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四川省成都外国语学校2015-2016学年高一(下)期末数学试卷(理科)(解析版).doc

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1、第 1 页(共 22 页)2015-2016 学年四川省成都外国语学校高一(下)期末数学试卷(理科)一、选择题:(本大题共 12 小题,每小题 5 分,共 60 分)1函数 的最小值为( )A2 B C1 D不存在2数列a n中,a 1=1,a n+1=an3,则 a8 等于( )A7 B8 C 22 D273若ABC 外接圆的面积为 25,则 =( )A5 B10 C15 D204若ABC 是边长为 a 的正三角形,则 =( )A a2 B a2 Ca 2 Da 25若等差数列a n的前 15 项和为 5,则 cos(a 4+a12)=( )A B C D6已知 cos( )= ,则 sin

2、2 的值为( )A B C D7已知 O 为ABC 内一点,若对任意 kR 有| +(k1) k | |,则ABC一定是( )A直角三角形 B钝角三角形 C锐角三角形 D以上均有可能8在三视图如图的多面体中,最大的一个面的面积为( )A2 B C3 D2第 2 页(共 22 页)9已知向量 =(3, 2) , =(x,y1)且 ,若 x,y 均为正数,则 + 的最小值是( )A B C8 D2410如图,在四棱锥 PABCD 中,侧面 PAD 为正三角形,底面 ABCD 是边长为 2 的为正方形,侧面 PAD底面 ABCD,M 为底面 ABCD 内的一个动点,且满足 MP=MC,则点M 在正方

3、形 ABCD 内的轨迹的长度为( )A B2 C D11给定正数 p,q,a,b,c,其中 pq,若 p,a ,q 是等比数列, p,b,c,q 是等差数列,则一元二次方程 bx22ax+c=0( )A无实根 B有两个相等实根C有两个同号相异实根 D有两个异号实根12正方体 ABCDA1B1C1D1 中,M,N ,Q 分别是棱 D1C1,A 1D1,BC 的中点,点 P 在对角线 BD1 上,给出以下命题:当 P 在 BD1 上运动时,恒有 MN面 APC;若 A,P,M 三点共线,则 = ;若 = ,则 C1Q面 APC;若过点 P 且与正方体的十二条棱所成的角都相等的直线有 m 条;过点

4、P 且与直线 AB1和 A1C1 所成的角都为 60的直线有 n 条,则 m+n=7其中正确命题的个数为( )A1 B2 C3 D4二、填空题:(本大题 5 个小题,每小题 5 分,共 20 分)13cos140+2sin130sin10 =_第 3 页(共 22 页)14如图,动物园要围成四间相同面积的长方形虎笼,一面可利用原有的墙,其他各面用钢筋网围成,设每间虎笼的长为 xm,宽为 ym,现有 36m 长的钢筋网材料,为使每间虎笼面积最大,则 =_15如图,正四棱锥 PABCD 的体积为 2,底面积为 6,E 为侧棱 PC 的中点,则直线 BE与平面 PAC 所成的角为 _16已知 a,b

5、,c 为正实数,给出以下结论:若 a2b+3c=0,则 的最小值是 3;若 a+2b+2ab=8,则 a+2b 的最小值是 4;若 a(a+b+c)+bc=4,则 2a+b+c 的最小是 2 ;若 a2+b2+c2=4,则 ab+ bc 的最大值是 2 其中正确结论的序号是_三、解答题(本大题共 6 个小题,共 70 分)17在ABC 中,角 A,B ,C 的对边分别为 a,b,c ,已知向量 =(a+c,b)与向量=(ac,b a)互相垂直(1)求角 C;(2)求 sinA+sinB 的取值范围18如图,在四面体 ABCD 中,截面 PQMN 是平行四边形,(1)求证:BD截面 PQMN;(

6、2)若截面 PQMN 是正方形,求异面直线 PM 与 BD 所成的角第 4 页(共 22 页)19已知数列a n的前项和为 Sn若 a1=1,a n=3Sn1+4( n2) (1)求数列a n的通项公式;(2)令 bn=log2 ,c n= ,其中 nN+,记数列c n的前项和为 Tn求 Tn+ 的值20如图,在四棱锥 PABCD 中,PA平面ABCD,AB=4,BC=3,AD=5,DAB= ABC=90,E 是 CD 的中点(1)证明:CD平面 PAE;(2)若直线 PB 与平面 PAE 所成的角和直线 PB 与平面 ABCD 所成的角相等,求二面角PCDA 的正切值21已知二次函数 f(x

