河北省某中學2024-2025學年高三年級上冊期中考試數(shù)學試題(含答案解析)_第1頁
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文檔簡介

河北省正定中學2024-2025學年高三上學期期中考試數(shù)學試題

學校:..姓名:.班級:考號:

一、單選題

1.已知集合人=卜卜一[<1},2=卜卜一向>2},若AB=B,則機的范圍()

A.[-2,4]B.(-00,-2]U[4,+oo)

C.[0,2]D.(^o,0]u[2,+oo)

2.已知復(fù)數(shù)z=("。W),則三的虛部為()

i4-i

A.-1B.1C.-2D.2

3.已知等差數(shù)列{%}中,前100項和doo=10100,則。5。+%的值為()

A.100B.101C.200D.202

已知函數(shù)十)=[?2,+3!,龍之2,若/⑷+〃_耳=29,則正實數(shù)〃的值為(

4.)

A.1B.逗C.5D.6

2

5.如圖,在四棱錐月-ABCD中,底面ABC。為矩形,24,平面ABC。,E,F分別為PB,BC

的中點,則AF1QE的一個充要條件為()

A.PA=ABB.PF±BD

C.AB=ADD.AB=42AD

6.已知關(guān)于x的方程卜2-27以卜/+4有三個不相等的實數(shù)根,則實數(shù)機的取值范圍為()

A.2-\/2,2>/2jB.—2-\/2+ooj

C.(-2,2)D.(TO,-2)D(2,+8)

7.已知函數(shù)〃x)=6sin<yx-coso尤-夜(0>0)在[0,可上恰有2個零點,則。的范圍為(

-、(

—7—29—7—29

A.,B.

_1212>

-1129、

C.D.1125

」212)_12,12

8.定理:如果函數(shù)〃尤)及g(x)滿足:①圖象在閉區(qū)間[。回上連續(xù)不斷;②在開區(qū)間(。力)

“與一/⑷/'(c)

內(nèi)可導(dǎo);③對Vxe(a,b),g'(x)wO,那么在(。力)內(nèi)至少有一點c,滿足

g(6)-g(a)g'(c)

成立,該定理稱為柯西中值定理.請利用該定理解決下面問題:已知了(到二2,若存在正數(shù)

A

a,b(a#b),滿足f(6)=21n:+則實數(shù)彳的取值范圍為()

二、多選題

9.已知。>b>O,m>O,〃eN*,下列說法正確的是()

I—/—a+tna

A.yJam>>JbmB.------->—

b+mb

C.d+°3>(a+b)D.6>1時,a"+—>b+—

4a'b

10.已知等比數(shù)列{4}中(〃eN*),其公比為4,前〃項和為S“,則下列選項正確的是()

A.若數(shù)列{4}為遞增數(shù)列,則一定有4>0

B.若%<%,則數(shù)列{q}為遞增數(shù)列

C.若%=3",數(shù)歹!J7_孕_八的前〃項和恒成立

D.5”,星”一5“,53,一$20一定成等比數(shù)列

11.如圖,在棱長為2的正方體ABC。-ABCQI中,點耳尸分別在線段CD,3C上運動,且

EF=1,則下列說法正確的是()

試卷第2頁,共4頁

A.AA{VEF

B.三棱錐E-3C尸體積最大值為:

c.AE.AF的最小值為6

D.存在點注尸,使得AELEF

三、填空題

12.平面向量a,b>兩足2悶=忖,a_Lb,右a+6+c=0,則cos(a,c)=.

13.在平面直角坐標系中,已知4(3,4),圓C:d+y2=],設(shè)點過點尸的直線/與

圓C切于點8,且|抬=|尸3],則1PAi長度的最小值是.

14.已知定義在R上的函數(shù)”21)關(guān)于g,oj對稱.〃-2)=0,且當x>0時,

3/(x)-x-r(x)<0,則不等式#(》一1)>0的解集為.

四、解答題

15.已知等差數(shù)列{風}中,其前凡項和為S”S9=45,d9=190.

⑴求數(shù)列{%}的通項公式;

⑵若數(shù)列同滿足2=5",求數(shù)列片的前"項和卻

16.在VABC中,角A,民C所對的邊為a,b,c且滿足asinAcosC=(g^-asinC)cosA.

