2023年12月31日发(作者:屋面防水规范)
2022-2023学年湖北省鄂东南省级示范高中教育教学改革联盟学校高一(上)期中数学试卷
一、单项选择题(本大题共有8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是最符合题目要求的.注意:答在试卷上无效)
1.已知集合A={x|﹣3≤x<9},集合𝐵={𝑥|√𝑥−1<4},则A∩B=( )
A.{x|﹣3≤x<3} B.{x|﹣3≤x<9} C.{x|1≤x<3} D.{x|1≤x<9}
2.已知条件p:a=b(ab≠0),条件q:𝑎+1𝑎=𝑏+1𝑏,则p是q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
3.下列各组函数图象相同的是( )
A.y=x2与𝑦=𝑥3𝑥 B.y=|x|与𝑦=(√𝑥)2
C.𝑦=√𝑥2与y=x D.𝑦=3√(𝑥+1)3与y=x+1
4.下列推断正确的是( )
A.若a2>b2,则a>b B.若a>b,c>d,则ac>bd
C.若a>b,则a3>b3 D.若a>b,c>d,则a﹣c>b﹣d
5.函数f(x)=ax2+2x+1,g(x)=x+a,则f(x)与g(x)的图象在同一坐标系中可能是( )A. B.
C. D.
6.已知点P(m,n)位于函数y=﹣3x+4的图象在第一象限内的部分上,则3𝑚+1𝑛的最小值为(
A.5 B.4 C.3 D.2
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)
7.若函数f(x﹣1)的定义域是[﹣1,3],则函数𝑓(√𝑥−2)的定义域是( )
A.[1,5] B.[0,4] C.[1,25] D.[0,16]
𝑓(𝑦)−𝑓(𝑥)𝑥−𝑦8.若函数f(x)的定义域为R,且f(3)=5.若对任意不相等的实数x,y,恒有不等式f(2x﹣1)<4x﹣3的解集为( )
A.(﹣∞,﹣1) B.(﹣1,+∞) C.(﹣∞,2)
>−2,则D.(2,+∞)
二、多项选择题(本大题共有4小题,每小题5分,共20分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合要求,全部选对得5分,部分选对得2分,有选错的得0分.注意:答在试卷上无效)
9.设集合A={y|y=x2+1},B={y|y=x2+4x+5},全集U=R,下列说法正确的是( )
A.A∩B={﹣1} B.A∩B={2} C.(∁UA)∩B=∅ D.A∪B=B
10.下列命题正确的是( )
A.“xy>6”的一个充分不必要条件是“x>2且y>3”
B.命题“∀x≥1,x2+2x﹣3≥0”的否定是“∃x<1,x2+2x﹣3<0”
C.若集合{x|ax2+2x+1=0}只有两个子集,则a=1
D.函数𝑓(𝑥)=𝑥2+3√𝑥2+1
的最小值为2√2
11.下列函数在区间(2,+∞)上单调递增的是( )
A.𝑦=𝑥+
1𝑥B.𝑦=𝑥−
3𝑎𝑏1𝑥C.𝑦=4𝑎𝑏1
4−𝑥D.𝑦=√𝑥2−4𝑥+3
12.若正数a,b满足a+b=2,则A.4 B.6
+的值可能为( )
C.8 D.10
三、填空题(本大题共有4小题,每小题5分,共20分.注意:答在试卷上无效)
13.设集合𝐴={𝑥|2𝑥+1≤1},B={x||x+2|≤3},则A∩B= .
𝑥+314.设函数f(x)满足f(3﹣x)+2f(x)=x+3,则f(3)= .
15.设函数f(x)=x+1,g(x)=x2﹣x+2a,若对∀x1∈[﹣2,0],∃x2∈[﹣1,1],使得f(x1)=g(x2),则a的取值范围为 .
16.若x>1时,4x2﹣(3a+2)x+3a+7≥0恒成立,则a的取值范围为 .
四、解答题(本大题共有6小题,共70分.解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.注意:答在试卷上无效)
17.(10分)已知集合A={x|m﹣1<x<2m+1},𝐵={𝑥|𝑥−2>2}.
(1)当m=2时,求A∩B;
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𝑥+3
(2)若A∪B=B,求m的取值范围.
