高中数学难题.doc

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资源描述

1、1.已知函数 f(x)=(4x+k2x+1)/(4x+2x+1) (1)若对任意的 xR,f(x)0恒成立,求实数 k 的取值范围(2)若 f(x)的最小值为-3,求实数 k 的值(3)若对任意实数 x1,x2,x3,均存在以 f(x1),f(x2),f(x3)为三边边长的三角形,求实数 k 的取值范围。1. 可设 2x=t t0 则令 f(x)0 对于 x 为 R 成立即为一个二次函数实根分布问题 有 k 大于-2 按第一小题的思路可化简 f(t )=1+(k-1)/(t+1/t+1)用基本不等式可解出最值,再把-3 带入可得 k=-11 题意即为 f(x)最大值与最小值 min min m

2、ax 可组成三角形(1)f(x)=(4x+k2x+1)/(4x+2x+1) )=(4x+(k-1)2x+2x+1)/(4x+2x+1)=1+ 【(k-1)2x/ (4x+2x+1)】 =1+【(k-1 ) /(2x+1+2 (-x)】0所以(k-1)/(2x+1+2(-x)-1;k-(2x+2(-x),且2x+2(-x )=2(因为 2x0 且 2(-x)0),当且仅当2x=2(-x )是取得等号所以 k-2(2)f(x)=(4x+k2x+1)/(4x+2x+1) )=1+【(k-1)2x/(4x+2x+1)】=1+ 【(k-1)/ (2x+1+2(-x ) 】k1 时,令分母(2x+1+2(

3、-x )最大时,f (x)最小,但(2x+1+2(-x)最大为无穷,不合题意;k1 时,令分母(2x+1+2(-x )最小时,f (x)最小,所以分母应为 3,可得 1+【(k-1)/3 】=-3所以 k=-11(3)由题意 f(x1)-f(x3)f(x2)f (x1 )+f(x3)且 f(x1),f(x2),f(x3)均大于零;f(x1)-f(x3)的最大值为 f(x)max-f(x)min;f(x1)+f(x3 )的最小值为 2f(x)min;于是得 f(x)max-f(x)minf(x)2f (x)min;f(x)max-f(x)min=f ( x)min;f(x)max=2f(x)mi

4、n;由于 f(x)0,故,f(x) min 一定存在,故 f(x)max 一定存在;故 1+【(k-1)/(2x+1+2(-x)】存在最大值,故 k=1,此时f(x)max=1+(k-1)/3 ;f(x)min=1(因为分母 2x+1+2(-x )可取无穷大,故 f(x)在 x 趋于无穷大时,趋于 1)于是,1+(k-1)/3 =2,即 k=4又因为已经知道 k=1所以 1=k=4已知函数 f(x)= (4x+k2x+1)/(4x+2x+1) (1)若对任意的xR,f(x)0 恒成立,求实数 k 的取值范围(2)若 f(x)的最小值为-3,求实数 k 的值(3 )若对任意实数 x1,x2,x3

5、,均存在以 f(x1),f(x2),f(x3)为三边边长的三角形,求实数 k 的取值范围2. f 的任意 3 个函数值为边可构成三角形,即任意两个函数值 h(t1 ),h(t2)之和会大于第三个函数 值 h(t3),则只要满足 2h(t )minh (t)max 即可1).k-1 0 时,h (t)增函数,h(t)min=h(tmin)=h(2)=1+(k-1)/3;当 t时,h(t )max 趋近于但小于 Lim h(t) =1,因为(k-1)/(t+1)0 恒成立;则,1+(k-1)/3 =1/2Lim h(t )=1/2 , 得 k=-1/2 ;加上前提条件 k1,则-1/2k12).k

6、-1=0 时,h(t)=1 恒成立,构成等边三角形3).k-1 0 时,h (t)减函数,则 h(t)max=h(tmin)=h(2)=1+(k-1 )/3;当 t时,h(t )min 趋近于但大于 Lim h(t ) =1,因为(k-1)/(t+1)0 恒成立;2h(t)minh (t)max,即 2Lim h(t)=h(t)max,2=1+(k-1)/3,则 k=4;加上前提条件则 1k=4综上所述,-1/2k=41)令 t=2x0, 则 f=(t2+kt+1)/(t2+t+1)= (t+k/2)2+1-k2/4/( t2+t+1)因为分母 t2+t+10+0+1=1 , 故分子需恒大于

