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    2020-2021学年河南省郑州市高二(上)期中考试数学(文)试卷人教A版
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    2020-2021学年河南省郑州市高二(上)期中考试数学(文)试卷人教A版

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    这是一份2020-2021学年河南省郑州市高二(上)期中考试数学(文)试卷人教A版,共11页。试卷主要包含了选择题,填空题,解答题等内容,欢迎下载使用。


    1. 在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若a=3,A=60∘,B=45∘,则b的长为( )
    A.22B.1C.2D.2

    2. 命题“∃x0∈(0, +∞),lnx0=x0−1”的否定是( )
    A.∃x0∈(0, +∞),lnx0≠x0−1B.∃x0∈(0, +∞),lnx0=x0−1
    C.∀x∈(0, +∞),lnx≠x−1D.∀x∈(0, +∞),lnx=x−1

    3. 《莱因德纸草书》是世界上最古老的数学著作之一.书中有一道这样的题目:把100个面包分给五个人,使每人所得成等差数列,且使较大的三份之和的17是较小的两份之和,问最小一份为( )
    A.53B.103C.56D.116

    4. 如果a∈R,且a2+a<0,那么a,a2,−a的大小关系为( )
    A.a2>a>−aB.−a>a2>aC.−a>a>a2D.a2>−a>a

    5. 已知实数m,n满足2m+n=2,其中m>0,n>0,则1m+2n的最小值为( )
    A.4B.6C.8D.12

    6. 在△ABC中,内角A,B,C的对边分别是a,b,c,若sin2A+sin2B−sin2C=0,a2+c2−b2−ac=0,c=2,则a=( )
    A.3B.1C.12D.22

    7. “m=−1”是“直线l1:mx+(2m−1)y+1=0与直线l2:3x+my+3=0垂直”的( )
    A.充分不必要条件B.必要不充分条件
    C.充要条件D.既不充分也不必要条件

    8. 已知变量x,y满足约束条件x+y−1≤0,3x−y+1≥0,x−y−1≤0,则z=2x+y的最大值为( )
    A.1B.2C.3D.4

    9. 下列结论正确的是( )
    A.当x>0且x≠1时,lgx+1lgx≥2
    B.x>0时,6−x−4x的最大值是2
    C.x2+5x2+4的最小值是2
    D.当x∈0,π时,sinx+4sinx的最小值为4

    10. 设△ABC的内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若bcsC+ccsB=asinA,则△ABC的形状为( )
    A.直角三角形B.锐角三角形C.钝角三角形D.不确定

    11. 对于数列{an},定义H0=a1+2a2+⋯+2n−1ann为{an}的“优值”.现已知某数列的“优值”H0=2n+1,记数列{an−20}的前n项和为Sn,则Sn的最小值为( )
    A.−64B.−68C.−70D.−72

    12. 已知△ABC的内角A,B,C满足sin2A+sin(A−B+C)=sin(C−A−B)+12,面积S满足1≤S≤2,记a,b,c分别为A,B,C所对的边,在下列不等式一定成立的是( )
    A.bc(b+c)>8B.ab(a+b)>162C.6≤abc≤12D.12≤abc≤24
    二、填空题

    已知△ABC的面积为53,A=π6,AB=5,则BC=________.

    在等差数列{an}中,a1=7,公差为d,前n项和为Sn,当且仅当n=8时Sn取得最大值,则d的取值范围为________.

    若a,b,c>0,且a(a+b+c)+bc=4−23,求2a+b+c的最小值________.

    定义数列an满足an+2+−1nan=3n−1,前16项和为540,则a1=________.
    三、解答题

    已知p:|2x−5|≤3,q:x2−(a+2)x+2a≤0.
    (1)若p是真命题,求对应x的取值范围;

    (2)若p是q的必要不充分条件,求a的取值范围.

    已知函数y=ax2+2ax+1的定义域为R.
    (1)求a的取值范围.

    (2)若函数的最小值为22,解关于x的不等式x2−x−a2−a<0.

    在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,已知A=π4,b2−a2=12c2.
    (1)求tanC的值;

    (2)若△ABC的面积为3,求b的值.

