格物学 第二章 一元二次函数、方程和不等式2.3 二次函数与一元二次方程、不等式

二次函数的图象分析与判断-2.3 二次函数与一元二次方程、不等式知识点专题进阶选择题自测题解析-安徽省等高一数学必修,平均正确率54.0%

2025-09-01
二次函数的图象分析与判断-2.3 二次函数与一元二次方程、不等式知识点专题进阶选择题自测题解析-安徽省等高一数学必修,平均正确率54.0%
2、['利用函数单调性求参数的取值范围', '利用导数讨论函数单调性', '二倍角的正弦、余弦、正切公式', '二次函数的图象分析与判断']

正确率40.0%若函数 $${{f}}$$( $${{x}}$$$${{)}{=}}$$ $${{x}}$$$$- \frac1 3 \operatorname{s i n} 2$$ $${{x}}$$$${{+}}$$ $${{a}}$$$${{s}{i}{n}}$$ $${{x}}$$在$$(-\infty,+\infty)$$上单调递增,则 $${{a}}$$的取值范围是$${{(}{)}}$$

D

A.$$[-1, 1 ]$$

B.$$[ ~-1, \frac{1} {3} ~ ]$$

C.$$[-1,-\frac{1} {3} ]$$

D.$$[-\frac{1} {3}, \frac{1} {3} ]$$

3、['同角三角函数的平方关系', '函数中的恒成立问题', '余弦(型)函数的定义域和值域', '二次函数的图象分析与判断']

正确率19.999999999999996%关于$${{x}}$$的不等式$$\operatorname{s i n}^{2} x+a \operatorname{c o s} x-a^{2} \leq1+\operatorname{c o s} x$$对一切$${{x}{∈}{R}}$$恒成立,则实数$${{a}}$$的取值范围为(

C

A.$$( \ -1, \ \frac{1} {3} )$$

B.$$[-1, ~ \frac{1} {3} ]$$

C.$$( \mathrm{\Phi}-\infty, \mathrm{\Phi}-1 \mathrm{\brack{}} \cup[ \frac{1} {3}, \mathrm{\Phi}+\infty)$$

D.$$( \mathrm{\Phi}-\infty, \mathrm{\Phi}-1 ) \cup\mathrm{\Phi} ( \frac{1} {3}, \mathrm{\Phi}+\infty)$$

4、['数列的函数特征', '二次函数的图象分析与判断']

正确率60.0%在数列$${{\{}{{a}_{n}}{\}}}$$中,$$a_{n}=-2 n^{2}+1 1 n+3$$,则此数列最大项的值是(

C

A.$${{1}{7}}$$

B.$$1 7 \frac{1} {8}$$

C.$${{1}{8}}$$

D.$$1 8 \frac{1} {8}$$

7、['一元二次不等式的解法', '对数(型)函数的单调性', '对数方程与对数不等式的解法', '二次函数的图象分析与判断']

正确率40.0%已知函数$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right)=l o g_{a} \ ( \begin{matrix} {x^{2}+2 x-3} \\ \end{matrix} )$$,若$$f \ ( 2 ) \ > 0$$,则此函数的单调递增区间是(

B

A.$$( 1, ~ ~+\infty) ~ ~ \cup~ ( ~-\infty, ~-3 )$$

B.$$( 1, ~+\infty)$$

C.$$( \ -\infty, \ -1 )$$

D.$$( \mathrm{~}-\infty, \mathrm{~}-3 )$$

8、['集合相等', '空集', '命题的真假性判断', '二次函数的图象分析与判断']

正确率80.0%下列命题中为真命题的是(

C

A.$$m x^{2}+2 x-1=0$$是一元二次方程

B.抛物线$$y=a x^{2}+2 x-1$$与$${{x}}$$轴至少有一个交点

C.互相包含的两个集合相等

D.空集是任何集合的真子集

9、['利用基本不等式求最值', '二次函数的图象分析与判断']

