1. $ \dfrac{{3}^{\frac{1}{3}}× (3×{2}^{3})^{\frac{1}{6}}}{\sqrt{2}}+{0.001}^{-\frac{1}{3}}+\sqrt{{\left(\sqrt{3}-2 \right) ^ {2}}}= $ ( )
A. $ 2\sqrt{3}-1.9 $
B. $ 12+\sqrt{2}-\sqrt{3} $
C.12
D. $ 2\sqrt{3}+8 $
$ \dfrac{{3}^{\frac{1}{3}}× (3×{2}^{3})^{\frac{1}{6}}}{\sqrt{2}}+{0.001}^{-\frac{1}{3}}+\sqrt{{\left(\sqrt{3}-2 \right) ^ {2}}}=\dfrac{{3}^{\frac{1}{3}}×{3}^{\frac{1}{6}}×{2}^{\frac{1}{2}}}{\sqrt{2}}+{0.1}^{-1}+|\sqrt{3}-2|=\sqrt{3}+10+2-\sqrt{3}=12 $ .故选 $ \mathrm{C} $ .
2.若函数 $ f\left(x\right)=\begin{cases}{a}^{x},x > 1,\\ \left(4-\dfrac{a}{2}\right)x+2,x\leqslant 1\end{cases} $ 是 $ \boldsymbol{R} $ 上的单调函数,则实数 $ a $ 的取值范围为( )
A. $ (1,+\mathrm{\infty }) $
B. $ (1,8) $
C. $ (4,8) $
D. $ [4,8) $
①若函数 $ f(x) $ 在 $ \boldsymbol{R} $ 上单调递增,
则满足 $ \begin{cases}a > 1,\\ 4-\dfrac{a}{2} > 0,\\ a\geqslant 4-\dfrac{a}{2}+2,\end{cases} $ 即 $ \begin{cases}a > 1,\\ a < 8,\\ a\geqslant 4,\end{cases} $ 解得 $ 4\leqslant a < 8 $ .
②若函数 $ f(x) $ 在 $ \boldsymbol{R} $ 上单调递减,
则满足 $ \begin{cases}0 < a < 1,\\ 4-\dfrac{a}{2} < 0,\\ a\leqslant 4-\dfrac{a}{2}+2,\end{cases} $ 即 $ \begin{cases}0 < a < 1,\\ a > 8,\\ a\leqslant 4,\end{cases} $ 此时无解.
综上,实数 $ a $ 的取值范围为 $ [4,8) $ .故选 $ \mathrm{D} $ .
3.已知函数 $ f(x)={2}^{x+2}-3×{4}^{x} $ ,若 $ {x}^{2}+x\leqslant 0 $ ,则 $ f(x) $ 的最大值和最小值分别是( )
A. $ \dfrac{2}{3} {\rm ,0} $
B. $ \dfrac{4}{3} {\rm ,1} $
C. $ \dfrac{4}{3} $ , $ \dfrac{5}{4} $
D.3,1
由 $ {x}^{2}+x\leqslant 0 $ ,得 $ -1\leqslant x\leqslant 0 $ ,令 $ {2}^{x}=t\in [\dfrac{1}{2},1] $ ,
则 $ f(x) $ 可等价于 $ y=4t-3{t}^{2} $ ,又 $ y=4t-3{t}^{2} $ 图象的对称轴为直线 $ t=\dfrac{2}{3} $ ,
所以 $ y=4t-3{t}^{2} $ 在 $ [\dfrac{1}{2},\dfrac{2}{3}) $ 上单调递增,在 $ [\dfrac{2}{3},1] $ 上单调递减,所以当 $ t=\dfrac{2}{3} $ 时, $ y=4t-3{t}^{2} $ 取得最大值,最大值为 $ y=4×\dfrac{2}{3}-3×\dfrac{4}{9}=\dfrac{4}{3} $ ,
当 $ t=1 $ 时, $ y=4t-3{t}^{2} $ 取得最小值,最小值为 $ y=4-3=1 $ ,
所以 $ f(x) $ 的最大值和最小值分别是 $ \dfrac{4}{3} {\rm ,1} $ .故选 $ \mathrm{B} $ .