7、0,k=0 时显然成立k0 时,因为 t0, 分子的最小值为当 t=-k/2 时取得,为 1-k2/4 0, 故有-2k0综合得:k-22) 同 1),t2+kt+1=ft2+ft+f(f-1)t2+t(f-k)+f-1=0delta=(f-k )2-4(f-1)2=(2f-k-1)(1-k)=0 , f 有最小值,则有 f=(k+1 )/2, 1-k0故有(k+1)/2=3 , 得:k=53)依题意,表明 f(x)恒大于 0,且其最大值 M 小于最小值 m 的 2 倍由 1)k-2 , 由 2)f=(k+1)/2同时,(f-1)t2+t(f-k)+f-1=0 的两根积=1, 因此两根须都为正

8、根故两根和=-(f-k)/(f-1)0, 得: k1 时,1fk; 此时 m=(k+1 )/2, M=k, 得:M2m, 符合-2k1 时, kf1; 此时 m=(k+1 )/2, M=1, 得: M2m,符合k=1 时,f(x)=1, 也符合综合得:k-21)令 t=2x0, 则 f=(t2+kt+1)/(t2+t+1)= (t+k/2)2+1-k2/4/( t2+t+1)因为分母 t2+t+10+0+1=1 , 故分子需恒大于 0,k=0 时显然成立k0 时,因为 t0, 分子的最小值为当 t=-k/2 时取得,为 1-k2/4 0, 故有-2k0综合得:k-22) 同 1),t2+kt+

9、1=ft2+ft+f(f-1)t2+t(f-k)+f-1=0delta=(f-k )2-4(f-1)2=(2f-k-1)(1-k)=0 , f 有最小值,则有 f=(k+1 )/2, 1-k0故有(k+1)/2=3 , 得:k=53)依题意,表明 f(x)恒大于 0,且其最大值 M 小于最小值 m 的 2 倍由 1)k-2 , 由 2)f=(k+1)/2同时,(f-1)t2+t(f-k)+f-1=0 的两根积=1, 因此两根须都为正根故两根和=-(f-k)/(f-1)0, 得: k1 时,1fk; 此时 m=(k+1 )/2, M=k, 得:M2m, 符合-2k1 时, kf1; 此时 m=(

10、k+1 )/2, M=1, 得: M2m,符合k=1 时,f(x)=1, 也符合综合得:k-22.设外接圆半径为 R,则:(cosB/sinC)*向量 AB+(cosC/sinB)*向量 AC=2m*向量 AO 可化为:(cosB/sinC)*(向量 OB-向量 OA)+(cosC/sinB)*(向量 OC-OA)=-2m*向量 OA (*)易知向量 OB 与 OA 的夹角为 2C,向量 OC 与 OA 的夹角为 2B,向量 OA与 OA 的夹角为 0,|向量 OA|=|向量 OB|向量 OC|=R则对(*)式左右分别与向量 OA 作数量积,可得:(cosB/sinC)*(向量 OB*向量 O

11、A向量 OA*向量 OA)+(cosC/sinB)*(向量 OC*向量 OA向量 OA*向量 OA)=2m*(向量 OA*向量 OA)即(cosB/sinC)*R2(cos2C -1)+(cosC/sinB)*R2(cos2B -1)=-2m*R22sin2C*cosB/sinC +2sin2B*cosC/sinB=2msinC*cosB+sinB*cosC=msin(B+C)=m因为 sinAsin-(B+C)=sin(B+C)且A=所以 m=sinA=sin已知函数设 f(x)=1+x-(x2)/2+(x3)/3-(x4)/4+.+(x2011)/2011已知函数 f(x)=1+x-(x2

12、)/2+(x3)/3-(x4)/4+.+(x2011)/2011,g(x)=1-x+(x2)/2-(x3)/3+(x4)/4-.-(x2011)/2011,设 F(x)=f(x+3)*g(x-3),且函数 F(x)的零点均在区间a,b(a0,若 x 不等于-1 ,则 f(x)=(1+x2011)/(1+x)0,所以f(x)在 R 上单调递增,f(-1)=-1/2-1/3-.-1/20110,所以 f(x)=0 有唯一实数解,解在区间(-1,0)上,所以 f(x+3)=0 的解在(-4, -3)上g(x)=-1+x-x2+x3-.-x2010=-f(x)0,f(2)=-1+(22/2-23/3)

13、+(24/4-25/5)+.(22010/2010-22011/2011) 注意到 n=2 时,2n/n-2(n+1)/(n+1)=(1-n)*2n/(n*(n+1)0,故而 f(2)0 从而 g(x)有唯一实数解,解在区间 (1,2)上,故 g(x-3)的实数解在(4,5)上综合上面的 f(x+3)*g(x-3)=0 的解在(-4 ,-3)并上(4,5)上 由于 a,b 为整数,故b-a 最小时 a=-4,b=5 ,b-a 最小值为 91.在平面直角坐标系 xOy 中,已知点 A(-1,1),P 是动点,且三角形 POA 的三边所在直线的斜率满足kOP+kOA=kPA, ()求点 P 的轨迹

