江苏省无锡市天一中学2021-2022学年高一平行班上学期期末数学试题学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________ 一、单选题1.设集合{}1M x x =>-,集合{}21N x x =-<<,则M N =( )A .()2,1--B .()1,1-C .()1,-+∞D .()2,-+∞2.已知角α的终边经过点()3,4P -,则cos α的值等于 A .35 B .35C .45D .45-3.sin17cos13sin 73cos77︒︒︒︒+=( ).A B .12C .D .12-4.设实数x 满足1x >-,则函数41y x x =++的最小值为( ) A .3 B .4C .5D .65.若21sin 2712sin αα+=-,则tan α=( )A .43-B .34-C .34D .436.已知函数()()47,2,2x a x x f x a x ⎧-+<⎪=⎨≥⎪⎩是R 上的增函数,那么a 的取值范围是( ) A .()0,1 B .(]1,3 C .()1,4D .[)3,47.四个函数:①sin y x x =;①cos y x x =;①cos y x x =;①2x y x =⋅的图象(部分)如下,但顺序被打乱,则按照从左到右将图象对应的函数序号安排正确的一组是( )A .①①①①B .①①①①C .①①①①D .①①①①8.高斯是世界著名的数学家之一,他一生成就极为丰硕仅以他的名字“高斯”命名的成果就多达110个,为数学家中之最.对于高斯函数[]y x =,其中[]x 表示不超过x 的最大整数,如[]1.71=,[]1.22-=-,{}x 表示实数x 的非负纯小数,即{}[]x x x =-,如{}1.70.7=,{}1.20.8-=.若函数{}1logay x x =-+(0a >,且1a ≠)有且仅有3 个不同的零点,则实数a 的取值范围是( ) A .(]2,3 B .[)2,3C .(]3,4D .[)3,4二、多选题9.已知a 、b 、c 、d 均为非零实数,则下列一定正确的有( )A .()2222a b a b ++≥B .12a a+≥ C .若11a b>,则a b < D .若0a b <<,0c d <<,则ac bd >10.关于函数()tan 2f x x =,下列说法中正确的是( )A .最小正周期是π2B .图象关于点π,02⎛⎫⎪⎝⎭对称C .图象关于直线π4x =对称D .在区间ππ,22⎛⎫- ⎪⎝⎭上单调递增11.如图,摩天轮的半径为40m ,其中心O 点距离地面的高度为50m ,摩天轮按逆时针方向匀速转动,且20min 转一圈,若摩天轮上点P 的起始位置在最高点处,则摩天轮转动过程中( )A .转动10min 后点P 距离地面10mB .若摩天轮转速减半,则转动一圈所需的时间变为原来的12 C .第17min 和第43min 点P 距离地面的高度相同D .摩天轮转动一圈,点P 距离地面的高度不低于70m 的时间为5min12.已知函数()()sin cos *n nf x x x x N =+∈,则( )A .对任意正奇数n ,()f x 为奇函数B .对任意正整数n ,()f x 的图象都关于直线4x π=对称C .当1n =时,()f x 在,22ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上的最小值为1-D .当4n =时,()f x 的单调递增区间是(),422k k k Z πππ⎡⎤-+∈⎢⎥⎣⎦三、填空题 13.已知扇形面积为38π,半径是1,则扇形圆心角的弧度数是________. 14.求值:23591log 3log sin 811π⎛⎫⎛⎫⋅-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭______. 15.已知α为第二象限角,3cos 2sin()24παπα⎛⎫--+= ⎪⎝⎭,则cos α=___________.16.已知a 为正数,函数()sin f x x =在区间[]0,a 和[],2a a 上的最大值分别记为1M 和2M 122M ≥,则a 的取值范围为______.四、解答题17.已知全集U =R ,集合{}2650A x x x =-+≤∣,{}221B x a x a =-≤≤+∣. (1)若1a =,求()U C A B ;(2)若B ≠∅,且“x A ∈”是“x B ∈”的必要不充分条件,求实数a 的取值范围. 18.已知函数()()()sin 20f x x ϕϕ=+<<π的图象关于点,012π⎛⎫- ⎪⎝⎭对称.