格物学 第四章 指数函数与对数函数函数的拓展与综合

函数的新定义问题-函数的拓展与综合知识点月考进阶自测题答案-西藏自治区等高一数学必修,平均正确率48.0%

2025-08-04
函数的新定义问题-函数的拓展与综合知识点月考进阶自测题答案-西藏自治区等高一数学必修,平均正确率48.0%
1、['函数的新定义问题', '利用导数求曲线的切线方程(斜率)', '导数中不等式恒成立与存在性问题', '命题的真假性判断']

正确率40.0%函数$$y=f ( x )$$图象上不同两点$$A \left( x_{1}, y_{1} \right), B \left( x_{2}, y_{2} \right)$$处的切线的斜率分别是$${{k}_{A}{,}{{k}_{B}}}$$,定义$$\varphi( A, B )=\frac{| k_{A}-k_{B} |} {| A B |}$$叫做曲线$$y=f ( x )$$在点$${{A}}$$与点$${{B}}$$之间的$${{“}}$$弯曲度$${{”}}$$,给出以下命题:
$${①}$$存在这样的函数,图象上任意两点之间的$${{“}}$$弯曲度$${{”}}$$为常数;
$${②}$$函数$$y=x^{3}-x^{2}$$图象上两点$${{A}}$$与$${{B}}$$的横坐标分别为$${{1}{,}{2}}$$,则$$\varphi( A, B ) > 2 ;$$
$${③}$$设点$${{A}{,}{B}}$$是函数$$y=x^{2}-1$$上不同的两点,则$$\varphi( A, B ) \leqslant2 ;$$
$${④}$$设曲线$${{y}{=}{{e}^{x}}}$$上不同两点$$A \left( x_{1}, y_{1} \right), B \left( x_{2}, y_{2} \right)$$,且$$x_{1}-x_{2}=1$$,若$$m \cdot\varphi( A, B ) < 1$$恒成立,则实数$${{m}}$$的取值范围是$$(-\infty, 1 )$$.以上正确命题的序号为(

A

A.$${①{③}}$$

B.$${①{④}}$$

C.$${②{③}}$$

D.$${③{④}}$$

2、['函数的新定义问题', '指数型复合函数的应用', '导数与极值', '利用导数求参数的取值范围']

正确率40.0%对于函数$$y=f ( x ),$$若存在区间$$[ a, b ],$$当$$x \in[ a, b ]$$时$$, \, \, f ( x ) \in[ k a, k b ] ( k > 0 ),$$则称$$y=f ( x )$$为$${{k}}$$倍值函数.若$$f ( x )=\mathrm{e}^{x}+2 x$$是$${{k}}$$倍值函数,则实数$${{k}}$$的取值范围是(

B

A.$$( \mathrm{e}+1,+\infty)$$

B.$$( \mathrm{e}+2,+\infty)$$

C.$$\left( \mathrm{e}+\frac{1} {\mathrm{e}},+\infty\right)$$

D.$$\left( \mathrm{e}+\frac{2} {\mathrm{e}},+\infty\right)$$

3、['函数y=A sin(wx+φ)(A≠0,w不等于0)的图象及性质', '函数的新定义问题', '函数y=A cos(wx+φ)(A≠0,w不等于0)的图象及性质']

正确率40.0%已知函数$$f ( x )=\operatorname{s i n} [ \operatorname{c o s} x ]+\operatorname{c o s} [ \operatorname{s i n} x ]$$,其中$${{[}{x}{]}}$$表示不超过实数$${{x}}$$的最大整数,关于$${{f}{(}{x}{)}}$$有下述四个结论:
①$${{f}{(}{x}{)}}$$的一个周期是$${{2}{π}}$$;
②$${{f}{(}{x}{)}}$$是偶函数;
③$${{f}{(}{x}{)}}$$的最大值大于$${\sqrt {2}}$$;
④$${{f}{(}{x}{)}}$$在$$( 0, \pi)$$单调递减$${{.}}$$
其中所有正确结论的编号是(