⑴求A;

⑵當。=2時,求BC邊上中線AO的范圍.

17.如圖,在四棱錐尸—ABCD中,PD±DA,CD±AD,AB^AD,PD=AD=2,

CD=也AB=2A/2,PB=4.

⑴證明:AC_L平面尸B£>;

(2)求平面PAC與平面PBC的夾角.

18.已知函數(shù)〃x)=xex-〃zx+2的圖象在處的切線與直線x+(2e-l)y=0垂直.

⑴求機的值,并討論函數(shù)“X)的單調(diào)性;

(2)若不等式/'(力2訴cosx恒成立,求實數(shù)”的取值范圍.

19.我們在研究非整數(shù)時,有時需要用到與它最接近的整數(shù),比如與4.6最接近的整數(shù)是5,

與7.4最接近的整數(shù)是7.已知〃eN*,請回答以下問題:

(D若瑞是與g最接近的整數(shù),求々024;

⑵若凡是與最接近的整數(shù),形5時,數(shù)列卜勺第5項到第〃項和為工,求心。;

(3)設(shè)久是與日最接近的整數(shù),g是與⑨最接近的整數(shù).記的前〃項和為T”,的

前〃項和為此,請比較寫期與4。24的大小,并說明理由.

試卷第4頁,共4頁

參考答案:

題號12345678910

答案BCDCCBCAACDAC

題號11

答案ABD

1.B

【分析】先求出集合A,3,再由A3=3知由此可得-2+〃業(yè)2或2+m40,解不

等式即可得出答案.

【詳解】由忖-1|<1可得:0<x<2,

由可得:x<-2+〃z或x>2+〃z,

所以A=1x|0<x<2},B={尤>2+m或%<-2+相},

因為AB=B,所以A=

所以一2+mN2或2+機?0,解得:m>4^cm<-2,

則根的范圍為(-00,-2]口[4,+<?).

故選:B.

2.C

【分析】根據(jù)復(fù)數(shù)的除法運算法則,計算出復(fù)數(shù)z的值,然后求出復(fù)數(shù)z的共軌復(fù)數(shù)口最

后寫出)的虛部即可.

(l+i)(l-i2)2(l+i)2(l+i)(l+i)

【詳解】

4

一i-i-1-i(l-i)(l+i)'

所以z=-2i,所以z的虛部為-2.

故選:C

3.D

【分析】利用等差數(shù)列的性質(zhì)可求。50+%的值

【詳解】因為工。。=啰y詈^=50(%+%)=10100,故%。+%=202,

故選:D.

4.C

【分析】就。22、0<。<2分類計算后可得方程的解.

答案第1頁,共15頁

【詳解】因為4>0,故/(一。)=。2+1,

而當時,有〃<7)=log2(a+3),故log?(a+3)+/+1=29,

故log2(a+3)+/=28,而8(<7)=1082(4+3)+/在[2,+00)為增函數(shù),

且g(5)=28,故a=5,

若0<a<2,則44)=〃+1,故2(/+1)=29,而2(£+1)<10,

故2("+1)=29在(0,2)上無解,

故/(。)+/(-。)=29的正實數(shù)解為。=5,

故選:C.

5.C

【分析】建立如圖所示的空間直角坐標系,利用數(shù)量積探求充要條件為=和

【詳解】因為R4,平面ABCD且底面ABCD為矩形,故可建立如圖所示的空間直角坐標系,

FC

則4(0,0,0),^\AB\=2a,|AZ)|=2/?,|PA|=m,

則3(2。,0,0)$(0,0,〃?),。(0,力,0),則“區(qū)0,3),F(2a,b,0),

故AF=(2a,40),£)£=[q,-2b,萬),

AFLDE的充要條件為A尸?DE=0即:

AF1QE的充要條件為2/-2〃=o即:

AFIDE的充要條件為。=6,即AF1DE的充要條件為AB=A£>,

故C正確,D錯誤;

PA=AB即2a=機,此時得不到2a=26,故A錯誤;

對于B,PF=(2a,b,—m),BD=(—2a,2b,0),

若PF1.BD,則尸尸.50=0即4/=2廿即億=入

答案第2頁,共15頁

由A的分析可得AF1DE的充要條件為不是故B錯誤;

綜上,選C.

