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文档介绍
上海市建平中学2015-2016学年高一(上)期中数学试卷(解析版)
2015-2016学年上海市建平中学高一(上)期中数学试卷 一、填空题(本大题满分36分)本大题共有12题,只要求将最终结果直接填写答题纸上相应的横线上,每个空格填对得3分,否则一律得零分. 1.集合M={1,2,3}的子集的个数为 . 2.不等式|x﹣1|>2的解为 . 3.设实数a,b满足a2+b2=1,则乘积ab的最大值为 . 4.命题“若,则x=﹣1或y=1”的否命题为 . 5.已知集合 A={x|x≥1},B={x|x≥a},若 A∪B=B,则实数a的取值范围是 . 6.若A={a2,a+1,﹣3},B={a﹣3,2a﹣1,a2+1},A∩B={﹣3},则a= . 7.不等式的解为 . 8.已知α:,β:1﹣2a<x<3a+2,若α是β的充分不必要条件,则实数a的取值范围是 . 9.若集合{x|mx2+mx+1<0,x∈R}=∅,则实数m的取值范围是 . 10.若关于x的不等式组的整数解集为{﹣2},则实数k的取值范围是 . 11.设x,y是正实数,记S为x,,中的最小值,则S的最大值为 . 12.设n是一个正整数,定义n个实数a1,a2,…,an的算术平均值为.设集合 M={1,2,3,…,2015},对 M的任一非空子集 Z,令αz表示 Z中最大数与最小数之和,那么所有这样的αz的算术平均值为 . 二、选择题(本大题满分12分)本大题共有4题,每题都给出代号为A、B、C、D的四个结论,其中有且只有一个结论是正确的,必须把答题纸上相应的正确代号用2B铅笔涂黑,选对得3分,不选、选错或者选出的代号超过一个,一律得零分. 13.实数a>1,b>1是a+b>2的( ) A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件 14.设a,b∈R,下列不等式中恒成立的是( ) A. B. C.a2+b2>2ab D. 15.对于实数a,b,c,给出下列命题: ①若a>b,则ac2>bc2; ②若0>a>b,则; ③若a>b,,则a>0,b<0; ④若a>b>c>0,则.其中真命题的个数为( ) A.0 B.1 C.2 D.3 16.设a,b∈R,定义运算“∧”和“∨”如下: a∧b= a∨b= 若正数a、b、c、d满足ab≥4,c+d≤4,则( ) A.a∧b≥2,c∧d≤2 B.a∧b≥2,c∨d≥2 C.a∨b≥2,c∧d≤2 D.a∨b≥2,c∨d≥2 三、解答题(本大题共5题,满分52分)每题均需写出详细的解答过程. 17.已知全集U={1,2,3,…,10},A={1,2,3,4,5},B={4,5,6,7,8},C={3,5,7,9},求 A∪B,A∩B,(CUA)∩B,A∪( B∩C). 18.某自来水厂拟建一座平面图为矩形且面积为200m2的二级净水处理池(如图).池的深度一定,池的外围周壁建造单价为400元/m,中间的一条隔壁建造单价为100元/m,池底建造单价为60元/m2,池壁厚度忽略不计.问净水池的长为多少时,可使总造价最低? 19.(1)解关于x的不等式:; (2)记(1)中不等式的解集为 A,若 A⊆R+,证明:2a3+4a≥5a2+1. 20.称正整数集合 A={a1,a2,…,an}(1≤a1<a2<…<an,n≥2)具有性质 P:如果对任意的i,j(1≤i≤j≤n),aiaj与两数中至少有一个属于 A. (1)分别判断集合{1,3,6}与{1,3,4,12}是否具有性质 P; (2)设正整数集合 A={a1,a2,…,an}(1≤a1<a2<…<an,n≥2)具有性质 P.证明:对任意1≤i≤n(i∈N*),ai都是an的因数; (3)求an=30时n的最大值. 