安徽省合肥一中2017届高三上学期第三次段考数学试卷
发布时间:2020-10-04 21:00:28
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2016-2017学年安徽省合肥一中高三(上)第三次段考数学试卷(理科)
一、选择题:本大题共12个小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.已知R是实数集,M={x|<1},N={y|y=},则(CRM)∩N=( )
A.(1,2) B.[1,2] C.[1,2) D.[0,2]
2.下列命题中正确的是(( )
A.若p∨q为真命题,则p∧q为真命题
B.“a>0,b>0”是“+≥2”的充分必要条件
C.命题“若x2﹣3x+2=0,则x=1或x=2”的逆否命题为“若x≠1或x≠2,则x2﹣3x+2≠0”
D.命题p:∃x0∈R,使得x02+x0﹣1<0,则¬p:∀x∈R,使得x2+x﹣1≥0
3.设m,n是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,下列命题是真命题的是( )
A.若m∥α,m∥β,则α∥β B.若m∥α,α∥β,则m∥β
C.若m⊂α,m⊥β,则α⊥β D.若m⊂α,α⊥β,则m⊥β
4.古代数学著作《九章算术》有如下问题:“今有女子善织,日自倍,五日织五尺,问日织几何?”意思是:“一女子善于织布,每天织的布都是前一天的2倍,已知她5天共织布5尺,问这女子每天分别织布多少?”根据上题的已知条件,可求得该女子第3天所织布的尺数为( )
A. B. C. D.
5.函数的图象大致是( )
A. B. C. D.
6.设D为△ABC所在平面内一点,,则( )
A. B.
C. D.
7.已知实数x,y满足约束条件,若函数z=ax+by(a>0,b>0)的最大值为1,则8a+16b的最小值为( )
A. B.4 C.2 D.
8.已知函数f(x)=.则f()+f()+…+f()=( )
A.2017 B.2016 C.4034 D.4032
9.tan20°+4sin20°的值为( )
A. B. C. D.
10.在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,角B为锐角,且2sinAsinC=sin2B,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
11.定义在R上的可导函数f(x)满足f(1)=1,且2f′(x)>1,当x∈[﹣,]时,不等式f(2cosx)>﹣2sin2的解集为( )
A.(,) B.(﹣,) C.(0,) D.(﹣,)
12.如图,点列{An},{Bn}分别在某个锐角的两边上,且|AnAn+1|=|An+1An+2|,An≠An+2,n∈N*,|BnBn+1|=|Bn+1Bn+2|,Bn≠Bn+2,n∈N*(P≠Q表示P与Q不重合).若dn=|AnBn|,Sn为△AnBnBn+1的面积,则( )
A.{dn}是等差数列 B.{dn2}是等差数列
C.{Sn}是等差数列 D.{Sn2}是等差数列
二、填空题(每题5分,满分20分,将答案填在答题纸上)
13.已知向量,的夹角为,且|=1,, |= .
14.将函数f(x)=sinωx(其中ω>0)的图象向右平移个单位长度,所得图象经过点(,0),则ω的最小值是 .
15.已知数列{an}是各项正数首项1等差数列,Sn为其前n项和,若数列{}也为等差数列,则的最小值是 .
16.已知f(x)=,若a,b,c,d互不相同,且f(a)=f(b)=f(c)=f(d),则a+b+c+d的取值范围为 .
三、解答题(本大题共6小题,共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.)
17.已知向量=(1,sinx),=(cos(2x+),sinx),函数f(x)=•﹣cos2x
(1)求函数f(x)的解析式及其单调递增区间;
(2)当x∈[0,]时,求函数f(x)的值域.
18.已知两数列{an},{bn}满足(n∈N*),3b1=10a1,其中{an}是公差大于零的等差数列,且a2,a7,b2﹣1成等比数列.
(Ⅰ)求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)求数列{bn}的前n项和Sn.
19.如图,在四棱锥P﹣ABCD中,PA⊥平面ABCD,底面ABCD为直角梯形,AB⊥AD,AB∥CD,CD=AD=2AB=2AP.
(1)求证:平面PCD⊥平面PAD;
(2)在侧棱PC上是否存在点E,使得BE∥平面PAD,若存在,确定点E位置;若不存在,说明理由.
20.已知a,b,c分别为△ABC三个内角A,B,C的对边,且acosC+asinC﹣b﹣c=0.
(1)求A;
(2)若AD为BC边上的中线,cosB=,AD=,求△ABC的面积.
21.已知函数f(x)=x﹣+alnx(a∈R).