故選:C

6.B

【分析】分〃2=0,%>0和帆<0,將題意轉(zhuǎn)化為--2例-必-4=0有三個零點,將函數(shù)

寫成分段函數(shù),求解即可.

【詳解】當m=0時,則關(guān)于x的方程/=/+4,不成立,故加中0,

當相>0時,關(guān)于尤的方程*-2時=x」+4,所以卜2一2同一*2-4=0,

-2mx-4,xe(-oo,0]<j[2m,+a?)

令尸(x)=N-2詞-r-4=

2mx-2x2-4,xe(0,2m)

要使方程--2時=爐+4有三個不相等的實數(shù)根,

則xe(-8,0]u[2/%+oo),F(x)=-2mx-4-4]口1,+<?)有一個零點,

xG(0,2m),F(x)=2mx-2x2-4=-2+巴-4必有兩個零點,

2

F(0)<0-4<0

所以〈尸(2加)<0,則<4/-8/-4<0,解得:m>20,

同理,當機<0時,可得利<-20,

綜上:實數(shù)機的取值范圍為:-2亞卜(2行,+勾.

故選:B.

7.C

7T

【分析】由輔助角公式化簡函數(shù)解析式,再由X的范圍求出。尤-當?shù)姆秶?,結(jié)合函數(shù)圖像確

G)>0

3兀,n9兀,解不等式即可.

——<con——<——

64

【詳角星】因為/(x)=^sinGX—cos啰x—點=2sin2-虛3>°),

令〃元)=0,即2sin--5/2=0,2sinCDX——=母;

答案第3頁,共15頁

7T7171

又因為工式。,兀],所以。X-方—,。兀----

66

A71,兀兀

令3X__71=t,有]£——,6971——,則問題轉(zhuǎn)化為2sin,=0,如圖所示,

666

尸2sin,

O

司>

6:/43兀971

4TT

因為函數(shù)“X)在[0,可上恰有2個零點,所以詈f安,

①>0

即用11,29

所以3兀,兀9兀,解付—Wx<—.

---<COTI-----<----1212

1464

故選:C.

8.A

【分析】令g(x)=lnx,由柯西中值定理可知:那么在(。力)內(nèi)至少有一點。,滿足

/0)一小)「(c)=4,令尸。)=午^,

對FQ)求導(dǎo),求出尸0)的值域,即可得出答案.

g(6)—g(。)g'(c)g

【詳解】由〃6)=21n2+"a)可得:⑷*

Qlnb-\na

人/、1scri"STS)于(%-于(a)

令g(x)=lnx,所以1也-=g㈤一g(「

/\—/'(c)

由柯西中值定理可知:那么在。,“內(nèi)至少有一點C,滿足7;=%成立,

g[b)-g[a)g(c)

丫2x2xex-x2ex2x-x2i

因為/(x)=三,g(x)=lnx,所以/(z尤)=-py—=-^一,g'(x)=~,

2x-x2

所以令外司=烏?=3^-x2(2-x)

g(x)1ex

X

,x>0,

e%

令廳(x)>0可得:0<兄<1或x>4,

令廠'(“<0可得:1<X<4,

答案第4頁,共15頁

所以F(x)在(0,1),(4,+8)上單調(diào)遞增,在(1,4)上單調(diào)遞減,

又尸⑴=:,F(4)=],*0)=0,

當x趨于正無窮時,F(xiàn)(x)趨近0,

「一321~\「321"

所以尸(x)e—,所以實數(shù)力的取值范圍為-不,—?

_eeJ|_ee_

故選:A.

9.ACD

【分析】由作差法可判斷ACD;舉反列可判斷B.

【詳解】對于A,因為劭2-加=機(〃-Z?)>0,

所以。相>加7,yfam>y/bm,故A正確;

對于B,取a=3,/?=l,機=1,滿足根>。,

a+m3+1-a

所以-------==2<—=3,故B錯誤;

b+m1+1b

。%+之

對于C,/+:3_/++33ab3a3+3b^+3ci^b+3ab^

44

22

=[+/+ab+ab)=:[4(〃+〃)+/=?(Q+b)(〃+〃)>0,

所以"+/>號1

故c正確;

對于D,

因為。>人>1,所以所以〃2—。,1.....—>0,

所以儲故D正確.

故選:ACD.

