模块综合检测
(时间:120分钟 满分:150分)
一、单项选择题(本大题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.函数f(x)=cos x(sin x+1)的导数是( )
A.cos 2x+sin x B.cos 2x-sin x
C.cos 2x+cos x D.cos 2x-cos x
2.已知函数f(x)的导函数为f'(x),且满足f(x)=2xf'+sin x,则f(π)=( )
A.- B.
C.π D.-π
3.已知Sn为等差数列{an}的前n项和,若a3+a6=25,S5=40,则数列{an}的公差d=( )
A.4 B.3
C.2 D.1
4.等比数列{an}的通项公式为an=2·3n-1,现把每相邻两项之间都插入两个数,构成一个新的数列{bn},那么162是新数列{bn}的( )
A.第5项 B.第12项
C.第13项 D.第6项
5.已知各项都是正数的等比数列{an},Sn为其前n项和,且S3=10,S9=70,那么S12=( )
A.150 B.200
C.150或-200 D.200或-150
6.十二平均律是我国明代音乐理论家和数学家朱载堉发明的.明万历十二年(公元1584年),他写成《律学新说》,提出了十二平均律的理论,这一成果被意大利传教士利玛窦通过丝绸之路带到了西方,对西方音乐产生了深远的影响.十二平均律的数学意义是:在1和2之间插入11个正数,使包含1和2的这13个数依次成递增的等比数列,依此规则,插入的第四个数应为( )
A. B. C. D.
7.若a>2,则方程x3-ax2+1=0在(0,2)上恰好有( )
A.0个根 B.1个根
C.2个根 D.3个根
8.设f(x),g(x)在[a,b]上可导,且f'(x)>g'(x),则当a<x<b时,有( )
A.f(x)>g(x)
B.f(x)<g(x)
C.f(x)+g(a)>g(x)+f(a)
D.f(x)+g(b)>g(x)+f(b)
二、多项选择题(本大题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多个选项是符合题目要求的,全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分)
9.在递增的等比数列{an}中,Sn是数列{an}的前n项和,若a1a4=32,a2+a3=12,则下列说法正确的是( )
A.q=1
B.数列{Sn+2}是等比数列
C.S8=510
D.数列{lg an}是公差为lg 2的等差数列
10.等差数列{an}是递增数列,满足a7=3a5,前n项和为Sn,下列选项正确的是( )
A.d>0 B.a1<0
C.当n=5时Sn最小 D.Sn>0时n的最小值为8
11.对于函数f(x)=16ln(1+x)+x2-10x,下列说法正确的是( )
A.x=3是函数f(x)的一个极值点
B.f(x)的单调递增区间是(-1,1),(2,+∞)
C.f(x)在区间(1,2)上单调递减
D.直线y=16ln 3-16与函数y=f(x)的图象有3个交点
三、填空题(本大题共3小题,每小题5分,共15分.把答案填在题中横线上)
12.曲线y=xln x+3x在点(1,3)处的切线方程为 .
13.公差不为零的等差数列{an}中,2a3-+2a11=0,数列{bn}是等比数列,且b7=a7,则b6b8= .
14.已知f(x)是定义在(0,+∞)上的函数,f'(x)是f(x)的导函数,且总有f(x)>xf'(x),则不等式f(x)>xf(1)的解集为 .
四、解答题(本大题共5小题,共77分.解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)
15.(本小题满分13分)已知数列{an}的前n项和Sn满足=+1(n≥2,n∈N+),且a1=1.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)记bn=,Tn为{bn}的前n项和,求使Tn≥成立的n的最小值.
16.(本小题满分15分)已知{an}为等差数列,前n项和为Sn(n∈N+),{bn}是首项为2的等比数列,且公比大于0,b2+b3=12,b3=a4-2a1,S11=11b4.
(1)求{an}和{bn}的通项公式;
(2)求数列{a2nbn}的前n项和(n∈N+).