(1)若函数f(x)在[1,+∞)上单调递增,求实数a的取值范围;
(2)已知g(x)=x2+(m﹣1)x+,m≤﹣,h(x)=f(x)+g(x),当时a=1,h(x)有两个极值点x1,x2,且x1<x2,求h(x1)﹣h(x2)的最小值.
22.已知函数f(x)=2ex+2ax﹣a2,a∈R.
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间和极值;
(Ⅱ)若x≥0时,f(x)≥x2﹣3恒成立,求实数a的取值范围.
2016-2017学年安徽省合肥一中高三(上)第三次段考数学试卷(理科)
参考答案与试题解析
一、选择题:本大题共12个小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.已知R是实数集,M={x|<1},N={y|y=},则(CRM)∩N=( )
A.(1,2) B.[1,2] C.[1,2) D.[0,2]
【考点】交、并、补集的混合运算.
【分析】先通过解不等式及函数的值域求出集合M,N,然后进行补集、交集的运算即可.
【解答】解:M={x|x<0,或x>2},N={y|y≥0};
∴CRM={x|0≤x≤2};
∴(CRM)∩N=[0,2].
故选D.
2.下列命题中正确的是(( )
A.若p∨q为真命题,则p∧q为真命题
B.“a>0,b>0”是“+≥2”的充分必要条件
C.命题“若x2﹣3x+2=0,则x=1或x=2”的逆否命题为“若x≠1或x≠2,则x2﹣3x+2≠0”
D.命题p:∃x0∈R,使得x02+x0﹣1<0,则¬p:∀x∈R,使得x2+x﹣1≥0
【考点】命题的真假判断与应用.
【分析】A根据且命题和或命题的概念判断即可;
B均值定理等号成立的条件判断;
C或的否定为且;
D对存在命题的否定,应把存在改为任意,然后再否定结论.
【解答】解:A、若p∨q为真命题,p和q至少有一个为真命题,故p∧q不一定为真命题,故错误;
B、“a>0,b>0”要得出“+≥2”,必须a=b时,等号才成立,故不是充分必要条件,故错误;
C、命题“若x2﹣3x+2=0,则x=1或x=2”的逆否命题为“若x≠1且x≠2,则x2﹣3x+2≠0”,故错误;
D、对存在命题的否定,应把存在改为任意,然后再否定结论,
命题p:∃x0∈R,使得x02+x0﹣1<0,则¬p:∀x∈R,使得x2+x﹣1≥0,故正确.
故选:D.
3.设m,n是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,下列命题是真命题的是( )
A.若m∥α,m∥β,则α∥β B.若m∥α,α∥β,则m∥β
C.若m⊂α,m⊥β,则α⊥β D.若m⊂α,α⊥β,则m⊥β
【考点】空间中直线与平面之间的位置关系.
【分析】在A中,α与β相交或平行;在B中,m∥β或m⊂β;在C中,由面面垂直的判定定理得α⊥β;在D中,m⊥与β相交、平行或m⊂β.
【解答】解:由m,n是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,知:
在A中,若m∥α,m∥β,则α与β相交或平行,故A错误;
在B中,若m∥α,α∥β,则m∥β或m⊂β,故B错误;
在C中,若m⊂α,m⊥β,则由面面垂直的判定定理得α⊥β,故C正确;
在D中,若m⊂α,α⊥β,则m⊥与β相交、平行或m⊂β,故D错误.
故选:C.
4.古代数学著作《九章算术》有如下问题:“今有女子善织,日自倍,五日织五尺,问日织几何?”意思是:“一女子善于织布,每天织的布都是前一天的2倍,已知她5天共织布5尺,问这女子每天分别织布多少?”根据上题的已知条件,可求得该女子第3天所织布的尺数为( )
A. B. C. D.
【考点】等比数列的前n项和.
【分析】设这女子每天分别织布an尺,则数列{an}是等比数列,公比q=2.利用等比数列的通项公式及其前n项公式即可得出.
【解答】解:设这女子每天分别织布an尺,
则数列{an}是等比数列,公比q=2.
则=5,解得.
∴a3==.
故选:A.
5.函数的图象大致是( )
A. B. C. D.
【考点】函数的图象.
【分析】先求出函数为奇函数,再根据当0<x<1时,y<0,当x>1时,y>0,故排除B,C,D.
