模块综合测评(一)
(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)
1.一个等差数列的第5项等于10,前3项的和等于3,那么( )
A.它的首项是-2,公差是3
B.它的首项是2,公差是-3
C.它的首项是-3,公差是2
D.它的首项是3,公差是-2
A [由题意得即解得a1=-2,d=3.]
2.+1与-1的等比中项是( )
A.1
B.-1
C.±1
D.
C [设x为+1与-1的等比中项,则x2=(+1)(-1)=1,∴x=±1.]
3.一辆汽车按规律s=at2+1做直线运动,若汽车在t=2时的瞬时速度为12,则a=( )
A.
B.
C.2
D.3
D [由s=at2+1得v(t)=s′=2at,依题意v(2)=12,所以2a·2=12,得a=3.]
4.曲线y=4x-x3在点(-1,-3)处的切线方程是( )
A.y=7x+4
B.y=x-4
C.y=7x+2
D.y=x-2
D [y′|x=-1=(4-3x2)|x=-1=1,∴切线方程为y+3=x+1,即y=x-2.]
5.在等差数列{an}中,a5,a10是方程x2-10x-6=0的两个根,则{an}的前14项和为( )
A.55
B.60
C.65
D.70
D [∵在等差数列{an}中,a5,a10是方程x2-10x-6=0的两个根,∴a5+a10=10,
∴{an}的前14项和S14=(a1+a14)=7(a5+a10)=7×10=70.故选D.]
6.已知等比数列{an}(a1≠a2)的公比为q,且a7,a1,a4成等差数列,则q等于( )
A.1或-
B.-
C.
D.1
B [在等比数列{an}中,由a1≠a2,得q≠1,
因为a7,a1,a4成等差数列,所以a7+a4=2a1,
即a4(q3+1)=2,所以q6+q3-2=0,解得q3=1(舍)或q3=-2.所以q=-.]
7.下列函数中,x=0是其极值点的函数是( )
A.f(x)=-x3
B.f(x)=-cos
x
C.f(x)=sin
x-x
D.f(x)=
B [对于A,f′(x)=-3x2≤0恒成立,在R上单调递减,没有极值点;对于B,f′(x)=sin
x,当x∈(-π,0)时,f′(x)<0,当x∈(0,π)时,f′(x)>0,故f(x)=-cos
x在x=0的左侧区间(-π,0)内单调递减,在其右侧区间(0,π)内单调递增,所以x=0是f(x)的一个极小值点;对于C,f′(x)=cos
x-1≤0恒成立,在R上单调递减,没有极值点;对于D,f(x)=在x=0处没有定义,所以x=0不可能成为极值点.综上可知,答案选B.]
8.设Sn为数列{an}的前n项和,且Sn=(an-1)(n∈N
),则an=( )
A.3(3n-2n)
B.3n+2n
C.3n
D.3·2n-1
C [由Sn=(an-1)(n∈N
)可得Sn-1=(an-1-1)(n≥2,n∈N
),两式相减可得an=an-an-1(n≥2,n∈N
),即an=3an-1(n≥2,n∈N
).又a1=S1=(a1-1),解得a1=3,所以数列{an}是以3为首项,3为公比的等比数列,则an=3n.]
二、多项选择题(本大题共4小题,每小题5分,共20分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得5分,部分选对的得3分,有选错的得0分)
9.若物体的运动规律是s=f(t),则物体在时刻t0的瞬时速度可以表示为( )
A.li
B.li
C.f′(t0)
D.f′(t)
AC [物体在时刻t0的瞬时速度,即为该点处的导数,故选AC.]
10.已知Sn是等差数列{an}的前n项和,且S3=2a1,则下列结论正确的是( )
A.a4=0
B.S4=S3
C.S7=0
D.{an}是递减数列
ABC [设等差数列{an}的公差为d,由S3=2a1,得3a1+3d=2a1,即a1+3d=0,所以a4=0,S4=S3,S7=7a1+21d=7(a1+3d)=0,故选项A,B,C正确.]