(1)求ϕ的值;(2)将函数()y f x =的图象向右平移6π个单位,然后将所得的图象上各点的横坐标缩小到原来的12倍(纵坐标不变),得到函数()y g x =的图象.当0,4x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时,求函数()g x 的值域.19.已知二次函数()()222,R f x ax bx b a a b =++-∈,当()1,3x ∈-时,()0f x >;当()(),13,x ∈-∞-⋃+∞,()0f x <.(1)求a ,b 的值;(2)解关于x 的不等式:()()220R ax b c x c c +-+>∈.20.已知函数()2cos cos 13f x x x π⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭.(1)设,63x ππ⎡⎤∈-⎢⎥⎣⎦,求()f x 的单调递减区间;(2)若11126f πα⎛⎫+= ⎪⎝⎭,,123ππα⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,求sin 2α的值.21.如图是一个半圆和长方形组成的木块,长方形的边CD 为半圆的直径,O 为半圆的圆心,2AB =,1AD =,现要将此木块锯出一个等腰三角形EFG ,其底边EF AB ⊥,点E 在半圆上,点G 在线段AD 上,三角形木块选EFG 的面积记为S .(1)①设点G 到底边EF 的距离为x ,将S 表示为x 的函数()S f x =; ①设EOC θ∠=,将S 表示为θ的函数()S g θ=;(2)从(1)中选择一个合适的函数,解决以下问题:当点E 在何处时,三角形木块EFG 的面积S 最大?并求出该最大值.22.若函数()y T x =对定义域内的每一个值1x ,在其定义域内都存在2x ,使()()121T x T x ⋅=成立,则称该函数为“圆满函数”.已知函数()sin,()224x x f x x g x π-==-;(1)判断函数()y f x =是否为“圆满函数”,并说明理由;(2)设2()log ()h x x f x =+,证明:()h x 有且只有一个零点0x ,且05sin 46x g π⎛⎫< ⎪⎝⎭.参考答案:1.B 【解析】利用交集的定义可求得集合M N ⋂. 【详解】已知集合{}1M x x =>-,集合{}21N x x =-<<,则()1,1M N ⋂=-. 故选:B. 2.A 【解析】 【分析】由三角函数的定义可求出cos α的值. 【详解】由三角函数的定义可得3cos 5α==-,故选A. 【点睛】本题考查三角函数的定义,解题的关键在于三角函数的定义进行计算,考查计算能力,属于基础题. 3.B 【解析】 【分析】首先利用诱导公式进行变形,然后结合正弦和角公式即可求出结果. 【详解】sin17cos13sin 73cos77︒︒︒︒+()()sin17cos13sin 9017cos 9013=+-- sin17cos13cos17sin13=+()sin 1713=+ sin30=12= 故选:B.4.A 【解析】 【分析】将解析式变形,再利用基本不等式即可得出. 【详解】 1x >-,∴函数(1)114441311y x x x x =+=++-≥=-=++,当且仅当411x x +=+,即1x =时取等号. 因此函数41y x x =++的最小值为3. 故选:A . 5.C 【解析】 【分析】利用倍角公式,以及同角三角函数关系,整理化简即可求得正切值. 【详解】 因为21sin 2712sin αα+=-()()()22222sin sin 2sin cos cos sin tan 1cos sin cos sin cos sin cos sin 1tan cos cos αααααααααααααααααα+++++====-+---,即tan 171tan αα+=-,解得3tan 4α=.故选:C. 6.D 【解析】 【分析】根据函数()f x 在R 上的单调递增,可知()2401427a a a a ->⎧⎪>⎪⎨⎪-⨯+≤⎪⎩,由此即可求出结果.【详解】因为函数()()47,2,2x a x x f x a x ⎧-+≤⎪=⎨≥⎪⎩是R 上的增函数,所以()2401427a a a a ->⎧⎪>⎪⎨⎪-⨯+≤⎪⎩,解得[)3,4a ∈.故选:D. 7.B 【解析】根据各个函数的奇偶性、函数值的符号,判断函数的图象特征,即可得到. 