17.(本小题满分15分)帕德近似是法国数学家帕德于19世纪末提出的,其基本思想是将一个给定的函数表示成两个多项式之比的形式,具体是:给定两个正整数m,n,函数f(x)在x=0处的[m,n]阶帕德近似为R(x)=,其中R(0)=f(0),R'(0)=f'(0),R″(0)=f″(0),…,R(m+n)(0)=f(m+n)(0)(f(n)(x)为f(n-1)(x)的导数).已知函数f(x)=ln(x+1)在x=0处的[1,1]阶帕德近似为R(x)=.
(1)求实数a,b的值;
(2)证明:当x>0时,f(x)>R(x),并比较cos与ln的大小.
18.(本小题满分17分)已知三次函数f(x)的导函数f'(x)=-3x2+3且f(0)=-1,g(x)=xln x+(a≥1).
(1)求f(x)的极值;
(2)求证:对任意x1,x2∈(0,+∞),都有f(x1)≤g(x2).
19.(本小题满分17分)已知数列{an}共有m(m≥2,m∈N+)项,且an∈Z,若满足≤1(1≤n≤m-1),则称{an}为“约束数列”.记“约束数列”{an}的所有项的和为Sm.
(1)当m=5时,写出所有满足a1=a5=1,S5=6的“约束数列”;
(2)当m=2 000,a1=25时,设p:a2 000=2 024;q:“约束数列”{an}为等差数列.请判断p是q的什么条件,并说明理由;
(3)当a1=1,a2k=0(1≤k≤,k∈N+)时,求|Sm|的最大值.
3 / 3参考答案与详解
章末检测(五) 数 列
1.B 2.B 3.A 4.C 5.D 6.C 7.B 8.A 9.AD
10.ACD 因为2a1+3a3=S6,所以2a1+3a1+6d=6a1+15d,所以a1+9d=0,即a10=0,A正确;当d<0时,Sn没有最小值,B错误;S12-S7=a8+a9+a10+a11+a12=5a10=0,所以S12=S7,C正确;S19==19a10=0,D正确.
11.CD 对A,若an=3n,则an+1-an=3(n+1)-3n=3,所以{an+1-an}不为递减数列,故A错误;对B,若an=n2+1,则an+1-an=(n+1)2-n2=2n+1,所以{an+1-an}为递增数列,故B错误;对C,若an=,则an+1-an=-=,所以{an+1-an}为递减数列,故C正确;对D,若an=ln,则an+1-an=ln-ln=ln·=ln,由函数y=ln(1+)在(0,+∞)递减,所以数列{an+1-an}为递减数列,故D正确.故选C、D.
12.256 解析:因为数列{an}为等比数列,首项a1=4,数列{bn}满足bn=log2an,且b1+b2+b3=log2a1+log2a2+log2a3=12,所以log2(a1a2a3)=12,即a1a2a3=212,因为数列{an}为等比数列,所以a1a2a3==212,所以a2=16,q=4,则a4=256.
13.an= 解析:由题意知,当n=1时,a1=S1=8;当n≥2,n∈N+时,an=Sn-Sn-1=4n-4n-1=3×4n-1,经检验,当n=1时不符合上式,所以an=
14. 解析:因为nan+1-(n+1)an=1+2+3+…+n,所以nan+1-(n+1)an=,所以-=,令bn=,所以bn+1-bn=,因为a1=1,所以数列{bn}是以1为首项,为公差的等差数列,所以bn=n+,所以b2 025==1 013,所以a2 025=1 013×2 025,同理a2 026=×2 026,所以=.
15.解:(1)由题意得即解得则{an}的通项公式为an=1-(n-1)=2-n.
(2)Tn=(b1-a1)+(b2-a2)+(b3-a3)+…+(bn-an)=-(1+2-n)=2n+1+n2-n-2.
16.解:(1)当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n-1+p,
又当n=1时,a1=S1=1+p,也满足an=2n-1+p,
故an=2n-1+p.