4.如图,某湖泊蓝细菌的面积 $ y( $ 单位: $ {\mathrm{m}}^{2}) $ 与时间 $ t $ (单位:月)的关系满足 $ y={a}^{t} $ ,则下列说法正确的是( )
(多选)
A.蓝细菌面积每个月的增长率为 $ 200\mathrm{\%} $
B.蓝细菌每个月增加的面积都相等
C.第4个月时,蓝细菌面积就会超过 $ 80{\mathrm{m}}^{2} $
D.若蓝细菌的面积蔓延到 $ 2{\mathrm{m}}^{2} $ , $ 4{\mathrm{m}}^{2} $ , $ 8{\mathrm{m}}^{2} $ 所经过的时间分别是 $ {t}_{1} $ , $ {t}_{2} $ , $ {t}_{3} $ ,则一定有 $ 2{t}_{2}={t}_{1}+{t}_{3} $
由题图可知,函数 $ y={a}^{t} $ 的图象经过点 $ (1,3) $ ,即 $ {a}^{1}=3 $ ,则 $ a=3 $ , $ \therefore y={3}^{t} $ , $ \therefore {3}^{t+1}-{3}^{t}=2×{3}^{t} $ 不是常数.由 $ y={3}^{t} $ 可知蓝细菌每个月的面积是上个月面积的3倍,则每个月的增长率为 $ 200\mathrm{\%} $ , $ \mathrm{A} $ 正确, $ \mathrm{B} $ 错误;
当 $ t=4 $ 时, $ y={3}^{4}=81 > 80 $ , $ \mathrm{C} $ 正确;
若蓝细菌的面积蔓延到 $ 2{\mathrm{m}}^{2} $ , $ 4{\mathrm{m}}^{2} $ , $ 8{\mathrm{m}}^{2} $ 所经过的时间分别是 $ {t}_{1} $ , $ {t}_{2} $ , $ {t}_{3} $ ,则 $ {3}^{{t}_{1}}=2 $ , $ {3}^{{t}_{2}}=4 $ , $ {3}^{{t}_{3}}=8 $ , $ \therefore ({3}^{{t}_{2}})^{2}={3}^{{t}_{1}}\cdot {3}^{{t}_{3}} $ ,则 $ {t}_{1}+{t}_{3}=2{t}_{2} $ , $ \mathrm{D} $ 正确.故选 $ \mathrm{A}\mathrm{C}\mathrm{D} $ .
5.(多选)高斯是德国著名的数学家,近代数学奠基者之一.用其名字命名的高斯取整函数为 $ y=[x] $ , $ [x] $ 表示不超过 $ x $ 的最大整数.例如: $ [-3.5]=-4 $ , $ [2.1]=2 $ .已知函数 $ f(x)=\dfrac{{\mathrm{e}}^{x}}{1+{\mathrm{e}}^{x}}-\dfrac{1}{2} $ (e=2.718 28…), $ g(x)=[f(x)] $ ,则下列说法中正确的是( )(多选)
A. $ f(x) $ 是奇函数
B. $ f(x) $ 在 $ \boldsymbol{R} $ 上是增函数
C. $ g(x) $ 是偶函数
D. $ g(x) $ 的值域是 $ {-1 $ , $ 0} $
由 $ f(x)=\dfrac{{\mathrm{e}}^{x}}{1+{\mathrm{e}}^{x}}-\dfrac{1}{2}=\dfrac{{\mathrm{e}}^{x}-1}{2({\mathrm{e}}^{x}+1)} $ ,得 $ f(-x)=\dfrac{{\mathrm{e}}^{-x}-1}{2({\mathrm{e}}^{-x}+1)}=\dfrac{1-{\mathrm{e}}^{x}}{2({\mathrm{e}}^{x}+1)}=-f(x) $ , $ f(x) $ 的定义域为 $ \boldsymbol{R} $ ,则 $ f(x) $ 是奇函数,故 $ \mathrm{A} $ 正确.
