2020届陕西省质检数学典例[1-3]解析
前言
一检典例
分析:通过分析题意,得到函数\(g(x)\)的解析式为\(g(x)=\left\{\begin{array}{l}{(1-2a)x+1,x<2}\\{log_a(x-1),x\geqslant 2}\end{array}\right.\quad\)
则由函数\(g(x)\)在\((-\infty,+\infty)\)上是减函数,
得到\(\left\{\begin{array}{l}{1-2a<0}\\{0<a<1}\\{(1-2a)\cdot 2+1\geqslant log_a(2-1)}\end{array}\right.\),解得\(a\in (\cfrac{1}{2},\cfrac{3}{4}]\),故选\(C\).
法1:如图所示,由双曲线的定义可知,\(|MF_1|-|MF_2|=2a\),即\(|MF_1|=|MF_2|+2a\),

故\(\cfrac{|MF_1|-2a}{|MF_1|^2}=\cfrac{|MF_2|+2a-2a}{(|MF_2|+2a)^2}=\cfrac{|MF_2|}{(|MF_2|+2a)^2}=\cfrac{|MF_2|}{|MF_2|^2+4a|MF_2|+4a^2}\)
\(=\cfrac{1}{|MF_2|+\frac{4a^2}{|MF_2|}+4a}\leqslant \cfrac{1}{2\sqrt{4a^2}+4a}=\cfrac{1}{8a}=\cfrac{1}{4}\),当且仅当\(|MF_2|=2a\)时取到等号;
故解得\(a=\cfrac{1}{2}\),结合题意\(|A_1A_2|\geqslant |A_2F_2|\),
即\(2a\geqslant c-a\),则\(3a\geqslant c\),即\(\cfrac{c}{a}\leqslant 3\),
又由于双曲线的离心率\(e=\cfrac{c}{a}>1\),故\(1<\cfrac{c}{a}\leqslant 3\),
则\(\cfrac{1}{2}=a<c\leqslant 3a=\cfrac{3}{2}\),故\(1<2c\leqslant 3\),故选\(D\)。
解后反思:①牢记双曲线的定义的使用;②分式形式的化简变形技巧;③离心率的范围的使用;④不等式性质的使用;⑤本题目还可以求解离心率的范围;
法2:由于\(|A_1A_2|\geqslant |A_2F_2|\),即\(2a\geqslant c-a\),
则\(3a\geqslant c\),即\(\cfrac{c}{a}\leqslant 3\),又由于双曲线的离心率\(e=\cfrac{c}{a}>1\),
故\(1<\cfrac{c}{a}\leqslant 3\),设\(|MF_1|=r\),
则\(\cfrac{|MF_1|-2a}{|MF_1|^2}=\cfrac{r-2a}{r^2}=\cfrac{1}{r}-2a\cdot (\cfrac{1}{r})^2=-2a(\cfrac{1}{r}-\cfrac{1}{4a})^2+\cfrac{1}{8a}\leqslant \cfrac{1}{4}\)
当且仅当\(|MF_1|=4a\)时取到等号;故\(a=\cfrac{1}{2}\),
则由\(1<\cfrac{c}{a}\leqslant 3\)得到,\(\cfrac{1}{2}=a<c\leqslant 3a=\cfrac{3}{2}\),
故\(1<2c\leqslant 3\),故选\(D\)。
法1:快捷解法,特殊化策略,[当我们做出适合题意的大致图像时,先想一想这样的图像是固定不变的,还是可以随着某一个量(比如随直线的斜率)动态变化的,如果是动态图像,那么先朝最特殊的情形靠拢,由于最特殊则思维、计算等必然是最简单的。]
当焦点弦\(MN\)特殊化为通经时,也是满足题意的,此时\(\triangle MON\sim \triangle POQ\),则\(S_{\triangle MON}:S_{\triangle POQ}=(\cfrac{|OF|}{4})^2=\cfrac{1}{16}\),故选\(D\);
法2:当直线\(l\)垂直于\(x\)轴时,\(\triangle MON\sim \triangle POQ\),则\(S_{\triangle MON}:S_{\triangle POQ}=(\cfrac{|OF|}{4})^2=\cfrac{1}{16}\);
当直线\(l\)不垂直于\(x\)轴时,设直线\(l\)的方程为\(y=k(x+1)\),设\(M(x_1,y_1)\),\(N(x_2,y_2)\),\(P(4,y_P)\),\(Q(4,y_Q)\),