(2)∵a4,a7,a12成等比数列,∴a4a12=,
∴(7+p)(23+p)=(13+p)2,∴p=2.
(3)由(1)可得bn=1+=1+=1+-.
∴Tn=n+(-+-+…+-)=n+-=n+.
又由(2)知p=2,故Tn=n+.
17.解:(1)设{an}的公比为q,则an=qn-1.
因为a1,3a2,9a3成等差数列,所以1+9q2=2×3q,解得q=,故an=,bn=.
(2)证明:由(1)知Sn==,Tn=+++…+, ①
Tn=+++…++, ②
①-②得Tn=+++…+-,
即Tn=-=-,
整理得Tn=-,则2Tn-Sn=2-=-<0,故Tn<.
18.解:(1)
a1=10 a2=9.5 a3=9 a4=8.5 …
b1=2 b2=3 b3=4.5 b4=6.75 …
当1≤n≤20且n∈N+时,an=10+(n-1)×(-0.5)=-0.5n+10.5;
当n≥21且n∈N+时,an=0.
所以an=
而a4+b4=15.25>15,
所以bn=
(2)当n=4时,Sn=a1+a2+a3+a4+b1+b2+b3+b4=53.25.
当5≤n≤21时,Sn=(a1+a2+a3+…+an)+(b1+b2+b3+b4+b5+…+bn)=10n+·++(n-4)=-n2+17n-,
由Sn≥200得-n2+17n-≥200,
即n2-68n+843≤0,得34-≤n≤21.
所以结合实际情况,可知到2040年累计发放汽车牌照超过200万张.
19.解:(1)因为2n共有n+1个正因数,它们是1,2,22,…,2n,
所以an=I(2n)==1+++…+==2-,
即an=2-,所以nan=2n-,
所以Tn=(2×1-)+(2×2-)+(2×3-)+…+(2n-)
=2(1+2+3+…+n)-(+++…+).
令An=1+2+3+…+n,则An=;
令Gn=+++…++,
则Gn=+++…++,
两式相减,得Gn=+++…+-=-=1-,
所以Gn=2-,
所以Tn=n2+n-2+.
(2)证明:因为p,m,n为互不相等的质数,则p3的正因数有4个,它们是1,p,p2,p3,
m,n的正因数均有2个,分别为1,m和1,n;
p3mn的正因数有4×2×2=16个,分别为1,p,p2,p3,m,mp,mp2,mp3,n,np,np2,np3,mn,mnp,mnp2,mnp3.
所以I(p3)=,I(m)=,I(n)=,
I(p3mn)=
=
=
=
=··
=I(p3)I(m)I(n).
因为2 024=23×11×23,所以I(2 024)=I(23×11×23)=I(23)I(11)I(23)
=××=××=.
章末检测(六) 导数及其应用
1.D 2.D 3.D 4.A 5.D 6.C 7.D 8.A 9.ACD
10.AD 由题意得f'(x)=(x>0),令f'(x)>0,得x>3;令f'(x)<0,得0<x<3;令f'(x)=0,得x=3,故函数f(x)在区间(0,3)上单调递减,在区间(3,+∞)上单调递增,在点x=3处有极小值1-ln 3<0;又f(1)=>0,f(e)=-1<0,f=+1>0.所以f(x)在区间内无零点,在区间(1,e)内有零点.
11.ABC 由题意,f'(x)=x2+2x=x(x+2),故f(x)在(-∞,-2),(0,+∞)上单调递增,在(-2,0)上单调递减,作出其大致图象如图所示,令x3+x2-=-得,x=0或x=-3,则结合图象可知,解得a∈[-3,0).故选A、B、C.
12.2 - 解析:∵函数f(x)=sin 2x+sin x,∴f'(x)=cos 2x+cos x=2cos2x+cos x-1=2-(x∈R).当cos x=-时,f'(x)取得最小值-;当cos x=1时,f'(x)取得最大值2.