18.(12分)设正实数x,y满足2x+3y=xy,试求:
(1)x+y的最小值;
(2)xy的最小值.
𝑎2−𝑏2,𝑎≥𝑏19.(12分)定义运算a☆b={,设f(x)=(2x﹣1)☆3.
𝑎𝑏,𝑎<𝑏(1)求f(x)的解析式;
(2)解不等式f(x)<7.
20.(12分)假设某冷藏运输车以不低于30km/h的速度从甲地向相距300km的乙地运送某种冷鲜食品时,总耗油量P(L)与行驶速度v(km/h)的关系为𝑃=𝑘1𝑣+𝑘2(k1,k2为常数),冷藏成本Q(元)与行𝑣驶速度v成反比.已知该车某次以60km/h的速度从甲地向乙地运送该冷鲜食品时,共耗油32L,冷藏成本为108元;另一次以75km/h的速度从甲地向乙地运送该冷鲜食品时,共耗油31L.供货商每次按0.9元/(km•t)的价格付给司机运费,设货车油价保持8.1元/L不变.(该车从起步至速度达到30km/h过程中的耗油量忽略不计)
(1)求该车从甲地向乙地运送该冷鲜食品的总成本f(v)(元)与行驶速度v(v≥30)的关系式.
(2)根据《道路交通安全法》规定,该车在此路段限速80km/h,若该车从甲地运输5t该冷鲜食品到乙地,则该车以多大的速度行驶时,收益最大?最大收益是多少元?
21.(12分)设幂函数f(x)=(m2﹣3m﹣3)xm(1)求f(x)的解析式;
(2)设不等式f(x)≤4x+5的解集为函数g(x)=2f(x)+a[f(x+1)﹣f(x)]的定义域,记g(x)的最小值为h(a),求h(a)的解析式.
22.(12分)设定义在R上的函数f(x)满足:①对∀x,y∈R,都有𝑓(𝑥+𝑦)=f(x)>0;③不存在x∈R,使得|f(x)|=1.
(1)求证:f(x)为奇函数;
(2)求证:f(x)在R上单调递增;
4+5𝑓(𝑚𝑥)1+2𝑓(𝑚𝑥2)1(3)设函数g(x)=x﹣x﹣3,𝑓(1)=2,不等式>对∀x∈R恒成立,试求g5+4𝑓(𝑚𝑥)2+𝑓(𝑚𝑥2)2﹣2在(0,+∞)单调递增.
𝑓(𝑥)+𝑓(𝑦);②x>0时,1+𝑓(𝑥)𝑓(𝑦)(m)的值域.
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2022-2023学年湖北省鄂东南省级示范高中教育教学改革联盟学校高一(上)期中数学试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题(本大题共有8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是最符合题目要求的.注意:答在试卷上无效)
1.已知集合A={x|﹣3≤x<9},集合𝐵={𝑥|√𝑥−1<4},则A∩B=( )
A.{x|﹣3≤x<3}
解:∵√𝑥−1<4,
∴1≤x<17,
故B={x|1≤x<17},
又∵A={x|﹣3≤x<9},
∴A∩B={x|1≤x<9},
故选:D.
2.已知条件p:a=b(ab≠0),条件q:𝑎+A.充分不必要条件
C.充要条件
11=𝑏+,则p是q的( )
𝑎𝑏B.{x|﹣3≤x<9} C.{x|1≤x<3} D.{x|1≤x<9}
B.必要不充分条件
D.既不充分也不必要条件
11=𝑏+,充分性成立,
𝑎𝑏解:当a=b(ab≠0)时,则a≠0,b≠0,必有𝑎+当𝑎+111=𝑏+时,则a=b(ab≠0)或𝑎=(ab≠0),必要性不成立,
𝑎𝑏𝑏故选:A.