    设{an}是公比大于1的等比数列,Sn为数列{an}的前n项和.已知S3=7,且a1+3,3a2,a3+4构成等差数列.
    (1)求数列{an}的通项公式;

    (2)令bn=lna3n+1,n=1,2,⋯,求数列{bn}的前n项和Tn.

    有一展馆形状是边长为2的等边△ABC,DE把展馆分成上下两部分面积比为1:2(如图所示),其中D在AB上,E在AC上.

    (1)若D是AB中点,求AE的值;

    (2)设AD=x,ED=y.
    ①求用x表示y的函数关系式;
    ②若DE是消防水管,为节约成本,希望它最短,DE的位置应在哪里?

    已知数列{an}中,a1=1,an+1=anan+3(n∈N∗).
    (1)求{an}的通项公式an;

    (2)数列{bn}满足bn=(3n−1)⋅n2n⋅an,数列{bn}的前n项和为Tn,若不等式(−1)nλ参考答案与试题解析
    2020-2021学年河南省郑州市高二(上)期中考试数学(文)试卷
    一、选择题
    1.
    【答案】
    C
    【考点】
    正弦定理
    【解析】
    由sinA,sinB,以及a的值,利用正弦定理即可求出b的长.
    【解答】
    解:∵ 在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,且a=3,A=60∘,B=45∘,
    ∴ 由正弦定理asinA=bsinB得:b=asinBsinA=3×2232=2.
    故选C.
    2.
    【答案】
    C
    【考点】
    全称命题与特称命题
    命题的否定
    【解析】
    根据特称命题否定的方法,结合已知中的原命题,可得答案.
    【解答】
    解:特称命题的否定是全称命题,
    ∴ 命题“∃x0∈(0, +∞),lnx0=x0−1”的否定是“∀x∈(0, +∞),lnx≠x−1”.
    故选C.
    3.
    【答案】
    A
    【考点】
    数列的应用
    等差关系的确定
    【解析】
    设五个人所分得的面包为a−2d,a−d,a,a+d,a+2d,(d>0);则由五个人的面包和为100,得a的值;由较大的三份之和的17是较小的两份之和,得d的值;从而得最小的1分a−2d的值.
    【解答】
    解:设五个人所分得的面包为a−2d,a−d,a,a+d,a+2d,(其中d>0);
    则(a−2d)+(a−d)+a+(a+d)+(a+2d)=5a=100,
    ∴ a=20;
    由17(a+a+d+a+2d)=a−2d+a−d,
    得3a+3d=7(2a−3d),
    ∴ 24d=11a,
    ∴ d=556,
    所以,最小的1份为a−2d=20−1106=53.
    故选A.
    4.
    【答案】
    B
    【考点】
    不等式比较两数大小
    一元二次不等式的解法
    【解析】
    由a2+a<0可得−1【解答】
    解:由a2+a<0可得−1∴ a2∈0,1,−a∈0,1.
    ∵ a2−(−a)=a2+a=a(a+1)<0,
    ∴ a故选B.
    5.
    【答案】
    A
    【考点】
    基本不等式在最值问题中的应用
    【解析】
    变形利用基本不等式的性质即可得出.
    【解答】
    解:∵ 实数m,n满足2m+n=2,其中m>0,n>0,
    ∴ 1m+2n=12(2m+n)(1m+2n)
    =12(4+nm+4mn)≥12(4+2nm⋅4mn)
    =12(4+4)=4,
    当且仅当nm=4mn,即m=12,n=1时,等号成立,
    ∴ 1m+2n的最小值是4.
    故选A.
    6.
    【答案】
    B
    【考点】
    余弦定理
    正弦定理
    【解析】
    由sin2A+sin2B−sin2C=0,利用正弦定理可得a2+b2=c2.又a2+c2−b2−ac=0,可得2a2=ac,而c=2,即可得出.
    【解答】
    解:由sin2A+sin2B−sin2C=0,
    利用正弦定理可得a2+b2=c2,
    所以C为直角.
    又a2+c2−b2−ac=0,
    所以a2+c2−b2=ac,
