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15函数与初等函数★★★★☆
在平面直角坐标系中,当 P(x,y)P(x,y) 不是原点时,定义 PP 的“伴随点”为 P′(yx2+y2,−xx2+y2)P'\left(\dfrac{y}{x^2+y^2},-\dfrac{x}{x^2+y^2}\right);当 PP 是原点时,定义 PP 的“伴随点”为它自身,平面曲线 CC 上所有点的“伴随点”所构成的曲线 C′C' 定义为曲线 CC 的“伴随曲线”. 现有下列命题:
① 若点 AA 的“伴随点”是点 A′A',则点 A′A' 的“伴随点”是点 AA; ② 单位圆的“伴随曲线”是它自身; ③ 若曲线 CC 关于 xx 轴对称,则其“伴随曲线” C′C' 关于 yy 轴对称; ④ 一条直线的“伴随曲线”是一条直线.
其中的真命题是______. (写出所有真命题的序列)
\begin{solution} 对非原点 P=(x,y)P=(x,y),记 r2=x2+y2r^2=x^2+y^2,则其伴随点为
P′=(yr2,−xr2)P'=\left(\frac y{r^2},-\frac x{r^2}\right)
再次取伴随点时,因
(yr2)2+(−xr2)2=1r2\left(\dfrac y{r^2}\right)^2+\left(-\dfrac x{r^2}\right)^2=\dfrac1{r^2}
有
(P′)′=(−x,−y)≠(x,y)(P')'=\left(-x,-y\right)\neq(x,y)
一般并不成立.例如 (1,0)(1,0) 的伴随点为 (0,−1)(0,-1),而 (0,−1)(0,-1) 的伴随点为 (−1,0)(-1,0),所以命题 \circled1\circled{1} 错误.
若 PP 在单位圆上,则 r2=1r^2=1,其伴随点为 (y,−x)(y,-x),仍在单位圆上;该变换在单位圆上是旋转,且为双射,所以单位圆的伴随曲线仍是单位圆,命题 \circled2\circled{2} 正确.
若 CC 关于 xx 轴对称,则 (x,y)∈C(x,y)\in C 时 (x,−y)∈C(x,-y)\in C.这两个点的伴随点分别为 (yx2+y2,−xx2+y2)\left(\frac y{x^2+y^2},-\frac x{x^2+y^2}\right),(−yx2+y2,−xx2+y2)\left(-\frac y{x^2+y^2},-\frac x{x^2+y^2}\right) 它们关于 yy 轴对称,所以命题 \circled3\circled{3} 正确.
命题 \circled4\circled{4} 错误.例如直线 y=1y=1 上的三个点 (0,1)(0,1)、(1,1)(1,1)、(2,1)(2,1) 的伴随点分别为 (1,0)(1,0),(12,−12)\left(\dfrac12,-\dfrac12\right),(15,−25)\left(\dfrac15,-\dfrac25\right). 前两点连线斜率为 11,后两点连线斜率为 −13-\dfrac13,三点不共线.因此所有真命题的序列为 \circled2\circled3\circled{2}\circled{3}. \end{solution}