21.绝对值|x﹣1|的几何意义是数轴上的点x与点1之间的距离,那么对于实数a,b,|x﹣a|+|x﹣b|的几何意义即为点x与点a、点b的距离之和. (1)直接写出|x﹣1|+|x﹣2|与|x﹣1|+|x﹣2|+|x﹣3|的最小值,并写出取到最小值时x满足的条件; (2)设a1≤a2≤…≤an是给定的n个实数,记S=|x﹣a1|+|x﹣a2|+…+|x﹣an|.试猜想:若n为奇数,则当x∈ 时S取到最小值;若n为偶数,则当x∈ 时,S取到最小值;(直接写出结果即可) (3)求|x﹣1|+|2x﹣1|+|3x﹣1|+…+|10x﹣1|的最小值. 2015-2016学年上海市建平中学高一(上)期中数学试卷 参考答案与试题解析 一、填空题(本大题满分36分)本大题共有12题,只要求将最终结果直接填写答题纸上相应的横线上,每个空格填对得3分,否则一律得零分. 1.集合M={1,2,3}的子集的个数为 8 . 【考点】子集与真子集. 【专题】计算题;集合. 【分析】对于有限集合,我们有以下结论:若一个集合中有n个元素,则它有2n个子集. 【解答】解:∵集合M={1,2,3}有三个元素, ∴集合M={1,2,3}的子集的个数为23=8; 故答案为:8. 【点评】本题考查了集合的子集个数,若一个集合中有n个元素,则它有2n个子集,有(2n﹣1)个真子集,属于基础题. 2.不等式|x﹣1|>2的解为 {x|x>3或x<﹣1} . 【考点】绝对值不等式的解法. 【专题】计算题;函数思想;转化思想;不等式的解法及应用. 【分析】利用绝对值意义去绝对值,也可两边平方去绝对值.然后求解即可. 【解答】解:∵|x﹣1|>2, ∴x﹣1>2或x﹣1<﹣2, ∴x>3或x<﹣1. ∴不等式的解集为{x|x>3或x<﹣1}. 故答案为:{x|x>3或x<﹣1}. 【点评】本题主要考查解绝对值不等式,属基本题.解绝对值不等式的关键是去绝对值,去绝对值的方法主要有:利用绝对值的意义、讨论和平方. 3.设实数a,b满足a2+b2=1,则乘积ab的最大值为 . 【考点】基本不等式在最值问题中的应用. 【专题】计算题;函数思想;不等式的解法及应用. 【分析】根据基本不等式a2+b2≥2ab,可将其变形为ab≤,代入数据即可得答案. 【解答】解:a2+b2≥2ab⇒ab≤,(当且仅当a=b时成立) 又由a2+b2=2,则ab≤==1,当且仅当a=b=时成立. 则ab的最大值为:; 故答案为:. 【点评】本题考查基本不等式的变形应用,牢记ab≤()2≤等变形形式. 4.命题“若,则x=﹣1或y=1”的否命题为 “若,则x≠﹣1且y≠1” . 【考点】四种命题间的逆否关系. 【专题】演绎法;简易逻辑. 【分析】根据否命题的定义,结合已知中的原命题,可得答案. 【解答】解:命题“若,则x=﹣1或y=1”的否命题为“若,则x≠﹣1且y≠1”, 故答案为:“若,则x≠﹣1且y≠1” 【点评】本题考查的知识点是四种命题,难度不大,属于基础题. 5.已知集合 A={x|x≥1},B={x|x≥a},若 A∪B=B,则实数a的取值范围是 (﹣∞,1] . 【考点】并集及其运算. 【专题】计算题;转化思想;定义法;集合. 【分析】利用并集的定义和不等式的性质求解. 【解答】解:∵集合 A={x|x≥1},B={x|x≥a},A∪B=B, ∴a≤1. ∴实数a的取值范围是(﹣∞,1]. 故答案为:(﹣∞,1]. 【点评】本题考查实数的取值范围的求法,是基础题,解题时要认真审题,注意并集定义的合理运用. 6.若A={a2,a+1,﹣3},B={a﹣3,2a﹣1,a2+1},A∩B={﹣3},则a= ﹣1 . 【考点】集合关系中的参数取值问题. 【专题】计算题;分类讨论. 