    所以csB=a2+c2−b22ac=12.
    因为B∈(0,π2),
    所以B=π3,
    所以a=csπ3⋅c=1.
    故选B.
    7.
    【答案】
    A
    【考点】
    必要条件、充分条件与充要条件的判断
    两条直线垂直的判定
    【解析】
    根据直线垂直的等价条件求出m的值,结合充分条件和必要条件的定义进行判断即可.
    【解答】
    解:若直线l1:mx+(2m−1)y+1=0与直线l2:3x+my+3=0垂直,
    则满足3m+m(2m−1)=0,即m(m+1)=0,
    得m=0或m=−1,
    则“m=−1”是“直线l1:mx+(2m−1)y+1=0与直线l2:3x+my+3=0垂直”的充分不必要条件.
    故选A.
    8.
    【答案】
    B
    【考点】
    求线性目标函数的最值
    简单线性规划
    【解析】
    此题暂无解析
    【解答】
    解:画出不等式组表示的平面区域如图中阴影部分所示:
    由z=2x+y,得y=−2x+z,
    由图象可知:当直线y=−2x+z经过点A时,
    直线y=−2x+z的截距最大,此时z最大,
    可知目标函数z=2x+y位于点A处取得最大值,
    联立x+y−1=0,x−y−1=0,解得A(1,0),
    则zmax=2×1+0=2.
    故选B.
    9.
    【答案】
    B
    【考点】
    基本不等式
    基本不等式在最值问题中的应用
    【解析】
    由基本不等式的规律,逐个选项验证可得.
    【解答】
    解:A,当x>0且x≠1时,lgx可能为负值,lgx+1lgx≥2不一定成立,故 A错误;
    B,6−x−4x=6−x+4x,
    而x+4x≥2x⋅4x=4 (x>0),
    当且仅当x=2时等号成立,故6−x+4x≤2成立,故B正确;
    C,x2+5x2+4=x2+4+1x2+4
    =x2+4+1x2+4≥2,
    当且仅当x2+4=1x2+4,即x2+4=1时取等号,
    此时x2=−3,故等号取不到,故C错误;
    D,当x∈0,π时,sinx>0,
    由基本不等式可得sinx+4sinx≥2sinx⋅4sinx=4,
    等号成立的条件为sinx=2,但sinx取不到2,故D错误.
    故选B.
    10.
    【答案】
    A
    【考点】
    三角形的形状判断
    正弦定理
    【解析】
    此题暂无解析
    【解答】
    解:因为bcsC+ccsB=asinA,
    所以由正弦定理得,sinBcsC+sinCcsB=sin2A,
    即sinB+C=sin2A,
    即sinA=sin2A.
    因为sinA≠0,
    所以sinA=1,即A=π2,
    所以△ABC为直角三角形.
    故选A.
    11.
    【答案】
    D
    【考点】
    数列递推式
    数列的求和
    【解析】
    由{an}的“优值”的定义可知a1+2a2+...+2n−1⋅an=n⋅2n+1,当n≥2时,a1+2a2+...+2n−2⋅an−1=(n−1)⋅2n,则求得an=2(n+1),则an−20=2n−18,由数列的单调性可知当n=8或9时,{an−20}的前n项和为Sn,取最小值.
    【解答】
    解:由题意可知:H0=a1+2a2+⋯+2n−1ann=2n+1,
    则a1+2a2+...+2n−1⋅an=n⋅2n+1,
    当n≥2时,a1+2a2+...+2n−2⋅an−1=(n−1)⋅2n,
    两式相减得:2n−1⋅an=n⋅2n+1−(n−1)⋅2n,
    即an=2(n+1),
    当n=1时成立,
    ∴ an−20=2n−18,
    当an−20≤0时,即n≤9时,{an−20}的前n项和Sn最小,
    最小值为S8=S9=9×(−16+0)2=−72.
    故选D.
    12.
    【答案】
    A
    【考点】
    正弦定理
    三角函数的恒等变换及化简求值
    【解析】
    根据正弦定理和三角形的面积公式,利用不等式的性质 进行证明即可得到结论.
    【解答】
    解:∵ △ABC的内角A,B,C满足sin2A+sinA−B+C
