山西省重点中学协作体2015-2016学年高二数学下学期第一次联考试卷(含解析)
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2015-2016学年山西省重点中学协作体高二(下)第一次联考数学试
卷
一.选择题:本大题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的ABCD四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.已知全集U=R,集合A={x|<0},B={x|x≥1},则集合{x|x≤0}等于()
A.A∩B B.A∪B C.∁U(A∩B)D.∁U(A∪B)
2.设四边形ABCD的两条对角线为AC,BD,则“四边形ABCD为菱形”是“AC⊥BD”的()A.充分不必要条件B.必要不充分条件
C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件
3.已知等比数列{a n}的前n项和S n,且a1+a3=,a2+a4=,则=()
A.4n﹣1B.4n﹣1 C.2n﹣1D.2n﹣1
4.如图是正方体的平面展开图.在这个正方体中,
①BM与ED平行;
②CN与BE是异面直线;
③CN与BM成60°角;
④DM与BN垂直.
以上四个命题中,正确命题的序号是()
A.①②③B.②④ C.③④ D.②③④
5.方程x2+y2+ax+2ay+2a2+a﹣1=0表示的曲线是圆,则a的取值范围是()
A.R B.(﹣∞,﹣2)∪(,+∞)C.(﹣,2)D.(﹣2,)
6.已知f(x+1)为偶函数,且f(x)在区间(1,+∞)上单调递减,a=f(2),b=f(log32),
c=f(),则有()
A.a<b<c B.b<c<a C.c<b<a D.a<c<b
7.已知函数f(x)=x2的图象在点A(x1,f(x1))与点B(x2,f(x2))处的切线互相垂直,并交于点P,则点P的坐标可能是()
A.(﹣,3)B.(0,﹣4)C.(2,3)D.(1,﹣)
8.在正方体ABCD﹣A1B1C1D1的各个顶点与各棱的中点共20个点中,任取2点连成直线,在这些直线中任取一条,它与对角线BD1垂直的概率为()
A. B. C. D.
9.设原命题为:“若空间两个向量与(≠)共线,则存在实数λ,使得=λ”,
则其逆命题、否命题、逆否命题为真的个数()
A.1 B.2 C.3 D.4
10.若a>b>0,则下列不等式中一定成立的是()
A.a+B.a﹣C.D.
11.设变量x,y满足约束条件:,则目标函数z=的最小值为()
A.2 B.1 C.4 D.5
12.△ABC中,a,b,c分别为∠A,∠B,∠C的对边,如果a,b,c成等差数列,∠B=30°,
△ABC的面积为,那么b为()
A.B.C.D.
二.填空题:本大题共4小题,共20分.
13.设,q:0<x<m,若p是q成立的充分不必要条件,则m的取值范围是.
14.函数y=log3(2cosx+1),x∈的值域是.
15.定义在R上的函数f(x):当sinx≤cosx时,f(x)=cosx;当sinx>cosx时,f(x)=sinx.给出以下结论:
①f(x)是周期函数
②f(x)的最小值为﹣1
③当且仅当x=2kπ(k∈Z)时,f(x)取最大值
④当且仅当时,f(x)>0
⑤f(x)的图象上相邻最低点的距离是2π
其中正确命题的序号是.(把你认为正确命题的序号都填上)
16.已知x>0,y>0,且,若x+2y>m2+2m恒成立,则实数m的取值范围
是.
三.解答题:本大题共6小题,共70分.解答时必须写出必要文字说明.
17.已知函数f(x)=sinx+acosx的一个零点是.
(Ⅰ)求实数a的值;
(Ⅱ)设g(x)=[f(x)]2﹣2sin2x,求g(x)的单调递增区间.
18.在△ABC中,角A,B,C的对应边分别是a,b,c满足b2+c2=bc+a2.
(Ⅰ)求角A的大小;
(Ⅱ)已知等差数列{a n}的公差不为零,若a1cosA=1,且a2,a4,a8成等比数列,求{}
的前n项和S n.
19.在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知b(cosA﹣2cosC)=(2c﹣a)cosB.
