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不等式推理与证明算法初步与复数考点测试37直接证明与间接证明

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≥2a·+2

abc1

b·+2ba1

c·=6, c1

111

这与a++b++c+<6矛盾,

111

故假设不成立,所以a+,b+,c+至少有一个不小于2.故选D.

aba13.(2018·山东烟台模拟)设a>b>0,m=a-b,n=a-b,则m,n的大小关系是________.

答案 n>m

解析 解法一(取特殊值法):取a=2,b=1,则m

解法二(分析法):a-ba?a0,显然成立.

一、高考大题

1.(2018·北京高考)设n为正整数,集合A={α|α=(t1,t2,…,tn),tk∈{0,1},

k=1,2,…,n}.对于集合A中的任意元素α=(x1,x2,…,xn)和β=(y1,y2,…,yn),

1

记M(α,β)=[(x1+y1-|x1-y1|)+(x2+y2-|x2-y2|)+…+(xn+yn-|xn-yn|)].

2

(1)当n=3时,若α=(1,1,0),β=(0,1,1),求M(α,α)和M(α,β)的值; (2)当n=4时,设B是A的子集,且满足:对于B中的任意元素α,β,当α,β相同时,M(α,β)是奇数;当α,β不同时,M(α,β)是偶数.求集合B中元素个数的最大值;

(3)给定不小于2的n,设B是A的子集,且满足:对于B中的任意两个不同的元素α,β,M(α,β)=0.写出一个集合B,使其元素个数最多,并说明理由.

解 (1)因为α=(1,1,0),β=(0,1,1),

1

所以M(α,α)=[(1+1-|1-1|)+(1+1-|1-1|)+(0+0-|0-0|)]=2,

2

M(α,β)=[(1+0-|1-0|)+(1+1-|1-1|)+(0+1-|0-1|)]=1.

(2)设α=(x1,x2,x3,x4)∈B, 则M(α,α)=x1+x2+x3+x4.

由题意知x1,x2,x3,x4∈{0,1},且M(α,α)为奇数, 所以x1,x2,x3,x4中1的个数为1或3.

所以B?{(1,0,0,0),(0,1,0,0),(0,0,1,0),(0,0,0,1),(0,1,1,

12

1),(1,0,1,1),(1,1,0,1),(1,1,1,0)}.

将上述集合中的元素分成如下四组:

(1,0,0,0),(1,1,1,0);(0,1,0,0),(1,1,0,1);(0,0,1,0),(1,0,1,1);(0,0,0,1),(0,1,1,1).

经验证,对于每组中两个元素α,β均有M(α,β)=1. 所以每组中的两个元素不可能同时是集合B的元素. 所以集合B中元素的个数不超过4.

又集合{(1,0,0,0),(0,1,0,0),(0,0,1,0),(0,0,0,1)}满足条件, 所以集合B中元素个数的最大值为4.

(3)设Sk={(x1,x2,…,xn)|(x1,x2,…,xn)∈A,

xk=1,x1=x2=…=xk-1=0}(k=1,2,…,n), Sn+1={(x1,x2,…,xn)|x1=x2=…=xn=0},

所以A=S1∪S2∪…∪Sn+1.

对于Sk(k=1,2,…,n-1)中的不同元素α,β,经验证,M(α,β)≥1. 所以Sk(k=1,2,…,n-1)中的两个元素不可能同时是集合B的元素. 所以B中元素的个数不超过n+1.

取ek=(x1,x2,…,xn)∈Sk且xk+1=…=xn=0(k=1,2,…,n-1).

令B={e1,e2,…,en-1}∪Sn∪Sn+1,则集合B的元素个数为n+1,且满足条件. 故B是一个满足条件且元素个数最多的集合.

2.(2018·江苏高考)记f′(x),g′(x)分别为函数f(x),g(x)的导函数,若存在x0

∈R,满足f(x0)=g(x0)且f′(x0)=g′(x0),则称x0为函数f(x)与g(x)的一个“S点”.