13.a≥0 解析:f'(x)='=a+,由题意得,a+≥0对x∈(0,+∞)恒成立,所以a≥-在x∈(0,+∞)上恒成立,所以a≥0.
14.y=(+1)x (0,1) 解析:当a=0时,f(x)=ln x+x,f(e)=ln e+e=e+1,所以f'(x)=+1,曲线y=f(x)在点(e,f(e))处的切线斜率k=f'(e)=+1,所以切线方程为y-(e+1)=(+1)(x-e),化简得y=(+1)x;函数f(x)有两个零点,等价于方程a=有两解,即y=与y=a有两个交点,令g(x)=(x>0),则g'(x)=,令g'(x)=0,得1-2ln x-x=0,解得x=1,因为φ(x)=1-2ln x-x为减函数,故g'(x)=0有唯一解,所以当x∈(0,1)时,g'(x)>0,当x∈(1,+∞),g'(x)<0,所以g(x)在(0,1)单调递增,在(1,+∞)单调递减,又g(1)==1,当x→+∞时,g(x)→0,当x→0时,g(x)→-∞,作出函数y=g(x)的图象如图所示,所以当a∈(0,1)时,f(x)有两个零点.
15.解:(1)选择①f(-1)=-4,f'(1)=0.
∵f'(x)=3x2+2ax+b,
由f(-1)=-4,f'(1)=0,可得
解得a=-2,b=1.
选择②f(1)=0,f'(0)=1.
∵f'(x)=3x2+2ax+b,由f(1)=0,f'(0)=1,可得解得a=-2,b=1.
选择③f(x)在(-1,f(-1))处的切线方程为y=8x+4.
∵f'(x)=3x2+2ax+b,
由f(x)在(-1,f(-1))处的切线方程为y=8x+4,可得解得a=-2,b=1.
(2)由(1)得f(x)=x3-2x2+x,∴f'(x)=3x2-4x+1,
由f'(x)=0得x1=,x2=1,
当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表:
x 1
f'(x) + 0 - 0 +
f(x) ↗ 极大值 ↘ 极小值 ↗
所以函数的极小值为f(1)=0.
16.解:(1)f'(x)=+2x,由于直线2x+y-4=0的斜率为-2,且过点(1,2),故解得
(2)由(1)知y=+,则y'=x2.
设切点为(x0,y0),则切线斜率k=y'=,
故切线方程为y--=(x-x0).
由切线过点(2,4),代入可解得x0=2或x0=-1,
∴切点为(2,4)或(-1,1),
则切线方程为4x-y-4=0或x-y+2=0.
17.解:(1)f(x)的定义域为(0,+∞),且f'(x)=,
当a≤0时,f'(x)>0,此时f(x)在(0,+∞)上单调递增,
当a>0时,f'(x)>0 0<x<,f'(x)<0 x>,
即f(x)在上单调递增,在上单调递减,
综上可知:当a≤0时,f(x)在(0,+∞)上单调递增;
当a>0时,f(x)在上单调递增,在上单调递减.
(2)由(1)知当a≤0时,f(x)在(0,+∞)上单调递增,函数f(x)至多有一个零点,不合题意;
当a>0时,f(x)在上单调递增,在上单调递减,f(x)max=f=ln -a=-(ln a+1),
当a≥时,f(x)max=f=-(ln a+1)≤0,
函数f(x)至多有一个零点,不合题意;
当0<a<时,f(x)max=f=-(ln a+1)>0,
由于1∈,且f(1)=ln 1-·a·12=-a<0,
由零点存在性定理知f(x)在上存在唯一零点,
由于>,且f=ln -a=ln -<-=0,
由零点存在性定理知f(x)在上存在唯一零点,所以当0<a<时,f(x)有两个零点.
综上,实数a的取值范围是.
18.解:设包装盒的高为h cm,底面边长为a cm.由已知得a=x,h==(30-x),0<x<30.
(1)S=4ah=8x(30-x)=-8(x-15)2+1 800,0<x<30,所以当x=15时,S取得最大值.