【解答】解:函数的定义域为(﹣∞,﹣1)∪(1,1)∪(1,+∞),
则f(﹣x)==﹣f(x),
∴f(x)为奇函数,
∴y=f(x)的图象关于原点对称,故排除C,
当0<x<1时,y<0,
当x>1时,y>0,故排除B,D,
故选:A
6.设D为△ABC所在平面内一点,,则( )
A. B.
C. D.
【考点】平行向量与共线向量.
【分析】将向量利用向量的三角形法则首先表示为,然后结合已知表示为的形式.
【解答】解:由已知得到如图
由===;
故选:A.
7.已知实数x,y满足约束条件,若函数z=ax+by(a>0,b>0)的最大值为1,则8a+16b的最小值为( )
A. B.4 C.2 D.
【考点】基本不等式;简单线性规划.
【分析】可以作出不等式的平面区域,根据目标函数z=ax+by(a>0,b>0)的最大值为1,得到3a+4b=1,进而用基本不等式解答即可得出8a+16b的最小值.
【解答】解:不等式表示的平面区域如图所示阴影部分,
当直线ax+by=z(a>0,b>0)
过直线x﹣y+1=0与直线2x﹣y﹣2=0的交点A(3,4)时,
目标函数z=ax+by(a>0,b>0)取得最大1,
∴3a+4b=1.
∴8a+16b≥2=2=2,
则8a+16b的最小值为2.
故选A.
8.已知函数f(x)=.则f()+f()+…+f()=( )
A.2017 B.2016 C.4034 D.4032
【考点】函数的值.
【分析】根据函数的奇偶性求值即可.
【解答】解:f(x)===2+,
令g(x+)=,得g(x+)是奇函数,
∴f()+f()+…+f()=2×2016=4032,
故选:D.
9.tan20°+4sin20°的值为( )
A. B. C. D.
【考点】三角函数的化简求值.
【分析】首先利用弦切互化公式及正弦的倍角公式对原式进行变形,再两次运用和差化积公式,同时结合正余弦互化公式,转化为特殊角的三角函数值,则问题解决.
【解答】解:tan20°+4sin20°
=
=
=
=
=
=
=
=2sin60°=.
故选B.
10.在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,角B为锐角,且2sinAsinC=sin2B,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【考点】正弦定理.
【分析】正弦定理化简已知的式子得2ac=b2,结合余弦定理求出(a+c)2,代入化简后,由B的范围和余弦函数的性质求出的取值范围.
【解答】解:在△ABC中,∵2sinAsinC=sin2B,∴由正弦定理得2ac=b2,
由余弦定理得:b2=a2+c2﹣2accosB,
∴a2+c2﹣2accosB=2ac,得(a+c)2=4ac+2accosB,
∴===,
∵角B为锐角,
∴cosB∈(0,1),则,
∴,
故选:B.
11.定义在R上的可导函数f(x)满足f(1)=1,且2f′(x)>1,当x∈[﹣,]时,不等式f(2cosx)>﹣2sin2的解集为( )
A.(,) B.(﹣,) C.(0,) D.(﹣,)
【考点】利用导数研究函数的单调性;导数的运算.
【分析】构造函数g(x)=f(x)﹣,可得g(x)在定义域R上是增函数,且g(1)=0,进而根据f(2cosx)>﹣2sin2可得2cosx>1,解得答案.
【解答】解:令g(x)=f(x)﹣,
则g′(x)=f′(x)>0,
∴g(x)在定义域R上是增函数,
且g(1)=f(1)=0,
∴g(2cosx)=f(2cosx)﹣cosx=f(2cosx)﹣cosx,
令2cosx>1,
则g(2cosx)>0,即f(2cosx)>+cosx,
又∵x∈[﹣,],且2cosx>1
∴x∈(﹣,),
故选:D
12.如图,点列{An},{Bn}分别在某个锐角的两边上,且|AnAn+1|=|An+1An+2|,An≠An+2,n∈N*,|BnBn+1|=|Bn+1Bn+2|,Bn≠Bn+2,n∈N*(P≠Q表示P与Q不重合).若dn=|AnBn|,Sn为△AnBnBn+1的面积,则( )
A.{dn}是等差数列 B.{dn2}是等差数列
C.{Sn}是等差数列 D.{Sn2}是等差数列
【考点】数列与解析几何的综合.
【分析】设锐角的顶点为O,再设|OA1|=a,|OB1|=c,|AnAn+1|=|An+1An+2|=b,|BnBn+1|=|Bn+1Bn+2|=d,由于a,c不确定,判断C,D不正确,设△AnBnBn+1的底边BnBn+1上的高为hn,运用三角形相似知识,hn+hn+2=2hn+1,由Sn=d•hn,可得Sn+Sn+2=2Sn+1,进而得到数列{Sn}为等差数列.