(1)证明:函数f(x)=x与g(x)=x+2x-2不存在“S点”; (2)若函数f(x)=ax-1与g(x)=ln x存在“S点”,求实数a的值;

2

2

bex(3)已知函数f(x)=-x+a,g(x)=,对任意a>0,判断是否存在b>0,使函数f(x)

x2

与g(x)在区间(0,+∞)内存在“S点”,并说明理由.

解 (1)证明:函数f(x)=x,g(x)=x+2x-2, 则f′(x)=1,g′(x)=2x+2, 由f(x)=g(x)且f′(x)=g′(x),

??x=x+2x-2,得?

?1=2x+2,?

2

2

此方程组无解.

2

因此,f(x)=x与g(x)=x+2x-2不存在“S点”. (2)函数f(x)=ax-1,g(x)=ln x,

2

1

则f′(x)=2ax,g′(x)=,

x设x0为f(x)与g(x)的“S点”,由f(x0)=g(x0)且f′(x0)=g′(x0),得

ax0-1=ln x0,???12ax0=,?x0?

2

2

??ax0-1=ln x0,即?2

?2ax0=1,?

(*)

111e得ln x0=-,即x0=e-,则a==. 22122

2?e-?2e1

当a=时,x0=e-满足方程组(*),

22

e即x0为f(x)与g(x)的“S点”,因此,a的值为.

2

bex?x-1?

(3)f′(x)=-2x,g′(x)=,x≠0,

x2

2x0

f′(x0)=g′(x0)?bex0=->0?x0∈(0,1),

x0-1

2

bex02x0

f(x0)=g(x0)?-x+a==-?

x0x0-1

2

0

3

2x0

a=x-,

x0-1

20

2

2x-x+3x+ax-a令h(x)=x--a=,

x-11-x2

232

x∈(0,1),a>0,

设m(x)=-x+3x+ax-a,x∈(0,1),a>0, 则m(0)=-a<0,m(1)=2>0?m(0)·m(1)<0, 又m(x)的图象在(0,1)上连续不断,

∴m(x)在(0,1)上有零点,则h(x)在(0,1)上有零点.因此,对任意a>0,存在b>0,使函数f(x)与g(x)在区间(0,+∞)内存在“S点”.

二、模拟大题

3.(2018·贵州安顺调研)已知函数f(x)=3-2x,求证:对于任意的x1,x2∈R,均有

x3

2

f?x1?+f?x2?

2

≥fx1+x2

2

. ≥f?证明 要证明

f?x1?+f?x2?

2

?x1+x2?,

??2?

?3x1-2x1?+?3x2-2x2?x1+x2x1+x2

即证明≥3-2·,

2223x1+3x2x1+x2

因此只要证明-(x1+x2)≥3-(x1+x2),

223x1+3x2x1+x2

即证明≥3,

22

3x1+3x2

因此只要证明≥3x1·3x2,

2由于x1,x2∈R时,3x1>0,3x2>0,

3x1+3x2

由基本不等式知≥3x1·3x2(当且仅当x1=x2时,等号成立)显然成立,

2故原结论成立.

4.(2018·山东临沂三校联考)已知数列{an}的前n项和为Sn,且满足an+Sn=2. (1)求数列{an}的通项公式;

(2)求证:数列{an}中不存在三项按原来顺序成等差数列. 解 (1)当n=1时,a1+S1=2a1=2,则a1=1. 又an+Sn=2,所以an+1+Sn+1=2,

111

两式相减得an+1=an,所以{an}是首项为1,公比为的等比数列,所以an=n-1.

222(2)证明:(反证法)假设存在三项按原来顺序成等差数列,记为ap+1,aq+1,ar+1(p

111

则2·q=p+r,

222所以2·2

r-q*

=2

r-p+1.①

*

*

又因为p

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