(Ⅰ)求的值;
(Ⅱ)若cosB=,△ABC的周长为5,求b.
20.已知动圆P与圆F1:(x+3)2+y2=81相切,且与圆F2:(x﹣3)2+y2=1相内切,记圆心P 的轨迹为曲线C;设Q为曲线C上的一个不在x轴上的动点,O为坐标原点,过点F2作OQ 的平行线交曲线C于M,N两个不同的点.
(Ⅰ)求曲线C的方程;
(Ⅱ)试探究|MN|和|OQ|2的比值能否为一个常数?若能,求出这个常数;若不能,请说明理由;
(Ⅲ)记△QF2M的面积为S1,△OF2N的面积为S2,令S=S1+S2,求S的最大值.
21.在经济学中,函数f(x)的边际函数定义为Mf(x)=f(x+1)﹣f(x).某公司每月生产x台某种产品的收入为R(x)元,成本为C(X)元,且R(x)=3000x﹣20x2,C(x)=500x+4000(x∈N*).现已知该公司每月生产该产品不超过100台.
(I)求利润函数P(x)I以及它的边际利润函数MP(x);
(II)求利润函数的最大值与边际利润函数的最大值之差.
22.已知函数f(x)=(ax2+bx+c)e x在[0,1]上单调递减且满足f(0)=1,f(1)=0.(1)求a取值范围;
(2)设g(x)=f(x)﹣f′(x),求g(x)在[0,1]上的最大值和最小值.
2015-2016学年山西省重点中学协作体高二(下)第一次联考数学试卷
参考答案与试题解析
一.选择题:本大题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的ABCD四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.已知全集U=R,集合A={x|<0},B={x|x≥1},则集合{x|x≤0}等于()
A.A∩B B.A∪B C.∁U(A∩B)D.∁U(A∪B)
【考点】交、并、补集的混合运算.
【分析】先解分式不等式化简集合A,求出集合A与集合B的并集,观察得到集合{x|x≤0}是集合(A∪B)在实数集中的补集.
【解答】解:由,得x(x﹣1)<0,解得:0<x<1.
所以A={x|<0}={x|0<x<1},
又B={x|x≥1},
则A∪B={x|0<x<1}∪{x|x≥1}={x|x>0},
所以,集合{x|x≤0}=C U(A∪B).
故选D.
2.设四边形ABCD的两条对角线为AC,BD,则“四边形ABCD为菱形”是“AC⊥BD”的()A.充分不必要条件B.必要不充分条件
C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件
【考点】充要条件.
【分析】利用菱形的特征以及对角线的关系,判断“四边形ABCD为菱形”与“AC⊥BD”的推出关系,即可得到结果.
【解答】解:四边形ABCD的两条对角线为AC,BD,则“四边形ABCD为菱形”那么菱形的对角线垂直,即“四边形ABCD为菱形”⇒“AC⊥BD”,
但是“AC⊥BD”推不出“四边形ABCD为菱形”,例如对角线垂直的等腰梯形,或筝形四边形;
所以四边形ABCD的两条对角线为AC,BD,则“四边形ABCD为菱形”是“AC⊥BD”的充分不必要条件.
故选:A.
3.已知等比数列{a n}的前n项和S n,且a1+a3=,a2+a4=,则=()
A.4n﹣1B.4n﹣1 C.2n﹣1D.2n﹣1
【考点】等比数列的性质;等比数列的前n项和.
【分析】利用等比数列{a n}的前n项和S n,且a1+a3=,a2+a4=,求出q=,a1=2,可得a n、
S n,即可得出结论.
【解答】解:∵等比数列{a n }的前n 项和S n ,且a 1+a 3=,a 2+a 4=,
∴两式相除可得公比q=,
∴a 1=2,
∴a n ==,S n ==4(1﹣),
∴=2n ﹣1,
故选:D .
4.如图是正方体的平面展开图.在这个正方体中,
①BM 与ED 平行;
②CN 与BE 是异面直线;
③CN 与BM 成60°角;
④DM 与BN 垂直.
以上四个命题中,正确命题的序号是( )
A .①②③
B .②④
C .③④
D .②③④
【考点】棱柱的结构特征.
