人教新课标A版选修1-1
综合测试
一、单选题
1.由伦敦著名建筑事务所Steyn Studio设计的南非双曲线大教堂惊艳世界,该建筑是数学与建筑完美结合造就的艺术品.若将如图所示的大教堂外形弧线的一段近似看成双曲线 下支的一部分,且此双曲线的下焦点到渐近线的距离为2,离心率为2,则该双曲线的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
2.已知函数 , ,若对任意的 ,存在 ,使 ,则实数t的取值范围是( )
A. B. C. D.
3.已知点 是抛物线 的准线上一点, 为抛物线的焦点, 为抛物线上的点,且 ,若双曲线 中心在原点, 是它的一个焦点,且过 点,当 取最小值时,双曲线 的离心率为( )
A. B. C. D.
4.如图,已知双曲线 的左、右焦点分别为 、 ,以 为直径的圆与双曲线 的渐近线在第一象限的交点为 ,线段 与另一条渐近线交于点 ,且 的面积是 面积的 倍,则该双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
5.已知函数 ,则曲线 上任意一点处的切线的倾斜角 的取值范围是( )
A. B. C. D.
6.已知命题 :在 中,若 ,则 ,命题 :在等比数列 中,若 ,则 .下列命题是真命题的是( )
A. B. C. D.
7.己知函数 ,在 处取得极大值,则实数c的值是( )
A. B. 2 C. 2或6 D. 6
8.设椭圆 : ( )的左 右焦点分别为 , ,直线 : 交椭圆 于点 , ,若 的周长的最大值为12,则 的离心率为( )
A. B. C. D.
9.若函数 与 图像的交点为 , ,…, ,则 ( )
A. 2 B. 4 C. 6 D. 8
10.已知函数f(x)= ,下列结论中错误的是( )
A. , f( )=0
B. 函数y=f(x)的图像是中心对称图形
C. 若 是f(x)的极小值点,则f(x)在区间(-∞, )单调递减
D. 若 是f(x)的极值点,则 ( )=0
11.已知 , 其中 .设两曲伐 , 有公共点,且在该点的切线相同,则( )
A. 曲线 , 有两条这样的公共切线 B.
C. 当 时,b取最小值 D. 的最小值为
二、填空题
12.已知双曲线的焦点到其渐近线的距离等于双曲线的实轴长,则该双曲线的渐近线方程为________.
13.设 , , ,若 是 的充分不必要条件,则 的值可以是 .(只需填写一个满足条件的 即可)
14.已知双曲线C: =1(a>0,b>0)的左焦点为F,过F作C的一条渐近线的垂线l,垂足为A,l与C的另一条渐近线的交点为B,若A是线段FB的中点,则双曲线C的离心率为 .
15.点 在双曲线 的右支上,其左、右焦点分别为 、 ,直线 与以坐标原点O为圆心、a为半径的圆相切于点A,线段 的垂直平分线恰好过点 ,则该双曲线的渐近线的斜率为________.
16.已知函数 ,对定义域内的任意 都有 ,则实数k的取值范围是________.
17.已知函数 , ,对 , ,使得 ,则 的最小值为________.
18.已知函数 , ,若存在 , ,使得 成立,则 的最小值为 .
19.在平面直角坐标系 中,记椭圆 的左右焦点分别为 ,若该椭圆上恰好有6个不同的点 ,使得 为等腰三角形,则该椭圆的离心率的取值范围是________.
20.抛物线 上一点 到抛物线准线的距离为 ,点 关于 轴的对称点为 , 为坐标原点, 的内切圆与 切于点 ,点 为内切圆上任意一点,则 的取值范围为________.
三、解答题
21.已知集合 , .
(1)若 ,求 的取值范围;
(2)若“ ”是“ ”的充分不必要条件,求 的取值范围.
22.已知函数 .
(1)求定义域及单调区间;
(2)求 的极值点.
23.已知函数
(Ⅰ)求曲线 在点(1,f(1))处的切线方程;
(Ⅱ)求函数f(x)在[—2,2]上的最大值和最小值.
24.已知 .