【详解】解:①sin y x x =⋅为偶函数,它的图象关于y 轴对称,故第一个图象即是; ①cos y x x =⋅为奇函数,它的图象关于原点对称,它在0,2π⎛⎫⎪⎝⎭上的值为正数,在,2ππ⎛⎫⎪⎝⎭上的值为负数,故第三个图象满足; ①cos y x x =⋅为奇函数,当0x >时,()0f x ≥,故第四个图象满足; ①2x y x =⋅,为非奇非偶函数,故它的图象没有对称性,故第二个图象满足, 故选:B . 【点睛】思路点睛:函数图象的辨识可从以下方面入手:(1)从函数的定义域,判断图象的左右位置;从函数的值域,判断图象的上下位置. (2)从函数的单调性,判断图象的变化趋势; (3)从函数的奇偶性,判断图象的对称性; (4)从函数的特征点,排除不合要求的图象. 8.D 【解析】 【分析】将函数的零点问题转化为log a y x =的图象与函数{}1y x =-的图象有且仅有3个交点的问题,根据高斯函数的定义,求出{}1y x =-的解析式,作出其图象,数形结合即可得参数的取值范围.【详解】函数{}1log a y x x =-+有且仅有3个零点,即log a y x =的图象与函数{}1y x =-的图象有且仅有3个交点.而{}[]1,012,12113,234,34x x x x y x x x x x x x -<<⎧⎪-≤<⎪⎪=-=+-=-≤<⎨⎪-≤<⎪⋅⋅⋅⎪⎩,画出函数{}1y x =-的图象,易知当01a <<时,log a y x =与{}1y x =-的图象最多有1个交点,故1a >, 作出函数log a y x =的大致图象,结合题意可得log 31log 41a a≤⎧⎨>⎩,解得:34a ≤<,所以实数a 的取值范围是[)3,4, 故选:D .9.ABD 【解析】 【分析】根据不等式22,R,2a b a b ab ∈+≥可推出()2222a b a b++≥,由此可判断A;利用基本不等式可判断B;举例可判断C ;利用不等式的性质可判断D. 【详解】a 、b 、c 、d 均为非零实数,则222a b ab +≥ ,故222222()2()a b a b ab a b +≥++=+,即()2222a b a b ++≥,故A 正确;由题意可知||0a > ,故1||2||a a +≥= ,当且仅当1||||a a =,即1a =± 时取等号,故B 正确; 若11a b>,比如a=1,b=-1,则a b <不成立,故C 错误; 若0a b <<,0c d <<,则若0a b ->->,0c d ->->,故ac bd >,故D 正确, 故选:ABD 10.AB 【解析】利用正切函数的知识逐一判断即可. 【详解】()tan 2f x x =的最小正周期为π2T =,故选项A 正确; 由π02f ⎛⎫= ⎪⎝⎭,故选项B 正确;因为函数()tan 2f x x =不存在对称轴,故选项C 错误;因为ππ,22x ⎛⎫∈- ⎪⎝⎭,所以()2π,πx ∈-,此区间不是函数tan y x =的单调递增区间,故选项D错误; 故选:AB . 11.AC 【解析】 【分析】求出摩天轮的周期,设出时间,求出点P 上升的高度,求出点P 距离地面的高度,再逐个分析判断即可 【详解】解:摩天轮20min 转一圈,∴在(min)t 内转过的角度为22010t t ππ=, 建立平面直角坐标系,如图,设(02)ϕϕπ是以x 轴正半轴为始边,00(OP P 表示点P 的起始位置)为终边的角,以x 轴正半轴为始边,OP 为终边的角为()10t πϕ+,即点P 的纵坐标为40sin()10t πϕ+,又由题知,P 点起始位置在最高点处,∴2ϕπ=P ∴点距地面高度h 关于旋转时间t 的函数关系式为:5040sin()102h t ππ=++即5040cos10h t π=+当10min t =时,10h =,故A 正确;若摩天轮转速减半,40T =,则其周期变为原来的2倍,故B 错误; 第17min P 点距安地面的高度为173(17)40cos5040cos 501010h ππ=+=+ 第20min P 点距离地面的高度为433(43)40cos5040cos 501010h ππ=+=+ 第17min 和第43min 时P 点距离地面的高度相同,故C 正确; 摩天轮转动一圈,P 点距离地面的高度不低于70m , 即40cos 507010t π+,即1cos 102tπ,020t , 得0210t ππ,∴0103t ππ或52310tπππ,解得1003t 或50203t , 共20min 3,故D 错误. 