7、)=ax 2+bx+c(1)若 f(x)0 的解集为 x|3x4,解关于 x 的不等式 bx2+2ax(c+3b)0(2)若对任意 xR,不等式 f(x)2ax +b 恒成立,求 的最大值22函数 f(x)满足:对任意 , R,都有 f()= f()+f () ,且 f(2)=2,数列a n满足 an=f(2 n) (nN +) (1)求数列a n的通项公式;(2)令 bn= ( 1) ,c n= ,记 Tn= (c 1+c2+cn) (nN +) 问:是否存在正整数 M,使得当 nM 时,不等式|T n | 恒成立?若存在,写出一个满足条件的 M;若不存在,请说明理由第 5 页(共 22 页

8、)2015-2016 学年四川省成都外国语学校高一(下)期末数学试卷(理科)参考答案与试题解析一、选择题:(本大题共 12 小题,每小题 5 分,共 60 分)1函数 的最小值为( )A2 B C1 D不存在【考点】函数的最值及其几何意义【分析】要求函数 的最小值,本题形式可以变为用基本不等式求函数最值,用此法时要注意验证等号成立的条件是不是具备【解答】解:由于 = =令 t= ,则 t2,f(t)=t 在(2,+)上单调递增, 的最小值为:故选 B2数列a n中,a 1=1,a n+1=an3,则 a8 等于( )A7 B8 C 22 D27【考点】等差数列;等差数列的通项公式【分析】数列a

9、 n中,a 1=1,a n+1=an3,可得 an+1an=3,利用递推式求出 a8,从而求解;【解答】解:数列a n中,a 1=1,a n+1=an3,a n+1an=3,a 2a1=3,a3a2=3,第 6 页(共 22 页)a8a7=3,进行叠加:a 8a1=37,a 8=21+1=22,故选 C;3若ABC 外接圆的面积为 25,则 =( )A5 B10 C15 D20【考点】正弦定理;运用诱导公式化简求值【分析】由已知及圆的面积公式可求三角形的外接圆的半径为 R,由正弦定理可得AB=10sinC,BC=10sinA,从而利用三角形内角和定理化简所求即可得解【解答】解:ABC 外接圆的

10、面积为 25,设三角形的外接圆的半径为 R,则 R2=25,解得:R=5,由正弦定理可得: =2R=10,AB=10sinC,BC=10sinA, = = =10故选:B4若ABC 是边长为 a 的正三角形,则 =( )A a2 B a2 Ca 2 Da 2【考点】平面向量数量积的运算【分析】根据 、 的夹角为 120,再利用两个向量的数量积的定义,求得要求式子的值【解答】解:ABC 是边长为 a 的正三角形,则 =aacos= ,故选:B5若等差数列a n的前 15 项和为 5,则 cos(a 4+a12)=( )A B C D【考点】等差数列的通项公式【分析】由 =5,求出 ,由此能求出c

11、os(a 4+a12)的值第 7 页(共 22 页)【解答】解:等差数列a n的前 15 项和为 5, =5, ,cos(a 4+a12)=cos =cos( )=cos = 故选:A6已知 cos( )= ,则 sin2 的值为( )A B C D【考点】二倍角的余弦;运用诱导公式化简求值【分析】先利用余弦的二倍角公式求得 cos2( )的值,进而利用诱导公式求得答案【解答】解:cos2( )=2cos 2( ) 1=2( ) 21= =cos(2 )=sin2 sin2=cos (2 )=故选 C7已知 O 为ABC 内一点,若对任意 kR 有| +(k1) k | |,则ABC一定是(

12、)A直角三角形 B钝角三角形 C锐角三角形 D以上均有可能【考点】三角形的形状判断【分析】根据题意画出图形,在边 BC 上任取一点 E,连接 AE,根据已知不等式左边绝对值里的几何意义可得 k = ,再利用向量的减法运算法则化简,根据垂线段最短可得 AC与 EC 垂直,进而确定出三角形为直角三角形【解答】解:从几何图形考虑:| k | |的几何意义表示:在 BC 上任取一点 E,可得 k = ,| k |=| |=| | |,又点 E 不论在任何位置都有不等式成立,由垂线段最短可得 ACEC ,即C=90 ,则ABC 一定是直角三角形故选 A第 8 页(共 22 页)8在三视图如图的多面体中,

13、最大的一个面的面积为( )A2 B C3 D2【考点】由三视图求面积、体积【分析】由三视图知该几何体是三棱锥,由三视图和勾股定理求出棱长,由棱长的大小判断出面积最大的面,由余弦定理、三角形的面积公式求出最大面的面积【解答】解:由三视图可知几何体是三棱锥,如图所示,且 PD平面 ABC,D 是 AC 的中点,PD=2,底面是等腰直角三角形,AC=BC=2、ACBC,PA=PC=BD= = ,AB=2则 PB= = =3,棱长 PB 最大,其次 AB,则PAB 的面积是各个面中面积最大的一个面,在PAB 中,由余弦定理得 cosABP= = ,0ABP ,ABP= ,则PAB 的面积 S= = =