正确率40.0%若正数$${{a}{、}{b}}$$满足$$a b=2 \, {\left( \ a+b \right)} \, \,+5$$,设$$y=~ ( \ a+b-4 ) ~ ~ ( \ 1 2-a-b )$$,则$${{y}}$$的最大值是(

A

A.$${{1}{2}}$$

B.$${{−}{{1}{2}}}$$

C.$${{1}{6}}$$

D.$${{−}{{1}{6}}}$$

10、['利用函数单调性求参数的取值范围', '复合函数的单调性判定', '对数(型)函数的单调性', '二次函数的图象分析与判断']

正确率40.0%已知函数$$f ( x )=\operatorname{l o g}_{\frac{1} {2}}$$$$( x^{2}-a x-a )$$满足对任意的$$x_{1}, x_{2} \in(-\infty,-\frac{1} {2} ) ( x_{1} \neq x_{2} )$$,有$$( x_{2}-x_{1} ) \left( f \left( x_{2} \right)-f \left( x_{1} \right) \right) > 0$$,则实数$${{a}}$$的取值范围是$${{(}{)}}$$

C

A.$$[-1,+\infty)$$

B.$$[-1, \frac{1} {2} )$$

C.$$[-1, \frac{1} {2} ]$$

D.$$(-\infty,-1 ]$$

2. 函数 $$f(x)=x-\frac{1}{3}\sin 2x+a\sin x$$ 在 $$(-\infty,+\infty)$$ 上单调递增,需满足导数 $$f'(x)\geq0$$ 恒成立。

求导:$$f'(x)=1-\frac{2}{3}\cos 2x+a\cos x$$

利用恒等式 $$\cos 2x=2\cos^2 x-1$$,代入得:

$$f'(x)=1-\frac{2}{3}(2\cos^2 x-1)+a\cos x=1-\frac{4}{3}\cos^2 x+\frac{2}{3}+a\cos x=\frac{5}{3}-\frac{4}{3}\cos^2 x+a\cos x$$

令 $$t=\cos x$$,则 $$t\in[-1,1]$$,转化为:

$$g(t)=-\frac{4}{3}t^2+at+\frac{5}{3}\geq0$$ 对任意 $$t\in[-1,1]$$ 成立

二次函数开口向下,需在区间端点及顶点(若在区间内)处非负。

计算端点:

$$g(-1)=-\frac{4}{3}-a+\frac{5}{3}=\frac{1}{3}-a\geq0 \Rightarrow a\leq\frac{1}{3}$$

$$g(1)=-\frac{4}{3}+a+\frac{5}{3}=\frac{1}{3}+a\geq0 \Rightarrow a\geq-\frac{1}{3}$$

顶点横坐标 $$t_0=\frac{a}{2\times(4/3)}=\frac{3a}{8}$$,若 $$\frac{3a}{8}\in[-1,1]$$ 即 $$a\in[-\frac{8}{3},\frac{8}{3}]$$(恒成立),需顶点值非负:

$$g(t_0)=\frac{5}{3}+\frac{a^2}{2\times(4/3)}=\frac{5}{3}+\frac{3a^2}{8}\geq0$$(恒成立)

综上,需同时满足 $$a\leq\frac{1}{3}$$ 且 $$a\geq-\frac{1}{3}$$,即 $$a\in[-\frac{1}{3},\frac{1}{3}]$$

答案:D

3. 不等式 $$\sin^2 x+a\cos x-a^2\leq1+\cos x$$ 对一切 $$x\in\mathbb{R}$$ 恒成立。

利用 $$\sin^2 x=1-\cos^2 x$$,代入整理:

$$1-\cos^2 x+a\cos x-a^2\leq1+\cos x$$

$$\Rightarrow -\cos^2 x+a\cos x-a^2-\cos x\leq0$$

$$\Rightarrow \cos^2 x+(1-a)\cos x+a^2\geq0$$

令 $$t=\cos x$$,则 $$t\in[-1,1]$$,转化为:

$$h(t)=t^2+(1-a)t+a^2\geq0$$ 对任意 $$t\in[-1,1]$$ 成立

二次函数开口向上,需判别式 $$\Delta\leq0$$ 或区间端点非负。

判别式:$$\Delta=(1-a)^2-4a^2=1-2a+a^2-4a^2=1-2a-3a^2$$

若 $$\Delta\leq0$$,即 $$1-2a-3a^2\leq0 \Rightarrow 3a^2+2a-1\geq0 \Rightarrow a\leq-1$$ 或 $$a\geq\frac{1}{3}$$