$ f(x)=\dfrac{{\mathrm{e}}^{x}}{1+{\mathrm{e}}^{x}}-\dfrac{1}{2}=\dfrac{1+{\mathrm{e}}^{x}-1}{1+{\mathrm{e}}^{x}}-\dfrac{1}{2}=\dfrac{1}{2}-\dfrac{1}{1+{\mathrm{e}}^{x}} $ ,
因为 $ y=1+{\mathrm{e}}^{x} $ 在 $ \boldsymbol{R} $ 上是增函数,且 $ 1+{\mathrm{e}}^{x} > 1 $ ,所以 $ y=\dfrac{1}{1+{\mathrm{e}}^{x}} $ 在 $ \boldsymbol{R} $ 上是减函数,故 $ f(x) $ 在 $ \boldsymbol{R} $ 上是增函数,故 $ \mathrm{B} $ 正确.
因为 $ 1+{\mathrm{e}}^{x} > 1 $ ,所以 $ \dfrac{1}{1+{\mathrm{e}}^{x}}\in (0,1) $ ,
所以 $ \dfrac{1}{2}-\dfrac{1}{1+{\mathrm{e}}^{x}}\in (-\dfrac{1}{2} $ , $ \dfrac{1}{2}) $ ,
当 $ f(x)\in (-\dfrac{1}{2},0) $ 时, $ g(x)=[f(x)]=-1 $ ,
当 $ f(x)\in [0,\dfrac{1}{2}) $ 时, $ g(x)=[f(x)]=0 $ ,
所以 $ g(x) $ 不是偶函数, $ g(x) $ 的值域是 $ {-1 $ , $ 0} $ ,故 $ \mathrm{C} $ 不正确, $ \mathrm{D} $ 正确.故选 $ \mathrm{A}\mathrm{B}\mathrm{D} $ .
6.已知函数 $ f(x)={4}^{x}-{2}^{x+a}+1 $ ,对任意的 $ {x}_{1} $ , $ {x}_{2}\in [1,+\mathrm{\infty }) $ ,若 $ f({x}_{1})=f({x}_{2}) $ ,恒有 $ {x}_{1}={x}_{2} $ ,则实数 $ a $ 的取值范围为 .
$ (-\mathrm{\infty },2] $
由题意得 $ f(x) $ 在 $ [1,+\mathrm{\infty }) $ 上是单调函数,而 $ f(x)={2}^{2x}-{2}^{a}\cdot {2}^{x}+1 $ ,
令 $ t={2}^{x}\in [2,+\mathrm{\infty }) $ ,则 $ f(x)=g(t)={t}^{2}-{2}^{a}t+1 $ 在 $ [2,+\mathrm{\infty }) $ 上单调.
又 $ t={2}^{x} $ 在 $ [1,+\mathrm{\infty }) $ 上单调递增, $ g(t) $ 在 $ (-\mathrm{\infty },{2}^{a-1}) $ 上单调递减,在 $ [{2}^{a-1},+\mathrm{\infty }) $ 上单调递增,所以只需 $ {2}^{a-1}\leqslant 2 $ ,即 $ a\leqslant 2 $ .
7.已知 $ f(x)={a}^{x}-{a}^{-x} $ , $ g(x)={a}^{x}+{a}^{-x} $ ,其中 $ a > 0 $ , $ a\ne 1 $ .
(1) 若 $ g(2x+1)\leqslant g(x+2) $ ,求 $ x $ 的取值范围.
(2) 设 $ F(x)=\dfrac{f(x)}{g(x)} $ ,若 $ \forall {x}_{1} $ , $ {x}_{2}\in [\dfrac{1}{2},1] $ ,恒有 $ \dfrac{F(2{x}_{1})}{F({x}_{1})}\geqslant \dfrac{18}{17}×\dfrac{g(4{x}_{2})}{g(2{x}_{2})} $ ,求实数 $ a $ 的取值范围.
(1) 【解】由 $ g(x) $ 的定义域为 $ \boldsymbol{R} $ ,且 $ g(-x)={a}^{-x}+{a}^{x}=g(x) $ ,得 $ g(x) $ 为偶函数.
