2023届名校名师测评卷(1一)数学试题答案

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试题答案

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15.下列函数中,既是偶函数又在(0,+∞)上单调递减的函数是(  )

A.y=x2+2B.y=|x|+1C.y=-|x|D.y=e|x|

分析(1)把an=1+$frac{1}{2}$+$frac{1}{3}$+…+$frac{1}{n}$(n∈N*)代入a2n-an>$frac{7}{12}$(log(a+1)x-1ogax+1),得到$frac{7}{12}>frac{7}{12}$(log(a+1)x-1ogax+1)恒成立,然后利用对数式的性质可得x的取值范围;
(2)由${a}_{n}={a}_{n-1}+frac{1}{n}$,得${{a}_{n}}^{2}-{{a}_{n-1}}^{2}=frac{2{a}_{n}}{n}-frac{1}{{n}^{2}}$,利用累加法可得${{a}_{n}}^{2}+frac{7}{4}$=$2({a}_{1}+frac{{a}_{2}}{2}+frac{{a}_{3}}{3}+…+frac{{a}_{n}}{n})-$$(1+frac{1}{{2}^{2}}+frac{1}{{3}^{2}}+…+frac{1}{{n}^{2}})$$+frac{7}{4}$.即要证原不等式成立,只需证$1+frac{1}{{2}^{2}}+frac{1}{{3}^{2}}+…+frac{1}{{n}^{2}}<frac{7}{4}$.再利用放缩法证得该结论.

解答(1)解:∵an=1+$frac{1}{2}$+$frac{1}{3}$+…+$frac{1}{n}$,
∴a2n-an=$frac{1}{n+1}+frac{1}{n+2}+…+frac{1}{2n}$,
对于任意n≥2,a2n-an的最小值为$frac{1}{3}+frac{1}{4}=frac{7}{12}$.
若a>1,对于任意n≥2,不等式a2n-an>$frac{7}{12}$(log(a+1)x-1ogax+1)恒成立,
即$frac{7}{12}>frac{7}{12}$(log(a+1)x-1ogax+1)恒成立,
∴log(a+1)x-1ogax+1<1恒成立,也就是log(a+1)x-1ogax<0恒成立,
即log(a+1)x<1ogax,
则$frac{lgx}{lg(a+1)}<frac{lgx}{lga}$,
∵a>1,∴lgx[lg(a+1)-lga]>0,
∴x>1.
故x的取值范围是(1,+∞);
(2)证明:∵${a}_{n}={a}_{n-1}+frac{1}{n}$,
∴$({a}_{n}-frac{1}{n})^{2}={{a}_{n-1}}^{2}$,即${{a}_{n}}^{2}-{{a}_{n-1}}^{2}=frac{2{a}_{n}}{n}-frac{1}{{n}^{2}}$,

${{a}_{n-1}}^{2}-{{a}_{n-2}}^{2}=frac{2{a}_{n-1}}{n-1}-frac{1}{(n-1)^{2}}$,
${{a}_{3}}^{2}-{{a}_{2}}^{2}=frac{2{a}_{3}}{3}-frac{1}{{3}^{2}}$,
${{a}_{2}}^{2}-{{a}_{1}}^{2}=frac{2{a}_{2}}{2}-frac{1}{{2}^{2}}$.
累加得:${{a}_{n}}^{2}-{{a}_{1}}^{2}=2(frac{{a}_{2}}{2}+frac{{a}_{3}}{3}+…+frac{{a}_{n}}{n})$$-(frac{1}{{2}^{2}}+frac{1}{{3}^{2}}+…+frac{1}{{n}^{2}})$,
∴${{a}_{n}}^{2}=2({a}_{1}+frac{{a}_{2}}{2}+frac{{a}_{3}}{3}+…+frac{{a}_{n}}{n})-(1+frac{1}{{2}^{2}}+frac{1}{{3}^{2}}+…+frac{1}{{n}^{2}})$,
∴${{a}_{n}}^{2}+frac{7}{4}$=$2({a}_{1}+frac{{a}_{2}}{2}+frac{{a}_{3}}{3}+…+frac{{a}_{n}}{n})-$$(1+frac{1}{{2}^{2}}+frac{1}{{3}^{2}}+…+frac{1}{{n}^{2}})$$+frac{7}{4}$.
要证原不等式成立,只需证$1+frac{1}{{2}^{2}}+frac{1}{{3}^{2}}+…+frac{1}{{n}^{2}}<frac{7}{4}$.
当n=1,2时,不等式成立.
当n≥3时,$1+frac{1}{{2}^{2}}+frac{1}{{3}^{2}}+…+frac{1}{{n}^{2}}<1+frac{1}{{2}^{2}}+frac{1}{2•3}+frac{1}{3•4}+…+frac{1}{(n-1)•n}$
=$1+frac{1}{4}+frac{1}{2}-frac{1}{3}+frac{1}{3}-frac{1}{4}+…+frac{1}{n-1}-frac{1}{n}$=$frac{7}{4}-frac{1}{n}<frac{7}{4}$.
∴${a}_{n}^{2}$+$frac{7}{4}$>2(a1+$frac{{a}_{2}}{2}$+$frac{{a}_{3}}{3}$+…+$frac{{a}_{n}}{n}$)(n∈N*)成立.

点评本题是数列与不等式的综合题,考查了不等式恒成立问题,考查数列不等式的证明,考查对所学知识的迁移能力,解答(2)的关键是利用${a}_{n}={a}_{n-1}+frac{1}{n}$,得到${{a}_{n}}^{2}-{{a}_{n-1}}^{2}=frac{2{a}_{n}}{n}-frac{1}{{n}^{2}}$,同时注意放缩法的合理运用,属难题.

2023届名校名师测评卷(1一)数学

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