B

A.①②

B.①③

C.①④

D.②④

4、['函数的新定义问题', '正弦(型)函数的定义域和值域', '余弦(型)函数的定义域和值域']

正确率60.0%定义一种运算$$a \otimes b=\left\{\begin{array} {c l} {a, a \leq b} \\ {b, a > b} \\ \end{array} \right.$$令$$f ( x )=\operatorname{s i n} x \otimes\operatorname{c o s} x ( x \in R )$$,则函数$${{f}{(}{x}{)}}$$的最大值是$${{(}{)}}$$

B

A.$${{1}}$$

B.$$\frac{\sqrt2} {2}$$

C.$${{0}}$$

D.$$- \frac{\sqrt2} 2$$

5、['函数的新定义问题', '共线向量基本定理', '导数与最值', '导数与单调性', '函数中的恒成立问题']

正确率40.0%定义域为$$[ a, b ]$$的函数$${{y}{=}{f}{{(}{x}{)}}}$$的图象的两个端点分别为$$A \left( a, f \left( a \right) \right), \, \, \, B=\left( b, f \left( b \right) \right), \, \, \, M \left( x, y \right)$$是$${{y}{=}{f}{{(}{x}{)}}}$$的图象上的任意一点,其中$$x=\lambda a+\left( 1-\lambda\right) b \left( 0 < \lambda< 1 \right)$$,向量$$\overrightarrow{B N}=\lambda\overrightarrow{B A}.$$若不等式$$| M N | \leqslant k$$恒成立,则称函数$${{y}{=}{f}{{(}{x}{)}}}$$在$$[ a, b ]$$上为$${{K}}$$函数.已知函数$$y=x^{3}-6 x^{2}+1 1 x-5$$在$$[ 0, 3 ]$$上为$${{K}}$$函数,则实数$${{k}}$$的最小值是(

B

A.$${{3}}$$

B.$${{4}}$$

C.$${{2}}$$

D.$${{1}}$$

6、['函数的新定义问题', '对数的运算性质']

正确率40.0%svg异常

B

A.$${{0}}$$

B.$${{1}}$$

C.$${{2}}$$

D.大于$${{2}}$$

7、['函数的新定义问题', '函数求值域']

正确率60.0%已知函数$$f ( x )=x-[ x ], \, \, \, x \in R$$,其中$${{[}{x}{]}}$$表示不超过$${{x}}$$的最大整数,如$$[-\frac{3} {2} ]=-2, \ [-3 ]=-3, [ \frac{5} {2} ]=2$$,则$${{f}{(}{x}{)}}$$的值域是$${{(}{)}}$$

C

A.$$( 0, 1 )$$

B.$$( 0, 1 ]$$

C.$$[ 0, 1 )$$

D.$$[ 0, 1 ]$$

8、['函数的新定义问题', '函数零点存在定理']

正确率60.0%已知函数$$f ( x )=[ x ] ( [ x ]$$表示不超过实数$${{x}}$$的最大整数$${{)}}$$,若函数$$g ( x )=e^{x}-e^{-x}-2$$的零点为$${{x}_{0}}$$,则$$g [ f ( x_{0} ) ]=( \textit{} )$$

B

A.$${\frac{1} {e}}-e-2$$

B.$${{-}{2}}$$

C.$$e-\frac{1} {e}-2$$

D.$$e^{2} \!-\! \frac{1} {e^{2}} \!-\! 2$$

9、['函数的新定义问题', '函数求值域']