【解答】解:设锐角的顶点为O,|OA1|=a,|OB1|=c,
|AnAn+1|=|An+1An+2|=b,
|BnBn+1|=|Bn+1Bn+2|=d,
由于a,c不确定,
则{dn}不一定是等差数列,
{dn2}不一定是等差数列,
设△AnBnBn+1的底边BnBn+1上的高为hn,
由三角形的相似可得
==, ==,
两式相加可得, ==2,
即有hn+hn+2=2hn+1,
由Sn=d•hn,可得Sn+Sn+2=2Sn+1,
即为Sn+2﹣Sn+1=Sn+1﹣Sn,
则数列{Sn}为等差数列.
故选:C.
二、填空题(每题5分,满分20分,将答案填在答题纸上)
13.已知向量,的夹角为,且|=1,, |= 3 .
【考点】平面向量数量积的运算.
【分析】利用向量的数量积化简求解即可.
【解答】解:向量,的夹角为,且|=1,,
可得: =7,
可得,
解得|=3.
故答案为:3.
14.将函数f(x)=sinωx(其中ω>0)的图象向右平移个单位长度,所得图象经过点(,0),则ω的最小值是 2 .
【考点】函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换.
【分析】首先利用三角函数的图象平移得到y=sinω(x﹣),代入点(,0)后得到sinω=0,由此可得ω的最小值.
【解答】解:将函数y=sinωx(其中ω>0)的图象向右平移个单位长度,
所得图象对应的函数为y=sinω(x﹣).
再由所得图象经过点(,0),可得sinω(﹣)=sinω=0,
∴ω=kπ,k∈z.
故ω的最小值是2.
故答案为:2.
15.已知数列{an}是各项正数首项1等差数列,Sn为其前n项和,若数列{}也为等差数列,则的最小值是 .
【考点】数列与不等式的综合;数列的求和.
【分析】设数列{an}的公差为d(d>0),即有an=1+(n﹣1)d,Sn=n+n(n﹣1)d,再由数列{}也为等差数列,可得d=2,可得an=2n﹣1,Sn=n2,由基本不等式及等号成立的条件,计算n=2,3的数值,即可得到所求最小值.
【解答】解:设数列{an}的公差为d(d>0),
即有an=1+(n﹣1)d,
Sn=n+n(n﹣1)d,
=,
由于数列{}也为等差数列,
可得1﹣d=0,即d=2,
即有an=2n﹣1,Sn=n2,
则==(n+)≥•2=2,
当且仅当n=2取得等号,
由于n为正整数,即有n=2或3取得最小值.
当n=2时,取得3;n=3时,取得.
故最小值为.
故答案为:.
16.已知f(x)=,若a,b,c,d互不相同,且f(a)=f(b)=f(c)=f(d),则a+b+c+d的取值范围为 .
【考点】分段函数的应用.
【分析】不妨设a<b<c,作出f(x)的图象,根据二次函数的对称轴可得a+d=8,根据对数函数的单调性和值域可得2<a+b<,进而可求得答案.
【解答】解:不妨设a<b<c<d,
作出f(x)的图象,如图所示:
当x>2时,f(x)的对称轴为x=4,
∵c与d关于x=4对称,
∴a+d=8,
由图象可知0<a<1<b<2,
当|log2x|=1,解得x=或x=2,
∴2<a+b<,
∴10<a+b+c+d<
故答案为:
三、解答题(本大题共6小题,共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.)
17.已知向量=(1,sinx),=(cos(2x+),sinx),函数f(x)=•﹣cos2x
(1)求函数f(x)的解析式及其单调递增区间;
(2)当x∈[0,]时,求函数f(x)的值域.
【考点】三角函数中的恒等变换应用;平面向量数量积的运算.
【分析】(1)首先根据=(1,sinx),=(cos(2x+),sinx),求出;然后根据函数f(x)=•﹣cos2x,求出函数f(x)的解析式;最后根据正弦函数的特征,求出其单调递增区间即可;
(2)当x∈[0,]时,可得2x,然后求出函数f(x)的值域即可.
【解答】解:(1)函数f(x)=•﹣cos2x
=cos2xcos﹣sin2xsin
=,
由2k,
可得k,
单调递增区间为:[k,];
(2)当x∈[0,]时,
可得2x,
因此sin(2x+),
所以函数f(x)的值域是[.
