0)ab22abA则( BcDaCc(,0),(,0),(,0),
由BDDC,3,得,即ca,2( caca,,,3()
xDOBC222,||||16,ABACa,,,? (3分) ||||124,ABACa,,,,
,||||2.ABACa,,,
解之得a,1,?cb,,2,3(
2y2E?双曲线的方程为( (5分) x,,13
BCGMGN,,(),(2) 设在轴上存在定点,使( xGt(,0)
y
l设直线的方程为,( MxyNxy(,),(,)xmky,,1122
由,得( yy,,,0MPPN,,12
GBCy1x,,,即 ? (6分) OPy2N?BC,(4,0),
M
GMGNxtxtyy,,,,,,,,,,(,), 1212
BCGMGN,,(),?( ,,,,xtxt,()12
即( ? (8分) kymtkymt,,,,,,()12
把?代入?,得
? (9分) 2()()0kyymtyy,,,,1212
2y2把代入并整理得 x,,1xmky,,3
222 (31)63(1)0kykmym,,,,,
12222其中且,即且( ,,0k,310k,,31km,,3
2,,63(1)kmm ( (10分) yyyy,,,,1212223131kk,,
代入?,得
26(1)6()kmkmmt,, , ,,0223131kk,,
化简得 kmtk,(
1当时,上式恒成立( t,m
1因此,在轴上存在定点,使BCGMGN,,(),( (12分) G(,0)xm
9((本小题满分14分)
*已知数列各项均不为0,其前项和为,且对任意都有(为大于1apS(1),,,pSppann,N,,nnnn
12n1CCC,,,,aaannnn12的常数),记( fn(),n2Sn
(1) 求; an
p,1*(2) 试比较与fn()的大小(); fn(1),n,N2p
21n,,,,,pp11,,*(3) 求证:,()( (21)()(1)(2)(21)1nfnfffn,,,,,,剟n,N,,,,pp12,,,,,,,
解:(1) ?, ? (1),,,pSppann
?( ? (1),,,pSppann,,11
?,?,得
, (1),,,,papapannn,,11
即( (3分) apa,nn,1
n,1在?中令,可得( ap,1
np?a是首项为,公比为的等比数列,ap,( (4分) ap,,,n1n
nnpppp(1)(1),,(2) 由(1)可得( S,,n11,,pp
12n122nnnn( 1CCC,,,,aaa,,,,,,,,,1CCC(1)(1)pppppnnnn12nnn
12nn1CCC,,,,aaapp,,1(1)nnnn12?, (5分) ,,fn(),nnnpp2(1),2Sn
n,1pp,,1(1),,( fn(1),nn,,11pp2(1),
n,1p,1pp,,1(1)而,,,且, fn()p,1nn,,11ppp2(),2p
nn,,11?,( ppp,,,,10p,,10
p,1*,()( (8分) ?fn(),fn(1),n,N2p
p,1p,1*(3) 由(2)知 ,,()( f(1),fn(),fn(1),n,N2p2p
pppp,,,,111121nn,n…2?当时,( fnfnfnf()(1)()(2)()(1)(),,,,,,,2222pppp
221n,,,,,ppp,,,111? fffn(1)(2)(21),,,,,,,„,,,,222ppp,,,,
21n,,,,,pp11,,, (10分) 1,,,,,,pp12,,,,,,,
(当且仅当n,1时取等号)(
n…2另一方面,当,时, kn,,1,2,,21
knk2,,,ppp,,,1(1)(1) fkfnk()(2),,,,,,kknknk22,,ppp2(1)2(1),,,,
knk2,ppp,,,1(1)(1)…,,2 kknknk22,,ppp2(1)2(1),,
npp,,12(1)1 ,,2,nknkppp2(1)(1),,
npp,,12(1)1( ,,22,nnknkpppp21,,,knkn2,2222nknknnn,?ppp,…2,?pppppp,,,,,,,121(1)„(
npp,,12(1)fkfnkfn()(2)2(),,,,…kn,?,(当且仅当时取等号)((13分) nnpp2(1),
212121nnn,,,1fkfkfnkfnnfn,,,,,…()[()(2)]()(21)()n,1?((当且仅当时取等号)( ,,,2kkk,,,111
21n,,,21n,,,pp11,,*综上所述,,()((14分) (21)()()1nfnfk,,剟n,N,,,,,k,1pp12,,,,,,,