11.等差数列{an}的公差d<0,且a=a,则数列{an}的前n项和Sn取最大值时的项数n可能是( )
A.4
B.5
C.
6
D.7
BC [由题设可知a1=-a11,所以a1+a11=0,所以a6=0.因为d<0,故a5>0,a7<0,所以n=5或6.]
12.在平面直角坐标系中,横、纵坐标均为整数的点叫做格点.若函数图像恰好经过k个格点,则称函数为k阶格点函数.已知函数:
①y=sin
x;
②y=cos;③y=ex-1;④y=x2.
其中为一阶格点函数的序号有( )
A.①
B.②
C.③
D.④
AC [对于①,注意到y=sin
x的值域是[-1,1];当sin
x=0时,x=kπ(k∈Z),此时相应的整数x=0;当sin
x=±1时,x=kπ+(k∈Z),此时没有相应的整数x,因此函数y=sin
x仅过唯一的整点(0,0),该函数是一阶格点函数.同理可知,对于②,函数y=cos不是一阶格点函数.对于③,令y=ex-1=k(k∈Z)得ex=k+1>0,x=ln(k+1),仅当k=0时,x=0∈Z,因此函数y=ex-1是一阶格点函数.对于④,注意到函数y=x2的图像经过多个整点,如点(0,0),(1,1),因此函数y=x2不是一阶格点函数.综上所述知选AC.]
三、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分,把答案填在题中横线上)
13.已知Sn是等比数列{an}的前n项和,a5=-2,a8=16,则公比q=________,S6等于________.(本题第1空2分,第2空3分)
-2 [∵{an}为等比数列,∴a8=a5q3,∴q3==-8,∴q=-2.
又a5=a1q4,∴a1==-,∴S6===.]
14.已知f(x)=x(2
019+ln
x),f′(x0)=2
020,则x0=________.
1 [f′(x)=2
019+ln
x+1=2
020+ln
x,
又∵f′(x0)=2
020,
∴f′(x0)=2
020+ln
x0=2
020,则ln
x0=0,x0=1.]
15.已知数列{an}的通项公式an=(-1)n(2n-1),则a1+a2+a3+…+a10=________.
10 [观察可知a1+a2=2,a3+a4=2,…,a9+a10=2,故a1+a2+a3+…+a10=10.]
16.定义域为R的函数f(x)满足f(1)=1,且f(x)的导函数f′(x)>,则满足2f(x)
{x|x<1} [令g(x)=2f(x)-x-1.因为f′(x)>,所以g′(x)=2f′(x)-1>0.所以g(x)为单调增函数.因为f(1)=1,
所以g(1)=2f(1)-1-1=0.
所以当x<1时,g(x)<0,即2f(x)四、解答题(本大题共6小题,共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤)
17.(本小题满分10分)和为114的三个数是一个公比不为1的等比数列的连续三项,也是一个等差数列的第1项,第4项,第25项,求这三个数.
[解] 由题意,设这三个数分别是,a,aq,且q≠1,则+a+aq=114.①
令这个等差数列的公差为d,则a=+(4-1)·d,
∴d=.
又有aq=+24××,②
由②得(q-1)(q-7)=0,∵q≠1,∴q=7,
代入①得a=14,则所求三个数为2,14,98.
18.(本小题满分12分)已知函数f(x)=x3-2ax2+bx,其中a、b∈R,且曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线斜率为3.
(1)求b的值;
(2)若函数f(x)在x=1处取得极大值,求a的值.
[解] (1)f′(x)=a2x2-4ax+b,由题意得f′(0)=b=3.∴b=3.
(2)∵函数f(x)在x=1处取得极大值,
∴f′(1)=a2-4a+3=0,解得a=1或a=3.
①当a=1时,f′(x)=x2-4x+3=(x-1)(x-3),
x、f′(x)、f(x)的变化情况如下表:
x
(-∞,1)
1
(1,3)
3
(3,+∞)
f′(x)
+
0
-
0
+
f(x)
↗
极大值
↘
极小值
↗
由上表知,函数f(x)在x=1处取得极大值,符合题意.