联立\(\left\{\begin{array}{l}{y=k(x+1)}\\{y^2=-4x}\end{array}\right.\),消去\(y\)得到\(k^2x^2+(2k^2+4)x+k^2=0\),
则\(\Delta=(2k^2+4)^2-4k^4>0\),且\(x_1x_2=\cfrac{k^2}{k^2}=1\),
则\(S_{\triangle MON}:S_{\triangle POQ}=\cfrac{\frac{1}{2}\cdot |MO|\cdot|NO|\cdot \sin\angle MON}{\frac{1}{2}\cdot |PO|\cdot|QO|\cdot \sin\angle POQ}\)
\(=\cfrac{|MO|}{|PO|}\cdot \cfrac{|NO|}{|QO|}=\cfrac{|x_1|}{4}\cdot \cfrac{|x_2|}{4}=\cfrac{1}{16}\);
综上可知,\(S_{\triangle MON}:S_{\triangle POQ}=\cfrac{1}{16}\);故选\(D\);
法1:由题目容易知道点\(K(-1,0)\),点\(F(1,0)\),[为了利用抛物线的定义,如下作图]
过点\(A\)做准线的垂线,垂足记为\(A'\),则由抛物线的定义可知,\(|AA'|=|AF|\),
故\(\cfrac{|AF|}{|AK|}\)最小,即需要\(\cfrac{|AA'|}{|AK|}\)最小,在\(Rt\triangle AA'K\)中,\(\cfrac{|AA'|}{|AK|}=sin\theta\),
而当\(sin\theta\)最小时,即\(\theta\)最小时,直线\(AK\)和抛物线\(y^2=4x\)的位置状态是相切的。
设直线\(AK\)的斜率是\(k\),则直线\(AK\)为\(y=k(x+1)\),联立\(y^2=4x\),
消去\(x\),得到\(ky^2-4y+4k=0\)①,则其\(\Delta=16-4\times k\times 4k=0\),解得\(k=1\),舍去\(k=-1\),
带入①式,得到\(y=2\),代入\(y^2=4x\),得到\(x=1\),即切点\(A\)的坐标为\((1,2)\),又由于\(F(1,0)\),
故可知此时\(AB\perp x\)轴,且容易知道\(|AF|=|KF|=2\),则\(|AK|=2\sqrt{2}=|BK|\),

则\(|AK|+|BK|=4\sqrt{2}\),故选\(D\).
解后反思:本题目中的题眼是,当\(sin\theta\)最小时,即\(\theta\)最小时,直线\(AK\)和抛物线\(y^2=4x\)的位置状态是相切的。
法2:[不利用抛物线定义,直接从函数的角度求解最小值,此时需要注意:抛物线\(y^2=4x\)上任意一点的坐标的设置技巧\((4t^2,4t)\)]
设抛物线\(y^2=4x\)上任意一点\(A\)的坐标\(A(4t^2,4t)\),则由点\(K(-1,0)\),点\(F(1,0)\),
则要求\(\cfrac{|AF|}{|AK|}\)的最小值,为了计算方便,等价转化为求\(\cfrac{|AF|^2}{|AK|^2}\)的最小值,
\(\cfrac{|AF|^2}{|AK|^2}=\cfrac{(4t^2-1)^2+(4t)^2}{(4t^2+1)^2+(4t)^2}=\cfrac{16t^4-8t^2+1+16t^2}{16t^4+8t^2+1+16t^2}\)
\(=\cfrac{16t^4+8t^2+1}{16t^4+24t^2+1}==\cfrac{16t^4+24t^2+1-16t^2}{16t^4+24t^2+1}\)
\(=1-\cfrac{16t^2}{16t^4+24t^2+1}=1-\cfrac{16}{16t^2+\cfrac{1}{t^2}+24}\)
\(\geqslant 1-\cfrac{16}{2\sqrt{16t^2\cdot \frac{1}{t^2}}+24}=\cfrac{1}{2}\)
当且仅当\(16t^2=\cfrac{1}{t^2}\)时,即\(t=\cfrac{1}{2}\)时取到等号;
此时得到点\(A(1,2)\),故图像特殊化为\(|AB|\) 成为通经,
故可知此时\(AB\perp x\)轴,且容易知道\(|AF|=|KF|=2\),则\(|AK|=2\sqrt{2}=|BK|\),
则\(|AK|+|BK|=4\sqrt{2}\),故选\(D\).