18.已知两数列{an},{bn}满足(n∈N*),3b1=10a1,其中{an}是公差大于零的等差数列,且a2,a7,b2﹣1成等比数列.
(Ⅰ)求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)求数列{bn}的前n项和Sn.
【考点】数列的求和;数列递推式.
【分析】(1)由已知求出等差数列的公差和首项即可;
(Ⅱ)∵an=2n+1,所以bn=1+(2n+1)•3n,利用分组、错位相减求和即可.
【解答】解:设数列{an}的公差为d(d>0),
∵3b1=10a1,∴3(1+3a1)=10a1,∴a1=3
又a2=a1+d=3+d,a7=a1+6d=3(1+2d),∵b2﹣1=9a2=9(3+d),
由a2,a7,b2﹣1成等比数列得,9(1+2d)2=9(3+d)2,∵d>0,∴1+2d=3+d,d=2
∴an=3+(n﹣1)×2=2n+1.
(Ⅱ)∵an=2n+1,所以bn=1+(2n+1)•3n
于是, 3n).
令T=3×31+5×32+…+(2n+1)×3n…①,3T=3×32+5×33+…+(2n+1)×3n+1…②
①﹣②得﹣2T═3×31+2×32+…+2×3n﹣(2n+1)×3n+1=9+2×
∴,∴.
19.如图,在四棱锥P﹣ABCD中,PA⊥平面ABCD,底面ABCD为直角梯形,AB⊥AD,AB∥CD,CD=AD=2AB=2AP.
(1)求证:平面PCD⊥平面PAD;
(2)在侧棱PC上是否存在点E,使得BE∥平面PAD,若存在,确定点E位置;若不存在,说明理由.
【考点】平面与平面垂直的判定.
【分析】(1)根据面面垂直的判断定理即可证明平面PCD⊥平面PAD;
(2)根据线面平行的性质定理即可得到结论.
【解答】(1)证明:∵PA⊥平面ABCD
∴PA⊥CD ①
又∵AB⊥AD,AB∥CD,
∴CD⊥AD ②
由①②可得 CD⊥平面PAD
又CD⊂平面PCD
∴平面PCD⊥平面PAD
(2)解:当点E是PC的中点时,BE∥平面PAD.
证明如下:设PD的中点为F,连接EF,AF
易得EF是△PCD的中位线
∴EF∥CD,EF=CD
由题设可得 AB∥CD,AF=CD
∴EF∥AB,EF=AB
∴四边形ABEF为平行四边形
∴BE∥AF
又BE⊄平面PAD,AF⊂平面PAD
∴BE∥平面PAD
20.已知a,b,c分别为△ABC三个内角A,B,C的对边,且acosC+asinC﹣b﹣c=0.
(1)求A;
(2)若AD为BC边上的中线,cosB=,AD=,求△ABC的面积.
【考点】正弦定理.
【分析】(1)由正弦定理化简已知的式子,由内角和定理、诱导公式、两角和差的正弦公式化简后,由内角的范围和特殊角的三角函数值求出A;
(2)由题意和平方关系求出sinB,由内角和定理、诱导公式、两角和的正弦公式求出sinC,由正弦定理求出a和c关系,根据题意和余弦定理列出方程,代入数据求出a、c,由三角形的面积公式求出答案.
【解答】解:(1)由题意知,acosC+asinC﹣b﹣c=0,
由正弦定理得:sinAcosC+sinAsinC﹣sinB﹣sinC=0,
由sinB=sin[π﹣(A+C)]=sin(A+C)得,
sinAcosC+sinAsinC﹣sin(A+C)﹣sinC=0,
则sinAsinC﹣cosAsinC﹣sinC=0,
又sinC≠0,则sinA﹣cosA=1,
化简得,,即,
又0<A<π,所以A=;
(2)在△ABC中,cosB=得,sinB==…
则sinC=sin(A+B)=sinAcosB+cosAsinB
==…
由正弦定理得, ==…
设a=7x、c=5x,
在△ABD中,由余弦定理得:
AD2=AB2+BD2﹣2•AB•BD•cosB,
,
解得x=1,
则a=7,c=5…
所以△ABC的面积S==…
21.已知函数f(x)=x﹣+alnx(a∈R).
(1)若函数f(x)在[1,+∞)上单调递增,求实数a的取值范围;
(2)已知g(x)=x2+(m﹣1)x+,m≤﹣,h(x)=f(x)+g(x),当时a=1,h(x)有两个极值点x1,x2,且x1<x2,求h(x1)﹣h(x2)的最小值.