(2)V=a2h=2(-x3+30x2),V'=6x(20-x).
令V'=0,得x=0(舍去)或x=20.
当x∈(0,20)时,V'>0;当x∈(20,30)时,V'<0.
所以当x=20时,V取得极大值,也是最大值,此时=,即包装盒的高与底面边长的比值为.
19.解:(1)由题意可得f'(x)=+=(x>0),
当a≥0时,f'(x)>0,f(x)在(0,+∞)上是增函数,
f(x)不存在最小值;
当a<0时,由f'(x)=0得x=-a,且0<x<-a时,f'(x)<0,x>-a时,f'(x)>0.
所以x=-a时,f(x)取得极小值且为最小值,
由f(-a)=ln(-a)+1=2,解得a=-e.
(2)g(x)<x2即ln x-a<x2,即a>ln x-x2,
故g(x)<x2在(0,e]上恒成立,也就是a>ln x-x2在(0,e]上恒成立.
设h(x)=ln x-x2,则h'(x)=-2x=,
由h'(x)=0及0<x≤e得x=.
当0<x<时,h'(x)>0,当<x≤e时,h'(x)<0,即h(x)在上为增函数,在上为减函数,
所以当x=时,h(x)取得最大值为h=ln -.
所以g(x)<x2在(0,e]上恒成立时,a的取值范围为.
模块综合检测
1.B 2.D 3.B 4.C 5.A 6.B 7.B 8.C 9.BCD
10.ABD 设等差数列{an}的公差为d,因为a7=3a5,可得a1+6d=3(a1+4d),解得a1=-3d,又由等差数列{an}是递增数列,可知d>0,则a1<0,故A、B正确;因为Sn=n2+n=n2-n,由n=-=可知,当n=3或n=4时Sn最小,故C错误;令Sn=n2-n>0,解得n<0或n>7,即Sn>0时n的最小值为8,故D正确.故选A、B、D.
11.ACD 由题意得f'(x)=+2x-10=,x>-1,令2x2-8x+6=0,可得x=1,x=3,则f(x)在(-1,1),(3,+∞)上单调递增,在(1,3)上单调递减,∴x=3是函数f(x)的一个极值点,故A、C正确,B错误;∵f(1)=16ln(1+1)+12-10=16ln 2-9,f(3)=16ln(1+3)+32-10×3=16ln 4-21,又y=16ln 3-16=f(2),根据f(x)在(1,3)上单调递减得f(1)>f(2)>f(3),即16ln 3-16<16ln 2-9,16ln 3-16>16ln 4-21,∴直线y=16ln 3-16与函数y=f(x)的图象有3个交点,故D正确.
12.4x-y-1=0 解析:∵f(x)=xln x+3x,f'(x)=ln x+4,f'(1)=4,∴切线的方程是y-3=4(x-1),即4x-y-1=0.
13.16 解析:∵2a3-+2a11=2(a3+a11)-=4a7-=0,又∵b7=a7≠0,∴b7=a7=4.∴b6b8==16.
14.(0,1) 解析:设g(x)=,则g'(x)=<0,函数g(x)是单调递减函数,不等式f(x)>xf(1)等价于>,解得0<x<1,不等式f(x)>xf(1)的解集为(0,1).
15.解:(1)由-=1,得数列{}是公差为1的等差数列,
又∵==1,∴=n,∴Sn=n2.
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=n2-(n-1)2=2n-1,
又∵a1=1也满足上式,∴an=2n-1(n∈N+).
(2)由(1)知,bn==,
∴Tn=[++…+(-)]==.
由Tn≥得n2≥4n+2,得(n-2)2≥6,∴n≥5,
∴n的最小值为5.
16.解:(1)设等差数列{an}的公差为d,等比数列{bn}的公比为q.由已知b2+b3=12,得b1(q+q2)=12,而b1=2,所以q2+q-6=0.又因为q>0,解得q=2.所以bn=2n.