3.下列各组函数图象相同的是( )
𝑥3A.y=x与𝑦=𝑥
2B.y=|x|与𝑦=(√𝑥)2
3
C.𝑦=√𝑥2与y=x
𝑥3D.𝑦=√(𝑥+1)3与y=x+1
解:因为函数y=x2,(x∈R),𝑦=𝑥=x2,(x≠0),解析式相同,定义域不同,不是同一函数,图象不同;
函数y=|x|,x∈R与𝑦=(√𝑥)2=x,x≥0,解析式与定义域均不相同,不是同一函数,图象不同;
函数𝑦=√𝑥2=|x|与y=x定义域相同,解析式不同,不是同一函数,图象不同;
函数𝑦=√(𝑥+1)3=x+1与y=x+1定义域与解析式均相同,是同一函数,从而图象相同.
故选:D.
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3
4.下列推断正确的是( )
A.若a2>b2,则a>b
C.若a>b,则a3>b3
B.若a>b,c>d,则ac>bd
D.若a>b,c>d,则a﹣c>b﹣d
解:A:当a=﹣1,b=0时,a<b,故A错误;
B:当a=c=0,b=d=﹣1,ac<bd,故B错误;
C:当a>b时,a3>b3成立,故C正确;
D:当a=c=1,b=0,d=﹣1时,a﹣c<b﹣d,故D错误.
故选:C.
5.函数f(x)=ax2+2x+1,g(x)=x+a,则f(x)与g(x)的图象在同一坐标系中可能是( )
A. B.
C. D.1𝑎
解:①当a<0时,f(x)的图象开口向下,且对称轴x=−在y轴右侧,g(x)的图象与y轴交于负半轴,
所以A错误,C正确;
②当a>0时,f(x)的图象开口向上,g(x)的图象与y轴交于正半轴,故D错误,
又因为a>0时,f(x)图象的对称轴x=−𝑎在y轴左边,
所以B错误.
故选:C.
6.已知点P(m,n)位于函数y=﹣3x+4的图象在第一象限内的部分上,则A.5 B.4 C.3 D.2
3𝑚1+的最小值为( )
𝑛1解:由题意知n=﹣3m+4,且m>0,n>0,
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故3𝑚+𝑛43𝑚=1,
1𝑛所以+=(3𝑚+)⋅𝑛13𝑚+𝑛4=14(9+1+3𝑚𝑛+3𝑛𝑚)≥4,当且仅当3𝑚𝑛=3𝑛𝑚且3m+n=4即m=n=1,等号成立.
故选:B.
7.若函数f(x﹣1)的定义域是[﹣1,3],则函数𝑓(√𝑥−2)的定义域是( )
A.[1,5] B.[0,4] C.[1,25] D.[0,16]
解:函数f(x﹣1)的定义域是[﹣1,3],﹣1≤x≤3,解得﹣2≤x﹣1≤2,
故f(x)的定义域是[﹣2,2],
函数𝑓(√𝑥−2),有−2≤√𝑥−2≤2,解得0≤x≤16,
故函数𝑓(√𝑥−2)的定义域是[0,16],
故选:D.
8.若函数f(x)的定义域为R,且f(3)=5.若对任意不相等的实数x,y,恒有不等式f(2x﹣1)<4x﹣3的解集为( )
A.(﹣∞,﹣1) B.(﹣1,+∞) C.(﹣∞,2)
𝑓(𝑦)−𝑓(𝑥)𝑥−𝑦𝑥−𝑦𝑓(𝑦)−𝑓(𝑥)𝑥−𝑦>−2,则D.(2,+∞)
解:由对任意不相等的实数x,y,恒有所以对任意不相等的实数x,y,恒有令g(x)=f(x)﹣2x,
则对任意不相等的实数x,y,恒有不妨设x>y,则y﹣x<0,
>−2,
𝑓(𝑦)−𝑓(𝑥)+2𝑥−2𝑦𝑥−𝑦𝑓(𝑦)−𝑓(𝑥)+2>0,即>0,
𝑔(𝑦)−𝑔(𝑥)𝑥−𝑦>0,即𝑔(𝑦)−𝑔(𝑥)𝑦−𝑥<0,
所以g(y)﹣g(x)>0,g(x)<g(y),
所以g(x)在R上单调递减.
所以f(2x﹣1)<4x﹣3,即为f(2x﹣1)﹣2(2x﹣1)<﹣1,
又因为f(3)=5,
所以﹣1=f(3)﹣2×3,
所以f(2x﹣1)﹣2(2x﹣1)<f(3)﹣2×3,
即g(2x﹣1)<g(3),
2x﹣1>3,
解得x>2,
所以不等式f(2x﹣1)<4x﹣3的解集为(2,+∞).
