高三數學不等式、推理與證明訓練試題

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 高中數學 來源: 高中學習網

一、選擇題:本大題共12小題,每小題5分,共60分.
1.下列符合三段論推理形式的為(  )
A.如果p⇒q,p真,則q真
B.如果b⇒c,a⇒b,則a⇒c
C.如果a∥b,b∥c 高考,則a∥c
D.如果a>b,c>0,則ac>bc
解析:由三段論的推理規(guī)則可以得到B為三段論.
答案:B
2.類比平面內正三角形的“三邊相等,三內角相等”的性質,可推出正四面體的下列性質,你認為比較恰當的是(  )
①各棱長相等,同一頂點上的任意兩條棱的夾角都相等;
②各個面都是全等的正三角形,相鄰兩個面所成的二面角都相等;③各面都是面積相等的三角形,同一頂點上的任意 兩條棱的夾角都相等.
A.①    B.②    C.①②③    D.③
解析:由類比原理和思想,①②③都是合理、恰當的.
答案:C
3.用反證法證明命題“2+3是無理數”時,假設正確的是(  )
A.假設2是有理數 B.假設3是有理數
C.假設2或3是有理數 D.假設2+3是有理數
解析:假設結論的反面成立,2+3不是無理數,則2+3是有理數.
答案:D
4.已知ai,bi∈R(i=1,2,3,…,n),a12+a22+…+an2=1,b12+b22+…+bn2=1,則a1b1+a2b2+…+anbn的最大值為(  )
A.1 B.2 C.n2 D.2n
解析:此結論為“a,b,c,d∈R,a2+b2=1,c3+d2=1,則ac+bd≤a2+c22+b2+d22=1”的推廣,類比可得a1b1+a2b2+…+anbn≤a12+b122+a22+b222+…+an2+bn22=1.
答案:A
5.在下列函數中,最小值是2的是(  )
A.y=x2+2x
B.y=x+2x+1(x>0)
C.y=sinx+1sinx,x∈(0,π2)
D.y=7x+7-x
解析:A中x的取值未限制,故無最小值.
D中,∵y=7x+7-x=7x+17x≥2,等號成立的條件是x=0.
B、C選項均找不到等號成立的條件.
答案:D
6.一元二次不等式ax2+bx+1>0的解集為{x-1<x<13},則ab的值為(  )
A.-6 B.6 C.-5 D.5
解析:∵ax2+bx+1>0的解集是{x-1<x<13},
∴-1,13是方程ax2+bx+1=0的兩根,
∴-1+13=-ba-1×13=1a⇒b=-2,a=-3,∴ab=-3×(-2)=6.
答案:B
7.已知a>0,b>0,則1a+1b+2ab的最小值是(  )
A.2 B.22 C.4 D.5
解析:因為1a+1b+2ab≥21ab+2ab=21ab+ab≥4,當且僅當1a=1b,且 1ab=ab,即a=b=1時,取“=”.
答案:C
8.在直角坐標系中,若不等式組y≥0,y≤2x,y≤k(x-1)-1,表示一個三角形區(qū)域,則實數k的取值范圍是(  )
A.(-∞,-1) B.(-1,2)
C.(-∞,-1)∪(2,+∞) D.(2,+∞)