【分析】正方体的平面展开图复原为正方体,不难解答本题.
【解答】解:由题意画出正方体的图形如图:
显然①②不正确;③CN 与BM 成60°角,即∠ANC=60°
正确;④DM⊥平面BCN ,所以④正确;
故选C .
5.方程x2+y2+ax+2ay+2a2+a﹣1=0表示的曲线是圆,则a的取值范围是()
A.R B.(﹣∞,﹣2)∪(,+∞)C.(﹣,2)D.(﹣2,)
【考点】二元二次方程表示圆的条件.
【分析】根据圆的一般方程进行求解即可.
【解答】解:若方程x2+y2+ax+2ay+2a2+a﹣1=0表示的曲线是圆,
则a2+(2a)2﹣4(2a2+a﹣1)>0,
即﹣3a2﹣4a+4>0,
则3a2+4a﹣4<0,
解得﹣2<a<,
故选:D
6.已知f(x+1)为偶函数,且f(x)在区间(1,+∞)上单调递减,a=f(2),b=f(log32),
c=f(),则有()
A.a<b<c B.b<c<a C.c<b<a D.a<c<b
【考点】奇偶性与单调性的综合.
【分析】利用函数y=f(x+1)为偶函数得到f(﹣x+1)=f(x+1),可以得到函数关于x=1对称,然后利用当x≥1时,函数的单调性比较大小.
【解答】解:函数y=f(x+1)为偶函数,则f(﹣x+1)=f(x+1),
∴函数y=f(x)关于x=1对称,
∵f(x)在区间(1,+∞)上单调递减,
∴f(x)在区间(﹣∞,1)上单调递增,
则f(2)=f(0),
∵0<<log32,
∴f(0)<f()<f(log32),
故a<c<b,
故选:D.
7.已知函数f(x)=x2的图象在点A(x1,f(x1))与点B(x2,f(x2))处的切线互相垂直,并交于点P,则点P的坐标可能是()
A.(﹣,3)B.(0,﹣4)C.(2,3)D.(1,﹣)
【考点】利用导数研究曲线上某点切线方程.
【分析】由已知函数解析式求得A,B的坐标,求出原函数的导函数,得到函数在A,B两点
出的导数值,由图象在点A(x1,f(x1))与点B(x2,f(x2))处的切线互相垂直得到,
由点斜式写出过A,B两点的切线方程,通过整体运算求得,即P点纵坐标
为,然后逐一核对四个选项可得答案.
【解答】解:由题意可知,(x1≠x2),
由f(x)=x2,得f′(x)=2x,
则过A,B两点的切线斜率k1=2x1,k2=2x2,
又切线互相垂直,
∴k1k2=﹣1,即.
两条切线方程分别为,
联立得(x1﹣x2)[2x﹣(x1+x2)]=0,
∴2x﹣(x1+x2)=0,x=.
代入l1得,,
结合已知选项可知,P点坐标可能是D.
故选:D.
8.在正方体ABCD﹣A1B1C1D1的各个顶点与各棱的中点共20个点中,任取2点连成直线,在这些直线中任取一条,它与对角线BD1垂直的概率为()
A. B. C. D.
【考点】列举法计算基本事件数及事件发生的概率;空间中直线与直线之间的位置关系.【分析】由题意知本题是一个古典概型,试验发生包含的所有事件是从20个点中取2个,但每条棱上3点任取2个是重复的,满足条件的事件是要与面A1DC1平行或在其面内,与A1C1平行或重合的有9条,根据古典概型公式得到结果.
【解答】解:解:由题意知本题是一个古典概型,
从20个点中取2个,共=190,
但每条棱上3点任取2个是重复的,
∴分母为190﹣12+12=166,
要与BD1垂直,则应与面A1DC1平行或在其面内,与A1C1平行或重合的有9条,共27条,
∴P=.
故选:D.
9.设原命题为:“若空间两个向量与(≠)共线,则存在实数λ,使得=λ”,
则其逆命题、否命题、逆否命题为真的个数()
A.1 B.2 C.3 D.4
【考点】四种命题.