14、 C 的方程; ()若 Q 是轨迹 C 上异于点 P 的一个点,且 ,直线 OP 与 QA 交于点 M,问:是否存在点P 使得PQA 和PAM 的面积满足 SPQA=2SPAM?若存在,求出点 P 的坐标;若不存在,说明理由。解:()设点 P(x,y)为所求轨迹上的任意一点,则由 得 ,整理得轨迹 C 的方程为 ( 且 )。()设 ,由 可知直线 PQOA,则 ,故 ,即 ,由 O、M 、P 三点共线可知, 与 共线, ,由()知 ,故 ,同理,由 与 共线, ,即 ,由()知 ,故 ,将 代入上式得 ,整理得 ,由 得 ,由 ,得到 ,因为 PQOA,所以 ,由 ,得 ,P 的坐标为(1 ,

15、1)。例 5、已知函数 f(x )=lnx ,g(x)=e x, ()若函数 (x)= f(x)- ,求函数 (x )的单调区间; ()设直线 l 为函数的图象上一点 A(x 0,f(x 0)处的切线证明:在区间(1,+)上存在唯一的 x0,使得直线 l 与曲线 y=g(x )相切。解:() , 且 , ,函数 的单调递增区间为(0,1)和(1,+)。() , ,切线 l 的方程为 ,即 , 设直线 l 与曲线 y=g(x)相切于点 , , , ,直线 l 也为 , 即 , 由得 , ,下证:在区间(1,+ )上 存在且唯一,由()可知, 在区间(1,+)上递增,又 , ,结合零点存在性定理,

16、说明方程 必在区间 上有唯一的根,这个根就是所求的唯一 ;故结论成立。 4、对于函数 y=f(x),如果存在区间m,n,同时满足下列条件:f(x)在 m,n内是单调的;当定义域是m,n时,f(x )的值域也是m,n则称m,n 是该函数的“和谐区间 ”若函数 f(x )= a+1 a - 1 x (a0)存在“和谐区间”,则 a 的取值范围是( )A(0 ,1) B(0 ,2) C( 1 2 , 5 2 ) D(1,3)由题意可得函数 f(x)= a+1 a - 1 x (a0)在区间m,n是单调的,所以m,n (-,0)或m,n(0,+),则 f(m)=m,f (n)=n,故 m、n 是方程

17、a+1 a - 1 x =x 的两个同号的实数根,即方程 ax2-(a+1)x+a=0 有两个同号的实数根,注意到 mn= a a =10,故只需=(a+1)2-4a20,解得- 1 3 a1,结合 a0 ,可得 0a1故选 A5、对于区间m,n上有意义的两个函数 f(x )与 g(x),如果对任意 xm,n均有|f(x)g(x)|1,则称 f(x)与 g(x)在m,n上是接近的;否则,称 f(x)与 g(x)在m ,n上是非接近的现有两个函数 f1(x ) =loga(x3a )与(a0 且 a1),f1(x)与 f2(x)在给定区间a+2,a+3 上都有意义,(1)求 a 的取值范围;(2

18、)问 f1(x)与 f2(x )在给定区间a+2,a+3上是否为接近的?请说明理由解:(1)要使 f1(x)与 f2(x)有意义,则有要使 f1(x)与 f2(x)在给定区间 a+2,a+3上都有意义,等价于:所以 0a1(2)f1(x)与 f2(x )在给定区间a+2,a+3上是接近的,对于任意 xa+2,a+3恒成立设 h(x)= (x2a)2a2,xa+2 ,a+3 ,且其对称轴 x=2a2 在区间a+2,a+3 的左边所以,当时,f1 (x )与 f2(x)在给定区间a+2,a+3上是接近的;当时,f1(x)与 f2(x)在给定区间 a+2,a+3上是非接近的7 已知曲线 E:x2=4y ,过 F(0,1)作两条互相垂直的直线分别交曲线于 A,B,C,D 四点,设弦 AB,CD 的中点分别为 M,N解:由题意,可设直线 AB 和 CD 的解析式为:y=kx+1,y=-1/kx+1,点 M、 N 的坐标分别为(xm,ym),(xn,yn)将 y=kx+1,y=-1/kx+1 分别代入 x=4y 得:x-4kx-4=0 和 x+4/kx-4=0,由根与系数关系得xm=2k,ym=2k+1;xn=-2/k,yn=2/k+1则 M(2k,2k+1),N(-2/k,2/k+1)则直线 MN 的解析式为:y=(k-1/k)x+3它经过定点(0,3)

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