    =sinC−A−B+12,
    ∴ sin2A+sinA−B+C−sinC−A−B=12,
    即sin2A+sin[A+C−B]+sin[A+B−C]=12,
    即2sinAcsA+2sinAcsB−C=12,
    ∴ sinA(csA+cs(B−C)]=14 ,
    ∴ sinA−csB+C+csB−C=14,
    ∴ sinAsinBsinC=18.
    设外接圆的半径为R,
    由正弦定理可得:asinA=bsinB=csinC=2R.
    由S=12absinC及正弦定理,
    得sinAsinBsinC=a2R⋅b2R⋅2Sab=S2R2=18,
    即R2=4S.
    ∵ 面积S满足1≤S≤2,
    ∴ 4≤R2≤8,
    即2≤R≤22.
    由sinAsinBsinC=18,
    可得8≤abc≤162,故排除选项C,D;
    A,bc(b+c)>abc≥8,
    即bc(b+c)>8,故选项正确,
    B,ab(a+b)>abc≥8,
    即ab(a+b)>8,
    无法判定ab(a+b)>162,故选项错误.
    故选A.
    二、填空题
    【答案】
    13
    【考点】
    三角形的面积公式
    余弦定理
    【解析】
    本题考查三角形面积公式、余弦定理.
    【解答】
    解:∵ S△ABC=12AB⋅ACsinA=
    12×5×AC×12=53,
    ∴ AC=43.
    由余弦定理,得BC2=AB2+AC2−2AB⋅ACcsA
    =52+(43)2−2×5×43×32=13,
    ∴ BC=13.
    故答案为:13.
    【答案】
    (−1, −78)
    【考点】
    等差数列的前n项和
    【解析】
    根据题意当且仅当n=8时Sn取得最大值,得到S7【解答】
    解:∵ Sn=7n+n(n−1)2d,当且仅当n=8时Sn取得最大值,
    ∴ S7解得:d>−1d<−78,
    综上:d的取值范围为(−1, −78).
    故答案为:(−1, −78).
    【答案】
    23−2
    【考点】
    基本不等式在最值问题中的应用
    【解析】
    由题意知a(a+b+c)+bc=(a+c)(a+b)=4−23;所以2a+b+c=(a+b)+(a+c)≥2(a+b)(a+c)=24−23=2(3−1)2=23−2;所以,2a+b+c的最小值为23−2.
    【解答】
    解:a(a+b+c)+bc
    =a(a+b)+ac+bc
    =a(a+b)+c(a+b)
    =(a+c)(a+b)
    =4−23.
    2a+b+c=(a+b)+(a+c)
    ≥2(a+b)(a+c)
    =24−23
    =2(3−1)2
    =2(3−1)
    =23−2
    所以,2a+b+c的最小值为23−2.
    故答案为:23−2.
    【答案】
    7
    【考点】
    数列递推式
    数列的求和
    【解析】
    由已知数列递推式,可求得n分别为奇数和偶数时的递推式,利用累加法得到n为奇数时an与a1的关系,同时根据n为偶数时的递推式求出偶数项的和,得到S16与a1的关系,从而求得a1.
    【解答】
    解:an+2+−1nan=3n−1,
    当n为奇数时, an+2=an+3n−1;
    当n为偶数时, an+2+an=3n−1.
    设数列an的前n项和为Sn,
    S16=a1+a2+a3+a4+⋯+a16
    =a1+a3+a5+⋯+a15+a2+a4+⋯+a14+a16
    =a1+a1+2+a1+10+a1+24+a1+44+a1+70
    +a1+102+a1+140+5+17+29+41
    =8a1+392+92
    =8a1+484
    =540,
    ∴ a1=7.
    故答案为:7.
    三、解答题
    【答案】
    解:(1)∵ p:|2x−5|≤3是真命题,
    ∴ |2x−5|≤3,
    ∴ −3≤2x−5≤3,
    解得1≤x≤4,
    ∴ x的取值范围是[1, 4].
    (2)由(1)知:p:1≤x≤4,
    q:x2−(a+2)x+2a=(x−2)(x−a)≤0.