法1:从数的角度分析,
由\(f(x)+2f(-x)=mx-\cfrac{1}{2}\)①,
用\(-x\)替换\(x\)得到下式
\(f(-x)+2f(x)\)\(=-mx-\cfrac{1}{2}\)②,
联立①②得到,\(f(x)=-mx-\cfrac{1}{6}\);
则题目转化为\(-mx-\cfrac{1}{6}\geqslant lnx\)在\((0,+\infty)\)上恒成立,
分离参数得到,\(-m\geqslant \cfrac{lnx+\frac{1}{6}}{x}\)在\((0,+\infty)\)上恒成立,
令\(g(x)=\cfrac{lnx+\frac{1}{6}}{x}\),需要求解\(g(x)\)的最大值;
\(g'(x)=\cfrac{\frac{1}{x}\cdot x-(lnx+\frac{1}{6})}{x^2}=\cfrac{\frac{5}{6}-lnx}{x^2}\),
当\(x\in (0,e^{\frac{5}{6}})\)时,\(g'(x)>0\),\(g(x)\)单调递增,
当\(x\in (e^{\frac{5}{6}},+\infty)\)时,\(g'(x)<0\),\(g(x)\)单调递减,
故\(g(x)_{max}=g(e^{\frac{5}{6}})=\cfrac{lne^{\frac{5}{6}}+\frac{1}{6}}{e^{\frac{5}{6}}}=e^{-\frac{5}{6}}\)
则\(-m\geqslant e^{-\frac{5}{6}}\),则\(m\leqslant -e^{-\frac{5}{6}}\),故选\(B\)。
法2:从形的角度分析,
由\(f(x)+2f(-x)=mx-\cfrac{1}{2}\)①,
用\(-x\)替换\(x\)得到下式
\(f(-x)+2f(x)\)\(=-mx-\cfrac{1}{2}\)②,
联立①②得到,\(f(x)=-mx-\cfrac{1}{6}\);
则题目转化为\(-mx-\cfrac{1}{6}\geqslant lnx\)在\((0,+\infty)\)上恒成立,
即\(-mx\geqslant lnx+\cfrac{1}{6}\)在\((0,+\infty)\)上恒成立,
设直线\(y=-mx\)与曲线\(y=lnx+\cfrac{1}{6}\)相切于点\((x_0,y_0)\),
则有\(\left\{\begin{array}{l}{\cfrac{1}{x_0}=-m}\\{y_0=lnx_0+\cfrac{1}{6}}\\{y_0=-mx_0}\end{array}\right.\),解得,\(x_0=e^{\frac{5}{6}}\),\(y_0=1\),
故相切时的斜率为\(k=\cfrac{y_0}{x_0}=\cfrac{1}{e^{\frac{5}{6}}}=e^{-\frac{5}{6}}\),
若要满足\(-mx\geqslant lnx+\cfrac{1}{6}\)恒成立,必须满足\(-m\geqslant e^{-\frac{5}{6}}\)
则\(m\leqslant -e^{-\frac{5}{6}}\),故选\(B\)。
分析:首先求函数\(f(x)\)的导函数如下,
\(f'(x)=(\sqrt{x})'\cdot lnx+\sqrt{x}\cdot (lnx)'\)
\(=-\cfrac{1}{2\sqrt{x}}\cdot lnx+\sqrt{x}\cdot\cfrac{1}{x}=-\cfrac{1nx}{2\sqrt{x}}+\cfrac{\sqrt{x}}{x}\),
故\(k=f'(1)=1\),则曲线\(y=f(x)\)在点\((1,a)\)处的切线方程为\(y-a=1\cdot(x-1)\),
即切线方程为\(y=x+a-1\),
将圆\(x^2+y^2-2x+4y-4=0\)化为标准形式为\((x-1)^2+(y+2)^2=3^2\),即圆心为\((1,-2)\),半径为\(3\),