(1)求 的单调区间;
(2)若对任意 ,不等式 恒成立,求 的取值范围.
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 B
【解析】因为 ,
所以下焦点为 ,渐近线方程为 ,即 ,
则下焦点到 的距离为 ,
又因为 ,
解得 ,即 ,
所以渐近线方程为:
故答案为:B
【分析】 利用已知条件求出 , 即可求解双曲线的渐近线方程.
2.【答案】 B
【解析】由题意可知 ,
,
当 时, ,函数单调递减,
当 时, ,函数单调递增,
当 时, 取得最小值, ,
, ,
①当 时,函数单调递增, ,
即 ,解得: ,不成立;
②当 时, ,
即 ,解得: 或 ,不成立;
③当 时,函数单调递减,
即 ,解得: ,成立.
综上可知: .
故答案为:B
【分析】由题意可知 ,转化为分别求两个函数的最小值,函数 利用导数求最小值,函数 ,讨论函数的对称轴和定义域的关系,求函数的最小值.
3.【答案】 C
【解析】由于 在抛物线准线上,故 ,故抛物线方程为 ,焦点坐标为 .当直线 和抛物线相切时, 取得最小值,设直线 的方程为 ,代入抛物线方程得 ,判别式 ,解得 ,不妨设 ,由 ,解得 ,即 .设双曲线方程为 ,将 点坐标代入得 ,即 ,而双曲线 ,故 ,所以 ,解得 ,故离心率为 ,
故答案为:C.
【分析】由题意可得 , 可得抛物线的方程,焦点坐标,准线方程,当直线 和抛物线相切时, 取得最小值,设直线 的方程为 ,代入抛物线方程,运用判别式为0,求得k,P的坐标,再由双曲线的定义和离心率公式计算可得所求的值。
4.【答案】 C
【解析】 为 的中点,则 ,即 ,
所以, ,所以, 为线段 的中点,
由图可知,直线 的方程为 ,
因为 ,所以直线 的方程为 ,
联立 ,解得 ,即点 ,
因为点 ,所以点 的坐标为 ,
又点 在直线 上,则有 , ,则 ,
因此,该双曲线的离心率为 .
故答案为:C.
【分析】 首先求得直线OP的方程和以OF2为直径的圆的方程,求得P的坐标,直线PF1的方程,与渐近线方程bx+ay=0,解得Q的坐标,由题意可得F2到直线OP的距离为Q到直线OP的距离的2倍,运用点到直线的距离公式和离心率公式,代入数值计算出结果即可。
5.【答案】 C
【解析】∵ ,
∴ ,当且仅当 ,即 时等号成立.
∴ ,
又 ,
∴ ,
即倾斜角 的取值范围是 .
故答案为:C.
【分析】求导数,结合基本不等式求出导函数的最值,结合函数的几何意义,即可求出倾斜角的取值范围.
6.【答案】 A
【解析】设 ,则 ,因为 ,所以 ,
所以 ,则 ,即 ,故命题 是真命题.
因为 ,所以 ,所以 ,则命题 是假命题.
故 是真命题; , , 为假命题.
故答案为:A
【分析】先判断命题 是真命题和命题 是假命题,再判断 为真命题得到答案.
7.【答案】 D
【解析】函数 的导数为 ,
由 在 处有极大值,即有 ,即 ,
解得 或6,
若 时, ,可得 或 ,
由 在 处导数左负右正,取得极小值,
若 , ,可得 或2,
由 在 处导数左正右负,取得极大值.
综上可得 .
故答案为:D.
【分析】由题意可得 ,解出c的值之后必须验证是否符合函数在某一点取得极大值的充分条件.