故选:AC .12.BCD【解析】 【分析】对A :取1n =,易得()sin cos f x x x =+不是奇函数,从而即可判断;对B :利用诱导公式计算()()2f x f x π-=即可判断;对C :利用三角函数的知识即可求解;对D :4n =时,利用三角恒等变换化简解析式得13()cos444f x x =+,从而即可求解. 【详解】解:对A :取1n =,则()sin cos f x x x =+,此时(0)10f =≠,所以()f x 不是奇函数,故选项A 错误;对B :因为()sin ()cos ()cos sin ()222n n n n f x x x x x f x πππ-=-+-=+=,所以()f x 的图象关于直线4x π=对称,故选项B 正确;对C :当1n =时,()sin cos 4f x x x x π⎛⎫=+=+⎪⎝⎭,因为22x ππ-≤≤,所以3444x πππ-≤+≤,所以sin 124πx ⎛⎫-≤+≤ ⎪⎝⎭,所以14x π⎛⎫-≤+≤ ⎪⎝⎭()f x 在,22ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上的最小值为1-,故选项C 正确; 对D :当4n =时,4422222211cos413()sin cos (sin cos )2sin cos 1sin 21cos42444x f x x x x x x x x x -=+=+-=-=-=+,由242,k x k k Z πππ-≤≤∈,可得,()422k k x k Z πππ-+≤≤∈,则()f x 的递增区间为,()422k k k Z πππ⎡⎤-+∈⎢⎥⎣⎦,故选项D 正确. 故选:BCD. 13.34π【解析】设扇形圆心角的弧度数是α,利用扇形的面积公式即可求解. 【详解】设扇形圆心角的弧度数是α, 由扇形的面积公式可得:231182πα=⨯,解得:34πα=,故答案为:34π. 14.12-##0.5-【解析】 【分析】利用对数的运算性质及指数幂的运算性质即可求解. 【详解】解:原式222031332595311log 3log sin log 3log 5sin 811211ππ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=⋅-=⋅+-⎢⎥ ⎪ ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦ 23235311lg 3lg 544lg 111log 3log 5112225lg 3⨯⎛⎫⎛⎫⋅+-=-=- ⎪ ⎪+⎭=⎝⨯⎝⎭,故答案为:12-.15.【解析】先利用诱导公式化简求得1sin 4α=,再结合角所在的象限,利用同角三角函数的平方关系求余弦即可. 【详解】依题意3cos 2sin()24παπα⎛⎫--+= ⎪⎝⎭可得,3cos 2sin 24παα⎛⎫-+= ⎪⎝⎭,即3sin 2sin 4αα+=,解得1sin 4α=,又α为第二象限角,22sin cos 1αα+=,则cos 0α<,cos α==.故答案为: 16.27[,]36ππ 【解析】 【分析】根据题意分析可得2a π>,从而确定11M =,则2M ,再结合三角函数的性质即可求得答案. 【详解】函数()sin f x x =在区间[]0,a 和[],2a a 上的最大值分别记为1M 和2M , 则121,1M M ≤≤,若π2a,则121M M ==,122M ≥矛盾; 若2a π< ,则21M =,则11M ≥>,与11M ≤题意矛盾; 故2a π>,则11M =,则2M ≤,则sin 2a a ≤≤,而2a π>, 故23223a a πππ⎧≥⎪⎪⎨⎪≤+⎪⎩,即27,36a ππ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦ , 故答案为:27[,]36ππ17.(1){3x x ≤或5}x >;(2)1,13⎡⎤⎢⎥⎣⎦【解析】(1)先求得集合A ,进而可得U C A ,当1a =,可得集合B ,根据并集的运算法则,即可求得答案;(2)“x A ∈”是“x B ∈”的必要不充分条件等价于B A ⊆,根据集合的包含关系,列出不等式组,即可求得答案. 【详解】(1)集合{}{}265015A xx x x x =-+≤=≤≤∣∣,所以{1U C A x x =<或5}x >, 当1a =时,集合{}13B xx =≤≤∣, 所以(){3U C A B x x ⋃=≤或5}x >;(2)“x A ∈”是“x B ∈”的必要不充分条件等价于B 是A 真子集,因为B ≠∅,所以21215221a a a a -≥⎧⎪+≤⎨⎪-≤+⎩,解得113a ≤≤,所以实数a 的取值范围为1,13⎡⎤⎢⎥⎣⎦【点睛】解题的关键是根据题意,可得B A ⊆,再根据集合的包含关系,即可求得答案,易错点为,要注意集合B 中左右边界的大小关系,考查分析理解,计算化简的能力,属基础题. 18.