则圆心到切线的距离为\(d=\cfrac{|2+a|}{\sqrt{2}}\),则弦长为\(2\sqrt{3^2-\cfrac{|2+a|^2}{2}}\),
又由于弦长的取值范围为\([2,6]\),即\(2\leqslant 2\sqrt{3^2-\cfrac{|2+a|^2}{2}} \leqslant 6\)
解得,\(-6\leqslant a\leqslant 2\),即所求范围为\([-6,2]\)。[1]
分析:由已知\(a_n^2a_{n+1}+a_na_{n+1}^2=2^na_n+2^na_{n+1}\),
变形得到\(a_na_{n+1}\cdot (a_n+a_{n+1})=2^n\cdot (a_n+a_{n+1})\),
由于\(a_n+a_{n+1}>0\),两边约分得到,\(a_na_{n+1}=2^n\)①,
仿照①式,构造得到\(a_{n+1}a_{n+2}=2^{n+1}\)②,
则由\(\cfrac{②}{①}\)相比得到,\(\cfrac{a_{n+2}}{a_{n}}=2\);
又由\(a_1=1\),\(a_n^2a_{n+1}\)\(+a_na_{n+1}^2\)\(=\)\(2^na_n+\)\(2^na_{n+1}\),
令\(n=1\),得到\(a_1^2a_{2}\)\(+a_1a_{2}^2\)\(=\)\(2^1a_1+\)\(2^1a_{2}\),解得\(a_2=2\)(舍去\(a_2=-1\)),
辅助说明,数列的各项的值如下图所示:
| \(a_1=1\) | \(a_3=2\) | \(a_5=4\) | \(a_7=8\) | \(a_9=16\) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| \(a_2=2\) | \(a_4=4\) | \(a_6=8\) | \(a_8=16\) |
故数列\(\{a_n\}\)的奇数项是以\(a_1=1\)为首项,\(q=2\)为公比的等比数列;
数列\(\{a_n\}\)的偶数项是以\(a_2=2\)为首项,\(2\)为公比的等比数列;
[为了便于表达,我们采用先分后合的策略来分析,即先分析奇数项的通项公式,后分析偶数项的通项公式,]
当\(n=2k-1\)时,则\(a_{2k-1}=a_1\cdot 2^{\frac{2k-1-1}{2}}=1\cdot 2^{k-1}=2^{k-1}=2^{\frac{(2k-1)-1}{2}}\),[2]
当\(n=2k\)时,则\(a_{2k}=a_2\cdot 2^{\frac{2k-2}{2}}=2\cdot 2^{k-1}=2^{k}=2^{\frac{2k}{2}}\),
故所求的通项公式为\(a_n=\left\{\begin{array}{l}{2^{\frac{n-1}{2}},n为奇数}\\{2^{\frac{n}{2}},n为偶数}\end{array}\right.\)
则\(S_{10}=(a_1+a_3+a_5+a_7+a_9)+(a_2+a_4+a_6+a_8+a_{10})\)
\(=\cfrac{1\cdot(1-2^5)}{1-2}+\cfrac{2\cdot(1-2^5)}{1-2}=93\);
(1).求角\(B\);
分析:由\(b=1\),\(\cfrac{a}{c}+\cfrac{c}{a}=\cfrac{1}{ac}-1\),
变形得到\(\cfrac{a^2+c^2}{ac}=\cfrac{1-ac}{ac}=\cfrac{b^2-ac}{ac}\),[3]
即\(a^2+c^2-b^2=-ac\),代入\(\cos B=\cfrac{a^2+c^2-b^2}{2ac}\),
得到\(\cos B=\cfrac{-ac}{2ac}=-\cfrac{1}{2}\),由于\(B\in (0,\pi)\),
故\(B=\cfrac{2\pi}{3}\).