由b3=a4-2a1,可得3d-a1=8. ①
由S11=11b4,可得a1+5d=16, ②
联立①②,解得a1=1,d=3,由此可得an=3n-2.
所以{an}的通项公式为an=3n-2,{bn}的通项公式为bn=2n.
(2)设数列{a2nbn}的前n项和为Tn,
由a2n=6n-2,
有Tn=4×2+10×22+16×23+…+(6n-2)×2n,
2Tn=4×22+10×23+16×24+…+(6n-8)×2n+(6n-2)×2n+1,
上述两式相减,得-Tn=4×2+6×22+6×23+…+6×2n-(6n-2)×2n+1
=-4-(6n-2)×2n+1
=-(3n-4)×2n+2-16.
得Tn=(3n-4)2n+2+16.
所以数列{a2nbn}的前n项和为(3n-4)2n+2+16.
17.解:(1)∵f'(x)=,f″(x)=-,
∴f'(0)=1,f″(0)=-1,
又R'(x)=,R″(x)=,
由R'(0)=1,R″(0)=-1,
得a=1,b=.
(2)证明:令h(x)=f(x)-R(x)=ln(x+1)-,
则h'(x)=-=>0对x∈(0,+∞)恒成立,
∴h(x)在(0,+∞)上单调递增,
又h(0)=0,
∴h(x)>0,即当x>0时,f(x)>R(x).
∵ln(x+1)>在x∈(0,+∞)时恒成立,
∴ln=ln(1+)>=>,
又cos<,
∴cos<ln.
18.解:(1)依题意得f(x)=-x3+3x-1,f'(x)=-3x2+3=-3(x+1)(x-1),
知f(x)在(-∞,-1)和(1,+∞)上是减函数,在(-1,1)上是增函数,
所以f(x)极小值=f(-1)=-3,f(x)极大值=f(1)=1.
(2)证明:易得x>0时,f(x)最大值=1,
由a≥1知,g(x)≥xln x+(x>0),
令h(x)=xln x+(x>0),
则h'(x)=ln x+1-=ln x+,
注意到h'(1)=0,当x>1时,h'(x)>0;
当0<x<1时,h'(x)<0,
即h(x)在(0,1)上是减函数,在(1,+∞)上是增函数,
h(x)最小值=h(1)=1,即g(x)最小值=1.
综上知对任意x1,x2∈(0,+∞),都有f(x1)≤g(x2).
19.解:(1)当m=5时,所有满足a1=a5=1,S5=6的“约束数列”有:
1,1,2,1,1;1,1,1,2,1;1,2,1,1,1.
(2)p是q的充分不必要条件.理由如下:
当a2 000=2 024时,
∵≤1(n=1,2,…,1 999),∴an+1-an≤1.
则a2 000=(a2 000-a1 999)+(a1 999-a1 998)+(a1 998-a1 997)+…+(a2-a1)+a1≤1 999+a1=2 024,
当且仅当a2 000-a1 999=a1 999-a1 998=a1 998-a1 997=…=a2-a1=1时,a2 000=2 024成立,
∴“约束数列”{an}是公差为1的等差数列.
当“约束数列”{an}是等差数列时,由≤1,
得an+1-an=1或an+1-an=0或an+1-an=-1,
若an+1-an=0,则{an}的公差为0,∴a2 000=a1=25;
若an+1-an=-1,则{an}的公差为-1,
∴a2 000=a1-1 999=-1 974;
若an+1-an=1,则{an}的公差为1,
∴a2 000=a1+1 999=2 024,
即当“约束数列”{an}是等差数列时,a2 000=25或-1 974或2 024.
综上得p是q的充分不必要条件.
(3)∵a1=1,a2k=0,∴要使得取最大值,则an≥0,当且仅当同时满足以下三个条件时,取最大值.
①当2≤n≤k时,an-an-1=1;
②当k+1≤n≤2k时,an-an-1=-1;
③当2k+1≤n≤m时,an-an-1=1.
∴=[×2-k]+
=k2+.
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