【分析】根据四种命题真假关系进行判断即可.
【解答】解:原命题为:“若空间两个向量与(≠)共线,则存在实数λ,使得
=λ”,则原命题正确,
则根据逆否命题的等价性质知,逆否命题为真命题,
命题的逆命题为若空间两个向量与(≠),若存在实数λ,使得=λ”,则两
个向量与(≠)共线,根据共线定理得正确,则逆命题为真命题,
则命题的否命题为真命题,
故其逆命题、否命题、逆否命题都为真命题,
故选:C
10.若a>b>0,则下列不等式中一定成立的是()
A.a+B.a﹣C.D.
【考点】不等式的基本性质.
【分析】根据不等式的性质进行判断即可.
【解答】解:∵a>b>0,
∴>>0,
则a+>0,
故选:A.
11.设变量x,y满足约束条件:,则目标函数z=的最小值为()
A.2 B.1 C.4 D.5
【考点】简单线性规划.
【分析】作出题中不等式组表示的平面区域,得如图的阴影部分.设P(0,﹣1),点Q(x,
y)是区域内的动点,可得z=表示直线PQ的斜率,再将点Q移动,观察倾斜角的变化
即可得到z的最小值,从而得到本题答案.
【解答】解:设直线x+y=3与直线x﹣y=﹣1交于点A,直线x﹣y=﹣1与直线2x﹣y=3交于点B,
直线x+y=3与直线2x﹣y=3交于点C,
可得A(1,2),B(4,5),C(2,1)
不等式组表示的平面区域为直线AB下方,
且在直线AC、BC上方的部分,如图所示.
设P(0,﹣1),点Q(x,y)是区域内的动点
可得z=,表示直线PQ的斜率,运动点Q,可得
当Q与C重合时,z==1,此时z达到最小值
故选:B
12.△ABC中,a,b,c分别为∠A,∠B,∠C的对边,如果a,b,c成等差数列,∠B=30°,
△ABC的面积为,那么b为()
A.B.C.D.
【考点】数列与三角函数的综合.
【分析】根据等差中项的性质可知2b=a+c.平方后整理得a2+c2=4b2﹣2ac.利用三角形面积求得ac的值,进而把a2+c2=4b2﹣2ac.代入余弦定理求得b的值.
【解答】解:∵a,b,c成等差数列,
∴2b=a+c.
平方得a2+c2=4b2﹣2ac.
又△ABC的面积为,且∠B=30°,
故由S△=acsinB=ac•sin30°=ac=,
得ac=2,
∴a2+c2=4b2﹣4.
由余弦定理
cosB====.
解得b2=.
又∵b为边长,
∴b=.
故选C.
二.填空题:本大题共4小题,共20分.
13.设,q:0<x<m,若p是q成立的充分不必要条件,则m的取值范围是
(2,+∞).
【考点】必要条件、充分条件与充要条件的判断.
【分析】将条件关系转化为集合的包含关系;据集合的包含关系得到集合的端点的大小关系,列出不等式即可求出m的范围.
【解答】解:解不等式可得:0<x<2,
因为p是q成立的充分不必要条件,
所以集合{x|0<x<2}是集合{x|0<x<m}的真子集
∴m>2
故答案为:(2,+∞)
14.函数y=log3(2cosx+1),x∈的值域是(﹣∞,1] .
【考点】对数函数的值域与最值.
【分析】利用换元法,结合三角函数和对数函数的图象和性质,即可得到函数的值域.【解答】解:设t=2cosx+1,
∵x∈,
∴,
即0<t≤3,
∵y=log3t为增函数,
∴log3t≤log33=1,
即y≤1,
∴函数的值域为(﹣∞,1],
故答案为:(﹣∞,1].
15.定义在R上的函数f(x):当sinx≤cosx时,f(x)=cosx;当sinx>cosx时,f(x)=sinx.给出以下结论:
①f(x)是周期函数
②f(x)的最小值为﹣1
③当且仅当x=2kπ(k∈Z)时,f(x)取最大值
④当且仅当时,f(x)>0
⑤f(x)的图象上相邻最低点的距离是2π
其中正确命题的序号是①④⑤.(把你认为正确命题的序号都填上)
【考点】三角函数的最值;三角函数的周期性及其求法.