(1)6π (2)1,12⎡⎤-⎢⎥⎣⎦【解析】 【分析】(1)由题意,sin 0126f ππϕ⎛⎫⎛⎫-=-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,又0ϕπ<<,从而即可求解;(2)由三角函数的图象变换可得()sin 46g x x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭,由0,4x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,即可求解函数()g x 的值域. (1)解:因为函数()()()sin 20f x x ϕϕ=+<<π的图象关于点,012π⎛⎫- ⎪⎝⎭对称,所以sin 2sin 012126f πππϕϕ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫-=⨯-+=-= ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦,又0ϕπ<<,所以6π=ϕ; (2)解:由(1)知()sin 26f x x π⎛⎫+ ⎝=⎪⎭,将()y f x =的图象向右平移6π个单位得sin 2sin 2666y x x πππ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=-+=- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦,再将图象上各点的横坐标缩小到原来的12倍(纵坐标不变)得()sin 46g x x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭,因为04x π≤≤,所以54666x πππ-≤-≤,所以1sin 4126x π⎛⎫-≤-≤ ⎪⎝⎭,所以函数()g x 的值域为1,12⎡⎤-⎢⎥⎣⎦.19.(1)1,2a b =-= (2)答案见解析 【解析】 【分析】(1)由题意可知方程2220ax bx b a ++-=的两根,利用根与系数的关系即可求得答案;(2)利用(1)的结果整理不等式为2(2)20x c x c ---<,求出其两根,分类讨论可得结果. (1)由题意可知:()2220f x ax bx b a =++-=的两根为1,3- ,故21323bab a a ⎧-=-+⎪⎪⎨-⎪=-⎪⎩ ,即得12a b =-⎧⎨=⎩ ,即1,2a b =-= ; (2)由(1)可知:()()220R ax b c x c c +-+>∈,即2(2)20x c x c ---< ,解方程2(2)20x c x c ---=得两根为122,x x c ==- ,当2c -> ,即2c <-时,2(2)20x c x c ---<解集为{|2}x x c <<- ; 当2c -= ,即2c =-时,2(2)20x c x c ---<解集为∅;当2c -< ,即2c >-时,2(2)20x c x c ---<解集为{|2}x c x -<< ; 故2c <-时,解集为{|2}x x c <<-;2c =-时,解集为∅; 2c >-时,解集为{|2}x c x -<< .20.(1)[,]63ππ【解析】 【分析】(1)利用两角和、差的余弦公式和正弦公式将()2cos cos 13f x x x π⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭化为只含有一个三角函数的形式,根据正弦函数的性质求得答案;(2)根据11126f πα⎛⎫+= ⎪⎝⎭求得1sin(2)33πα+=,结合,123ππα⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,求得cos(2)3πα+=. (1)()22cos cos 1cos cos 13f x x x x x x π⎛⎫=-+=+ ⎪⎝⎭1332cos 2sin(2)2262x x x π++=++ ; 当,63x ππ⎡⎤∈-⎢⎥⎣⎦时,52[,]666x πππ+∈- ,当 52[,]626x πππ+∈即[,]63x ππ∈时,()f x 单调递减,故()f x 的单调递减区间为[,]63ππ;(2)11126f πα⎛⎫+= ⎪⎝⎭,即1sin(2)33πα+=,,,2(,)12332ππππααπ⎛⎫∈+∈⎪⎝⎭,故cos(2)3πα+=所以11sin 2sin[(2)]3332ππαα=+-=⨯=.21.