高中数学探究性试题探究性试题有助于数学思维的提高(5)

2019-03-27 22:40

1

(9分)

∵若以AB为直径的圆过D(0,-2),则AD⊥BD,∴kAD?kBD??1,即

y1?2y2?2???1, x1x2∴(y1?2)(y2?2)?x1x2?0?(kx1?3)(kx2?3)?x1x2?0,(11分)

132k)?3k??9?0.(12分) 223?k3?k14解得k2?7,?k??14?(?13,13),故存在k值??,所求k值为?.

48422∴(k2?1)x1x2?3k(x1?x2)?9?0?(k2?1)(?

24.已知数列an}的前n项和Sn满足Sn?1?kSn?2,又a1?2,a2?1. (1)求k的值;

(2)求Sn;

(3)是否存在正整数m,n,使

说明理由

1

Sn?m1?成立?若存在求出这样的正整数;若不存在,

Sn?1?m2?S2?kS1?21??2分 2?a1?a2?ka1?2 又

a1?2,a2?1,2?1?2k?2?k?(2)由(I)知Sn?1?11Sn?2 ① 当n?2时,Sn?Sn?1?2 ② ①-②,得22an?1?1an(n?2)?4分 2又a2?1a1,易见an?0(n?N*)2?an?11?(n?N*) an212?[1?(?)n]112于是{an}是等比数列,公比为,所以Sn??4(1?n)??6分

1221?214(1?n)?mS?m112?,即? 整理得2?2n(4?m)?6??8分 (3)不等式n1Sn?1?m224(1?n?1)?m2n

假设存在正整数m,n使得上面的不等式成立,由于2为偶数,4?m为整数,则只能

是2(4?m)?4

n1

1

?2n?2,?2n?4,??或??10分 ?4?m?2;?4?m?1因此,存在正整数m?2,n?1;或m?3,n?2,使Sn?m1??12

Sn?1?m2

25.在平面直角坐标系中,O为坐标原点,已知两点M(1,?3)、N(5,1),若点C满足

2OC?tOM?(1?t)ON(t?R),点C的轨迹与抛物线:y?4x交于A、B两点.

(1)求证:OA⊥OB;

(2)在x轴上是否存在一点P(m,0),使得过点P直线交抛物线于D、E两点,并以该弦

DE为直径的圆都过原点。若存在,请求出m的值及圆心的轨迹方程;若不存在,请说明理由. 解:1)解:由OC?tOM?(1?t)ON(t?R)知点C的轨迹是M、N两点所在的直线,故点C的轨迹方程是:y?3?1?(?3)?(x?1)即y?x?4?.2分 4?y?x?4?(x?4)2?4x?x2?12x?16?0 ∴x1x2?16x1?x2?12 由?2?y?4x∴yy?(x1?4)(x2?4)?x1x2?4(x1?x2)?16??16∴x1x2?y1y2?0故OA⊥

OB. ??6分

2)解:存在点P(4,0),使得过点P任作抛物线的一条弦,以该弦为直径的圆都过原点 由题意知:弦所在的直线的斜率不为零 ????7分

故设弦所在的直线方程为:x?ky?4代入y?x得y?4ky?16?0 ∴y1?y2?4ky1y2??16kOA?kOB?22y1y2yy1616??12?22????1 x1x2y1y2?16y1y244∴OA?OB故以AB为直径的圆都过原点 ??..10分 设弦AB的中点为M(x,y)则x?11(x1?x2)y?(y1?y2) 22x1?x2?ky1?4?ky2?4?k(y1?y2)?8?k?(4k)?8?4k2?8∴弦AB的中点M的轨迹方程为:

?x?2k2?42消去k得y?2x?8. ???14分 ??y?2k26.设函数f(x)?ex?m?x,其中m?R.

1

1

(1)求函数f(x)的最值;

(2)给出定理:如果函数y?f(x)在区间[a,b]上连续,并且有f(a)?f(b)?0,那么,函数y?f(x)在区间(a,b)内有零点,即存在x0?(a,b),使得f(x0)?0.

运用上述定理判断,当m?1时,函数f(x)在区间(m,2m)内是否存在零点.

x?m解:(1)?f(x)在(??,??)上连续,f?(x)?e?1, 令f?(x)?0,得x?m.???2

当x?(??,m)时,ex?m?1,f?(x)?0;当x?(m,??)时,ex?m?1,f?(x)?0.(1)所以,当x?m时,f(x)取极小值也是最小值.?f(x)min?f(m)?1?m;由(1)知f(x)无最大值.???6分 (2)函数f(x)在[m,2m]上连续.

而f(2m)?em?2m,令g(m)?em?2m,则g?(m)?em?2,?m?1,?g?(m)?e?2?0,

?g(m)在(1,??)上递增.??8分

g(1)?e?2?0得g(m)?g(1)?0,即f(2m)?0,??10分

又f(m)?1?m?0,?f(m)?f(2m)?0,根据定理,可判断函数f(x)在区间(m,2m)上存在零点. ?12分

27.已知函数f(x)?a0?a1x?a2x2?a3x3???anxn(n?N?), 且y?f(x)

的图象经过点(1, n), 数列{an}为等差数列. (1) 求数列{an}的通项公式 (2) 当n为奇数时, 设g(x)?21[f(x)?f(?x)], 问: 是否存在自然数m和M, 使得不2等式m?g()?M恒成立? 若存在, 求出M?m的最小值; 若不存在, 请说明理由.