(2).若\(\triangle ABC\)的周长为\(1+2\sqrt{6}\),求\(\triangle ABC\)的面积;
分析:由\(b=1\),\(\triangle ABC\)的周长为\(1+2\sqrt{6}\),
则\(a+c=2\sqrt{6}\),又由于\(B=\cfrac{2\pi}{3}\),\(b=1\),
则由\(b^2=a^2+c^2-2ac\cos B\),得到\(1=(a+c)^2-2ac-2ac (-\cfrac{1}{2})\),
则解得\(ac=23\),又由\(B=\cfrac{2\pi}{3}\)得到\(\sin B=\cfrac{\sqrt{3}}{2}\),
故\(S_{\triangle ABC}=\cfrac{1}{2}ac\sin B=\cfrac{23\sqrt{3}}{4}\).
(1).讨论\(f(x)\)的单调性;
分析:函数的定义域为\((0,+\infty)\),\(f'(x)=\cfrac{a}{4x}-x=\cfrac{-4x^2+a}{4x}\),
[提示:此处可以借助函数\(y=-4x^2+a\)的图像来判断\(f'(x)\)的正负]
当\(a\leqslant 0\)时,\(f'(x)<0\)恒成立,\(f(x)\)在\((0,+\infty)\)上单调递减;
当\(a>0\)时,令\(f'(x)=0\),得到\(x=\cfrac{\sqrt{a}}{2}\),
则当\(0<x<\cfrac{\sqrt{a}}{2}\)时,\(f'(x)>0\),\(f(x)\)单调递增,
当\(x>\cfrac{\sqrt{a}}{2}\)时,\(f'(x)<0\),\(f(x)\)单调递减,
综上所述,当\(a\leqslant 0\)时,\(f(x)\)在\((0,+\infty)\)上单调递减;
当\(a>0\)时,\(f(x)\)在\((0,\cfrac{\sqrt{a}}{2})\)上单调递增,在\((\cfrac{\sqrt{a}}{2},+\infty)\)上单调递减.
(2).设\(a=4\),且\(x\in (0,\cfrac{\pi}{6})\),求证:\(\sqrt[4]{e}<\sqrt{e^{\cos2x}}<\frac{1}{\tan x}\);
分析:当\(a=4\)时,\(f(x)=lnx-\cfrac{1}{2}x^2\),\(f'(x)=\cfrac{1-x^2}{x}\),
则\(f(x)=lnx-\cfrac{1}{2}x^2\)在\((0,1)\)上单调递增,
设\(x_1\),\(x_2\in (0,1)\),且\(x_1<x_2\),则有\(f(x_1)<f(x_2)\),
即\(lnx_1-\cfrac{1}{2}x_1^2<lnx_2-\cfrac{1}{2}x_2^2\),所以\(ln\cfrac{x_1}{x_2} < \cfrac{1}{2}(x_1^2-x_2^2)\),
两边同时取以\(e\)为底的指数式,可得\(\cfrac{x_1}{x_2}< e^{\frac{1}{2}(x_1^2-x_2^2)}\),
由于\(x\in (0,\cfrac{\pi}{6})\),所以\(0<\sin x<\cos x<1\),
所以\(\cfrac{\sin x}{\cos x}<e^{\frac{1}{2}(\sin^2x-\cos^2x)}\),即\(\tan x<e^{-\frac{1}{2}\cos2x}\)①,
又\(x\in (0,\cfrac{\pi}{6})\),则\(2x\in (0,\cfrac{\pi}{3})\),
则\(\cos2x\in (\cfrac{1}{2},1)\),\(-\cfrac{1}{2}\cos2x\in (-\cfrac{1}{2},-\cfrac{1}{4})\),
所以\(e^{-\frac{1}{2}\cos2x}<e^{-\frac{1}{4}}\)②,
综上①②可知,\(\tan x<e^{-\frac{1}{2}\cos2x}<e^{-\frac{1}{4}}\),又\(\tan x>0\),
由倒数法则可得,\(\frac{1}{\tan x}>\frac{1}{e^{-\frac{1}{2}\cos2x}}>\frac{1}{e^{-\frac{1}{4}}}\),
即\(\frac{1}{\tan x}>(e^{\cos2x})^\frac{1}{2}>e^{\frac{1}{4}}\)
即\(\sqrt[4]{e}<\sqrt{e^{\cos2x}}<\frac{1}{\tan x}\),证毕。
分析:选\(B\)
二检典例
分析:由于\(\sqrt{3}\sin C=(\sin B+\sqrt{3}\cos B)\sin A\),采用角化边,得到
则\(\sqrt{3}c=(\sin B+\sqrt{3}\cos B)a\),又由于\(a=\sqrt{3}\),[常数代换]
故\(c=(\sin B+\sqrt{3}\cos B)\),又\(h=c\cdot \sin B\),
则\(h=(\sin B+\sqrt{3}\cos B)\sin B=\sin(2B-\cfrac{\pi}{6})+\cfrac{1}{2}\),
故\(h_{max}=\cfrac{3}{2}\).