②当a=3时,f′(x)=9x2-12x+3=3(3x-1)(x-1),
x、f′(x)、f(x)的变化情况如下表:
x
-∞,
,1
1
(1,+∞)
f′(x)
+
0
-
0
+
f(x)
↗
极大值
↘
极小值
↗
由上表知,函数f(x)在x=1处取得极小值,不符合题意.
综上所述,若函数f(x)在x=1处取得极大值,a的值为1.
19.(本小题满分12分)求数列1,3a,5a2,7a3,…,(2n-1)·an-1的前n项和.
[解] 当a=0时,Sn=1.
当a=1时,Sn=1+3+5+7+…+(2n-1)==n2.
当a≠0且a≠1时,
Sn=1+3a+5a2+…+(2n-3)an-2+(2n-1)an-1,
aSn=a+3a2+5a3+…+(2n-3)an-1+(2n-1)an,
两式相减,有
(1-a)Sn=1+2a+2a2+…+2an-1-(2n-1)an=1+2-(2n-1)an,
此时Sn=+.
当a=0时,也满足此式.
综上,Sn=
20.(本小题满分12分)某个体户计划经销A,B两种商品,据调查统计,当投资额为x(x≥0)万元时,在经销A,B商品中所获得的收益分别为f(x)万元与g(x)万元,其中f(x)=a(x-1)+2,g(x)=6ln(x+b)(a>0,b>0).已知投资额为零时收益为零.
(1)求a,b的值;
(2)如果该个体户准备投入5万元经销这两种商品,请你帮他制定一个资金投入方案,使他能获得最大利润.
[解] (1)由投资额为零时收益为零,可知f(0)=-a+2=0,g(0)=6ln
b=0,
解得a=2,b=1.
(2)由(1)可得f(x)=2x,g(x)=6ln
(x+1).
设投入经销B商品的资金为x万元(0<x≤5),则投入经销A商品的资金为(5-x)万元,
设所获得的收益为S(x)万元,则S(x)=2(5-x)+6ln
(x+1)=6ln
(x+1)-2x+10(0<x≤5).
S′(x)=-2,令S′(x)=0,得x=2.
当0<x<2时,S′(x)>0,函数S(x)单调递增;
当2<x≤5时,S′(x)<0,函数S(x)单调递减.
所以,当x=2时,函数S(x)取得最大值,S(x)max=S(2)=6ln
3+6≈12.6万元.
所以,当投入经销A商品3万元,B商品2万元时,他可获得最大收益,收益的最大值约为12.6万元.
21.(本小题满分12分)已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=-2,且满足Sn=an+1+n+1(n∈N
).
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若bn=log3(-an+1),设数列的前n项和为Tn,求证:Tn<.
[解] (1)由Sn=an+1+n+1(n∈N
),得Sn-1=an+n(n≥2,n∈N
),
两式相减,并化简,得an+1=3an-2,
即an+1-1=3(an-1).
因为a1-1=-2-1=-3≠0,
所以{an-1}是以-3为首项,3为公比的等比数列,
所以an-1=(-3)·3n-1=-3n,故an=-3n+1.
22.(本小题满分12分)已知函数f(x)=x3+3ax2+3x+1.
(1)当a=-时,讨论f(x)的单调性;
(2)若x∈[2,+∞)时,f(x)≥0,求a的取值范围.
[解] (1)当a=-时,f(x)=x3-3x2+3x+1,f′(x)=3x2-6x+3.
令f′(x)=0,得x1=-1,x2=+1.
当x∈(-∞,-1)时,f′(x)>0,f(x)在(-∞,-1)上是增函数;
当x∈(-1,+1)时,f′(x)<0,f(x)在(-1,+1)上是减函数;
当x∈(+1,+∞)时,f′(x)>0,f(x)在(+1,+∞)上是增函数.
(2)由f(2)≥0,得a≥-.
当a≥-,x∈[2,+∞)时,
f′(x)=3(x2+2ax+1)≥3=3·(x-2)>0,
所以f(x)在[2,+∞)上是增函数,于是当x∈[2,+∞)时,f(x)≥f(2)≥0.
