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1、
第二章 推理與證明
時間120分鐘,滿分150分。
一、選擇題(本大題共12個小題,每小題5分,共60分,在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的)
1.命題“所有有理數是無限循環(huán)小數,整數是有理數,所以整數是無限循環(huán)小數”是假命題,推理錯誤的原因是( C )
A.使用了歸納推理
B.使用了類比推理
C.使用了“三段論”,但大前提錯誤
D.使用了“三段論”,但小前提錯誤
[解析] 大前提是錯誤的,故選C.
2.已知a
2、ab2,=2>1,>,故A、B、D都不成立,排除A、B、D,選C.
3.用火柴棒擺“金魚”,如圖所示:
按照上面的規(guī)律,第n個“金魚”圖形需要火柴棒的根數為( C )
A.6n-2 B.8n-2
C.6n+2 D.8n+2
[解析] 歸納“金魚”圖形的構成規(guī)律知,后面“金魚”都比它前面的“金魚”多了去掉尾巴后6根火柴組成的魚頭部分,故各“金魚”圖形所用火柴棒的根數構成一首項為8,公差是6的等差數列,通項公式為an=6n+2.
4.已知數列{an}的前n項和Sn=n2an(n≥2),而a1=1,通過計算a2、a3、a4,猜想an=( B )
A. B.
C.
3、 D.
[解析] a2=S2-S1=22a2-1,∴a2=,
a3=S3-S2=32a3-22a2=9a3-4,
∴a3=.
a4=S4-S3=42a4-32a3=16a4-9,
∴a4=.
由此猜想an=.
5.分析法又稱執(zhí)果索因法,若用分析法證明“設a>b>c,且a+b+c=0,求證<”,索的因應是( C )
A.a-b>0 B.a-c<0
C.(a-b)(a-c)>0 D.(a-b)(a-c)<0
[解析] 0,即證a2-c2+a2-a
4、c>0,即證(a+c)(a-c)+a(a-c)>0,即證(a-c)[(a+c)+a]>0.又b=-(a+c),即證(a-c)(a-b)>0.故選C.
6.已知圓x2+y2=r2(r>0)的面積為S=πr2,由此類比橢圓+=1(a>b>0)的面積最有可能是( C )
A.πa2 B.πb2
C.πab D.π(ab)2
[解析] 圓的方程可以看作是橢圓方程+=1(a>b>0)中,a=b時的情形,∵S圓=πr2,∴類比出橢圓的面積為S=πab.
7.(2017全國Ⅱ文,9)甲、乙、丙、丁四位同學一起去向老師詢問成語競賽的成績.老師說:你們四人中有2位優(yōu)秀,2位良好,我現在給甲看乙、丙的成
5、績,給乙看丙的成績,給丁看甲的成績.看后甲對大家說:我還是不知道我的成績.根據以上信息,則( D )
A.乙可以知道四人的成績
B.丁可以知道四人的成績
C.乙、丁可以知道對方的成績
D.乙、丁可以知道自己的成績
[解析] 由甲說:“我還是不知道我的成績”可推知甲看到乙、丙的成績?yōu)椤?個優(yōu)秀,1個良好”.乙看丙的成績,結合甲的說法,丙為“優(yōu)秀”時,乙為“良好”;丙為“良好”時,乙為“優(yōu)秀”,可得乙可以知道自己的成績.丁看甲的成績,結合甲的說法,甲為“優(yōu)秀”時,丁為“良好”;甲為“良好”時,丁為“優(yōu)秀”,可得丁可以知道自己的成績.
故選D.
8.已知f1(x)=cos x,f2(x
6、)=f1′(x),f3(x)=f2′(x),f4(x)=f3′(x),…,fn(x)=fn-1′(x),則f2016(x)等于( A )
A.sin x B.-sin x
C.cos x D.-cos x
[解析] 由已知,有f1(x)=cos x,f2(x)=-sin x,
f3(x)=-cos x,f4(x)=sin x,f5(x)=cos x,…,可以歸納出:
f4n(x)=sin x,f4n+1(x)=cos x,f4n+2(x)=-sin x,
f4n+3(x)=-cos x(n∈N*).所以f2016(x)=f4(x)=sin x.