    p是q的必要不充分条件:
    当a>2时,q:2≤x≤a,故满足a≤4,即2当a=2时,q:x=2,满足条件;
    当a<2时,q:a≤x≤2,故满足a≥1,即1≤a<2.
    综上所述,a的取值范围是[1, 4].
    【考点】
    根据充分必要条件求参数取值问题
    命题的真假判断与应用
    【解析】
    (1)由p:|2x−5|≤3是真命题,解含绝对值不等式的性质能求出x的取值范围.
    (2)由P:1≤x≤4,q:(x−2)(x−a)≤0,p是q的必要不充分条件得到:当a≥2时,q:2≤x≤a,当a=2时,q:x=2,当a<2时,q:a≤x≤2,利用分类讨论思想能求出a的取值范围.
    【解答】
    解:(1)∵ p:|2x−5|≤3是真命题,
    ∴ |2x−5|≤3,
    ∴ −3≤2x−5≤3,
    解得1≤x≤4,
    ∴ x的取值范围是[1, 4].
    (2)由(1)知:p:1≤x≤4,
    q:x2−(a+2)x+2a=(x−2)(x−a)≤0.
    p是q的必要不充分条件:
    当a>2时,q:2≤x≤a,故满足a≤4,即2当a=2时,q:x=2,满足条件;
    当a<2时,q:a≤x≤2,故满足a≥1,即1≤a<2.
    综上所述,a的取值范围是[1, 4].
    【答案】
    解:(1)函数y=ax2+2ax+1的定义域为R,
    ∴ ax2+2ax+1≥0恒成立,
    当a=0时,1>0恒成立,满足题意;
    当a≠0时,须a>0,Δ≤0,
    即a>0,4a2−4a≤0,
    解得0综上,a的取值范围是{a|0≤a≤1};
    (2)∵ 函数y的最小值为22,
    ∴ ax2+2ax+1≥22,a∈[0, 1];
    ∴ ax2+2ax+1≥12;
    当a=0时,不满足条件;
    当0∴ 不等式x2−x−a2−a<0可化为x2−x−34<0,
    解得−12∴ 不等式的解集是{x|−12【考点】
    一元二次不等式的解法
    函数的定义域及其求法
    【解析】
    (1)由函数y=ax2+2ax+1的定义域是R,得出ax2+2ax+1≥0恒成立,求出a的取值范围;
    (2)由题意得ax2+2ax+1的最小值是12,求出a的值,代入不等式x2−x−a2−a<0,求解集即可.
    【解答】
    解:(1)函数y=ax2+2ax+1的定义域为R,
    ∴ ax2+2ax+1≥0恒成立,
    当a=0时,1>0恒成立,满足题意;
    当a≠0时,须a>0,Δ≤0,
    即a>0,4a2−4a≤0,
    解得0综上,a的取值范围是{a|0≤a≤1};
    (2)∵ 函数y的最小值为22,
    ∴ ax2+2ax+1≥22,a∈[0, 1];
    ∴ ax2+2ax+1≥12;
    当a=0时,不满足条件;
    当0∴ 不等式x2−x−a2−a<0可化为x2−x−34<0,
    解得−12∴ 不等式的解集是{x|−12【答案】
    解:(1)∵ A=π4,
    ∴ 由余弦定理可得:
    a2=b2+c2−2bccsπ4,
    ∴ b2−a2=2bc−c2.
    又b2−a2=12c2,
    ∴ 2bc−c2=12c2,
    ∴ 2b=32c,
    可得b=32c4,
    ∴ a2=b2−12c2=58c2,即a=104c.
    ∴ csC=a2+b2−c22ab=55.
    ∵ C∈(0, π),
    ∴ sinC=1−cs2C=255.
    ∴ tanC=sinCcsC=2.
    (2)∵ S△ABC=12absinC
    =12×104c×324c×255
    =3,
    解得c=22,
    ∴ b=32c4=3.
    【考点】
    余弦定理
    同角三角函数间的基本关系
    正弦定理
    【解析】
    (1)由余弦定理可得:a2=b2+c2−2bccsπ4,已知b2−a2=12c2.可得b=32c4,a=104c.利用余弦定理可得csC.可得sinC=1−cs2C,即可得出tanC=sinCcsC.
    (2)由S△ABC=12absinC=12×104c×324c×255=3,可得c,即可得出b.
    【解答】
    解:(1)∵ A=π4,
    ∴ 由余弦定理可得:
    a2=b2+c2−2bccsπ4,
    ∴ b2−a2=2bc−c2.
    又b2−a2=12c2,
    ∴ 2bc−c2=12c2,
    ∴ 2b=32c,
    可得b=32c4,
    ∴ a2=b2−12c2=58c2,即a=104c.
    ∴ csC=a2+b2−c22ab=55.
    ∵ C∈(0, π),
    ∴ sinC=1−cs2C=255.
    ∴ tanC=sinCcsC=2.
    (2)∵ S△ABC=12absinC
    =12×104c×324c×255
    =3,
    解得c=22,
    ∴ b=32c4=3.
    【答案】
    解:(1)由题意得:
    a1+a2+a3=7,(a1+3)+(a3+4)2=3a2,
    解得a2=2.
    设数列{an}的公比为q,
    由a2=2,
    可得a1=2q,a3=2q.
    又S3=7,
    则2q+2+2q=7,
    即2q2−5q+2=0,
    解得q1=2,q2=12.
    由题意得q>1,
    ∴ q=2,
    ∴ a1=1,
    故数列{an}的通项公式为an=2n−1.
    (2)由(1)得,a3n+1=23n,
    ∴ bn=ln23n=3nln2.
    又bn+1−bn=3ln2,
    ∴ {bn}是等差数列.
    ∴ Tn=b1+b2+⋯+bn
    =n(b1+bn)2
    =n(3ln2+3nln2)2
    =3n(n+1)2ln2,
    故Tn=3n(n+1)2ln2.
    【考点】
    等比数列的通项公式
    等差中项
    等比数列的前n项和
    等差数列
    等差数列的前n项和
    【解析】
    (1)由{an}是公比大于1的等比数列,S3=7,且a1+3,3a2,a3+4构成等差数列,我们不难构造方程组,解方程组即可求出相关基本量,进而给出数列{an}的通项公式.
    (2)由bn=lna3n+1,n=1,2,…,我们易给出数列{bn}的通项公式,分析后可得:数列{bn}是一个等差数列,代入等差数列前n项和公式即可求出Tn
    【解答】
    解:(1)由题意得:
    a1+a2+a3=7,(a1+3)+(a3+4)2=3a2,
    解得a2=2.
    设数列{an}的公比为q,
    由a2=2,
    可得a1=2q,a3=2q.
    又S3=7,
    则2q+2+2q=7,
    即2q2−5q+2=0,
    解得q1=2,q2=12.
    由题意得q>1,
    ∴ q=2,
    ∴ a1=1,
    故数列{an}的通项公式为an=2n−1.
    (2)由(1)得,a3n+1=23n,
    ∴ bn=ln23n=3nln2.
    又bn+1−bn=3ln2,
    ∴ {bn}是等差数列.
    ∴ Tn=b1+b2+⋯+bn
    =n(b1+bn)2
    =n(3ln2+3nln2)2
    =3n(n+1)2ln2,
    故Tn=3n(n+1)2ln2.
    【答案】
    解:(1)根据题意可得,
    S△ADE=13S△ABC=13×12×2×3
    =33.
    ∵ S△ADE=12AD⋅AE⋅sin60∘,
    ∴ AD⋅AE=43.
    又∵ D是AB中点,可得AD=1,
    ∴ AD⋅AE=AE=43,即AE的值为43.
    (2)①∵ AD⋅AE=43,
    ∴ AE=43AD=43x.
    又∵ AE≤2,
    ∴ 0<43x≤2,
    解得x≥23,
    可得23≤x≤2.
    在△ADE中,根据余弦定理,
    可得y2=DE2=AD2+AE2−2AD⋅AE⋅cs60∘
    =x2+169x2−43
    ∴ y=x2+169x2−43,x∈[23,2].
    ②若DE是消防水管,则y=x2+169x2−43
    ≥2⋅x2⋅169x2−43=233,
    当且仅当x2=43,即x=233时,等号成立,
    此时AE=233,DE // BC,
    ∴ 消防水管路线最短为DE=233.
    【考点】
    正弦定理
    余弦定理
    基本不等式在最值问题中的应用
    【解析】