正确率40.0%高斯是德国著名的数学家,近代数学奠基者之一,享有$${{“}}$$数学王子$${{”}}$$的称号,用其名字命名的$${{“}}$$高斯函数$${{”}}$$为:设$${{x}{∈}{R}}$$,用$${{[}{x}{]}}$$表示不超过$${{x}}$$的最大整数,则$${{y}{=}{{[}{x}{]}}}$$称为高斯函数,例如:$$[-2. 1 ]=-3, ~ ~ [ 3. 1 ]=3$$,已知函数$$f \left( x \right)=\frac{2^{x+1}} {1+2^{x}}-\frac{3} {2}$$,则函数$$y=[ f ( x ) ]$$的值域是(

D

A.$$\{-1, 0 \}$$

B.$$\{-2,-1 \}$$

C.$$\{-3,-2,-1 \}$$

D.$$\{-2,-1, 0 \}$$

10、['函数的新定义问题']

正确率60.0%分子间作用力只存在于分子与分子之间或惰性气体原子间的作用力,在一定条件下两个原子接近,则彼此因静电作用产生极化,从而导致有相互作用力,称范德瓦尔斯相互作用.今有两个惰性气体原子,原子核正电荷的电荷量为$${{q}}$$,这两个相距$${{R}}$$的惰性气体原子组成体系的能量中有静电相互作用能$${{U}}$$.其计算式子为$${{U}}$$$$= k c q^{2} ( \frac1 R+\frac1 {R+x_{2}-x_{2}}-\frac1 {R+x_{1}}-\frac1 {R-x_{2}} )$$,其中,$${{k}{c}}$$为静电常量,$${{x}_{1}{{x}_{2}}}$$分别表示两个原子的负电中心相对各自原子核的位移.已知$$R+x_{1}-x_{2}=R ( 1+\frac{x_{1}-x_{2}} {R} ),$$$$R_{1}+x_{1}=R ( 1+\frac{x_{1}} {R} ),$$$$R-x_{2}=R ( 1-\frac{x_{2}} {R} )$$,且$$( 1+x )^{-1} \approx1-x+x^{2}$$,则$${{U}}$$的近似值为(

D

A.$$\frac{k c q^{2} x_{1} x_{2}} {R^{3}}$$

B.$$- \frac{k c q^{2} x_{1} x_{2}} {R^{3}}$$

C.$$\frac{2 k c q^{2} x_{1} x_{2}} {R^{3}}$$

D.$$- \frac{2 k c q^{2} x_{1} x_{2}} {R^{3}}$$

1. 解析:

① 对于线性函数 $$y = kx + b$$,任意两点处的切线斜率相同,即 $$k_A = k_B$$,因此 $$\varphi(A, B) = 0$$ 为常数,命题正确。

② 函数 $$y = x^3 - x^2$$ 的导数为 $$y' = 3x^2 - 2x$$。当 $$x_1 = 1$$ 时,$$k_A = 1$$;当 $$x_2 = 2$$ 时,$$k_B = 8$$。两点距离 $$|AB| = \sqrt{(2-1)^2 + (8-1)^2} = \sqrt{50} = 5\sqrt{2}$$。弯曲度 $$\varphi(A, B) = \frac{|1-8|}{5\sqrt{2}} = \frac{7}{5\sqrt{2}} \approx 0.9899 < 2$$,命题错误。

③ 函数 $$y = x^2 - 1$$ 的导数为 $$y' = 2x$$。设两点 $$A(x_1, x_1^2 - 1)$$ 和 $$B(x_2, x_2^2 - 1)$$,则 $$k_A = 2x_1$$,$$k_B = 2x_2$$。弯曲度 $$\varphi(A, B) = \frac{|2x_1 - 2x_2|}{\sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (x_2^2 - x_1^2)^2}} = \frac{2|x_1 - x_2|}{|x_1 - x_2|\sqrt{1 + (x_1 + x_2)^2}} = \frac{2}{\sqrt{1 + (x_1 + x_2)^2}} \leq 2$$,命题正确。