9.已知各項均不為零的數列{an}
7、,定義向量cn=(an,an+1),bn=(n,n+1),n∈N*.下列命題中真命題是( A )
A.若?n∈N*總有cn∥bn成立,則數列{an}是等差數列
B.若?n∈N*總有cn∥bn成立,則數列{an}是等比數列
C.若?n∈N*總有cn⊥bn成立,則數列{an}是等差數列
D.若?n∈N*總有cn⊥bn成立,則數列{an}是等比數列
[解析] ∵對?n∈N*總有cn∥bn,則存在實數λ≠0,使cn=λbn,∴an=λn,∴{an}是等差數列.
10.下列函數f(x)中,滿足“對任意x1、x2∈(0,+∞),當x1f(x2)”的是( A )
A.
8、f(x)= B.f(x)=(x-1)2
C.f(x)=ex D.f(x)=ln(x+1)
[解析] 若滿足題目中的條件,則f(x)在(0,+∞)上為減函數,在A、B、C、D四選項中,由基本函數性質知,A是減函數,故選A.
11.已知函數f(x)=lg,若f(a)=b,則f(-a)等于( B )
A.b B.-b
C. D.-
[解析] f(x)定義域為(-1,1),f(-a)=lg=lg()-1=-lg=-f(a)=-b.
12.已知f(x)=x3+x,a、b、c∈R,且a+b>0,a+c>0,b+c>0,則f(a)+f(b)+f(c)的值( A )
A.一定大于零 B.一定等
9、于零
C.一定小于零 D.正負都有可能
[解析] f(x)=x3+x是奇函數,且在R上是增函數,
由a+b>0得a>-b,
所以f(a)>f(-b),即f(a)+f(b)>0,
同理f(a)+f(c)>0,f(b)+f(c)>0,
所以f(a)+f(b)+f(c)>0.
二、填空題(本大題共4個小題,每小題5分,共20分,將正確答案填在題中橫線上)
13.“因為AC、BD是菱形ABCD的對角線,所以AC、BD互相垂直且平分.”以上推理的大前提是__菱形對角線互相垂直且平分__.
14.設函數f(x)=(x>0),觀察:
f1(x)=f(x)=,
f2(x)=f(f1(x)
10、)=,
f3(x)=f(f2(x))=,
f4(x)=f(f3(x))=,
…
根據以上事實,由歸納推理可得:
當n∈N*且n≥2時,fn(x)=f(fn-1(x))= .
[解析] 由已知可歸納如下:f1(x)=,
f2(x)=,f3(x)=,
f4(x)=,…,
fn(x)=.
15.由代數式的乘法法則類比推導向量的數量積的運算法則:
①“mn=nm”類比得到“ab=ba”;
②“(m+n)t=mt+nt”類比得到“(a+b)c=ac+bc”;
③“t≠0,mt=nt?m=n”類比得到“c≠0,ac=bc?a=b”;
④“|mn|=|m||n|”類比得到“|a
11、b|=|a||b|”;
⑤“(mn)t=m(nt)”類比得到“(ab)c=a(bc)”;
⑥“=”類比得到“=”.
以上類比得到的結論正確的是__①②__.
[解析]?、佗诙颊_;③⑥錯誤,因為向量不能相除;④可由數量積定義判斷,所以錯誤;⑤向量中結合律不成立,所以錯誤.
16.觀察下列等式:
1=1 13=1
1+2=3 13+23=9
1+2+3=6 13+23+33=36
1+2+3+4=10 13+23+33+43=100
1+2+3+4+5=15 13+23+33+43+53=225
… …
可以推測:13+23+33+…+n3=
12、.(n∈N*,用含有n的代數式表示)
[解析] 由條件可知:
13=12,13+23=9=32=(1+2)2,13+23+33=36=62=(1+2+3)2,…,不難得出.
13+23+33+…+n3=(1+2+3+…+n)2
=[]2=.
三、解答題(本大題共6個小題,共70分,解答應寫出文字說明、證明過程或演算步驟)
17.(本題滿分10分)已知a、b、c∈R+,求證:≥.
[解析] 分析法:要證≥,
只需證:≥()2,
只需證:3(a2+b2+c2)≥a2+b2+c2+2ab+2bc+2ca,
只需證:2(a2+b2+c2)≥2ab+2bc+2ca,
只需證:(a-
13、b)2+(b-c)2+(c-a)2≥0,而這是顯然成立的,
所以≥成立.
綜合法:
∵a、b、c∈R+,∴(a-b)2+(b-c)2+(c-a)2≥0,
∴2(a2+b2+c2)≥2(ab+bc+ac),
∴3(a2+b2+c2)≥a2+b2+c2+2ab+2bc+2ac,
∴3(a2+b2+c2)≥(a+b+c)2,
∴≥.