8.【答案】 B
【解析】 的周长等于
,
因为 当且仅当 三点共线时等号成立,
所以 ,
即 的周长的最大为 ,所以 ,解得: ,
由椭圆的方程可得: ,所以 ,
所以 的离心率为 ,
故答案为:B
【分析】先利用椭圆的定义求出的周长的最大值可得的值,根据椭圆方程即可求的值,进而可求离心率。
9.【答案】 A
【解析】解:设函数 ,
的定义域为R ,
因为 ,
所以 为偶函数,
因为 是增函数,
故当 时, ,
所以当 时, 为增函数,
由奇偶性可知,当 时, 为减函数,
故函数 关于 对称,当 时, 为增函数,
当 时, 为减函数,
函数 是关于 对称的,
作出两个函数的图像,如图所示,
两个函数的交点有两个,设它们的横坐标分别为 ,
由对称性可得 ,即 ,
故答案为:A。
【分析】对函数 的性质进行研究,可得出 关于 对称,且当 时,函数 单调递增,当 时,函数 单调递减,函数 关于 对称,故可得两个函数的交点有两个,且关于 对称,故可得结果。
10.【答案】 C
【解析】由于三次函数的三次项系数为正值,当x→-∞时,函数值→-∞,当x→+∞时,函数值也→+∞,又三次函数的图象是连续不断的,故一定穿过x轴,即一定 x0∈R,f(x0)=0,A中的结论正确;函数f(x)的解析式可以通过配方的方法化为形如(x+m)3+n(x+m)+h的形式,通过平移函数图象,函数的解析式可以化为y=x3+nx的形式,这是一个奇函数,其图象关于坐标原点对称,故函数f(x)的图象是中心对称图形,B中的结论正确;由于三次函数的三次项系数为正值,故函数如果存在极值点x1 , x2 , 则极小值点x2>x1 , 即函数在-∞到极小值点的区间上是先递增后递减的,所以C中的结论错误;根据导数与极值的关系,显然D中的结论正确.
故答案为:C
【分析】求导数,利用导数确定函数的单调性,根据奇偶性的定义确定函数的奇偶性,根据奇偶函数的对称性确定函数的对称中心或对称轴,,结合单调性确定函数的极值,根据选项逐一判断即可.
11.【答案】 D
【解析】解:由 , , ,
则 , ,
设两曲线的公切点为 ,由题意得,
,即 ,
由 得, ,解得 或 (舍去),
所以曲线 只有一条这样的共切线,A不符合题意;
,B不符合题意;
令 ,则 ,
当 时, ,当 时, ,
所以函数 在 上递减,在 上递增,
所以当 时,b取得最小值,为 ,
C不符合题意,D符合题意.
故答案为:D.
【分析】首先分别对两个函数求导,由已知条件结合共切点的性质得出即求解出或 由此判断出选项A错误;由特殊值代入法计算出结果由此判断出选项B错误;构造函数对其求导,由导函数的性质即可得出函数的单调性,结合函数的单调性即可求出函数的最值,由此判断出选项C错误选项D正确;由此得出答案。
二、填空题
12.【答案】 y=2x
【解析】 双曲线焦点到渐近线的距离 ,即
双曲线的渐近线方程为
故答案为:y=2x
【分析】根据双曲线焦点到渐近线距离为 可构造齐次式求得 ,由此可得渐近线方程.
13.【答案】 ( 的任意数均可)
【解析】由 得0故答案为 ( 的任意数均可)。
【分析】利用已知条件就结合充分条件、必要条件的判断方法,从而求出m可以取的值。
14.【答案】 2
【解析】解:双曲线C: =1(a>0,b>0)的左焦点为F(﹣c,0),
过F作C的一条渐近线的垂线l,垂足为A,
所以AF的方程为:y= ,与bx+ay=0联立,
可得 , ,
l与C的另一条渐近线的交点为B,若A是线段FB的中点,
可得B( , ),代入bx﹣ay=0,可得:c2=4a2 ,
则双曲线C的离心率为e=2.
故答案为:2.
【分析】利用已知求出A坐标,再求出B坐标,代入双曲线的渐近线方程,求解离心率即可。
15.【答案】
【解析】如图,
是切点, 是 的中点,因为 ,所以 ,又 ,所以 , ,又 ,根据双曲线的定义,有 ,即 ,两边平方并化简得 ,所以 ,因此 ,所以双曲线的渐近线的斜率为 。
【分析】利用双曲线的标准方程求出左、右焦点坐标,再根据已知条件求出点P的坐标,再利用中点坐标公式结合直线与圆的位置关系的判断方法,最后用双曲线的定义结合双曲线中a,b,c三者的关系式,从而求出求出的值,从而求出双曲线的渐近线的斜率。
16.【答案】
【解析】∵ ,∴ , ,也即 在 时恒成立.