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故选:D.
二、多项选择题(本大题共有4小题,每小题5分,共20分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合要求,全部选对得5分,部分选对得2分,有选错的得0分.注意:答在试卷上无效)
9.设集合A={y|y=x2+1},B={y|y=x2+4x+5},全集U=R,下列说法正确的是( )
A.A∩B={﹣1}
解:y=x2+1≥1,
则A={y|y≥1},
y=x2+4x+5=(x+2)2+1≥1,
则集合B={y|y≥1},故A=B,故CD符合题意.
故选:CD.
10.下列命题正确的是( )
A.“xy>6”的一个充分不必要条件是“x>2且y>3”
B.命题“∀x≥1,x2+2x﹣3≥0”的否定是“∃x<1,x2+2x﹣3<0”
C.若集合{x|ax2+2x+1=0}只有两个子集,则a=1
D.函数𝑓(𝑥)=𝑥2+3√𝑥2+1B.A∩B={2} C.(∁UA)∩B=∅ D.A∪B=B
的最小值为2√2
解:A:当x>2且y>3时一定有xy>6,当xy>6,如x=1,y=7,故A正确,
B:根据全称命题与特称命题的否定关系即可判断B错误,
C:因为集合{x|ax2+2x+1=0}只有两个子集说明该集合是单元素集,即方程ax2+2x+1=0仅有一个根,
则判别式为4﹣4a=0或a=0,解得a=1或a=0,故C错误;
D:因为𝑥2+3√𝑥2+1=√𝑥2+1+√𝑥2+1≥2√2,当且仅当x=±1,等号成立,D正确.
2故选:AD.
11.下列函数在区间(2,+∞)上单调递增的是( )
A.𝑦=𝑥+
1𝑥B.𝑦=𝑥−
1𝑥1𝑥C.𝑦=1
4−𝑥D.𝑦=√𝑥2−4𝑥+3
解:由“对勾”函数的性质,函数𝑦=𝑥+在(1,+∞)单调递增,在(2,+∞)也单调递增,A正确;
由y=x在(2,+∞)单调递增,𝑦=𝑥在(2,+∞)单调递减,则𝑦=𝑥−𝑥在(2,+∞)单调递增,B正确;
函数𝑦=4−𝑥在x=4处无定义,C错误;
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111
函数𝑦=√𝑥2−4𝑥+3的定义域为(﹣∞,1]∪[3,+∞),因此在(2,3)上没有定义,D错误.
故选:AB.
12.若正数a,b满足a+b=2,则A.4
解:由a+b=2得而+𝑎14𝑏13𝑎𝑏3𝑎𝑏+4𝑎𝑏的值可能为( )
C.8 D.10
−3+92𝑏B.6
+4𝑎𝑏24𝑏==3(2−𝑏)𝑏12+2(𝑎+𝑏)𝑎𝑏𝑏𝑎4𝑎𝑏=6𝑏+2𝑎=2(+)−3,
𝑎𝑏4314=(+)⋅𝑎𝑏414𝑎+𝑏(1+4++)≥,当且仅当𝑏=2𝑎=,等号成立,
224∴3𝑎𝑏+𝑎𝑏=2(+)−3≥6,当且仅当b=2a且a+b=2,即a=3,b=3等号成立.
𝑎故选:BCD.
三、填空题(本大题共有4小题,每小题5分,共20分.注意:答在试卷上无效)
13.设集合𝐴={𝑥|解:∵2𝑥+1𝑥+32𝑥+1≤1},B={x||x+2|≤3},则A∩B= {x|﹣3<x≤1} .
𝑥+3≤1,
∴﹣3<x≤2,
故A={x|﹣3<x≤2},
∵|x+2|≤3,
∴﹣5≤x≤1,
故B={x|﹣5≤x≤1},
故A∩B={x|﹣3<x≤1};
故答案为:{x|﹣3<x≤1}.
14.设函数f(x)满足f(3﹣x)+2f(x)=x+3,则f(3)= 3 .