当 $ \forall {x}_{2} > {x}_{1}\geqslant 0 $ 时, $ g({x}_{2})-g({x}_{1})={a}^{{x}_{2}}+{a}^{-{x}_{2}}-{a}^{{x}_{1}}-{a}^{-{x}_{1}}=\dfrac{({a}^{{x}_{2}}-{a}^{{x}_{1}})({a}^{{x}_{1}+{x}_{2}}-1)}{{a}^{{x}_{1}+{x}_{2}}} $ ,
当 $ 0 < a < 1 $ 时, $ {a}^{{x}_{2}}-{a}^{{x}_{1}} < 0 $ , $ {a}^{{x}_{1}+{x}_{2}}-1 < 0 $ ,则 $ g({x}_{2})-g({x}_{1}) > 0 $ ,
当 $ a > 1 $ 时, $ {a}^{{x}_{2}}-{a}^{{x}_{1}} > 0 $ , $ {a}^{{x}_{1}+{x}_{2}}-1 > 0 $ ,则 $ g({x}_{2})-g({x}_{1}) > 0 $ .
因此 $ \forall {x}_{2} > {x}_{1}\geqslant 0 $ , $ g({x}_{2}) > g({x}_{1}) $ ,即 $ g(x) $ 在 $ [0,+\mathrm{\infty }) $ 上单调递增.
若 $ g(2x+1)\leqslant g(x+2) $ ,即 $ g(|2x+1|)\leqslant g(|x+2|) $ ,则 $ |2x+1|\leqslant |x+2| $ ,两边平方可得 $ 4{x}^{2}+4x+1\leqslant {x}^{2}+4x+4 $ ,即 $ {x}^{2}\leqslant 1 $ ,
解得 $ -1\leqslant x\leqslant 1 $ ,
所以 $ x $ 的取值范围为 $ [-1,1] $ .
(2) 【解】设 $ H(x)=\dfrac{F(2x)}{F(x)} $ , $ G(x)=\dfrac{g(4x)}{g(2x)} $ ,依题意可知 $ x\in [\dfrac{1}{2},1] $ 时, $ H (x)_{ \min }\geqslant \dfrac{18}{17}{G (x )}_{ \max } $ .
因为 $ F(x)=\dfrac{f(x)}{g(x)}=\dfrac{{a}^{x}-{a}^{-x}}{{a}^{x}+{a}^{-x}} $ ,
则 $ H(x)=\dfrac{F(2x)}{F(x)}=\dfrac{{a}^{2x}-{a}^{-2x}}{{a}^{2x}+{a}^{-2x}}\cdot \dfrac{{a}^{x}+{a}^{-x}}{{a}^{x}-{a}^{-x}}=\dfrac{{\left({a}^{x}+{a}^{-x}\right) ^ {2}}}{{a}^{2x}+{a}^{-2x}}=1+\dfrac{2}{{a}^{2x}+{a}^{-2x}}=1+\dfrac{2}{g(2x)} $ ,
当 $ x\in [\dfrac{1}{2},1] $ 时,令 $ u=2x\in [1,2] $ ,由(1)可知, $ y=g(u) $ 在 $ [1,2] $ 上单调递增, $ u=2x $ 在 $ [\dfrac{1}{2},1] $ 上单调递增,
则 $ y=g(2x) $ 在 $ [\dfrac{1}{2},1] $ 上单调递增,可得 $ y=H(x) $ 在 $ [\dfrac{1}{2},1] $ 上单调递减,
所以 $ H(x)\geqslant H(1)=1+\dfrac{2}{{a}^{2}+{a}^{-2}} $ .
因为 $ G(x)=\dfrac{g(4x)}{g(2x)} $
$ =\dfrac{{a}^{4x}+{a}^{-4x}}{{a}^{2x}+{a}^{-2x}}=\dfrac{{\left({a}^{2x}+{a}^{-2x}\right) ^ {2}}-2}{{a}^{2x}+{a}^{-2x}} $
$ ={a}^{2x}+{a}^{-2x}-\dfrac{2}{{a}^{2x}+{a}^{-2x}}=g(2x)-\dfrac{2}{g(2x)} $ ,
由以上分析知 $ y=g(2x) $ 在 $ [\dfrac{1}{2},1] $ 上单调递增,则 $ y=-\dfrac{2}{g(2x)} $ 在 $ [\dfrac{1}{2},1] $ 上单调递增,
可得 $ G(x) $ 在 $ [\dfrac{1}{2},1] $ 上单调递增,
所以 $ G(x)\leqslant G(1)={a}^{2}+{a}^{-2}-\dfrac{2}{{a}^{2}+{a}^{-2}} $ .