解析:先作出y≥0,y≤2x,的平面區(qū)域如圖:
若k=0時,顯然不能與陰影部分構成三角形.
若k>0,將陰影部分的點如(0,0)代入y≤k(x-1)-1,有0≤-k-1,顯然不能與陰影部分構成三角形,所以k<0;又y=k(x-1)-1是過定點(1,-1)的直線,由圖知,若與陰影部分構成三角形,則有-k-1>0,
故k<-1時,原不等式組能構成三角形區(qū)域.
答案:A
9.如果a>b,給出下列不等式,其中成立的是(  )
(1)1a<1b;   (2)a3>b3;
(3)a2+1>b2+1; (4)2a>2b.
A.(2)(3)   B.(1)(3)   C.(3)(4)   D.(2)(4)
解析:∵a、b符號不定,故(1)不正確,(3)不正確.
∵y=x3是增函數,∴a>b時,a3>b3,故(2)正確.
∴y=2x是增函數,∴a>b時,2a>2b,故(4)正確.
答案:D
10.設函數f(x)=-3    (x>0),x2+bx+c (x≤0),若f(-4)=f(0),f(-2)=0,則關于x的不等式f(x)≤1的解集為(  )
A.(-∞,-3]∪[-1,+∞) B.[-3,-1]
C.[-3,-1]∪(0,+∞) D.[-3,+∞)
解析:當x≤0時,f(x)=x2+bx+c且f(-4)=f(0),故對稱軸為x=-b2=-2,∴b=4.
又f(-2)=4-8+c=0,∴c=4,
令x2+4x+4≤1有-3≤x≤-1;
當x>0時,f(x)=-2≤1顯然成立.
故不等式的解集為[-3,-1]∪(0,+∞).
答案:C
11.若直線2ax+by-2=0(a>0,b>0)平分圓x2+y2-2x-4y-6=0,則2a+1b的最小值是(  )
A.2-2 B.2-1 C.3+22 D.3-22
解析:由x2+y2-2x-4y-6=0得
(x-1)2+(y-2)2=11,
若2ax+by-2=0平 分圓,
∴2a+2b-2=0,∴a+b=1,
∴2a+1b=2(a+b)a+a+bb=3+2ba+ab
≥3+2 2•ba•ab=3+22,
當且僅當2ba=ab,且a+b=1,即a=2-2,b=2-1時取等號.
答案:C
12.某公司租地建倉庫,每月土地占用費y1與倉庫到車站的距離成反比,而每月庫存貨物的運費y2與倉庫到車站的距離成正比,如果在距離車站10 km處建倉庫,這兩項費用y1和y2分別為2萬元和8萬元,那么,要使這兩項費用之和最小,倉庫應建在離車站(  )
A.5 km處 B.4 km處
C.3 km處 D.2 km處
解析:由題意可設y1=k1x,y2=k2x,∴k1=xy1,k2=y(tǒng)2x,
把x=10,y1=2與x=10,y2=8分別代入上式得k1=20,k2=0.8,
∴y1=20x ,y2=0.8x(x為倉庫到車站的距離),
費用之和y=y(tǒng)1+y2=0.8x+20x≥2 0.8x•20x=8,
當且僅當0.8x=20x,即x=5時等號成立,故選A.
答案:A
第Ⅱ卷 (非選擇 共90分)
二、填空題:本大題共4個小題,每小題5分,共20分.
13.如下圖,對大于或等于2的自然數m的n次冪進行如下方式的“分裂”:

仿此,52的“分裂”中最大的數是      ,53的“分裂”中最小的數是     .
解析:由已知中“分裂”可得

故“52”的“分裂”中最大的數是9,53的“分裂”中最小的數是21.
答案:9 21
14.由圖①有面積關系:S△PA′B′S△PAB=PA′•PB′PA•PB,則由圖②有體積關系:VP-A′B′C′VP-ABC=__________.

解析:設三棱錐C′-PA′B′的高為h′,

15.已知等比數列{an}中,a2>a3=1,則使不等式a1-1a1+a2-1a2+a3-1a3+…+an-1an≥0成立的最大自然數n是__________.
解析:∵a2>a3=1,∴0<q=a1a2<1,a1=1q2>1,
a1-1a1+a1-1a2+a3-1a1+…+an-1an
=(a1+a2+…+an)-1a1+1a2+…+1an
=a1(1-qn)1-q-1a11-1qn1-1q=a1(1-q4)1-q-q(1-qn)a1(1-q)qn≥0,
∴a1(1-qn)1-q≥q(1-qn)a1(1-q)qn.
因為0 <q<1,所以,化簡得:a12≥1qn-1,即q4≤qn-1,
∴4≥n-1,n≤5,所以n的最大值為5.
答案:5
16.設實數x,y滿足x-y-2≤0,x+2y-5≥0,y-2≤0,則u=y(tǒng)x-xy的取值范圍是__________.