2解: (1)由题意得f(1)?n,即a0?a1?a2???an?n. 令n?1, 则a0?a1?1,令

122n?2,

22则a0?a1?a2?2,a2?4?(a0?a1)?3.令n?3, 则a0?a1?a2?a3?3, a3?9?(a0?a1?a2)?5.??(3分)

设等差数列{an}的公差为d, 则d?a3?a2?2,a1?a2?d?1,a0?0,??(5分) ∴an?1?(n?1)?2?2n?1.??(6分)

23n(2)由(1)知: f(x)?a1x?a2x?a3x???anx. n为奇数时,

1

1

f(?x)??a1x?a2x2?a3x3???an?1xn?1?anxn.??(7分)

11∴g(x)?[f(x)?f(?x)]?a1x?a3x3?a5x5???an?2xn?2?anxn?g()

2211111?1??5?()3?9?()5???(2n?5)?()n?2?(2n?1)?()n.??①

22222111111?g()?1?()3?5?()5???(2n?5)?()n?(2n?1)?()n?2,??②(9分) 4222223111111由①-②得: ?g()?1??4[()3?()5???()n]?(2n?1)?()n?2,

4222222114131n21∴g()???()?()n()n.??(10分)

2992322111设Cn?n()n, ∵Cn?1?Cn?(1?n)?()n?0,(n?N?),

32321311∴Cn随n的增加而减小.又?()n随n的增大而减小, ∴g()为n的增函数. ??(12

922分) 当

n?1时,

11g()?22,而

114131n2114g()???()?()n()n?,2992329∴

1114?g()?.??(13分) 2291由此易知: 使m?g()?M恒成立的m的最大值为0,

2M的最小值为2, M-m的最小值为2. ??(14分)

28.已知等差数列{an}的首项a1=1,公差d>0,且第二项、第五项、第十四项分别是一个等比数列的第二项、第三项、第四项. (Ⅰ)求数列{an}的通项公式; (Ⅱ)设bn=

1*

(n∈N),Sn=b1+b2+?+bn,是否存在最大的整数t,使得任意

n(an?3)的n均有Sn>

t总成立?若存在,求出t;若不存在,请说明理由. 362

解:(Ⅰ)由题意得(a1+d)(a1+13d)=(a1+4d), ??2 分

2

整理得2a1d=d.

*

∵a1=1,解得(d=0舍),d=2. ???4 分 ∴an=2n-1(n∈N). ??6 分

n1111111nbn???(?),?sn??bi?(1?)?(Ⅱ),?

n(an?3)2n(n?1)2nn?12n?12(n?1)i?110 分

假设存在整数t满足Sn>

tn?1n总成立. 又Sn+1-Sn=-=

2(n?2)2(n?1)361>0,

2(n?2)(n?1)1

1

∴数列{Sn}是单调递增的. ???12 分 ∴S1=

t11为Sn的最小值,故<,即4364t<9.

又∵t∈N,∴适合条件的t的最大值为8. ??? 14 分

29.已知数列{an}满足:a1?2,a2?3,2an?1?3an?an?1(n≥2). (1)求数列{an}的通项公式an; (2)求使不等式

*

an?m2<成立的所有正整数m、n的值.

an?1?m3解 (1)由2 an+1 = 3an-an-1(n≥2),得 2(an+1-an)= an-an-1,

11,因此数列{ an-an-1 }是以a2-a1 = 1为首项,为公比的等比数列,

an?an?1221∴an?an?1?()n?2,????4分

2∴

an?1?an?于是 an =(an-an-1)+(an-1-an-2)+ ? +(a2-a1)+ a1

11?()n?141112 =()n?2?()n?3????1?a1=?2?4?n. ???6分

122221?244?n?ma?m222?,得 ?, (2)由不等式n4an?1?m334?n?1?m2(4?m)?2n?42(4?m)?2n?8??0,即 ?0,?? 8分 ∴

(4?m)?2n?233[(4?m)?2n?2]所以 2<(4-m)· 2<8. ∵ 2为正偶数,4-m为整数,

n n

∴ (4-m)· 2= 4,或 (4-m)· 2= 6,

n

n

?2n?2,?2n?4,?2n?2,?2n?6,∴ ? 或 ? 或 ? 或 ?

4?m?2,4?m?1,4?m?3,4?m?1.?????n?log26,?n?1,?n?2,?n?1,解得 ? 或 ? 或 ? 或 ?

?m?3.?m?2,?m?1,?m?3,经检验使不等式

an?m2?成立的所有正整数m、n的值为

an?1?m3(m,n)=(1,1)或(2,1)或(3,2).??12分

1(3an?an?1), 21723?1171524?1?∴ a3?(3?3?2)??,a4?(3??3)?, 222222425n1157312?12?14a5?(4??)??a??4?,??,于是 . n3n?2n2428222说明 问题(1)的归纳做法是:由已知可得an?1?

1


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