解:令x=0,得f(3)+2f(0)=3,①
令x=3,得f(0)+2f(3)=6,②
联立①②解得f(3)=3.
故答案为:3.
15.设函数f(x)=x+1,g(x)=x2﹣x+2a,若对∀x1∈[﹣2,0],∃x2∈[﹣1,1],使得f(x1)=g(x2),则a的取值范围为 [−2,−8] .
解:∵对∀x1∈[﹣2,0],∃x2∈[﹣1,1],使得f(x1)=g(x2),
可得,f(x)在[﹣2,0]上的值域是g(x)在[﹣1,1]上的值域的子集,
易知f(x)在[﹣2,0]上的值域为[﹣1,1],
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13
∴g(x)max≥1且g(x)min≤﹣1,
又g(x)=x2﹣x+2a的对称轴为直线𝑥=,开口向上,x∈[﹣1,1]时,g(x)max=g(﹣1)=2a+2,𝑔(𝑥)𝑚𝑖𝑛=𝑔()=2𝑎−,2a+2≥1且2𝑎−13112141≤−1,
4312解得−2≤𝑎≤−8,即a的取值范围为[−2,−8].
故答案为:[−,−].
16.若x>1时,4x2﹣(3a+2)x+3a+7≥0恒成立,则a的取值范围为 (﹣∞,6] .
4𝑥2−2𝑥+7解:x>1时,4x﹣(3a+2)x+3a+7≥0恒成立⇔3a(x﹣1)≤4x﹣2x+7恒成立⇔𝑎≤恒成3(𝑥−1)221238立,
令x﹣1=t(t>0),则94𝑥2−2𝑥+73(𝑥−1)3=4(𝑡+1)2−2(𝑡+1)+73𝑡=13(4𝑡+9𝑡+6)≥6,
当且仅当4t=𝑡,即𝑡=2时,等号成立,
故a≤6,即a的取值范围为(﹣∞,6].
故答案为:(﹣∞,6].
四、解答题(本大题共有6小题,共70分.解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.注意:答在试卷上无效)
17.(10分)已知集合A={x|m﹣1<x<2m+1},𝐵={𝑥|(1)当m=2时,求A∩B;
(2)若A∪B=B,求m的取值范围.
解:(1)𝐵={𝑥|𝑥+3>2}={x|2<x<7},
𝑥−2𝑥+3>2}.
𝑥−2当m=2时,A={x|1<x<5},
故A∩B={x|2<x<5};
(2)∵A∪B=B,
∴A⊆B,
①当m﹣1≥2m+1,即m≤﹣2时,
A=∅⊆B;
②当m﹣1<2m+1,即m>﹣2时,
2≤m﹣1且2m+1≤7,
解得m=3;
综上所述,
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m的取值范围为(﹣∞,﹣2]∪{3}.
18.(12分)设正实数x,y满足2x+3y=xy,试求:
(1)x+y的最小值;
(2)xy的最小值.
解:(1)因为正实数x,y满足2x+3y=xy,
所以+𝑦23𝑥=1,
323𝑦2𝑥3𝑦2𝑥+≥5+2√6,当且仅当=时取等号,
𝑥𝑦𝑥𝑦所以x+y=(x+y)(+)=5+𝑥𝑦故x+y的最小值为5+2√6;
(2)xy=2x+3y≥2√6𝑥𝑦,当且仅当2x=3y时取等号,
解得xy≥24,
所以xy的最小值为24.
𝑎2−𝑏2,𝑎≥𝑏19.(12分)定义运算a☆b={,设f(x)=(2x﹣1)☆3.
𝑎𝑏,𝑎<𝑏(1)求f(x)的解析式;
(2)解不等式f(x)<7.
解:(1)解2x﹣1≥3得x≥2,
(2𝑥−1)2−32,𝑥≥24𝑥2−4𝑥−8,𝑥≥2∴f(x)={,即𝑓(𝑥)={;
3(2𝑥−1),𝑥<26𝑥−3,𝑥<2(2)当x≥2时,由f(x)<7得4x2﹣4x﹣8<7,
解得−2<𝑥<2,
又∵x≥2,
∴2≤𝑥<2,
当x<2时,由f(x)<7得6x﹣3<7,
解得x<,
∴x<3,
综上所述,不等式的解集为(﹣∞,)∪[2,).
