全国高考试题分类：推理与证明_推理与证明高考试题

2020-02-28 证明下载本文

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第十三章推理与证明

考点一合情推理与演绎推理

1.(2013湖南,15,5分)对于E={a1,a2,„,a100}的子集X={，„,},定义X的“特征数列”为x1,x2,„,x100,其中==„==1,其余项均为0.例如:子集{a2,a3}的“特征数列”为0,1,1,0,0,„,0.(1)子集{a1,a3,a5}的“特征数列”的前3项和等于;

(2)若E的子集P的“特征数列”p1,p2,„,p100满足p1=1,pi+pi+1=1,1≤i≤99;E的子集Q的“特征数列”q1,q2,„,q100满足q1=1,qj+qj+1+qj+2=1,1≤j≤98,则P∩Q的元素个数为

.答案(1)2(2)17

2.(2013陕西,13,5分)观察下列等式

(1+1)=2×

12(2+1)(2+2)=2×1×

3(3+1)(3+2)(3+3)=2×1×3×

5„„

照此规律,第n个等式可为

.答案(n+1)(n+2)„(n+n)=2×1×3×„×(2n-1)

3.(2013湖北,17,5分)在平面直角坐标系中,若点P(x,y)的坐标x,y均为整数,则称点P为格点.若一个多边形的顶点全是格点,则称该多边形为格点多边形.格点多边形的面积记为S,其内部的格点数记为N,边界上的格点数记为L.例如图中△ABC是格点三角形,对应的S=1,N=0,L=4.n3

(1)图中格点四边形DEFG对应的S,N,L分别是;

(2)已知格点多边形的面积可表示为S=aN+bL+c,其中a,b,c为常数.若某格点多边形对应的N=71,L=18,则S=(用数值作答).答案(1)3,1,6(2)79

4.(2013江西,21,14分)设函数f(x)=a为常数且a∈(0,1).(1)当a=时,求f;

(2)若x0满足f(f(x0))=x0,但f(x0)≠x0,则称x0为f(x)的二阶周期点.证明函数f(x)有且仅有两个二阶周期点,并求二阶周期点x1,x2;

(3)对于(2)中的x1,x2,设A(x1, f(f(x1))),B(x2, f(f(x2))),C(a,0),记△ABC的面积为S(a),求S(a)在区间上的最大值和最小值

.解析(1)当a=时, f=,f=f=2=.(2)f(f(x))=

当0≤x≤a时,由x=x解得x=0, 因为f(0)=0,故x=0不是f(x)的二阶周期点;

当a

因f=·

=≠, 222

2故x=为f(x)的二阶周期点;

当a

因f=·=,故x=不是f(x)的二阶周期点;

当a-a+1≤x≤1时,由(1-x)=x解得x=∈(a-a+1,1),因f

=·

=≠,故x=为f(x)的二阶周期点.因此,函数f(x)有且仅有两个二阶周期点,x1=,x2=.(3)由(2)得

A,B,则S(a)=·,S'(a)=·,因为a∈,a+a

所以S'(a)=· =·>0.或令g(a)=a-2a-2a+2,g'(a)=3a-4a-2 =3,因a∈(0,1),g'(a)0,故对于任意a∈,g(a)=a-2a-2a+2>0, S'(a)=·>0

则S(a)在区间上单调递增,故S(a)在区间上的最小值为S=,最大值为S=.考点二直接证明与间接证明

5.(2013四川,10,5分)设函数f(x)=(a∈R,e为自然对数的底数).若存在b∈[0,1]使f(f(b))=b成立,则a的取值范围是()

A.[1,e] B.[1,1+e] C.[e,1+e]

D.[0,1]

答案 A 22 22232232

x6.(2013陕西,21,14分)已知函数f(x)=e,x∈R.(1)求f(x)的反函数的图象上点(1,0)处的切线方程;

(2)证明:曲线y=f(x)与曲线y=x+x+1有唯一公共点;

(3)设a

.解析(1)f(x)的反函数为g(x)=ln x,设所求切线的斜率为k,∵g'(x)=,∴k=g'(1)=1,于是在点(1,0)处切线方程为y=x-1.(2)解法一:曲线y=e与y=x+x+1公共点的个数等于函数φ(x)=e-x-x-1零点的个数.∵φ(0)=1-1=0,∴φ(x)存在零点x=0.xxx又φ'(x)=e-x-1,令h(x)=φ'(x)=e-x-1,则h'(x)=e-1,当x