综上,a的取值范围是.
8/8模块综合测评(二)
(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.已知在等比数列{an}中,a5=4,a8=,则公比q=( )
A.2
B.-2
C.
D.-
C [因为{an}为等比数列,a5=4,a8=,所以a8=a5q3,即=4q3,解得q=.故选C.]
2.设正弦函数y=sin
x在x=0和x=附近的瞬时变化率为k1、k2,则k1、k2的大小关系为( )
A.k1>k2
B.k1C.k1=k2
D.不确定
A [y=sin
x,y′=cos
x,∴k1=cos
0=1,k2=cos
=0,k1>k2.]
3.已知函数f(x)=x2+2f′(1)ln
x,则曲线y=f(x)在x=1处的切线斜率为( )
A.1
B.2
C.-1
D.-2
D [f′(x)=2x+,令x=1得
f′(1)=2×1+2f′(1),所以f′(1)=-2.
即曲线y=f(x)在x=1处的切线斜率k=-2,故选D.]
4.已知{an}是等差数列,且a1+a4+a7=45,a2+a5+a8=39,则a3+a6+a9的值是( )
A.24
B.27
C.30
D.33
D [根据等差数列的性质可知a1+a4+a7,a2+a5+a8,a3+a6+a9也成等差数列,故a3+a6+a9=2×39-45=33.故选D.]
5.等比数列{an}满足a2+8a5=0,设Sn是数列的前n项和,则=( )
A.-11
B.-8
C.5
D.11
A [由a2+8a5=0得a1q+8a1q4=0,解得q=-.易知是等比数列,公比为-2,首项为,所以S2==-,S5==,所以=-11,故选A.]
6.函数y=f(x)的导函数y=f′(x)的图像如图所示,则函数y=f(x)的图像可能是( )
A B C D
D [观察导函数f′(x)的图像可知,f′(x)的函数值从左到右依次为小于0,大于0,小于0,大于0,∴对应函数f(x)的增减性从左到右依次为减、增、减、增.观察选项可知,排除A,C.如图所示,f′(x)有3个零点,从左到右依次设为x1,x2,x3,且x1,x3是极小值点,x2是极大值点,且x2>0,故选项D正确,故选D.]
7.已知数列{an}的前n项和Sn=2n2-3n(n∈N
),若p-q=5,则ap-aq等于( )
A.10
B.15
C.-5
D.20
D [因为Sn=2n2-3n(n∈N
),所以an=Sn-Sn-1=4n-5(n≥2).又a1=S1=-1,适合上式,所以数列{an}的通项公式为an=4n-5(n∈N
).于是ap-aq=4(p-q)=20.故选D.]
8.《张丘建算经》是我国古代内容极为丰富的数学名著,书中有如下问题:“今有女不善织,日减功迟,初日织五尺,末日织一尺,今三十织迄,问织几何.”其大意为:有个女子不善织布,每天比前一天少织同样多的布,第一天织五尺,最后一天织一尺,三十天织完,问三十天共织布( )
A.30尺
B.90尺
C.150尺
D.180尺
B [由题意知,该女子每天织布的数量组成等差数列{an},其中a1=5,a30=1,∴S30==90,即共织布90(尺).故选B.]
二、多项选择题(本大题共4小题,每小题5分,共20分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得5分,部分选对的得3分,有选错的得0分)
9.设x=-2与x=4是函数f(x)=x3+ax2+bx的两个极值点,则( )
A.a=-3
B.a=3
C.
b=24
D.
b=-24
AD [由题意知,-2,4是函数f′(x)=0的两个根,f′(x)=3x2+2ax+b,所以?故选AD.]
10.在如图的表格中,如果每格填上一个数后,每一横行成等差数列,每一纵列成等比数列,那么( )
2
4
1
2
m
x
y
z
A.x=1
B.y=
C.z=
D.m=5
ABC [由表格知,第三列为首项为4,公比为的等比数列,∴x=1.根据每行成等差数列得第四列前两个数字分别为5,,故第四列所成的等比数列的公比为,∴y=5×3=,同理z=6×4=,故选ABC.]