(1)①())12xS f x ==,(02x <<);①()()11sin cos sin cos 2S g θθθθθ==+++,(0θπ<<).(2)E 位于半圆上,且4COE π∠=时,三角形木块EFG 的面积S =. 【解析】 (1)①设CD EF Q =,则DQ x =(02x <<),所以1OQ x =-,EQ =11EF EQ =+,所以())1122xS f x EF DQ ==⨯⨯=,(02x <<).即())12xS f x ==,(02x <<).①设CD EF Q =,设EOC θ∠=,(0θπ<<),所以cos OQ θ=,sin EQ θ=,1sin 1EF EQ θ=+=+,1cos 1DQ OQ θ=+=+所以()()111sin 1cos 22S EF DQ θθ=⨯⨯=++,(0θπ<<).所以()()11sin cos sin cos 2S g θθθθθ==+++,(0θπ<<). (2)选择函数①:()()11sin cos sin cos 2S g θθθθθ==+++.令(sin cos sin 4t πθθ⎫=+=+∈-⎪⎭, 则()221111224t t S t +⎛⎫-=++= ⎪⎝⎭,在(-上单调递增,所以当t =,即4πθ=时,S =.此时E 位于半圆上,且4COE π∠=.22.(1)不是“圆满函数”,理由见解析;(2)证明见解析. 【解析】(1)取特殊值123x =,代入“圆满函数”的定义,判断是否有实数2x 能满足22sin()sin 1434x ππ⎛⎫⋅⋅⋅= ⎪⎝⎭;(2)当(]0,2x ∈时,利用零点存在性定理讨论存在零点,以及当()2,x ∈+∞时,证明()h x 在()2,+∞上没有零点,再化简0sin 4x g π⎛⎫⎪⎝⎭,转化为证明不等式00156x x -<. 【详解】解:(1)若()sin4f x x π=是“圆满函数”.取123x =,存在2x R ∈,使得()()121f x f x =,即2sinsin164x ππ⋅=,整理得2sin24x π=,但是2sin14x π≤,矛盾,所以()y f x =不是“圆满函数”.(2)易知函数()2log sin4h x x x π=+的图象在()0+∞,上连续不断. ①当(]0,2x ∈时,因为2log y x =与sin4y x π=在(]0,2上单调递增,所以()h x 在(]0,2上单调递增.因为2222221log sin log log 033632h π⎛⎫=+=+=< ⎪⎝⎭,()1sin 04h π=>, 所以()2103h h ⎛⎫< ⎪⎝⎭.根据函数零点存在定理,存在02,13x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,使得()00h x =,所以()h x 在(]0,2上有且只有一个零点0x .①当()2,x ∈+∞时,因为2log y x =单调递增,所以22log log 21y x =>=,因为sin14y x π=≥-.所以()110h x >-=,所以()h x 在()2,+∞上没有零点.综上:()h x 有且只有一个零点0x . 因为()0020log sin04x h x x π=+=,即020sinlog 4x x π=-,所以()2020log log 020001sin log 224x x x g g x x x π-⎛⎫=-=-=- ⎪⎝⎭,02,13x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭. 因为1y x x =-在2,13⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减,所以001325236x x -<-=,所以05sin 46x g π⎛⎫< ⎪⎝⎭. 【点睛】关键点点睛:本题第二问的关键是根据零点存在性定理先说明零点存在,并且存在02,13x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,使得()00h x =,再利用020sin log 4x x π=-,化简()020sin log 4x g g x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭,利用02,13x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,利用函数的最值证明不等式..。