第0章 零基础
- 是 的()
A. 充分非必要条件
B. 必要非充分条件
C. 充分必要条件
D. 既非充分又非必要条件
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答案:B
解析:
记
,
。
若 成立,则
,
两边平方得
,
所以
,即 。
但反过来不一定成立。例如取
,
则
,
而
。
因此, 是 的必要非充分条件。
- 证明:对任意正整数 ,均有 。
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答案:对任意正整数 ,不等式 恒成立。
解析:
先验证
时,不等式分别为
,
均成立。
下面对 使用数学归纳法。假设当 时成立,即
。
则
。
又因为
,
所以
。
由数学归纳法,对任意正整数 ,均有
。
- 设实数 ,数列 满足 ,且对任意正整数 ,均有 ,证明:对任意正整数 ,有 。
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答案:原命题不成立,题干存在明显错误。
解析:
由递推式直接计算得
,
,
此后数列在 与 之间交替。
也可以将递推式改写为
。
因此
,
即
所以对任意正整数 ,均不可能有 。此外,题干中的参数 没有出现在递推关系中,也说明原题很可能存在漏字或录入错误。
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答案:。
解析:
逐项相乘:
其中两项 与 相互抵消。
- 设 ,则
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答案:。
解析:
先提取公因式 :
。
由于 ,可以约去 。又有
。
因为 ,故
。
- 设函数 ,则
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答案:。
解析:
对于任意 ,有
,
所以
。
因此
,
,
。
又
,
故所求和为
。
- 设 在 上有定义,,且对任意 ,均有
,
证明:当 时,。
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答案:。
解析:
不妨设 ,并令
。
由题设的 Lipschitz 条件,直接有
。
另一方面,利用 ,由三角不等式得
因此
。
对于任意 ,均有
,
故
。
- 设 ,求函数 的最小值。
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答案:最小值为 ,在 时取得。
解析:
由于 ,由均值不等式,
等号成立当且仅当
,
即
,从而 。
因此函数的最小值为 。
- 设实数 满足 ,求 的最大值。
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答案:。
解析:
将 写成
。
由柯西不等式,
所以
。
当
时,
有
,
且
。
因此最大值为 。
- 函数 的图像如图所示,且 ,则有()
A.
B.
C.
D.
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答案:现有源文件缺少题目所引用的图像,无法在 A、B 中唯一确定;由文字条件可以确定 。
解析:
若图中的 表示除 外的两个零点,则
,
故 是方程
的两个根。由韦达定理,
,
从而
,即 同号,所以只能在 A、B 中选择。
若图中的 表示两个驻点,则它们满足
,
于是
,
仍然只能推出 同号。
最后还需由原图的左右端走势判断 的符号:若图像右端向上,则 ,选 A;若图像右端向下,则 ,选 B。由于当前 Markdown 中未保留原图,不能可靠地进一步判定。
- 设函数 满足
,
其中 ,,求函数 的表达式。
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答案:
。
解析:
在原等式中将 换成 ,得到
。
因此 与 满足方程组
用第一式乘以 ,再减去第二式,得
。
因为 ,所以
。
- 已知 ,则 的值为多少?
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答案:。
解析:
注意到
。
利用余函数关系
,
可得
。
- 已知 ,,求证:
(1),;
(2)若 ,且 ,则
。
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答案:两组不等式均成立。
解析:
由
,
可得
。
(1)两式相加,得
。
同时
。
(2)由
故
。
由 ,有
。
又因为 ,所以 。于是
。
特别地,必有
。
- 已知等差数列 满足
,
求:
(1)数列 的通项公式;
(2)数列 的前 项和 。
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答案:
(1);
(2)。
解析:
设等差数列的首项为 ,公差为 ,则
,
从而
。
因此
由题设,
。
除以 ,得
。
比较关于 的一次项和常数项,得到
。
故
。
下面计算
。
利用有限等比数列及其导数公式,
,
。
因此
- 函数
在区间 的图像大致为何?
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答案:正确图像应关于 轴对称,在原点与 轴相切并取得局部极小值;在 处各有一个局部极大值,在 处与 轴相交,区间两端函数值为负。
解析:
将函数写为
。
因为 为偶函数, 与 均为奇函数,所以 为偶函数,从而
。
因此图像关于 轴对称。
在 附近作展开:
。
所以 ,且在 的充分小去心邻域内 ,故原点是局部极小值点,图像在原点与 轴相切而不穿过。
函数的一阶导数为
。
数值求解 ,在 内得到唯一非零驻点
,
此处
,
为局部极大值点。由偶对称性, 处也有相同的局部极大值。
再数值求解 ,除 外,在区间内还有
。
并且
。
因此图像从左端负值上升,穿过 轴后达到左侧极大值,再下降至原点的局部极小值;随后关于 轴对称地变化。
- 已知曲线 的极坐标方程是 ,以极点为原点、极轴为 轴的正半轴建立平面直角坐标系,直线 的参数方程为
( 为参数)。
(1)写出直线 与曲线 的直角坐标方程;
(2)设曲线 经过伸缩变换
得到曲线 。设曲线 上任一点为 ,求 的最小值。
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答案:
(1),;
(2)最小值为 。
解析:
(1)由
,
得
。
代入 的参数式,得
。
故直线 的直角坐标方程为
。
曲线 的极坐标方程为 ,而
,
所以曲线 的直角坐标方程为
。
(2)设变换前曲线 上的点为 ,变换后为 ,则
。
由于
,
所以曲线 的方程为
。
令
,
则 ,所求式为
。
由柯西不等式,
。
因此
。
当
时等号成立。此时
。
故 的最小值为
。