11.设等差数列{an}的前n项和为Sn,且满足S2
020>0,S2
021<0,则下列说法正确的是( )
A.S1
010最大
B.|a1
010|>|a1
011|
C.a1
011>0
D.数列中绝对值最小的项为a1
011
ABD [∵S2
020>0,S2
021<0,
∴>0,=2
021a1
011<0,∴a1
010+a1
011>0,a1
011<0,可得a1
010>0,a1
011<0,|a1
010|>|a1
011|,故A,B都正确,C错误,由等差数列的单调性即可得出:此数列中绝对值最小的项为a1
011,故D正确.故选ABD.]
12.设x3+ax+b=0,其中a,b均为实数.下列条件中,使得该三次方程仅有一个实根的是( )
A.a=-3,b=-3
B.a=-3,b=2
C.a=1,b=2
D.a=0,b=2
ACD [令f(x)=x3+ax+b,求导得f′(x)=3x2+a,当a≥0时,f′(x)≥0,所以f(x)单调递增,且至少存在一个数使f(x)<0,至少存在一个数使f(x)>0,所以f(x)=x3+ax+b必有一个零点,即方程x3+ax+b=0仅有一根,故CD正确;当a<0时,若a=-3,则f′(x)=3x2-3=3(x+1)(x-1),易知,f(x)在(-∞,-1),(1,+∞)上单调递增,在[-1,1]上单调递减,所以f(x)极大=f(-1)=-1+3+b=b+2,f(x)极小=f(1)=1-3+b=b-2,要使方程仅有一根,则f(x)极大=b+2<0或者f(x)极小=b-2>0,解得b<-2或b>2,故A正确.所以使得三次方程仅有一个实根的是ACD.]
三、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分,把答案填在题中横线上)
13.若等差数列{an}和等比数列{bn}满足a1=b1=-1,a4=b4=8,则=________.
1 [设等差数列的公差和等比数列的公比分别为d和q,则-1+3d=-q3=8,
解得q=-2,d=3,那么==1.]
14.曲线y=cos
x-在点(0,1)处的切线方程为________.
y=-x+1 [y′=-sin
x-,将x=0代入,可得切线斜率为-.所以切线方程为y-1=-x,即y=-x+1.]
15.已知三次函数
f(x)过原点,且当x=1时,有极大值4;当x=3时,有极小值0,则函数
f(x)=__________________________.
x3-6x2+9x [设函数f(x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0),
∵函数图像过原点,∴d=0,f′(x)=3ax2+2bx+c,
由题意得,即,解得,∴f(x)=x3-6x2+9x.]
16.已知数列{an}的前n项和为Sn,数列{an}为,,,,,,,,,,…,,,…,,…,若Sk=14,则k=________,ak=________.(本题第1空2分,第2空3分)
7 [因为++…+==-,++…+==,所以数列,+,++,…,++…+是首项为,公差为的等差数列,
所以该数列的前n项和Tn=+1++…+=.令Tn==14,解得n=7,所以ak=.]
三、解答题(本大题共6小题,共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤)
17.(本小题满分10分)
已知等差数列{an}的前n项和为Sn,n∈N
,a3=5,S10=100.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设bn=2an+2n,求数列{bn}的前n项和Tn.
[解] (1)设等差数列{an}的公差为d,
由题意,得解得
所以an=2n-1.
(2)因为bn=2an+2n=×4n+2n,
所以Tn=b1+b2+…+bn=(4+42+…+4n)+2(1+2+…+n)
=+n2+n=×4n+n2+n-.
18.(本小题满分12分)设函数f(x)=[ax2-(3a+1)x+3a+2]ex.
(1)若曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线斜率为0,求a;
(2)若f(x)在x=1处取得极小值,求a的取值范围.
[解] (1)因为f(x)=[ax2-(3a+1)x+3a+2]ex,
所以f′(x)=[ax2-(a+1)x+1]ex,
f′(2)=(2a-1)e2.
由题设知f′(2)=0,即(2a-1)e2=0,解得a=.