325555353520.(12分)假设某冷藏运输车以不低于30km/h的速度从甲地向相距300km的乙地运送某种冷鲜食品时,2总耗油量P(L)与行驶速度v(km/h)的关系为𝑃=𝑘1𝑣+𝑣(k1,k2为常数),冷藏成本Q(元)与行第10页(共13页)
𝑘
驶速度v成反比.已知该车某次以60km/h的速度从甲地向乙地运送该冷鲜食品时,共耗油32L,冷藏成本为108元;另一次以75km/h的速度从甲地向乙地运送该冷鲜食品时,共耗油31L.供货商每次按0.9元/(km•t)的价格付给司机运费,设货车油价保持8.1元/L不变.(该车从起步至速度达到30km/h过程中的耗油量忽略不计)
(1)求该车从甲地向乙地运送该冷鲜食品的总成本f(v)(元)与行驶速度v(v≥30)的关系式.
(2)根据《道路交通安全法》规定,该车在此路段限速80km/h,若该车从甲地运输5t该冷鲜食品到乙地,则该车以多大的速度行驶时,收益最大?最大收益是多少元?
160𝑘1+2=32𝑘1=560解:(1)依题意,有{,解得{,
𝑘2𝑘2=120075𝑘1+75=31𝑘P=5𝑣+𝑛𝑣11200,
𝑣𝑛,
60设Q=,则有108=∴n=6480,
∴Q=6480,
𝑣∴f(v)=8.1P+Q=1.62v+𝑣∴f(v)=1.62v+9720+684016200=1.62𝑣+(v≥30),
𝑣𝑣16200(v≥30).
𝑣(2)设收益为g(v),则g(v)=0.9×5×300﹣f(v)=1350﹣f(v),
设h(v)=v+10000,0<v<100,
𝑣设0<v1<v2<100,则v1﹣v2<0,v1v2﹣10000<0,
所以h(v1)﹣h(v2)=v1+1000010000(𝑣1−𝑣2)(𝑣1𝑣2−10000)−𝑣2−=>0,
𝑣1𝑣2𝑣1𝑣2h(v)在(0,100)上是减函数,
所以f(v)=1.62v+∵30≤v≤80,
∴f(v)min=f(80)=332.1,
∴g(v)max=1350﹣f(v)min=1017.9,
∴该车以80km/h的速度行驶时,收益最大,最大收益是1017.9元.
21.(12分)设幂函数f(x)=(m2﹣3m﹣3)xm(1)求f(x)的解析式;
(2)设不等式f(x)≤4x+5的解集为函数g(x)=2f(x)+a[f(x+1)﹣f(x)]的定义域,记g(x)第11页(共13页)
﹣21620010000=1.62(v+)在(0,100)上单调递减,
𝑣𝑣在(0,+∞)单调递增.
的最小值为h(a),求h(a)的解析式.
解:(1)∵f(x)=(m2﹣3m﹣3)xm﹣2是幂函数且在(0,+∞)单调递增,
𝑚2−3𝑚−3=1∴{,解得m=4,∴f(x)=x2.
𝑚−2>0(2)f(x)≤4x+5即x2﹣4x﹣5≤0,解得﹣1≤x≤5,
∴g(x)的定义域为[﹣1,5],
g(x)=2f(x)+a[f(x+1)﹣f(x)]=2x2+a[(x+1)2﹣x2]=2x2+2ax+a,
对称轴为x=−2,
当−≤−1,即a≥2时,g(x)min=g(﹣1)=2﹣2a+a=2﹣a;
𝑎𝑎𝑎2𝑎𝑎2当−1<−2<5,即﹣10<a<2时,𝑔(𝑥)𝑚𝑖𝑛=𝑔(−2)=2×(−2)+2𝑎×(−2)+𝑎=−2+𝑎;
𝑎2𝑎当−≥5,即a≤﹣10时,𝑔(𝑥)𝑚𝑖𝑛=𝑔(5)=2×52+2𝑎×5+𝑎=11𝑎+50.
11𝑎+50,𝑎≤−10
2所以,ℎ(𝑎)=−𝑎+𝑎,−10<𝑎<2.