2016 · 四川 · 理 · 第 15 题 · 填空题

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15函数与初等函数★★★★☆
已知函数 f(x)=2xf(x) = 2^x,g(x)=x2+axg(x) = x^2 + ax(其中 a∈Ra \in \mathbf{R}). 对于不相等的实数 x1x_1,x2x_2,设 m=f(x1)−f(x2)x1−x2m = \frac{f(x_1) - f(x_2)}{x_1 - x_2},n=g(x1)−g(x2)x1−x2n = \frac{g(x_1) - g(x_2)}{x_1 - x_2},现有如下命题:
① 对于任意不相等的实数 x1x_{1},x2x_{2},都有 m>0m > 0; ② 对于任意的 aa 及任意不相等的实数 x1x_{1},x2x_{2},都有 n>0n > 0; ③ 对于任意的 aa,存在不相等的实数 x1x_{1},x2x_{2},使得 m=nm = n; ④ 对于任意的 aa,存在不相等的实数 x1x_{1},x2x_{2},使得 m=−nm = -n.
其中的真命题有______. (写出所有真命题的序号)
\begin{solution} 先化简
n=x12−x22+a(x1−x2)x1−x2=x1+x2+an=\frac{x_1^2-x_2^2+a(x_1-x_2)}{x_1-x_2}=x_1+x_2+a
因为 2x2^x 在 R\mathbf{R} 上严格递增,所以 x1≠x2x_1\ne x_2 时 m>0m>0,命题 1 为真. 命题 2 不真,例如取 a=0a=0,x1=−2x_1=-2,x2=−1x_2=-1,则 n=−3<0n=-3<0.
命题 3 也不真. 取 a=−10a=-10,记 s=x1+x2s=x_1+x_2,d=x1−x2≠0d=x_1-x_2\ne0,则
m=2s22d2−2−d2d>(ln⁡2)2s2m=2^{\frac{s}{2}}\frac{2^{\frac{d}{2}}-2^{-\frac{d}{2}}}{d}>(\ln2)2^{\frac{s}{2}}
若 s⩽10s\leqslant10,则 n=s−10⩽0<mn=s-10\leqslant0<m. 若 s>10s>10,函数 (ln⁡2)2s2−(s−10)(\ln2)2^{\frac{s}{2}}-(s-10) 的导数在 [10,+∞)[10,+\infty) 上为正,因此该函数递增且在 s=10s=10 时为正,所以仍有 m>s−10=nm>s-10=n,不可能 m=nm=n.
对于命题 4,固定取 x1=t+1x_1=t+1,x2=t−1x_2=t-1,则 m=34 2tm=\dfrac34\,2^t,n=2t+an=2t+a. 函数 h(t)=34 2t+2t+ah(t)=\dfrac34\,2^t+2t+a 连续,且当 t→−∞t\to-\infty 时 h(t)→−∞h(t)\to-\infty,当 t→+∞t\to+\infty 时 h(t)→+∞h(t)\to+\infty. 由介值定理,存在 tt 使 h(t)=0h(t)=0,即 m=−nm=-n,命题 4 为真. 所以真命题的序号为 \circled1\circled4\circled{1}\circled{4}. \end{solution}

2015 · 四川 · 理 · 第 15 题 · 填空题

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15函数与初等函数★★★★☆
以 AA 表示值域为 R\mathbf{R} 的函数组成的集合,BB 表示具有如下性质的函数 φ(x)\varphi(x) 组成的集合:对于函数 φ(x)\varphi(x),存在一个正数 MM,使得函数 φ(x)\varphi(x) 的值域包含于区间 [−M,M][-M, M]. 例如,当 φ1(x)=x3\varphi_{1}(x) = x^{3},φ2(x)=sin⁡x\varphi_{2}(x) = \sin x 时,φ1(x)∈A\varphi_{1}(x) \in A,φ2(x)∈B\varphi_{2}(x) \in B. 现有如下命题:
① 设函数 f(x)f(x) 的定义域为 DD,则“f(x)∈Af(x) \in A”的充要条件是“∀b∈R\forall b \in \mathbf{R},∃a∈D\exists a \in D,f(a)=bf(a)=b”; ② 函数 f(x)∈Bf(x) \in B 的充要条件是 f(x)f(x) 有最大值和最小值; ③ 若函数 f(x)f(x),g(x)g(x) 的定义域相同,且 f(x)∈Af(x) \in A,g(x)∈Bg(x) \in B,则 f(x)+g(x)∉Bf(x)+g(x) \notin B; ④ 若函数 f(x)=aln⁡(x+2)+xx2+1f(x) = a\ln(x + 2) + \frac{x}{x^{2} + 1}(x>−2x > -2,a∈Ra \in \mathbf{R})有最大值,则 f(x)∈Bf(x) \in B.
其中的真命题有______.(写出所有真命题的序号) \begin{answer} \circled1\circled3\circled4\circled{1}\circled{3}\circled{4} \end{answer}
\begin{solution} 命题 1 直接是值域为 R\mathbf{R} 的定义,因此命题 1 为真.
命题 2 中,函数有最大值和最小值可以推出值域有界,但有界函数不一定取得最大值和最小值. 例如 f(x)=arctan⁡xf(x)=\arctan x 的值域为 (−π2,π2)\left(-\frac\pi2,\frac\pi2\right),有界却没有最大值和最小值,因此命题 2 为假.
命题 3 中,设 g(x)g(x) 的值域包含于 [−M,M][-M,M]. 对任意正数 KK,由于 f(x)f(x) 的值域为 R\mathbf{R},存在 xx 使 f(x)>K+Mf(x)>K+M,于是 f(x)+g(x)>Kf(x)+g(x)>K. 因而 f+gf+g 无上界,不能属于 BB,命题 3 为真.
命题 4 中,若 a>0a>0,则 aln⁡(x+2)→+∞a\ln(x+2)\to+\infty(x→+∞x\to+\infty),函数不可能有最大值;若 a<0a<0,则 aln⁡(x+2)→+∞a\ln(x+2)\to+\infty(x→−2+x\to-2^+),函数同样不可能有最大值. 因此函数有最大值时只能有 a=0a=0,此时 f(x)=xx2+1f(x)=\frac{x}{x^2+1},且 ∣xx2+1∣⩽12\left|\frac{x}{x^2+1}\right|\leqslant\frac12,所以 f(x)∈Bf(x)\in B. 命题 4 为真.
所以真命题的序号为 11,33,44. \end{solution}