【分析】根据题意,由A∩B={﹣3}可得﹣3∈B,由于B中有3个元素,则分三种情况讨论,①a﹣3=﹣3,②2a﹣1=﹣3,③a2+1=﹣3,分别求出a的值,求出A∩B并验证是否满足A∩B={1,﹣3},即可得答案, 【解答】解:A∩B={﹣3},则﹣3∈B, 分3种情况讨论:①a﹣3=﹣3,则a=0,则B={﹣3,﹣1,1},A={0,1,﹣3},此时A∩B={1,﹣3},不合题意, ②2a﹣1=﹣3,则a=﹣1,此时A={1,0,﹣3},B={﹣4,﹣3,2},此时A∩B={﹣3},符合题意, ③a2+1=﹣3,此时a无解,不合题意; 则a=﹣1, 故答案为﹣1. 【点评】本题考查集合的交集运算与性质,注意集合中元素的特征:互异性、确定性、无序性. 7.不等式的解为 [﹣1,6) . 【考点】其他不等式的解法. 【专题】计算题;方程思想;转化法;不等式的解法及应用. 【分析】由题意可知,解得即可. 【解答】解:, ∴, 解得﹣1≤x<6, 故不等式的解集为[﹣1,6), 故答案为:[﹣1,6). 【点评】本题考查了不等式的解法,属于基础题. 8.已知α:,β:1﹣2a<x<3a+2,若α是β的充分不必要条件,则实数a的取值范围是 (,+∞) . 【考点】必要条件、充分条件与充要条件的判断. 【专题】对应思想;综合法;简易逻辑. 【分析】根据α是β的充分不必要条件,结合集合的包含关系,得到关于a的不等式组,解出即可. 【解答】解:∵α:,β:1﹣2a<x<3a+2, 若α是β的充分不必要条件, 则,解得:a>, 故答案为:(,+∞). 【点评】本题考查了充分必要条件,考查集合的包含关系,是一道基础题. 9.若集合{x|mx2+mx+1<0,x∈R}=∅,则实数m的取值范围是 [0,4] . 【考点】一元二次不等式的解法. 【专题】分类讨论;转化思想;分类法;不等式的解法及应用. 【分析】对m分类讨论,利用一元二次不等式的解集与判别式的关系即可得出. 【解答】解:当m=0时,不等式化为1<0,满足{x|mx2+mx+1<0,x∈R}=∅,∴m=0适合. 当m≠0时,∵{x|mx2+mx+1<0,x∈R}=∅,∴, 解得0<m≤4. 综上可得:实数m的取值范围是[0,4]. 故答案为:[0,4]. 【点评】本题考查了一元二次不等式的解集与判别式的关系,考查了推理能力与计算能力,属于中档题. 10.若关于x的不等式组的整数解集为{﹣2},则实数k的取值范围是 ﹣3≤k<2 . 【考点】二元一次不等式组. 【专题】计算题;分类讨论. 【分析】首先分析题目已知不等式组的整数解集为{﹣2},求k的取值范围,考虑到通过分解因式的方法化简方程组,然后分类讨论当k>时和当k≤时的情况解出方程组含有参数k的解集,然后根据整数解集为{﹣2},判断k的取值范围即可. 【解答】解:关于x的不等式组,变形为 当k>﹣时: 原方程组变形为:,故方程解为,不满足整数解集为{﹣2},故不成立. 当k≤时: 原方程变形为,因为方程整数解集为{﹣2},故﹣k>﹣2,且﹣k≤3. 故﹣3≤k<2, 故答案为﹣3≤k<2. 【点评】此题主要考查一元二次不等式组的解集的问题,题中应用到分类讨论的思想,在解不等式中经常用到.题目涵盖知识点少但有一点的计算量,属于中档题目. 11.设x,y是正实数,记S为x,,中的最小值,则S的最大值为 . 【考点】函数的最值及其几何意义. 【专题】分类讨论;分类法;函数的性质及应用;不等式的解法及应用. 【分析】设a=x,b=,c=y+=+都大于0.不妨设a≤b.可得+﹣b≤c﹣a=+﹣a≤+﹣a.即≤c﹣a≤.对a与的大小分类讨论即可得出最大值. 【解答】解:设a=x,b=,c=y+=+.都大于0. 不妨设a≤b.则≥. 则+﹣b≤c﹣a=+﹣a≤+﹣a. ∴≤c﹣a≤, ①当a≥时,c≤a,此时c最小; ②当0<a<,c﹣a≥0,此时a最小,S≤. 综上可得:S的最大值为:. 故答案为:. 