(2)由(1)得f′(x)=[ax2-(a+1)x+1]ex=(ax-1)(x-1)ex.
若a>1,则当x∈时,f′(x)<0;
当x∈(1,+∞)时,f′(x)>0,所以f(x)在x=1处取得极小值.
若a≤1,则当x∈(0,1)时,ax-1≤x-1<0,所以f′(x)>0.
所以1不是f(x)的极小值点.
综上可知,a的取值范围是(1,+∞).
19.(本小题满分12分)已知公差大于零的等差数列{an}的前n项和为Sn,且满足:a3·a4=117,a2+a5=22.
(1)求数列{an}的通项公式an;
(2)若数列{bn}是等差数列,且bn=,求非零常数c.
[解] (1)
∵{an}为等差数列,∴
a3+a4=a2+a5=22,
又a3·a4=117,
∴a3,a4是方程x2-22x+117=0的两个根.
又公差d>0,
∴a3∴∴
∴an=4n-3.
(2)由(1)知,Sn=n·1+·4=2n2-n,
∴bn==,
∴b1=,b2=,b3=.
∵{bn}是等差数列,∴2b2=b1+b3,
∴2c2+c=0,∴c=-(c=0舍去).
20.(本小题满分12分)某投资商到一开发区投资72万元建起了一座蔬菜加工厂,经营中,第一年支出12万元,以后每年支出增加4万元,从第一年起每年蔬菜销售收入50万元.设f(n)表示前n年的纯利润总和,(f(n)=前n年的总收入-前n年的总支出-投资额72万元).
(1)该厂从第几年开始盈利?
(2)该厂第几年年平均纯利润达到最大?并求出年平均纯利润的最大值.
[解] (1)由题意知f(n)=50n--72=-2n2+40n-72.
由f(n)>0,即-2n2+40n-72>0,解得2由n∈N
知,从第三年开始盈利.
(2)年平均纯利润=40-2≤16,当且仅当n=6时等号成立.
即第6年,投资商年平均纯利润达到最大,年平均纯利润最大值为16万元.
21.(本小题满分12分)已知数列{an}的前n项和为Sn=-n2+2kn(k∈N
),且Sn的最大值为4.
(1)求数列{an}的通项公式an;
(2)令bn=,求数列{bn}的前n项和.
[解] (1)由题意知,当n=-=k时,Sn取得最大值4,所以-k2+2k·k=k2=4,解得k=2或k=-2(舍去),所以Sn=-n2+4n.当n=1时,a1=S1=3.
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=5-2n.经验证n=1时也符合该式.
故数列{an}的通项公式为an=5-2n(n∈N
).
(2)由(1)知bn=.
设数列{bn}的前n项和为Tn,则
Tn=++++…+,
Tn=++++…+,
22.(本小题满分12分)已知函数f(x)=ln(1+x)-x+x2(k≥0).
(1)当k=2时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)求f(x)的单调区间.
[解] (1)当k=2时,f(x)=ln
(1+x)-x+x2,
f′(x)=-1+2x.
由于f(1)=ln
2,f′(1)=,
所以曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为
y-ln
2=(x-1),即3x-2y+2ln
2-3=0.
(2)f′(x)=,x∈(-1,+∞).
当k=0时,f′(x)=-.
所以,在区间(-1,0)上,f′(x)>0;在区间(0,+∞)上,f′(x)<0.
故f(x)的单调递增区间是(-1,0),单调递减区间是(0,+∞).
当0<k<1时,由f′(x)==0,得x1=0,x2=>0.
所以,在区间(-1,0)和上,f′(x)>0;在区间上,f′(x)<0.
故f(x)的单调递增区间是(-1,0)和,单调递减区间是.
当k=1时,f′(x)=.
故f(x)的单调递增区间是(-1,+∞).
当k>1时,由f′(x)==0,
得x1=∈(-1,0),x2=0.
所以,在区间和(0,+∞)上,f′(x)>0;
在区间上,f′(x)<0.
故f(x)的单调递增区间是和(0,+∞),
单调递减区间是.
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