2014 · 四川 · 文 · 第 15 题 · 填空题

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20解析几何★★★★☆
已知椭圆 C:x2a2+y2b2=1C: \frac{x^2}{a^2} + \frac{y^2}{b^2} = 1(a>b>0a > b > 0)的左焦点为 F(−2,0)F(-2,0),离心率为 63\frac{\sqrt{6}}{3}.
(1) 求椭圆 CC 的标准方程; (2) 设 OO 为坐标原点,TT 为直线 x=−3x = -3 上一点,过 FF 作 TFTF 的垂线交椭圆于 PP,QQ. 当四边形 OPTQOPTQ 是平行四边形时,求四边形 OPTQOPTQ 的面积.
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 设椭圆焦距参数为 cc. 由左焦点 F(−2,0)F(-2,0) 得 c=2c=2,再由离心率 e=ca=63e=\frac ca=\frac{\sqrt6}{3},得 a=6a=\sqrt6. 因为 b2=a2−c2=6−4=2b^2=a^2-c^2=6-4=2,所以椭圆的标准方程为 x26+y22=1\frac{x^2}{6}+\frac{y^2}{2}=1. \item 设 T=(−3,m)T=(-3,m). 向量 TF→=(1,−m)\overrightarrow{TF}=(1,-m),过 FF 且垂直于 TFTF 的直线可写为 x=my−2x=my-2. 设 P=(x1,y1)P=(x_1,y_1),Q=(x2,y2)Q=(x_2,y_2),代入椭圆方程得
(m2+3)y2−4my−2=0(m^2+3)y^2-4my-2=0
由韦达定理, y1+y2=4mm2+3y_1+y_2=\frac{4m}{m^2+3},y1y2=−2m2+3y_1y_2=-\frac2{m^2+3}. 又 xi=myi−2x_i=my_i-2,所以 x1+x2=4m2m2+3−4=−12m2+3x_1+x_2=\frac{4m^2}{m^2+3}-4=-\frac{12}{m^2+3}. 四边形 OPTQOPTQ 为平行四边形时,对角线互相平分,即 P+Q=O+T=TP+Q=O+T=T,故 4mm2+3=m\frac{4m}{m^2+3}=m,−12m2+3=−3-\frac{12}{m^2+3}=-3. 第二个等式给出 m2=1m^2=1,这两个值也满足第一个等式,因此 m=±1m=\pm1.
取 m=1m=1,则 T=(−3,1)T=(-3,1),直线 PQPQ 为 y=x+2y=x+2,与椭圆的两个交点为 P(−3−32,1−32)P\left(\frac{-3-\sqrt3}{2},\frac{1-\sqrt3}{2}\right),Q(−3+32,1+32)Q\left(\frac{-3+\sqrt3}{2},\frac{1+\sqrt3}{2}\right). 平行四边形的两条对角线为 OTOT 与 PQPQ,故面积为
12∣det⁡((−3,1),(3,3))∣=23\frac12\left|\det\left((-3,1),(\sqrt3,\sqrt3)\right)\right|=2\sqrt3
当 m=−1m=-1 时图形关于 xx 轴对称,面积相同. 因此四边形 OPTQOPTQ 的面积为 232\sqrt3. \end{enumerate} \end{solution}

2014 · 四川 · 文 · 第 20 题 · 解答题

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