因此 $ 1+\dfrac{2}{{a}^{2}+{a}^{-2}}\geqslant \dfrac{18}{17}({a}^{2}+{a}^{-2}-\dfrac{2}{{a}^{2}+{a}^{-2}}) $ 恒成立,
设 $ t={a}^{2}+{a}^{-2} $ ,则 $ t > 2 $ ,则 $ 1+\dfrac{2}{t}\geqslant \dfrac{18}{17}(t-\dfrac{2}{t}) $ ,整理得 $ 18{t}^{2}-17t-70\leqslant 0 $ ,解得 $ -\dfrac{14}{9}\leqslant t\leqslant \dfrac{5}{2} $ ,则 $ 2 < t\leqslant \dfrac{5}{2} $ ,
所以 $ {a}^{2}+{a}^{-2}={a}^{2}+\dfrac{1}{{a}^{2}}\leqslant \dfrac{5}{2} $ ,解得 $ \dfrac{1}{2}\leqslant {a}^{2}\leqslant 2 $ 且 $ a\ne 1 $ ,
结合 $ a > 0 $ ,可得 $ a\in [\dfrac{\sqrt{2}}{2},1)\cup (1,\sqrt{2}] $ ,
所以实数 $ a $ 的取值范围为 $ [\dfrac{\sqrt{2}}{2},1)\cup (1,\sqrt{2}] $ .
8.已知定义域为 $ \boldsymbol{R} $ 的偶函数 $ f(x) $ 和奇函数 $ g(x) $ 满足: $ f(x)+g(x)={2}^{x} $ .若存在实数 $ a $ ,使得关于 $ x $ 的不等式 $ (nf(x)-a)(g(x)-a)\leqslant 0 $ 在区间 $ [1,2] $ 上恒成立,则正整数 $ n $ 的最小值为( )
A.1
B.2
C.3
D.4
由题可得 $ f(-x)+g(-x)=f(x)-g(x)={2}^{-x} $ ,又 $ f(x)+g(x)={2}^{x} $ ,联立可得 $ f(x)=\dfrac{{2}^{x}+{2}^{-x}}{2} $ , $ g(x)=\dfrac{{2}^{x}-{2}^{-x}}{2} $ .
又 $ f(x) $ 的内层函数为 $ u={2}^{x} $ (在 $ x\in [1,2] $ 上单调递增),外层函数为 $ y=\dfrac{1}{2}(u+\dfrac{1}{u}) $ (在 $ u\in [2,4] $ 上单调递增),故由复合函数单调性知 $ f(x) $ 在 $ [1,2] $ 上单调递增,故 $ f(x)\in [\dfrac{5}{4},\dfrac{17}{8}].\text{ }g(x)={2}^{x-1}-{2}^{-x-1} $ 在 $ [1,2] $ 上单调递增,故 $ g(x)\in [\dfrac{3}{4},\dfrac{15}{8}] $ .
若 $ \begin{cases}f\left(x\right)\geqslant \dfrac{a}{n},\\ g\left(x\right)\leqslant a,\end{cases} $ 则 $ \dfrac{15}{8}\leqslant a\leqslant \dfrac{5n}{4} $ 且 $ n $ 为正整数,只需 $ n\geqslant 2 $ 即可.
若 $ \begin{cases}f\left(x\right)\leqslant \dfrac{a}{n},\\ g\left(x\right)\geqslant a,\end{cases} $ 则 $ \dfrac{17n}{8}\leqslant a\leqslant \dfrac{3}{4} $ 且 $ n $ 为正整数,不成立.
综上,正整数 $ n $ 的最小值为2.故选 $ \mathrm{B} $ .