10.AC

【分析】利用反證法可判斷A的正誤,利用反例可判斷BD的正誤,利用裂項相消法求,后

可判斷C的正誤.

【詳解】對于A,若4<0,則{%}中各項正負交錯出現(xiàn),該數(shù)列不是增數(shù)列,故4>。必成

立,

故A正確;

答案第5頁,共15頁

對于B,取等比數(shù)列為%=(-!)",而4=-1<%=1,但不是增數(shù)列,

故B錯誤;

2%_2x3〃__J______1_

對于C'+1)一(3"+1)(3向+1廠F7T3向+]'

故<=1一焉<;,故C成立;

對于D,取等比數(shù)列為q=(-1)”,則邑=$4=$6=。,

故$4-邑=$6-54=0,止匕時邑,$4-S?,$6-邑不為等比數(shù)歹!J,故D錯誤;

故選:AC.

11.ABD

【分析】利用線面垂直的性質(zhì)可判斷A,結(jié)合等積轉(zhuǎn)化可判斷B,取所中點并利用數(shù)量積

的運算律可判斷C,利用垂直關(guān)系的轉(zhuǎn)化結(jié)合零點存在定理可判斷D.

【詳解】

對于A,因為AA_L平面ABC",而EFu平面ABC。,故AA_LE/"

故A成立;

對于B,連接用E,左色與C,則L6w=%LEb=?2xS£CF=:xCExW,

WCE2+CF2=1>2CExCF,i^CExCF<-,

2

當且僅當CE=CB=正等號成立,故CExCF的最大值為二,

22

故%的最大值!,故B正確;

對于C,設(shè)EF的中點為連接AM,CM,AC,

—2-------21

-ME=AM——

4

答案第6頁,共15頁

而CM」,[fuAM>AC-CM=2A/2--,

22

當且僅當A,M,C共線時等號成立,故AE.A尸的最小值為上血--1=8-272,

故C錯誤;

對于D,若AELEP,由A可得的尸,而AEc44,=4,

AEA4,u平面AEA,故EF_L平面AEA,而E4u平面4班,

DEFLEA,設(shè)Z>E=X,1<X<2,故CE=2-X,

因/ZME+/DE4=90。,/DEA+NCEF=90°,故/DAE=NCEF,

故tanZ.DAE=tanZCEF,故二=

2

設(shè)S(X)=X(2T)-2/一(2-s(l)=l>0,而?|卜:一24=|一6<0,

故s(x)在(1,2)有解,即存在瓦歹使得AELEP,故D正確;

故選;ABD.

【點睛】思路點睛:空間中點的存在性問題,可以根據(jù)幾何關(guān)系得到相應(yīng)的方程,從而把存

在性問題轉(zhuǎn)化為方程解的存在性問題,后來可利用零點存在定理來處理.

12.一旦-上小

55

【分析】求出|c|和人"后利用向量的夾角公式可求余弦值。

【詳解】因為所以入6=0,

由題設(shè)有。=一(。+6),故”=一)一。力=—/,

而出爐不風,故儂億。二卷

故答案為:-叵

5

13.—/2.4

5

【分析】由|融=|尸石求出點p在直線3x+4y-13=0上,|%|長度的最小值為A(3,4)到直

線3x+4y-13=0的距離,求解即可.

答案第7頁,共15頁

【詳解】圓C:尤2+丁=1的圓心為C(0,0),

=\PBf=\pcf-\CBf=\pcf-1,

因為P(x,y),所以(x-3)2+(y-4)2=/+9一1,

化簡可得:3x+4y—13=0,

即點尸在直線3尤+4>-13=0上,

所以|總長度的最小值為4(3,4)到直線3彳+與-13=0的距離:

,19+16-13112

d=J———!■=——

A/32+425-

14.(f-(0,1)((3什)

【分析】令g(x)=/?,可判斷g(x)在(F,0)5°,+⑹為偶函數(shù)且g(x)在(。,+。)為增函

數(shù),討論該函數(shù)的符號后可求#(x-l)>o的解.