当x>0时,h'(x)>0,∴φ'(x)在(0,+∞)上单调递增.∴φ'(x)在x=0处有唯一的极小值φ'(0)=0,x2x22

即φ'(x)在R上的最小值为φ'(0)=0.∴φ'(x)≥0(仅当x=0时等号成立),∴φ(x)在R上是单调递增的,∴φ(x)在R上有唯一的零点,故曲线y=f(x)与y=x+x+1有唯一的公共点.解法二:∵e>0,x+x+1>0,∴曲线y=e与y=x+x+1公共点的个数等于曲线y=与y=1公共点的个数,设φ(x)=,则φ(0)=1,即x=0时,两曲线有公共点.又φ'(x)==≤0(仅当x=0时等号成立),∴φ(x)在R上单调递减,∴φ(x)与y=1有唯一的公共点,故曲线y=f(x)与y= x+x+1有唯一的公共点.(3)-f

=-==[--(b-a)].设函数u(x)=e--2x(x≥0),则u'(x)=e+-2≥2-2=0,∴u'(x)≥0(仅当x=0时等号成立),∴u(x)单调递增.当x>0时,u(x)>u(0)=0.令x=,则得--(b-a)>0,∴>f.7.(2013湖北,20,13分)如图,某地质队自水平地面A,B,C三处垂直向地下钻探,自A点向下钻到A1处发现矿藏,再继续下钻到A2处后下面已无矿,从而得到在A处正下方的矿层厚度为A1A2=d1.同样可得在B,C处正下方的矿层厚度分别为B1B2=d2,C1C2=d3,且d1

(1)证明:中截面DEFG是梯形;

(2)在△ABC中,记BC=a,BC边上的高为h,面积为S.在估测三角形ABC区域内正下方的矿藏储量(即多面体A1B1C1-A2B2C2的体积V)时,可用近似公式V估=S中·h来估算.已知V=(d1+d2+d3)S,试判断V估与V的大小关系,并加以证明.2x2x22xx

解析(1)依题意A1A2⊥平面ABC,B1B2⊥平面ABC,C1C2⊥平面ABC,所以A1A2∥B1B2∥C1C2.又A1A2=d1,B1B2=d2,C1C2=d3,且d1

因此四边形A1A2B2B1、A1A2C2C1均是梯形.由AA2∥平面MEFN,AA2⊂平面AA2B2B,且平面AA2B2B∩平面MEFN=ME,可得AA2∥ME,即A1A2∥DE.同理可证A1A2∥FG,所以DE∥FG.又M、N分别为AB、AC的中点,则D、E、F、G分别为A1B1、A2B2、A2C2、A1C1的中点,即DE、FG分别为梯形A1A2B2B1、A1A2C2C1的中位线.因此DE=(A1A2+B1B2)=(d1+d2),FG=(A1A2+C1C2)=(d1+d3),而d1

(2)V估

由A1A2⊥平面ABC,MN⊂平面ABC,可得A1A2⊥MN.而EM∥A1A2,所以EM⊥MN,同理可得FN⊥MN.由MN是△ABC的中位线,可得MN=

BC=a,即为梯形DEFG的高,因此S中=S梯形DEFG

=·=(2d1+d2+d3),即V估=S中·h=(2d1+d2+d3).又S=ah,所以V=(d1+d2+d3)S=(d1+d2+d3).于是V-V估=(d1+d2+d3)-(2d1+d2+d3)=[(d2-d1)+(d3-d1)].由d10,d3-d1>0,故V估

8.(2013湖南,21,13分)已知函数f(x)=e.(1)求f(x)的单调区间;

(2)证明:当f(x1)=f(x2)(x1≠x2)时,x1+x2

解析(1)函数f(x)的定义域为(-∞,+∞).f '(x)='e+e=e

=e.当x0;

当x>0时, f '(x)

所以f(x)的单调递增区间为(-∞,0),单调递减区间为(0,+∞).(2)当x0,e>0,故f(x)>0;

同理,当x>1时, f(x)

当f(x1)=f(x2)(x1 ≠x2)时,不妨设x1