解析:作出x,y滿足的可行域如圖中陰影部分所示,可得可行域內的點與原點連線的斜率的取值范圍是13,2,
即yx∈13,2,故令t=y(tǒng)x,
則u=t-1t,根據函數u=t-1t在t∈13,2上單調遞增,得u∈-83,32.
答案:-83,32
三、解答題:本大題共6小題,共7 0分.
17.(10分)在三角形中有下面的性質:
(1)三角形的兩邊之和大于第三邊;
(2)三角形的中位線等于第三邊的一半;
(3)三角形的三條內角平分線交于一點,且這個點是三角形的內心;
(4)三角形的面積為S=12(a+b+c)r(r為三角形內切圓半徑,a、b、c為三邊長).
請類比出四面體的有關相似性質.
解析:(1)四面體任意三個面的面積之和大于第四個面的面積;
(2)四面體的中位面(過三條棱的中點的面)的面積等于第四個面的面積的四分之一;新課]
(3)四面體的六個二面角的平分面交于一點,且這個點是四面體內切球的球心;
(4)四面體的體積為V =13(S1+S2+S3+S4)r(r為四面體內切球的半徑,S1、S2、S3、S4為四面體的四個面的面積).
18.(12分)已知a>0,b>0,求證b2a+a2b≥a+b.
解析:b2a+a2b-(a+b)=b2a-a+a2b-b
=(b+a)(b-a)a+(a+b)(a-b)b
=(a-b)(a+b)1b-1a=1ab(a-b)2(a+b),
∵a>0,b>0,∴b2a+a2b≥a+b.
19.(12分)為響應國家擴大內需的政策,某廠家擬在2009年舉行促銷活動,經調查測算,該產品的年銷量(即該廠的年產量)x萬件與年促銷費用t(t≥0)萬元滿足x=4-k2t+1(k為常數).如果不搞促銷活動,則該產品的年銷量只能是1萬件.已知2009年生產該產品的固定投入為6萬元,每生產1萬件該產品需要再投入12萬元,廠家將每件產品的銷售價格定為每件產品平均成本的1.5倍(產品成本包括固定投入和再投入兩部分).
(1)將該廠家2009年該產品的利潤y萬元表示為年促銷費用t萬元的函數;
(2)該廠家2009年的年促銷費用投入多少萬元時廠家利潤最大?
解析:(1)由題意有1=4-k1,得k=3,故x=4-32t+1.
∴y=1.5×6+12xx×x-(6+12x)-t
=3+6x-t=3+64-3t-1-t
=27-182t+1-t(t≥0).
(2)由(1)知:
y=27-182t+1-t=27.5-9t+12+t+12.
由基本不等式
9t+12+t+12≥29t+12•t+12=6,
當且僅當9t+12=t+12,
即t=2.5時,等號成立,
故y=27-182t+1-t
=27.5-9t+12+t+12≤27.5-6=21.5.
當t=2.5時,y有最大值21.5.所以2009年的年促銷費用投入2.5萬元時,該廠家利潤最大.
20.(12分)設數列{an}的前n項和為Sn,且方程x2-anx-an=0有一根為Sn-1,n=1,2,3,….
(1)求a1,a2;
(2)猜想數列{Sn}的通項公式.
解析:(1)當n=1時,
x2-a1x-a1=0有一根為S1-1=a1-1,
于是(a1-1)2-a1(a1-1)-a1=0,解得a1=12.
當n=2時,x2-a2x-a2=0有一根為S2-1=a2-12,
于是a2-122-a2a2-12-a2=0,
解得 a2=16.
(2)由題設(Sn-1)2-an(Sn-1)-an=0,
Sn2-2Sn+1-anSn=0.
當n≥2時,an=Sn-Sn-1,代 入上式得
Sn-1Sn-2Sn+1=0①
由(1)得S1=a1=12,S2=a1+a2=12+16=23.
由①可得S3=34,由此猜想Sn=nn+1,n=1,2,3,….
21.(12分)設二次函數f(x)=ax2+b x+c的一個零點是-1,且滿足[f(x)-x]•f(x)-x2+12≤0恒成立.
(1)求f(1)的值;
(2)求f(x)的解析式;
解析:(1)由均值不等式得x2+12≥2x2=x,
若[f(x)-x]•f(x)-x2+12≤0恒成立,
即x≤f(x)≤x2+12恒成立,
令x=1得1≤f(1)≤12+12=1,故f(1)=1.
(2)由函數零點為-1得f(-1)=0,即a-b+c=0,
又由(1)知a+b+c=1,所以解得a+c=b=12.
又f(x)-x=ax2+12x+c-x=ax2-12x+c,
因為f(x)-x≥0恒成立,所以Δ=14-4ac≤0,
因此ac≥116①
于是a>0,c>0.再由a+c=12,
得ac≤c+a22=116②
故ac=116,且a=c=14,
故f(x)的解析式是f(x)=14x2+12x2+12x+14.
22.(12分)某少數民族的刺繡有著悠久的,下圖(1)、(2)、(3)、(4)為她們刺繡最簡單的四個圖案,這些圖案都由小正方形構成,小正方形數越多刺繡 越漂亮,現(xiàn)按同樣的規(guī)律刺繡(小正方形的擺放規(guī)律相同),設第n個圖形包含f(n)個小正方形.

(1)求出f(5);
(2)利用合情推理的“歸納推理思想”歸納出f(n+1)與f(n)的關系,并根據你得到的關系式求f(n)的表達式.

解析:(1)∵f(1)=1,f(2)=5,f(3)=13,f(4)=25,
∴f(5)=25+4×4=41.
(2)∵f(2)-f(1)=4=4×1,
f(3)-f(2)=8=4×2,
f(4)-f(3)=12=4×3,
f(5)-f(4)=16=4×4,
由上式規(guī)律得出f(n+1)-f(n)=4n.
∴f(n)-f(n-1)=4(n-1),
f(n-1)-f(n-2)=4•(n-2),
f(n-2)-f(n-3)=4•(n-3),

f(2)-f(1)=4×1,
∴f(n)-f(1)=4[(n-1)+(n-2)+…+2+1]
=2(n-1)•n,
∴f(n)=2n2-2n+1.

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