【点评】本题考查了不等式的性质、分类讨论的思想方法,考查了推理能力与计算能力,属于难题. 12.设n是一个正整数,定义n个实数a1,a2,…,an的算术平均值为.设集合 M={1,2,3,…,2015},对 M的任一非空子集 Z,令αz表示 Z中最大数与最小数之和,那么所有这样的αz的算术平均值为 2016 . 【考点】数列与函数的综合;众数、中位数、平均数. 【专题】分类讨论;分析法;函数的性质及应用;等差数列与等比数列. 【分析】分别讨论1,2,…,2015为最小值和最大值的集合的个数,再运用等比数列的求和公式求和,最后由集合的非空子集的个数和均值的定义,计算即可得到所求值. 【解答】解:以1为最小值的集合有22014个,以2为最小值的集合有22013个, …,以2015为最小值的有20个, 则所有M的非空子集的最小值的和为1×22014+2×22013+…+2015×20; 同理,所有M的非空子集的最大值的和为2015×22014+2014×22013+…+1×20. 故所有这样的αz的和为2016×(22014+22013+…+20)=2016×=2016×(22015﹣1). 则所有这样的αz的算术平均值为=2016. 故答案为:2016. 【点评】本题考查n个数的均值的求法,考查集合的子集个数,以及运算能力和推理能力,属于中档题. 二、选择题(本大题满分12分)本大题共有4题,每题都给出代号为A、B、C、D的四个结论,其中有且只有一个结论是正确的,必须把答题纸上相应的正确代号用2B铅笔涂黑,选对得3分,不选、选错或者选出的代号超过一个,一律得零分. 13.实数a>1,b>1是a+b>2的( ) A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件 【考点】必要条件、充分条件与充要条件的判断. 【专题】转化思想;不等式的解法及应用;简易逻辑. 【分析】实数a>1,b>1⇒a+b>2;反之不成立,例如a=2,b=.即可判断出结论. 【解答】解:实数a>1,b>1⇒a+b>2;反之不成立,例如a=2,b=. ∴a>1,b>1是a+b>2的充分不必要条件. 故选:A. 【点评】本题考查了不等式的性质、充要条件的判定,考查了推理能力与计算能力,属于基础题. 14.设a,b∈R,下列不等式中恒成立的是( ) A. B. C.a2+b2>2ab D. 【考点】基本不等式. 【专题】转化思想;试验法;不等式的解法及应用. 【分析】利用基本不等式的性质即可判断出,注意“一正二定三相等”的法则. 【解答】解:A.a<0时不成立; B.<0时不成立; C.a=±b时不成立. D. = +>2,恒成立. 故选:D. 【点评】本题考查了基本等式的性质、“一正二定三相等”的法则,考查了推理能力与计算能力,属于中档题. 15.对于实数a,b,c,给出下列命题: ①若a>b,则ac2>bc2; ②若0>a>b,则; ③若a>b,,则a>0,b<0; ④若a>b>c>0,则.其中真命题的个数为( ) A.0 B.1 C.2 D.3 【考点】命题的真假判断与应用. 【专题】综合题;分类讨论;分析法;简易逻辑;不等式. 【分析】举例说明①错误;利用基本不等式的性质推得②正确;举例说明③错误;利用分析法说明④正确. 【解答】解:①若a>b,则ac2>bc2,错误,当c2=0时,ac2=bc2; ②若0>a>b,则,把a>b两边同时乘以,得,即.正确; ③当a>b>0或b<a<0时,有.③错误; ④a>b>c>0,则a+c>0,b+c>0,若成立,则ab+ac>ab+bc,即ac>bc,也就是a>b,此时成立.∴④正确. ∴真命题的个数是2. 故选:C. 【点评】本题考查命题的真假判断与应用,考查了基本不等式法人性质,是基础题. 16.