【分析】根据题意,做出函数在一个周期上的图象,观察函数的图象,分别求解函数的周期,最值及取得最值的条件分别进行验证即可.
【解答】解:做出正弦函数y=sinx与y=cosx在一个周期上的图象如下图,取函数的最大值观察图象可知函数以2π为周期的周期函数,故①正确
观察函数的图象可得函数的最小值为﹣,故②错误
当故③错误
由图象可知,当时,f(x)>0,故④正确
由图象可知相邻的最低点的距离为一个周期即2π,故⑤正确
故答案为:①④⑤
16.已知x>0,y>0,且,若x+2y>m2+2m恒成立,则实数m的取值范围是﹣4
<m<2 .
【考点】函数恒成立问题.
【分析】先把x+2y转化为(x+2y)展开后利用基本不等式求得其最小值,然后根据x+2y>m2+2m求得m2+2m<8,进而求得m的范围.
【解答】解:∵,∴x+2y=(x+2y)=4++≥4+2=8
∵x+2y>m2+2m恒成立,
∴m2+2m<8,求得﹣4<m<2
故答案为:﹣4<m<2.
三.解答题:本大题共6小题,共70分.解答时必须写出必要文字说明.
17.已知函数f(x)=sinx+acosx的一个零点是.
(Ⅰ)求实数a的值;
(Ⅱ)设g(x)=[f(x)]2﹣2sin2x,求g(x)的单调递增区间.
【考点】正弦函数的单调性;函数的零点.
【分析】(I)根据函数解析式,得f()=,将sin=、
cos=﹣代入,即可解出a的值;
(II)由(Ⅰ)得 f(x)=sinx+cosx,由二倍角的余弦公式和辅助角公式,化简整理得g
(x)=,结合正弦函数的单调性,解关于x的不等式即可得到求g(x)的
单调递增区间.
【解答】解:(Ⅰ)∵f(x)=sinx+acosx,且,
∴,
即,解之得a=1.
(Ⅱ)由(Ⅰ)得 f(x)=sinx+cosx.
∴g(x)=[f(x)]2﹣2sin2x
=(sinx+cosx)2﹣2sin2x=sin2x+cos2x=.
解不等式,
得,k∈Z.
∴函数g(x)的单调递增区间为,k∈Z.
18.在△ABC中,角A,B,C的对应边分别是a,b,c满足b2+c2=bc+a2.
(Ⅰ)求角A的大小;
(Ⅱ)已知等差数列{a n}的公差不为零,若a1cosA=1,且a2,a4,a8成等比数列,求{}
的前n项和S n.
【考点】数列的求和;等比数列的性质;余弦定理.
【分析】(Ⅰ)由已知条件推导出=,所以cosA=,由此能求出A=.(Ⅱ)由已知条件推导出(a1+3d)2=(a1+d)(a1+7d),且d≠0,由此能求出a n=2n,从而得
以==,进而能求出{}的前n项和S n.
【解答】解:(Ⅰ)∵b2+c2﹣a2=bc,
∴=,
∴cosA=,
∵A∈(0,π),∴A=.
(Ⅱ)设{a n}的公差为d,
∵a1cosA=1,且a2,a4,a8成等比数列,
∴a1==2,且=a2•a8,
∴(a1+3d)2=(a1+d)(a1+7d),且d≠0,解得d=2,
∴a n=2n,
∴==,
∴S n=(1﹣)+()+()+…+()
=1﹣=.
19.在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知b(cosA﹣2cosC)=(2c﹣a)cosB.
(Ⅰ)求的值;
(Ⅱ)若cosB=,△ABC的周长为5,求b.
【考点】余弦定理;三角函数中的恒等变换应用;正弦定理.
【分析】(Ⅰ)已知等式利用正弦定理化简,整理后利用两角和与差的正弦函数公式及诱导公式化简,再利用正弦定理化简即可求出所求式子的值;
(Ⅱ)由第一问c=2a,代入a+b+c=5中,表示出b,利用余弦定理列出关系式,将表示出的b,c以及cosB代入求出a的值,即可确定出b的值.