2
2−𝑎,𝑎≥2{22.(12分)设定义在R上的函数f(x)满足:①对∀x,y∈R,都有𝑓(𝑥+𝑦)=1+𝑓(𝑥)𝑓(𝑦);②x>0时,f(x)>0;③不存在x∈R,使得|f(x)|=1.
(1)求证:f(x)为奇函数;
(2)求证:f(x)在R上单调递增;
4+5𝑓(𝑚𝑥)1+2𝑓(𝑚𝑥2)1(3)设函数g(x)=x﹣x﹣3,𝑓(1)=,不等式>对∀x∈R恒成立,试求g25+4𝑓(𝑚𝑥)2+𝑓(𝑚𝑥2)2𝑎2𝑓(𝑥)+𝑓(𝑦)(m)的值域.
解:(1)证明:f(x)的定义域为 R,关于原点对称,令 x=y=0,得 f(0)=解得 f(0)=0 或f(0)=±1,又不存在 x∈R,使得|f(x)|=1,
故f(0)=0,令 y=﹣x,得 f(x﹣x)=1+𝑓(𝑥)𝑓(−𝑥)=f(0)=0,
故 f(x)+f(﹣x)=0,即f(﹣x)=﹣f(x),因此f(x)为奇函数;
(2)证明:x>0 时,>0,f( )>0,
22𝑥𝑥𝑓(𝑥)+𝑓(−𝑥)2𝑓(0)1+𝑓(0)2,
则f(x)=f(+ )=22𝑥𝑥2𝑥1+𝑓(2)𝑥2𝑓(2)≤1,当且仅当f( )=1,等号成立,
2𝑥𝑥又不存在 x∈R,使得|f(x)|=1,则f( )≠1,于是x>0 时,0<f(x)<1,
2又f(x)为奇函数,则x<0 时,f(x)=﹣f(﹣x)∈(﹣1,0),
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于是对∀x∈R,﹣1<f(x)<1,
任取x1<x2,则x2﹣x1>0,f(x2﹣x1)>0,
而f(x2﹣x1)=f[x2+(﹣x1)]=𝑓(𝑥2)+𝑓(−𝑥1)𝑓(𝑥2)−𝑓(𝑥1)=>0,
1+𝑓(𝑥2)𝑓(−𝑥1)1−𝑓(𝑥2)𝑓(𝑥1)又f(x1),f(x2)∈(﹣1,1),则f(x1)f(x2)∈(﹣1,1),
于是1﹣f(x1)f(x2)>0,故f(x2)﹣f(x1)>0,f(x2)>f(x1),
因此f(x)在 R 上单调递增;
(3)f(2)=f(1+1)=4+5𝑓(𝑚𝑥)5+4𝑓(𝑚𝑥)2𝑓(1)1+𝑓(𝑥)2=5,
=f(2+mx),
4则 =4+𝑓(𝑚𝑥)541+𝑓(𝑚𝑥)5=𝑓(2)+𝑓(𝑚𝑥)1+𝑓(2)𝑓(𝑚𝑥)𝑓(1)+𝑓(𝑚𝑥2)1+2𝑓(𝑚𝑥2)2+𝑓(𝑚𝑥2)=1+𝑓(𝑚𝑥2)211+𝑓(𝑚𝑥2)2=1+𝑓(1)𝑓(𝑚𝑥2)=f(1+mx2),
不等式4+5𝑓(𝑚𝑥)5+4𝑓(𝑚𝑥)>1+2𝑓(𝑚𝑥2)2+𝑓(𝑚𝑥2)对∀x∈R恒成立,即f(2+mx)>f(1+mx2)对∀x∈R恒成立,
由(2)知f(x)在 R 上单调递增,于是2+mx>1+mx2,即mx2﹣mx﹣1<0对∀x∈R恒成立,
当m=0时,mx2﹣mx﹣1<0对∀x∈R恒成立,
当m≠0时,mx2﹣mx﹣1<0对∀x∈R恒成立⇔Δ=m2+4m<0且m<0,即﹣4<m<0,
综上,﹣4<m≤0,
而函数g(x)=x2﹣x﹣3在(﹣4,0]上单调递减,故g(m)的值域为[﹣3,17).
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