令 , ,则 , ,令 .易知 在 上单调递减, 在 上单调递增,
故 ,∴ .
故答案为:
【分析】不等式 分离变量,等价变形为 ,构造函数 ,函数求导 ,求出单调区间,可得函数最小值.
17.【答案】
【解析】∵ 的值域为 , 值域为 ,
所以对 , ,使得 ,
令 ,即 ,
,所以
令 ,则 的最小值,即为 的最小值,
∵ 在 单调递增,且 ,
当 时, ,当 时, ,
故当 时, 取最小值 .
故答案为: .
【分析】 根据题意结合已知条件即可得到即构造函数h(x)=h(x)=g , (x)-f , (x),则b-a的最小值,即为h(x)的最小值,利用导数法求出函数的最小值,可得答案.
18.【答案】
【解析】函数 的定义域为 , ,
当 时, , 单调递增,当 时, , 单调递减,又因为 ,所以 时, ; 时, ; 时, ,同时注意到 ,
所以若存在 , ,使得 成立,
则 且 ,
所以 ,所以 ,
所以构造函数 ,而 ,
当 时, , 单调递增;当 时, , 单调递减,所以 ,即 。
故答案为: 。
【分析】利用求导的方法判断函数f(x)的单调性,又因为 ,所以当 时, ;当 时, ;当 时, ,同时注意到 ,所以若存在 , ,使得 成立,则 且 ,所以 ,所以 ,进而构造函数 ,再利用求导的方法求出其单调性,进而求出其最小值,从而求出 的最小值 。
19.【答案】
【解析】解:椭圆上恰好有6个不同的点 ,使得 为等腰三角形,6个不同的点有两个为椭圆短轴的两个端点,另外四个分别在第一、二、三、四象限,且上下对称左右对称,
设P在第一象限, ,当 时,
,
即 ,解得
又因为 ,所以
当 时,
,
即 且
解得:
综上 或
【分析】椭圆上恰好有6个不同的点 ,使得 为等腰三角形,6个不同的点有两个为椭圆短轴的两个端点,另外四个分别在第一、二、三、四象限,且上下对称左右对称,设P在第一象限, ,再利用分类讨论的方法结合椭圆的定义和焦距的定义,进而结合已知条件得出a,c的关系式,再利用椭圆离心率公式变形,进而求出该椭圆的离心率的取值范围。
20.【答案】
【解析】因为点 在抛物线上,所以 ,点A到准线的距离为 ,解得 或 .当 时, ,故 舍去,所以抛物线方程为 ∴ ,所以 是正三角形,边长为 ,其内切圆方程为 ,如图所示,
∴ .设点 ( 为参数),则 ,∴ .
【分析】本题主要考查抛物线性质的运用,参数方程的运用,三角函数的两角和公式合一变形求最值,属于难题,对于这类题目,首先利用已知条件得到抛物线的方程,进而可得到 为等边三角形和内切圆的方程,进而得到点 的坐标,可利用内切圆的方程设出点 含参数的坐标,进而得到 ,从而得到其取值范围,因此正确求出内切圆的方程是解题的关键.
三、解答题
21.【答案】 (1)解:
因为 ,所以 或 ,即 或 .
所以 的取值范围是 。
(2)解:因为“ ”是“ ”的充分不必要条件,所以 ,则 ,解得 .
所以 的取值范围是
【解析】【分析】分别化简集合 ,(1)根据两集合交集为空集得出 的不等关系,解之即可;(2)若“ ”是“ ”的充分不必要条件,则 是 的子集,由子集的概念可得.
22.【答案】 (1) 的定义域是 ,
, , ,
令 ,解得: ,令 ,解得: ,
故 的递减区间是 ,递增区间是 .