【解答】解:(Ⅰ)在△ABC中,有===2R,
又b(cosA﹣2cosC)=(2c﹣a)cosB,
∴sinB(cosA﹣2cosC)=(2sinC﹣sinA)cosB,即sinBcosA﹣2sinBcosC=2sinCcosB﹣sinAcosB,
∴sin(A+B)=2sin(B+C),即sinC=2sinA,
则c=2a,即=2;
(Ⅱ)由(Ⅰ)∵c=2a,a+b+c=5,
∴b=5﹣(a+c)=5﹣3a,
由余弦定理得:b2=c2+a2﹣2accosB,
∴(5﹣3a)2=(2a)2+a2﹣4a2×,
解得:a=1或a=5,
当a=1时,b=2;当a=5时,与a+b+c=5矛盾,
则b=2.
20.已知动圆P与圆F1:(x+3)2+y2=81相切,且与圆F2:(x﹣3)2+y2=1相内切,记圆心P 的轨迹为曲线C;设Q为曲线C上的一个不在x轴上的动点,O为坐标原点,过点F2作OQ 的平行线交曲线C于M,N两个不同的点.
(Ⅰ)求曲线C的方程;
(Ⅱ)试探究|MN|和|OQ|2的比值能否为一个常数?若能,求出这个常数;若不能,请说明理由;
(Ⅲ)记△QF2M的面积为S1,△OF2N的面积为S2,令S=S1+S2,求S的最大值.
【考点】直线与圆锥曲线的综合问题.
【分析】(I)设圆心P的坐标为(x,y),半径为R,由已知条件推导出|PF1|+|PF2|=8>|F1F2|=6,从而圆心P的轨迹为以F1,F2为焦点的椭圆,由此能求出圆心P的轨迹C的方程.
(II)设直线OQ:x=my,则直线MN:x=my+3,由,能求出|OQ|2,由,
能求出|MN|,由此能求出|MN|和|OQ|2的比值为常数.
(III)由△QF2M的面积=△OF2M的面积,能求出S=S1+S2的最大值.
【解答】(本小题满分13分)
解:(I)设圆心P的坐标为(x,y),半径为R
由于动圆P与圆相切,
且与圆相内切,所以动
圆P与圆只能内切
∴,∴|PF1|+|PF2|=8>|F1F2|=6…
∴圆心P的轨迹为以F1,F2为焦点的椭圆,其中2a=8,2c=6,
∴a=4,c=3,b2=a2﹣c2=7
故圆心P的轨迹C:.…
(II)设M(x1,y1),N(x2,y2),Q(x3,y3),
直线OQ:x=my,则直线MN:x=my+3
由,得:,∴,
∴…
由,得:(7m2+16)y2+42my﹣49=0,
∴,
∴
==
=…
∴,
∴|MN|和|OQ|2的比值为一个常数,这个常数为…
(III)∵MN∥OQ,∴△QF2M的面积=△O F2M的面积,
∴S=S1+S2=S△OMN
∵O到直线MN:x=my+3的距离,
∴…
令,则m2=t2﹣1(t≥1),
∵(当且仅当,即,亦即时取等号)
∴当时,S取最大值…
21.在经济学中,函数f(x)的边际函数定义为Mf(x)=f(x+1)﹣f(x).某公司每月生产x台某种产品的收入为R(x)元,成本为C(X)元,且R(x)=3000x﹣20x2,C(x)=500x+4000(x∈N*).现已知该公司每月生产该产品不超过100台.
(I)求利润函数P(x)I以及它的边际利润函数MP(x);
(II)求利润函数的最大值与边际利润函数的最大值之差.
【考点】函数模型的选择与应用.
【分析】(I)由“利润等于收入与成本之差.”可求得利润函数p(x),由“边际函数为Mf (x),定义为Mf(x)=f(x+1)﹣f(x)”可求得边际函数;
(II)由二次函数法研究p(x)的最大值,由一次函数法研究Mp(x),对照结果即可.【解答】解:(I)根据题意:
p(x)=R(x)﹣C(x)=﹣20x2+2500x﹣4000,(x≤100).