【考点】导数在最大值、最小值问题中的应用;利用导数研究函数的极值.
【分析】(1)利用函数单调性和导数之间的关系进行求解即可.
(2)求出函数h(x)的表达式,求出函数h(x)的导数,利用函数极值,最值和导数之间的关系进行求解.
【解答】解:(1)∵f(x)=x﹣+alnx,
∴f′(x)=1++,
∵f(x)在[1,+∞)上单调递增,
∴f′(x)=1++≥0在[1,+∞)上恒成立,
∴a≥﹣(x+)在[1,+∞)上恒成立,
∵y=﹣x﹣在[1,+∞)上单调递减,
∴y≤﹣2,
∴a≥﹣2;
(2)h(x)=f(x)+g(x)=lnx+x2+mx,其定义域为(0,+∞),
求导得,h′(x)=,
若h′(x)=0两根分别为x1,x2,则有x1•x2=1,x1+x2=﹣m,
∴x2=,从而有m=﹣x1﹣,
∵m≤﹣,x1<x2,
∴x1∈(﹣∞,)∪(,+∞)
则h(x1)﹣h(x2)=h(x1)﹣h()=2lnx1+(﹣)+(﹣x1﹣)(x1﹣),
令φ(x)=2lnx﹣(x2﹣),x∈[,1].
则[h(x1)﹣h(x2)]min=φ(x)min,
φ′(x)=﹣,
当x∈(,1]时,φ′(x)<0,
∴φ(x)在[,1]上单调递减,
φ(x)min=φ(1)=0,
∴h(x1)﹣h(x2)的最小值为0.
22.已知函数f(x)=2ex+2ax﹣a2,a∈R.
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间和极值;
(Ⅱ)若x≥0时,f(x)≥x2﹣3恒成立,求实数a的取值范围.
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值;利用导数研究函数的单调性.
【分析】(Ⅰ)求出原函数的导函数,然后对a分类分析,a≥0时,f'(x)>0恒成立,此时f(x)在R上单调递增,无极值;当a<0时,由分别由f'(x)>0和f'(x)<0求得x的取值范围,得到原函数的单调区间并求得极值;
(Ⅱ)令g(x)=f(x)﹣x2+3=2ex﹣(x﹣a)2+3,x≥0,求其导函数,由导函数的导数恒大于等于0可得导函数单调递增,然后对a分类分析求解实数a的取值范围.
【解答】解:(Ⅰ)f'(x)=2ex+2a,
①a≥0时,f'(x)>0恒成立,此时f(x)在R上单调递增,无极值;
②当a<0时,由f'(x)>0,得x>ln(﹣a);
由f'(x)<0,得x<ln(﹣a),此时f(x)在(﹣∞,ln(﹣a))上递减,在[ln(﹣a),+∞)上递增.
在x=ln(﹣a)处取得极小值,f(x)极小=f(ln(﹣a))=2aln(﹣a)﹣2a﹣a2 .
综上可得:a≥0时,单调递增区间为(﹣∞,+∞),无极值;a<0时,单调递减区间为(﹣∞,ln(﹣a)),
递增区间为[ln(﹣a),+∞),在x=ln(﹣a)处取得极小值,f(x)极小=f(ln(﹣a))=2aln(﹣a)﹣2a﹣a2,无极大值.
(Ⅱ)令g(x)=f(x)﹣x2+3=2ex﹣(x﹣a)2+3,x≥0,
则g′(x)=2(ex﹣x+a),
又令h(x)=2(ex﹣x+a),则h′(x)=2(ex﹣1)≥0,
∴h(x)在[0,+∞)上递增,且h(0)=2(a+1).
①当a≥﹣1时,g′(x)≥0恒成立,即函数g(x)在[0,+∞)上递增,
从而须满足g(0)=5﹣a2≥0,解得,
又a≥﹣1,∴;
②当a<﹣1时,则∃x0>0,使h(x0)=0,且x∈(0,x0)时,h(x)<0,
即g′(x)<0,即g(x)递减,x∈(x0,+∞)时,h(x)>0,即g'(x)>0,即g(x)递增.
∴,又,
从而,解得0<x0≤ln3,
由⇒,
令M(x)=x﹣ex,0<x≤ln3,
则M′(x)=1﹣ex<0,
∴M(x)在(0,ln3]上递减,
则M(x)≥M(ln3)=ln3﹣3,又M(x)<M(0)=﹣1,
故 ln3﹣3≤a<﹣1,
综上ln3﹣3≤a≤5.
2017年2月11日