提示:选\(C\)
提示:构造\(g(x)=\cfrac{f(x)}{x^2}\),\(\forall x_1,x_2\in (0,+\infty)(x_1\neq x_2)\)
则\(\cfrac{g(x_1)-g(x_2)}{x_1-x_2}=\cfrac{\frac{f(x_1)}{x_1^2}-\frac{f(x_2)}{x_2^2}}{x_1-x_2}=\cfrac{x_2^2f(x_1)-x_1^2f(x_2)}{x_1^2x_2^2(x_1-x_2)}\)
则\(g(x)<0\),故\(g(x)\)在\((0,+\infty)\)上单调递减,在\((-\infty,0)\)上单调递增,
又由于\(a=g(1)\),\(b=g(2)\),\(c=g(-3)=g(3)\),故选\(D\).
分析:从两类符号对应的数字\(0\)和\(1\)中任取\(2\)个数字[包含两个数字相同和两个数字不相同两种情形]进行排列,
共有4种情形,列举如下,\(00_{(2)}\)、\(01_{(2)}\)、\(10_{(2)}\)、\(11_{(2)}\);
其中\(00_{(2)}=0\times 2^1+0\times 2^0=0_{(10)}\);\(01_{(2)}=0\times 2^1+1\times 2^0=1_{(10)}\);
\(10_{(2)}=1\times 2^1+0\times 2^0=2_{(10)}\);\(11_{(2)}=1\times 2^1+1\times 2^0=3_{(10)}\);
得到的二进制数所对应的十进制数大于\(2\)的为\(11_{(2)}\),故所求概率为\(P=\cfrac{1}{4}\);故选\(D\);
分析:由题目可知,\(N\{f(x)\otimes g(x)\}=1\)要求\(f(x)<g(x)\)的解集中的整数解的个数为\(1\),
当\(a\geqslant 0\)时显然不符合题意,
当\(a<0\)时,由图像可知,要满足题意,只需要\(g(2)\leqslant f(2)\),
即\(a(2-1)^2+2\leqslant 1=log_22\),解得\(a\leqslant -1\),故选\(B\).
三检典例
不等式的详细求解过程如下,
左中右约分,得到\(1\leqslant \sqrt{3^2-\cfrac{|2+a|^2}{2}} \leqslant 3\),
左中右平方,得到\(1\leqslant 9-\cfrac{|2+a|^2}{2}\leqslant 9\),
左中右同加\(-9\),得到\(-8=1-9\leqslant -\cfrac{|2+a|^2}{2}\leqslant 9-9=0\),
左中右同乘以\(-1\),得到\(0\leqslant \cfrac{|2+a|^2}{2}\leqslant 8\),
整理为\(0\leqslant|2+a|^2\leqslant 16\),
左中右同时开平方,得到\(0\leqslant|2+a|\leqslant 4\),
即\(|a+2|\leqslant 4\),即\(-4\leqslant a+2\leqslant 4\),
解得,\(-6\leqslant a\leqslant 2\), ↩︎对等比数列的通项公式的解释:
\(a_n=a_1\cdot q^{n-1}\),其中\(n-1\)应该理解为第\(n\)项与第\(1\)项之间的间隔数;
当只统计所有奇数项时,第\(2k-1\)项与第\(1\)项之间的间隔数为\(\cfrac{2k-1-1}{2}=k-1\); ↩︎此处注意两点,其一:常数的代换\(1=b\);其二:看到左端,容易想到均值不等式,导致思维陷入僵局; ↩︎

2020届陕西省质检数学典例[1-3]解析
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