    (1)根据题意可得S△ADE=13S△ABC,再由△ABC是等边三角形且D是AB中点,利用三角形的面积公式建立关于AD、AE的等式,解之可得AE=43;
    (2)(I)在△ADE中,根据余弦定理建立y2关于x2的等式,两边开方可得用x表示y的函数关系式,再由AE≤2算出23≤x≤2,可得此函数的定义域;
    (II)若DE是消防水管,则根据基本不等式加以计算,可得当AE=233时消防水管路线最短为233;若DE是参观线路,利用函数的单调性的定义加以证明,可得函数y=x2+169x2−43在区间[23, 233]上为减函数,在区间[233, 2]上为增函数,由此可得当x=23或x=2时DE最长,进而得到此时D、E两点的位置.
    【解答】
    解:(1)根据题意可得,
    S△ADE=13S△ABC=13×12×2×3
    =33.
    ∵ S△ADE=12AD⋅AE⋅sin60∘,
    ∴ AD⋅AE=43.
    又∵ D是AB中点,可得AD=1,
    ∴ AD⋅AE=AE=43,即AE的值为43.
    (2)①∵ AD⋅AE=43,
    ∴ AE=43AD=43x.
    又∵ AE≤2,
    ∴ 0<43x≤2,
    解得x≥23,
    可得23≤x≤2.
    在△ADE中,根据余弦定理,
    可得y2=DE2=AD2+AE2−2AD⋅AE⋅cs60∘
    =x2+169x2−43
    ∴ y=x2+169x2−43,x∈[23,2].
    ②若DE是消防水管,则y=x2+169x2−43
    ≥2⋅x2⋅169x2−43=233,
    当且仅当x2=43,即x=233时,等号成立,
    此时AE=233,DE // BC,
    ∴ 消防水管路线最短为DE=233.
    【答案】
    解:(1)由题意可得,1an+1=an+3an=1+3an,
    ∴ 1an+1+12=3(1an+12),
    ∴ {1an+12}是首项为11+12=32,公比为3的等比数列,
    ∴ 1an+12=32×3n−1,
    ∴ an=23n−1.
    (2)由(1)可知:bn=(3n−1)⋅n2n⋅23n−1=n2n−1,
    Tn=120+221+322+⋯+n−12n−2+n2n−1,
    12Tn=121+222+⋯+n−12n−1+n2n,
    两式相减得12Tn=1+12+122+⋯+12n−1−n2n
    =1−12n1−12−n2n=2−n+22n,
    ∴ Tn=4−n+22n−1,
    ∴ (−1)n⋅λ<4−n+22n−1+n2n−1=4−22n−1,
    若n为偶数,则λ<4−22n−1,
    ∴ λ<3,
    若n为奇数,则−λ<4−22n−1,
    ∴ −λ<2,解得λ>−2,
    综上可得−2<λ<3.
    【考点】
    数列递推式
    数列的求和
    不等式恒成立问题
    【解析】
    (1)由数列{an}中,a1=1,an+1=anan+3(n∈N∗),可得1an+1=an+3an=1+3an.变形为1an+1+12=3(1an+12),利用等比数列的通项公式即可得出.
    (2)由(1)可知:bn,利用“错位相减法”即可得出Tn,利用不等式(−1)​nλ【解答】
    解:(1)由题意可得,1an+1=an+3an=1+3an,
    ∴ 1an+1+12=3(1an+12),
    ∴ {1an+12}是首项为11+12=32,公比为3的等比数列,
    ∴ 1an+12=32×3n−1,
    ∴ an=23n−1.
    (2)由(1)可知:bn=(3n−1)⋅n2n⋅23n−1=n2n−1,
    Tn=120+221+322+⋯+n−12n−2+n2n−1,
    12Tn=121+222+⋯+n−12n−1+n2n,
    两式相减得12Tn=1+12+122+⋯+12n−1−n2n
    =1−12n1−12−n2n=2−n+22n,
    ∴ Tn=4−n+22n−1,
    ∴ (−1)n⋅λ<4−n+22n−1+n2n−1=4−22n−1,
    若n为偶数,则λ<4−22n−1,
    ∴ λ<3,
    若n为奇数,则−λ<4−22n−1,
    ∴ −λ<2,解得λ>−2,
    综上可得−2<λ<3.
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