④ 函数 $$y = e^x$$ 的导数为 $$y' = e^x$$。设 $$x_1 - x_2 = 1$$,则 $$\varphi(A, B) = \frac{|e^{x_1} - e^{x_2}|}{\sqrt{(x_1 - x_2)^2 + (e^{x_1} - e^{x_2})^2}} = \frac{e^{x_2}(e - 1)}{\sqrt{1 + e^{2x_2}(e - 1)^2}}$$。令 $$t = e^{x_2}$$,则 $$\varphi(A, B) = \frac{t(e - 1)}{\sqrt{1 + t^2(e - 1)^2}}$$。当 $$t \to \infty$$ 时,$$\varphi(A, B) \to 1$$,因此 $$m \cdot 1 < 1$$ 即 $$m < 1$$,命题正确。

综上,正确命题为①③④,但选项中没有完全匹配的,最接近的是 B.①④(题目可能有误,实际应为①③④)。

2. 解析:

函数 $$f(x) = e^x + 2x$$ 是严格递增函数。若 $$f(x)$$ 是 $$k$$ 倍值函数,则存在区间 $$[a, b]$$ 使得 $$f(a) = ka$$ 且 $$f(b) = kb$$。设 $$g(x) = \frac{e^x + 2x}{x}$$,则需 $$g(a) = g(b) = k$$。

求 $$g(x)$$ 的极值:$$g'(x) = \frac{(e^x + 2)x - (e^x + 2x)}{x^2} = \frac{xe^x - e^x}{x^2} = \frac{e^x(x - 1)}{x^2}$$。当 $$x = 1$$ 时,$$g(1) = e + 2$$ 为极小值。

因此 $$k$$ 必须大于 $$g(1) = e + 2$$,即 $$k \in (e + 2, +\infty)$$,选项 B 正确。

3. 解析:

① $$f(x + 2\pi) = \sin[\cos(x + 2\pi)] + \cos[\sin(x + 2\pi)] = \sin[\cos x] + \cos[\sin x] = f(x)$$,故 $$2\pi$$ 是周期,正确。

② $$f(-x) = \sin[\cos(-x)] + \cos[\sin(-x)] = \sin[\cos x] + \cos[-\sin x]$$。由于 $$[-\sin x]$$ 不一定等于 $$-[\sin x]$$(例如 $$x = \pi/2$$ 时 $$[-\sin(\pi/2)] = -1$$ 而 $$-[\sin(\pi/2)] = -1$$,但 $$x = 1.5$$ 时 $$[-\sin(1.5)] \approx -1$$ 而 $$-[\sin(1.5)] \approx -0$$),因此 $$f(-x)$$ 不一定等于 $$f(x)$$,错误。

③ 当 $$x = \pi/2$$ 时,$$f(\pi/2) = \sin[0] + \cos[1] \approx 0 + 0.5403 = 0.5403$$;当 $$x = 0$$ 时,$$f(0) = \sin[1] + \cos[0] \approx 0.8415 + 1 = 1.8415 > \sqrt{2}$$,正确。

④ 在 $$(0, \pi)$$ 上,$$\cos x$$ 单调递减,但 $$[\cos x]$$ 是阶梯函数,$$f(x)$$ 不是单调递减的,错误。

综上,正确结论为①③,选项 B 正确。

4. 解析:

运算 $$a \otimes b$$ 表示取 $$a$$ 和 $$b$$ 中的较小值。函数 $$f(x) = \sin x \otimes \cos x$$ 即 $$f(x) = \min(\sin x, \cos x)$$。

当 $$\sin x = \cos x$$ 时,即 $$x = \frac{\pi}{4} + k\pi$$,$$f(x) = \frac{\sqrt{2}}{2}$$ 是最大值,选项 B 正确。

5. 解析:

函数 $$y = x^3 - 6x^2 + 11x - 5$$ 在 $$[0, 3]$$ 上的端点为 $$A(0, -5)$$ 和 $$B(3, 1)$$。向量 $$\overrightarrow{BA} = (-3, -6)$$,$$\overrightarrow{BN} = \lambda \overrightarrow{BA} = (-3\lambda, -6\lambda)$$,故 $$N$$ 的坐标为 $$(3 - 3\lambda, 1 - 6\lambda)$$。

点 $$M$$ 的坐标为 $$(\lambda \cdot 0 + (1 - \lambda) \cdot 3, f(3(1 - \lambda))) = (3(1 - \lambda), f(3(1 - \lambda)))$$。

距离 $$|MN| = \sqrt{(3(1 - \lambda) - (3 - 3\lambda))^2 + (f(3(1 - \lambda)) - (1 - 6\lambda))^2} = \sqrt{0 + (f(3(1 - \lambda)) - (1 - 6\lambda))^2}$$。

设 $$x = 3(1 - \lambda)$$,则 $$\lambda = 1 - x/3$$,代入得 $$|MN| = |f(x) - (1 - 6(1 - x/3))| = |f(x) - (2x - 5)|$$。

计算 $$f(x) - (2x - 5) = x^3 - 6x^2 + 9x$$,求极值:导数为 $$3x^2 - 12x + 9$$,临界点为 $$x = 1$$ 和 $$x = 3$$。在 $$x = 1$$ 时,$$f(1) - (2 \cdot 1 - 5) = 4$$;在 $$x = 3$$ 时为 $$0$$。因此最大值为 $$4$$,故 $$k$$ 的最小值为 $$4$$,选项 B 正确。

7. 解析:

函数 $$f(x) = x - [x]$$ 表示 $$x$$ 的小数部分,其值域为 $$[0, 1)$$,选项 C 正确。

8. 解析:

函数 $$g(x) = e^x - e^{-x} - 2$$ 的零点为 $$x_0 = 0$$(因为 $$g(0) = 1 - 1 - 2 = -2$$ 不满足,实际需解 $$e^x - e^{-x} = 2$$,解得 $$x_0 = \ln(1 + \sqrt{2})$$)。

由于 $$x_0 \approx 0.881$$,$$[x_0] = 0$$,因此 $$g[f(x_0)] = g(0) = -2$$,选项 B 正确。

9. 解析:

函数 $$f(x) = \frac{2^{x+1}}{1 + 2^x} - \frac{3}{2} = \frac{2 \cdot 2^x}{1 + 2^x} - \frac{3}{2}$$。设 $$t = 2^x$$,则 $$f(x) = \frac{2t}{1 + t} - \frac{3}{2}$$。

当 $$t \to 0^+$$ 时,$$f(x) \to -\frac{3}{2}$$;当 $$t \to +\infty$$ 时,$$f(x) \to 2 - \frac{3}{2} = \frac{1}{2}$$。因此 $$f(x) \in \left(-\frac{3}{2}, \frac{1}{2}\right)$$。

高斯函数 $$[f(x)]$$ 的可能取值为 $$-2, -1, 0$$,选项 D 正确。

10. 解析:

利用近似公式 $$(1 + x)^{-1} \approx 1 - x + x^2$$,展开 $$U$$ 的表达式:

$$U = k c q^2 \left(\frac{1}{R} + \frac{1}{R + x_1 - x_2} - \frac{1}{R + x_1} - \frac{1}{R - x_2}\right)$$

$$\approx k c q^2 \left(\frac{1}{R} + \frac{1}{R}\left(1 - \frac{x_1 - x_2}{R} + \left(\frac{x_1 - x_2}{R}\right)^2\right) - \frac{1}{R}\left(1 - \frac{x_1}{R} + \left(\frac{x_1}{R}\right)^2\right) - \frac{1}{R}\left(1 + \frac{x_2}{R} + \left(\frac{x_2}{R}\right)^2\right)\right)$$

化简后得到 $$U \approx -\frac{2 k c q^2 x_1 x_2}{R^3}$$,选项 D 正确。

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