设a,b∈R,定义运算“∧”和“∨”如下: a∧b= a∨b= 若正数a、b、c、d满足ab≥4,c+d≤4,则( ) A.a∧b≥2,c∧d≤2 B.a∧b≥2,c∨d≥2 C.a∨b≥2,c∧d≤2 D.a∨b≥2,c∨d≥2 【考点】函数的值. 【专题】函数的性质及应用. 【分析】依题意,对a,b赋值,对四个选项逐个排除即可. 【解答】解:∵a∧b=,a∨b=, 正数a、b、c、d满足ab≥4,c+d≤4, ∴不妨令a=1,b=4,则a∧b≥2错误,故可排除A,B; 再令c=1,d=1,满足条件c+d≤4,但不满足c∨d≥2,故可排除D; 故选C. 【点评】本题考查函数的求值,考查正确理解题意与灵活应用的能力,着重考查排除法的应用,属于中档题. 三、解答题(本大题共5题,满分52分)每题均需写出详细的解答过程. 17.已知全集U={1,2,3,…,10},A={1,2,3,4,5},B={4,5,6,7,8},C={3,5,7,9},求 A∪B,A∩B,(CUA)∩B,A∪( B∩C). 【考点】交、并、补集的混合运算. 【专题】对应思想;定义法;集合. 【分析】根据集合的运算法则与性质,计算所求的交集、并集与补集即可. 【解答】解:∵全集U={1,2,3,…,10}, A={1,2,3,4,5},B={4,5,6,7,8},C={3,5,7,9}, ∴A∪B={1,2,3,4,5,6,7,8}, A∩B={4,5}; 又∁UA={6,7,8,9,10}, ∴(CUA)∩B={6,7,8}; 又B∩C={5,7}, ∴A∪( B∩C)={1,2,3,4,5,7}. 【点评】本题考查了集合的化简与运算问题,是基础题目. 18.某自来水厂拟建一座平面图为矩形且面积为200m2的二级净水处理池(如图).池的深度一定,池的外围周壁建造单价为400元/m,中间的一条隔壁建造单价为100元/m,池底建造单价为60元/m2,池壁厚度忽略不计.问净水池的长为多少时,可使总造价最低? 【考点】基本不等式在最值问题中的应用. 【专题】函数思想;数学模型法;函数的性质及应用;不等式的解法及应用. 【分析】净水池的底面积一定,设长为x米,则宽可表示出来,从而得出总造价y=f(x),利用基本不等式求出最小值. 【解答】解:设水池的长为x米,则宽为米. 总造价:y=400(2x+)+100•+200×60 =800(x+)+12000≥800•2+12000=36000, 当且仅当x=,即x=15时,取得最小值36000. 即有净水池的长为15m时,可使总造价最低. 【点评】本题考查将实际问题中的最值问题转化为数学中的函数最值,运用基本不等式求得最值是解题的关键. 19.(1)解关于x的不等式:; (2)记(1)中不等式的解集为 A,若 A⊆R+,证明:2a3+4a≥5a2+1. 【考点】不等式比较大小. 【专题】分类讨论;函数思想;综合法;不等式的解法及应用. 【分析】(1)化为:(a﹣1)(x﹣1)>0,对a分类讨论即可得出; (2)由于A⊆R+,因此取A=[1,+∞).则a≥1,作差2a3+4a﹣(5a2+1)=(2a﹣1)(a2﹣1),即可证明. 【解答】(1)解:化为:(a﹣1)(x﹣1)>0,当a>1时,不等式的解集为(1,+∞); 当a=1时,不等式的解集为∅; 当a<1时,不等式的解集为(﹣∞,1). (2)证明:∵A⊆R+, ∴取A=[1,+∞). 即a≥1, ∴2a3+4a﹣(5a2+1)=(2a﹣1)(a2﹣1)≥0. ∴2a3+4a≥5a2+1. 【点评】本题考查了分式不等式的解法、“作差法”、不等式的性质,考查了分类讨论方法、推理能力与计算能力,属于中档题. 20.称正整数集合 A={a1,a2,…,an}(1≤a1<a2<…<an,n≥2)具有性质 P:如果对任意的i,j(1≤i≤j≤n),aiaj与两数中至少有一个属于 A. (1)分别判断集合{1,3,6}与{1,3,4,12}是否具有性质 P; (2)设正整数集合 A={a1,a2,…,an}(1≤a1<a2<…<an,n≥2)具有性质 P.