Mp(x)=p(x+1)﹣p(x)
=﹣20(x+1+x)(x+1﹣x)+2500(x+1﹣x)
=﹣40x+2480(x≤100).
(II)∵p(x)=﹣20x2+2500x﹣4000
=﹣20(x﹣62.5)2+74125
∴当x=62,63时,函数最大值为:74120
∵Mp(x)=﹣40x+2480
∴当x=0时,函数最大值为:2480
所以利润函数的最大值与边际利润函数的最大值之差为:74120﹣2480=71680元.
22.已知函数f(x)=(ax2+bx+c)e x在[0,1]上单调递减且满足f(0)=1,f(1)=0.(1)求a取值范围;
(2)设g(x)=f(x)﹣f′(x),求g(x)在[0,1]上的最大值和最小值.
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值;利用导数研究函数的单调性.
【分析】(1)由题意,函数f(x)=(ax2+bx+c)e x在[0,1]上单调递减且满足f(0)=1,f(1)=0,可求出函数的导数,将函数在[0,1]上单调递减转化为导数在[0,1]上的函数值恒小于等于0,再结合f(0)=1,f(1)=0这两个方程即可求得a取值范围;
(2)由题设条件,先给出g(x)=f(x)﹣f′(x)的解析式,求出导函数,g′(x)=(﹣2ax﹣a+1)e x,由于参数a的影响,函数在[0,1]上的单调性不同,结合(1)的结论及g′(x)可得.
(i)当a=0时;(ii)当a=1时;(iii)当0<a<1时,分三类对函数的单调性进行讨论,确定并求出函数的最值
【解答】解:(1)由f(0)=1,f(1)=0得c=1,a+b=﹣1,则f(x)=[ax2﹣(a+1)x+1]e x,∴f′(x)=[ax2+(a﹣1)x﹣a]e x,
由题意函数f(x)=(ax2+bx+c)e x在[0,1]上单调递减可得对于任意的x∈(0,1),都有f′(x)≤0
当a>0时,因为二次函数y=ax2+(a﹣1)x﹣a图象开口向上,而f′(0)=﹣a<0,所以只需要f′(1)=(a﹣1)e≤0,即a≤1,故有0<a≤1;
当a=1时,对于任意的x∈(0,1),都有f′(x)=(x2﹣1)e x<0,函数符合条件;
当a=0时,对于任意的x∈(0,1),都有f′(x)=﹣xe x<0,函数符合条件;
当a<0时,因f′(0)=﹣a>0函数不符合条件;
综上知,a的取值范围是0≤a≤1
(2)因为 g(x)=f(x)﹣f′(x)=(ax2﹣(a+1)x+1)e x﹣[ax2+(a﹣1)x﹣a]e x=(﹣2ax+a+1)e x,g′(x)=(﹣2ax﹣a+1)e x,
(i)当a=0时,g′(x)=e x>0,g(x)在[0,1]上的最小值是g(0)=1,最大值是g(1)=e
(ii)当a=1时,对于任意x∈(0,1)有g′(x)=﹣2xe x<0,则有g(x)在[0,1]上的最小值是g(1)=0,最大值是g(0)=2;
(iii)当0<a<1时,由g′(x)=0得x=>0,
①若,即0<a≤时,g(x)在[0,1]上是增函数,所以g(x)在[0,1]上最大
值是g(1)=(1﹣a)e,最小值是g(0)=1+a;
②若,即<a <1时,g (x )在x=取得最大值g ()=2a ,在
x=0或x=1时取到最小值,
而g (0)=1+a ,g (1)=(1﹣a )e ,
则令g (0)=1+a≤g(1)=(1﹣a )e 可得<a≤;令g (0)=1+a≥g(1)=(1﹣a )
e 可得
≤a<1
综上,当<a≤时,g (x )在x=0取到最小值g (0)=1+a ,
当≤a<1时,g (x )在x=1取到最小值g (1)=(1﹣a )e。