【詳解】因為“21)關(guān)于[加對稱,故〃2x-1)+扛2(1)-1]=0,

^/(2x-l)+/(l-2x)=0,故/(r)=一/(功,故〃x)為奇函數(shù),

設(shè)g(x)=與,則g,(x)=/'a)j3"x)>0,其中x>0,

故g(X)在(0,+力)為增函數(shù),而g(-%)=":)=g(X),

故g(元)在(-co,0)u(0,+oo)為偶函數(shù),故g(尤)在(-8,0)為增函數(shù),

而g(一2)="^=0,

—O

故當一2<%<2,%。。時,g(x)<0;

答案第8頁,共15頁

當%v-2或x>2時,g(x)>0,

故當一2vO或x>2時,/(x)>0,當0<x<2或Xv-2時,/(%)<0,

/、fx>0fx<0

而#(1)>。等價于或

當1>0時,一2<九一1<0或無一1>2時,故0<x<l或%>3;

當兀<0時,0<%—1<2或%—1<一2,故

故#卜-1)>0的解集為(-00,-1)3°』)。(3,+00).

故答案為:(-<?,-1)u(0,1)u(3,+<?).

【點睛】思路點睛:函數(shù)不等式的求解問題,應(yīng)該根據(jù)原函數(shù)與導(dǎo)函數(shù)的關(guān)系式構(gòu)建新函數(shù),

構(gòu)建時結(jié)合導(dǎo)數(shù)的運算規(guī)則.

15.(1)??=?

ya.+joa=46

【分析】(1)由題意可得方程(二inn,解方程求出4=11=1,即可求出等差數(shù)

[19%+17Id=190

列的通項公式;

(2)子=三,利用錯位相減法即可得解.

【詳解】(1)設(shè)等差數(shù)列的首項和公差分別為4,1,

9q+36d=45

因為S9=45,九=190,所以

19%+1712=190

解得:%=l,d=l,所以4=q+(〃一l)d=幾.

gn

(2)因為2=5",%=n,所以肅=三,

匚丁123n-1n.

所以r~rH-7H—r+H~rH(ZI1)

〃5152535〃T5〃

.II23n-ln小

5n5253545〃5〃+i

(I、)-⑵、侍,口:b4T=l丁i/+系I++方I一n產(chǎn)=[二+不I+手I++yIj-^n

答案第9頁,共15頁

11/1丫

化簡得:

5"1一,5向41{5)\5"+14(5)145)

5一

所以T.晨113)

71

16.(1)-

3

(2)(1,73]

【分析】(1)根據(jù)給定條件,利用正弦定理邊化角,再逆用和角的正弦公式化簡求解.

(2)利用余弦定理,結(jié)合基本不等式求出稅的范圍,再利用向量數(shù)量積的運算律求出范圍.

【詳解】(1)在VABC中,由asinAcosC=(而?-asinC)cosA及正弦定理,

得sinAsinAcosC=(A/3sinB-sinAsinC)cosA,

貝!JsinA(sinAcosC+cosAsinC)=^cosAsinB,即sinAsin(A+C)=A/3COSAsinB,

于是sinAsin5=\/5cosAsinB,而ABEQH),COSAsinB0,則tanA二百,

jr

所以A=*

(2)由(1)及余弦定理,^4=a2=b2+c2-2bccos^=b2+c2-bc>bc,

當且僅當6=c時取等號,

因止匕〃+/=4+6c,0<bcV4,由AD為BC邊上中線,得A£>=:(AB+AC),

則|皿」J(AB+AC¥=~b2+C2+2Z?CCOS-=-y/b2+c2+bc=-j4+26ce(1,?

22Y322

所以5c邊上中線AD的范圍是(1,百].

17.(1)證明見解析

【分析】(1)建系標點,由數(shù)量積的定義證得AC,。民AC再由線面垂直的判定定

理即可證明;

(2)分別為求平面PAC、平面PBC的法向量,利用空間向量求二面角.

【詳解】(1)因為AB_LAD,所以SD=AMB2+AT>2=龍*=25

因為陽2+。32=形2,所以尸又因為PDLD4,

答案第10頁,共15頁

ZM,O8u平面ABC。,又因為ZMcZ)3=。,

所以PD_L平面ABC。,又因為CD_LAD,

以。為坐標原點,小,。(7,。尸分別為%%2軸,建立空間直角坐標系,

所以£>(0,0,0),A(2,0,0),C(0,a,0),8(2,2加,0),P(0,0,2),

AC=(-2,A/2,0),£>B=(2,2V2,0),£>P=(0,0,2),

AC-DB=-4+4=0,AC-DP=0,

所以AC_L03,AC_LOP,

旦DB?DPD,。氏DPu平面P3£),可得AC_L平面PB£),

⑵可得癡=(2,0,-2),PC=(0,72,-2),BC=(-2,-72,0)