18.(本題滿分12分)(1)類比“等差數列”給出“等和數列”的定義;
(2)探索等和數列{an}的奇數項與偶數項各有什么特點,并加以說明.
[解析] (1)如果一個數列從第2項起,每一項與它的前一項的和等于同一個常數,那么這個數列就叫做等和數列.
14、
(2)由(1)知an+an+1=an+1+an+2,∴an+2=an.
∴等和數列的奇數項相等,偶數項也相等.
19.(本題滿分12分)某同學在一次研究性學習中發(fā)現,以下五個式子的值都等于同一個常數.
(1)sin2 13+cos2 17-sin 13cos 17.
(2)sin2 15+cos2 15-sin 15cos 15.
(3)sin2 18+cos2 12-sin 18cos 12.
(4)sin2 (-18)+cos2 48-sin (-18)cos 48.
(5)sin2 (-25)+cos2 55-sin (-25)cos 55.
①試從上述五個式子中選擇一
15、個,求出這個常數;
②根據①的計算結果,將該同學的發(fā)現推廣為三角恒等式,并證明你的結論.
[解析]?、龠x擇(2)式計算如下sin2 15+cos2 15-sin 15cos 15=1-sin2 30=.
②三角恒等式為
sin2 α+cos2 (30-α)-sin αcos (30-α)=.
證明如下:sin2 α+cos2 (30-α)-sin αcos (30-α)=sin2 α+(cos 30cos α+sin 30sin α)2-sinα (cos 30cos α+sin 30sin α)
=sin2 α+cos2 α+sin αcos α+sin2 α-
sin αco
16、s α-sin2 α
=sin2 α+cos2 α=.
20.(本題滿分12分)已知△ABC的三個內角A、B、C為等差數列,且a,b,c分別為角A、B、C的對邊.
求證:(a+b)-1+(b+c)-1=3(a+b+c)-1.
[分析] 利用分析法得出c2+a2=b2+ac,再利用綜合法證明其成立.
[解析] 要證(a+b)-1+(b+c)-1=3(a+b+c)-1,
即證+=,
只需證+=3.
化簡,得+=1,
即c(b+c)+(a+b)a=(a+b)(b+c),
所以只需證c2+a2=b2+ac.
因為△ABC的三個內角A,B,C成等差數列,
所以B=60,
所以c
17、osB==,
即a2+c2-b2=ac成立.
∴(a+b)-1+(b+c)-1=3(a+b+c)-1成立.
21.(本題滿分12分)等差數列{an}的前n項和為Sn,a1=1+,S3=9+3.
(1)求數列{an}的通項an與前n項和Sn;
(2)設bn=(n∈N+),求證:數列{bn}中任意不同的三項都不可能成等比數列.
[解析] (1)設等差數列公差為d,
則3a1+d=9+3,
解得d=2,∴an=1++(n-1)2=2n+-1,
Sn=n=n(n+).
(2)bn==n+.用反證法證明.
設bn,bm,bk成等比數列(m、n、k互不相等),則bnbk=b,即(n+
18、)(k+)=(m+)2,整理得:nk-m2=(2m-n-k),左邊為有理數,右邊是無理數,矛盾,故任何不同三項都不可能成等比數列.
22.(本題滿分12分)(2017哈六中期中)已知函數f(x)=(x-2)ex-x2+x+2.
(1)求函數f(x)的單調區(qū)間和極值;
(2)證明:當x≥1時,f(x)>x3-x.
[解析] (1)f ′(x)=(x-1)(ex-1),
當x<0或x>1時,f ′(x)>0,當0<x<1時,f ′(x)<0,
∴f(x)在(-∞,0),(1,+∞)上單調遞增,在(0,1)上單調遞減,
當x=0時,f(x)有極大值f(0)=0,當x=1時,f(x)有極
19、小值f(1)=-e.
(2)設g(x)=f(x)-x3+x,
則g′(x)=(x-1)(ex--),
令u(x)=ex--,則u′(x)=ex-,
當x≥1時,u′(x)=ex->0,u(x)在[1,+∞)上單調遞增,u(x)≥u(1)=e-2>0,
所以g′(x)=(x-1)(ex--)≥0,g(x)=f(x)-x3+x在[1,+∞)上單調遞增.
g(x)=f(x)-x3+x≥g(1)=-e>0,所以f(x)>x3-x.
6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375