(2)∵ ,∴ ,
由 得 ,
又∵ ,∴ ,∴ , ;
, ,∴ 在 单调递减,
在 单调递增,
极小值点是 ,无极大值点.
【解析】【分析】(1)利用对数型函数求定义域的方法求出函数 的定义域,再利用求导的方法判断函数的单调性,从而求出函数的单调区间。
(2)利用函数f(x)的解析式结合已知条件 求出函数g(x)的解析式,再利用求导的方法判断函数的单调性,从而求出函数的极值点。
23.【答案】 解: , 的定义域是 ,
(Ⅰ) ,
故 (1) , (1) ,
故切线方程是: ,
即 ;
(Ⅱ) ,
令 ,解得: 或 ,
令 ,解得: ,
故 在 , 递增,在 递减,在 , 递增,
而 , , , (2) ,
故 (2) ,
【解析】【分析】(1)利用已知条件结合求导的方法求出曲线在切点处的切线的斜率,再利用切点的横坐标结合代入法求出切点的纵坐标,进而求出切点的坐标,再结合点斜式求出曲线在切点处的切线方程。
(2)利用求导的方法判断函数的单调性,进而求出函数的极值,从而求出函数在给定区间的最值。
24.【答案】 (1)解:由解析式知: 的定义域为 且 ,
令 ,则
∴当 时, ;当 时, ,
∴ 在 单调递减,在 单调递增,即 ,
∴ 在 上单调递增,即 的增区间为 ,无减区间.
(2)解:解法1:直接求导,分类讨论.
对任意 ,不等式 恒成立等价于对任意 ,不等式 恒成立.
令 ,则 ,
令 ,则 ,由 知: ,
①当 ,即 时, 即 ,即 在 上单调递减,又 ,
∴ 时, ,即 在 上单调递减,又 ,
∴ 时, ,符合题意.
②若 ,即 ,
当 时, ,
∴ 在 单调递增,即 时, ,
故 不恒成立,不合题意.
③若 ,则 恒成立,所以 在 单调递增.
∴ 时, ,即 在 单调递增,
又 时, ,即 恒成立,不合题意.
综上所述, 的取值范围是 .
解法2:
对任意 ,不等式 恒成立等价于对任意 , 恒成立.
令 ,则 ,记 ,
①当 时, ,此时 , 在 单调递减,又 ,
所以 时, ,即对任意 , 恒成立.
②当 时, , 在 上单调递增,又 ,
所以 时, ,即对任意 , 恒成立,不符合题意.
③ 时,不等式化为 ,显然不成立.
④当 且 时,方程 的二根为 , ,
若 , , ,则 在 单调递增,又 ,所以 时, ,即不等式 不恒成立;
若 , ,则 在 单调递增,又 ,所以 时, ,即不等式 不恒成立.
综上所述, 的取值范围是 .
解法3:参数分离
当 , 对任意 ,不等式 恒成立等价于对任意 , 恒成立.
记 ,则
,
记 ,
则 ,
所以 在 单调递减,又 ,所以, 时, ,即 ,
所以 在 单调递减.所以 ,
综上所述, 的取值范围是 .
【解析】【分析】(1)根据题意首先对函数求导,构造函数再由其导函数的性质得出该函数的单调性,由此即可得出从而得出函数f(x)的单调性以及单调区间。
(2) 解法1 :由已知条件即可得出 不等式 恒成立等价于对任意 ,不等式 恒成立.,构造函数结合其导函数的性质,对a分情况讨论即可得出该函数的单调性,从而得出满足题意的a的取值范围。
解法2: 由已知条件即可得出 不等式 恒成立等价于对任意 , 恒成立.,构造函数结合其导函数的性质对a分情况讨论即可得出该函数的单调性,由函数的单调性即可点到关于a的不等式,求解出a的取值范围即可。
解法3 :由已知条件即可得出 不等式 恒成立等价于对任意 , 恒成立,由分离参数法即可得到恒成立,构造函数 , 结合导函数的性质即可得出该函数的单调性,由函数的单调性即可求出函数的最值,由此即可得出a的取值范围。