但需验证区间端点:

$$h(-1)=1-(1-a)+a^2=1-1+a+a^2=a+a^2$$

$$h(1)=1+(1-a)+a^2=2-a+a^2$$

当 $$a\leq-1$$ 时,$$h(-1)=a(a+1)\geq0$$(因 $$a\leq-1$$),$$h(1)=a^2-a+2$$ 恒正(判别式负)

当 $$a\geq\frac{1}{3}$$ 时,$$h(-1)=a^2+a$$ 恒非负,$$h(1)=a^2-a+2$$ 恒正

若 $$\Delta>0$$,即 $$a\in(-1,\frac{1}{3})$$,需最小值在端点处取得且非负:

对称轴 $$t_0=\frac{a-1}{2}$$,可能不在区间内。

计算端点:$$h(-1)=a^2+a$$,$$h(1)=a^2-a+2$$

要求 $$h(-1)\geq0$$ 且 $$h(1)\geq0$$

$$h(-1)\geq0 \Rightarrow a(a+1)\geq0 \Rightarrow a\leq-1$$ 或 $$a\geq0$$

$$h(1)\geq0$$ 恒成立

但在 $$a\in(-1,\frac{1}{3})$$ 内,$$h(-1)\geq0$$ 要求 $$a\geq0$$,即 $$a\in[0,\frac{1}{3})$$

结合判别式情况,综合得 $$a\in(-\infty,-1]\cup[0,+\infty)$$,但需验证端点:

当 $$a=-1$$ 时,$$\Delta=1-2(-1)-3=0$$,成立

当 $$a=0$$ 时,$$h(t)=t^2+t\geq0$$ 在 $$[-1,1]$$ 上不恒成立(例如 $$t=-0.5$$ 时负)

实际上,需完整分析函数最小值。

更严谨方法:参数分离或二次函数最值。

重新考虑:原不等式等价于 $$h(t)=t^2+(1-a)t+a^2$$ 在 $$[-1,1]$$ 上最小值非负。

对称轴 $$t_0=\frac{a-1}{2}$$

若 $$t_0<-1$$ 即 $$a<-1$$,最小值在 $$t=-1$$:$$h(-1)=a^2+a\geq0 \Rightarrow a\leq-1$$ 或 $$a\geq0$$,结合 $$a<-1$$ 得 $$a\leq-1$$

若 $$t_0\in[-1,1]$$ 即 $$a\in[-1,3]$$,最小值在顶点:$$h(t_0)=a^2-\frac{(1-a)^2}{4}=\frac{4a^2-(1-2a+a^2)}{4}=\frac{3a^2+2a-1}{4}\geq0 \Rightarrow 3a^2+2a-1\geq0 \Rightarrow a\leq-1$$ 或 $$a\geq\frac{1}{3}$$

结合 $$a\in[-1,3]$$ 得 $$a\in[-1,-1]\cup[\frac{1}{3},3]$$ 即 $$a=-1$$ 或 $$a\geq\frac{1}{3}$$

若 $$t_0>1$$ 即 $$a>3$$,最小值在 $$t=1$$:$$h(1)=a^2-a+2\geq0$$ 恒成立,故 $$a>3$$ 成立

综上,$$a\leq-1$$ 或 $$a\geq\frac{1}{3}$$

答案:C

4. 数列 $$a_n=-2n^2+11n+3$$ 为二次函数型,求最大值。

对称轴 $$n_0=-\frac{b}{2a}=-\frac{11}{2\times(-2)}=\frac{11}{4}=2.75$$

由于 $$n$$ 为正整数,取 $$n=2$$ 和 $$n=3$$ 计算:

$$a_2=-2\times4+11\times2+3=-8+22+3=17$$

$$a_3=-2\times9+11\times3+3=-18+33+3=18$$

$$a_4=-2\times16+11\times4+3=-32+44+3=15$$

最大值为 $$18$$

答案:C

7. 函数 $$f(x)=\log_a(x^2+2x-3)$$,且 $$f(2)>0$$。

首先求定义域:$$x^2+2x-3>0 \Rightarrow (x+3)(x-1)>0 \Rightarrow x<-3$$ 或 $$x>1$$

$$f(2)=\log_a(4+4-3)=\log_a5>0$$

若 $$a>1$$,则 $$\log_a5>0$$ 成立;若 $$01$$

复合函数单调性:外函数 $$\log_a u$$ 在 $$a>1$$ 时递增,内函数 $$u=x^2+2x-3$$ 在 $$x>1$$ 时递增,在 $$x<-3$$ 时递减。

故 $$f(x)$$ 在 $$(1,+\infty)$$ 上递增,在 $$(-\infty,-3)$$ 上递减。

答案:B

8. 判断命题真伪:

A. $$mx^2+2x-1=0$$,若 $$m=0$$ 则不是二次方程,故假

B. 抛物线 $$y=ax^2+2x-1$$,判别式 $$\Delta=4+4a$$,若 $$a<-1$$ 则 $$\Delta<0$$,与 $$x$$ 轴无交点,故假

C. 互相包含即 $$A\subseteq B$$ 且 $$B\subseteq A$$,则 $$A=B$$,真

D. 空集是任何集合的子集,但不是真子集(若集合为空集),故假

答案:C

9. 正数 $$a,b$$ 满足 $$ab=2(a+b)+5$$,求 $$y=(a+b-4)(12-a-b)$$ 最大值。

令 $$s=a+b$$,则 $$ab=2s+5$$,由均值不等式 $$s\geq2\sqrt{ab}$$,但需换元。

由 $$ab=2s+5$$ 及 $$s^2\geq4ab$$,得 $$s^2\geq4(2s+5)=8s+20 \Rightarrow s^2-8s-20\geq0 \Rightarrow s\geq10$$ 或 $$s\leq-2$$(舍)

故 $$s\geq10$$

$$y=(s-4)(12-s)=-(s-4)(s-12)$$

展开:$$y=-(s^2-16s+48)=-s^2+16s-48$$

为二次函数,开口向下,对称轴 $$s=8$$,但 $$s\geq10$$,故在 $$s=10$$ 处取得最大值:

$$y(10)=-100+160-48=12$$

答案:A

10. 函数 $$f(x)=\log_{\frac{1}{2}}(x^2-ax-a)$$,在 $$(-\infty,-\frac{1}{2})$$ 上对任意 $$x_1\neq x_2$$ 有 $$(x_2-x_1)(f(x_2)-f(x_1))>0$$,即函数递增。

底数 $$\frac{1}{2}\in(0,1)$$,故外函数递减,要使复合函数递增,需内函数 $$u(x)=x^2-ax-a$$ 递减。

内函数为二次函数,开口向上,在 $$(-\infty,-\frac{1}{2})$$ 上递减,需对称轴在区间右侧:

对称轴 $$x_0=\frac{a}{2}\geq-\frac{1}{2} \Rightarrow a\geq-1$$

同时定义域要求:$$u(x)=x^2-ax-a>0$$ 在 $$(-\infty,-\frac{1}{2})$$ 上恒成立。

$$u(x)$$ 在 $$(-\infty,-\frac{1}{2})$$ 上递减,故需 $$u(-\frac{1}{2})\geq0$$:

$$u(-\frac{1}{2})=\frac{1}{4}+\frac{a}{2}-a=\frac{1}{4}-\frac{a}{2}\geq0 \Rightarrow a\leq\frac{1}{2}$$

综上,$$a\in[-1,\frac{1}{2}]$$

但需验证端点:当 $$a=\frac{1}{2}$$ 时,$$u(-\frac{1}{2})=\frac{1}{4}-\frac{1}{4}=0$$,对数无定义,故取开区间。

答案:B

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