%?BC=-2xx—④y1=0

設(shè)平面PBC的法向量為五=(xi,yi,zj,貝卜

勺-PC=0yi-2Z]=0

令玉=1,則%=-右,4=一1,可得々=(1,一0,-1);

n-PA=2X-2Z=0

設(shè)平面PAC的法向量為巧=(X2,%,Z2),則<222

Z

n2-PC=—22=0

令%=,則%2=1*2=1,可得幾2=(1,1);

a”1-2-1_-2_1

則cos%,〃2=|||2x2-T-_2,

由題意可知:平面PAC與平面尸5C的平面角為銳角,

所以平面PAC與平面PBC的夾角為三.

18.(l)m=l,的減區(qū)間為(-8的),增區(qū)間為(0,+8).

(2)—1口41

答案第11頁,共15頁

【分析】(1)求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù)和切線的斜率后可求〃2=1,判斷出導(dǎo)數(shù)的符號后可得函數(shù)的

單調(diào)性;

(2)先利用特值法判斷出TWaVI,再利用常見的函數(shù)不等式和導(dǎo)數(shù)證明當-IV。VI時不

等式恒成立.

【詳解】(1)_f(x)=(x+l)e,-m,故尸(l)=2e-〃z,

而切線與直線尤+(2e-l)y=0,故切線的斜率為2e-l,故根=1,

故/''(x)=(x+l)e"—1,設(shè)s(x)=(x+l)e”一1,貝I]s'(x)=(x+2)e",

故當x<-2時,s'(x)<0,故s(x)在(-%-2)上為減函數(shù)且s(x)<0恒成立,

當%>-2時,s'(x)>0,故s(x)在(-2,+oo)上為增函數(shù),

而s(0)=0,故當一2Vx<0時,s(x)<0,

當x>0時,5(x)>0,故當x<0時,s(x)<0,

故〃尤)的減區(qū)間為(-8,0),增區(qū)間為(0,+8).

(2)設(shè)s(x)=e2-L無>0,

則s,(iY=—=憶絲旦

22r

L尤2尤2e2xX2e2xXe

設(shè)“(x)=e*-0x,則M(x)=e*-夜,

當O<x<ln0時,〃'(尤)<0,當x>ln應(yīng)時,〃'(尤)>。,

故在(O/n0)上單調(diào)遞減,在卜n起,+00)上單調(diào)遞增,

故”(x)mm=8,應(yīng)_01n0=0(l_gln2]>O,

故e*>0x在(。,+°°)上恒成立,故s'(x)>。,故s(x)在(。,+8)上為增函數(shù),

又當1>0時,戶〉2母X,故s(X)=。一2"一:v2Ax_:<0恒成立.

故」7-L<0(x>0)恒成立且當xf+8時,(★).

exex

又/(x)Notcosx即為xe,—尤+22oxcosx,

取尤=-2kn,左eN*,貝I]—2防出一麻+2lat+2>a(-2far),

答案第12頁,共15頁

故Q2—l+e~2kn---對任意的左£N*T旦成立即a+—-,

kue依ku

當左f+oo時,由(★)可得〃+1之0即.

?。?—24兀+兀,左£N,貝ij(―2fai+ji)e2?+"+2E—兀+2之一a(—2E+71),

1?

故QVI--^+―----對任意的左6N*恒成立,

e2Ax-n2kn-7i

a-l<—^_______

故一2桁-兀2*平對任意的左wN*恒成立,

2e

,-----------1>Q一」,----------------...>,o

由(★)可得2%兀一兀2x2far-K恒成立且當左f+00時,2kli—Tl2x弛T,

2e22e2

故4一14。,

綜上,-1<6Z<1,

下證當一1?〃41時,—%+2Aoxcosx怛成立.

2

證明:當%>0時,要證xe"—x+22以cos%,即證:ex-l+->tzcosx,

x

即證:ex-l+-2>l,即證e“—2+2*之0,

xx

而e-x+l,故e,-2+2zx+2-lN2忘-1>0,

XX

故%>0時,xex一1

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