证明:对任意1≤i≤n(i∈N*),ai都是an的因数; (3)求an=30时n的最大值. 【考点】数列与函数的综合;子集与交集、并集运算的转换. 【专题】转化思想;反证法;集合. 【分析】(1)根据性质P;对任意的i,j(1≤i≤j≤n),aiaj与两数中至少有一个属于A,验证给的集合集{1,3,6}与{1,3,4,12}中的任何两个元素的积商是否为该集合中的元素; (2)运用反证法,结合A具有性质P,即可得证; (3)运用30的质因数分解,结合组合的知识,即可得到n的最大值. 【解答】解:(1)由于3×6与均不属于数集{1,3,6},∴数集{1,3,4} 不具有性质P; 由于1×3,1×4,1×12,3×4,,都属于数集{1,2,3,6}, ∴数集{1,3,4,12} 具有性质P. (2)证明:设正整数集合 A={a1,a2,…,an}(1≤a1<a2<…<an,n≥2)具有性质 P. 即有对任意的i,j(1≤i≤j≤n),aiaj与两数中至少有一个属于A. 运用反证法证明.假设存在一个数ai不是an的因数, 即有aian与或,都不属于A,这与条件A具有性质P矛盾. 故假设不成立. 则对任意1≤i≤n(i∈N*),ai都是an的因数; (3)由(2)可知,ai均为an=30的因数, 由于30=2×3×5, 由组合的知识可得2,3,5都有选与不选2种可能. 共有2×2×2=8种, 即有n的最大值为8. 【点评】本题考查新定义的理解和运用,考查推理能力,以及反证法的运用,组合知识的运用,属于中档题. 21.绝对值|x﹣1|的几何意义是数轴上的点x与点1之间的距离,那么对于实数a,b,|x﹣a|+|x﹣b|的几何意义即为点x与点a、点b的距离之和. (1)直接写出|x﹣1|+|x﹣2|与|x﹣1|+|x﹣2|+|x﹣3|的最小值,并写出取到最小值时x满足的条件; (2)设a1≤a2≤…≤an是给定的n个实数,记S=|x﹣a1|+|x﹣a2|+…+|x﹣an|.试猜想:若n为奇数,则当x∈ {} 时S取到最小值;若n为偶数,则当x∈ [,] 时,S取到最小值;(直接写出结果即可) (3)求|x﹣1|+|2x﹣1|+|3x﹣1|+…+|10x﹣1|的最小值. 【考点】归纳推理. 【专题】规律型;归纳法;简易逻辑. 【分析】(1)根据绝对值的几何意义,可得当且仅当x∈[1,2]时,|x﹣1|+|x﹣2|取最小值1;当且仅当x=2时,|x﹣1|+|x﹣2|+|x﹣3|取最小值2; (2)归纳可得:若n为奇数,则当x∈{}时S取到最小值;若n为偶数,则当x∈[,]时,S取到最小值; (3)根据(2)中结论,可得x=时,|x﹣1|+|2x﹣1|+|3x﹣1|+…+|10x﹣1|取最小值. 【解答】解:(1)|x﹣1|+|x﹣2|的最小值为1,当且仅当x∈[1,2]时,取最小值; |x﹣1|+|x﹣2|+|x﹣3|的最小值2,当且仅当x=2时,取最小值; (2)设a1≤a2≤…≤an是给定的n个实数,记S=|x﹣a1|+|x﹣a2|+…+|x﹣an|. 归纳可得: 若n为奇数,则当x∈{}时S取到最小值; 若n为偶数,则当x∈[,]时,S取到最小值; (3)|x﹣1|+|2x﹣1|+|3x﹣1|+…+|10x﹣1|=|x﹣1|+2|x﹣|+3|x﹣|+…+10|x﹣|, 共55项,其中第28项为|x﹣|, 故x=时,|x﹣1|+|2x﹣1|+|3x﹣1|+…+|10x﹣1|取最小值: ++++++0+++=, 故答案为:{},[,] 【点评】归纳推理的一般步骤是:(1)通过观察个别情况发现某些相同性质;(2)从已知的相同性质中推出一个明确表达的一般性命题(猜想). 查看更多