14、3,故选:C第 9 页(共 22 页)9已知向量 =(3, 2) , =(x,y1)且 ,若 x,y 均为正数,则 + 的最小值是( )A B C8 D24【考点】基本不等式;平面向量共线(平行)的坐标表示【分析】利用向量共线定理可得 2x+3y=3,再利用“乘 1 法 ”和基本不等式即可得出【解答】解: ,2x 3(y1)=0,化为 2x+3y=3, + = = =8,当且仅当2x=3y= 时取等号 + 的最小值是 8故选:C10如图,在四棱锥 PABCD 中,侧面 PAD 为正三角形,底面 ABCD 是边长为 2 的为正方形,侧面 PAD底面 ABCD,M 为底面 ABCD 内的一个动点,

15、且满足 MP=MC,则点M 在正方形 ABCD 内的轨迹的长度为( )A B2 C D【考点】棱锥的结构特征【分析】先找符合条件的特殊位置,然后根据符号条件的轨迹为线段 PC 的垂直平分面与平面 AC 的交线得到 M 的轨迹,再由勾股定理求得答案【解答】解:根据题意可知 PD=DC,则点 D 符合“M 为底面 ABCD 内的一个动点,且满足MP=MC”第 10 页(共 22 页)设 AB 的中点为 E,根据题目条件可知PAECBE,PE=CE,点 E 也符合“ M 为底面 ABCD 内的一个动点,且满足 MP=MC”故动点 M 的轨迹肯定过点 D 和点 E,而到点 P 与到点 C 的距离相等的

16、点为线段 PC 的垂直平分面,线段 PC 的垂直平分面与平面 AC 的交线是一直线,M 的轨迹为线段 DEAD=2 ,AE=1 ,DE= 故选:A11给定正数 p,q,a,b,c,其中 pq,若 p,a ,q 是等比数列, p,b,c,q 是等差数列,则一元二次方程 bx22ax+c=0( )A无实根 B有两个相等实根C有两个同号相异实根 D有两个异号实根【考点】等比数列的性质;等差数列的性质【分析】先由 p,a,q 是等比数列,p,b,c,q 是等差数列,确定 a、b、c 与 p、q 的关系,再判断一元二次方程 bx22ax+c=0 判别式=4a 24bc 的符号,决定根的情况即可得答案【解

17、答】解:p,a,q 是等比数列,p,b,c,q 是等差数列a 2=pq,b+c=p+q解得 b= ,c= ;=( 2a) 24bc=4a24bc=4pq (2p+q) (p+2q)= = = (p q) 2又pq, (p q) 20,即 0,原方程无实根故选 A12正方体 ABCDA1B1C1D1 中,M,N ,Q 分别是棱 D1C1,A 1D1,BC 的中点,点 P 在对角线 BD1 上,给出以下命题:当 P 在 BD1 上运动时,恒有 MN面 APC;若 A,P,M 三点共线,则 = ;若 = ,则 C1Q面 APC;第 11 页(共 22 页)若过点 P 且与正方体的十二条棱所成的角都相

18、等的直线有 m 条;过点 P 且与直线 AB1和 A1C1 所成的角都为 60的直线有 n 条,则 m+n=7其中正确命题的个数为( )A1 B2 C3 D4【考点】棱柱的结构特征【分析】利用三角形中位线定理、正方体的性质可得 MNAC,再利用线面平行的判定定理即可判断出正误;若 A,P,M 三点共线,由 D1MAB,由平行线的性质可得, = = ,即可判断出正误;若 = ,由 可得:A ,P,M 三点共线,设对角线 BDAC=O,可得四边形OQC1M 是平行四边形,于是 C1QOM ,即可判断出正误若过点 P 且与正方体的十二条棱所成的角都相等的直线有 A1C,D 1B,AC 1,DB 1,

19、4条过点 P 且与直线 AB1 和 A1C1 所成的角都为 60的直线有且只有 2 条,即可判断出正误【解答】解:M,N,分别是棱 D1C1,A 1D1 的中点,MNA 1C1 AC,MN 平面 APC,AC 平面 APC,当 P 在 BD1 上运动时,恒有 MN面 APC,正确;若 A,P,M 三点共线,若 A,P ,M 三点共线,由 D1MAB, = = ,则 = ,正确;若 = ,由 可得:A ,P,M 三点共线,设对角线 BDAC=O,连接 OM,OQ,则四边形 OQC1M 是平行四边形,C 1QOM ,而 M 点在平面 APC 内,C 1Q平面 APC 相交,因此正确;若过点 P 且

20、与正方体的十二条棱所成的角都相等的直线有 A1C,D 1B,AC 1,DB 1,4条连接 B1C,A 1C1AC,由正方体的性质可得 AB 1C 是等边三角形,则点 P 取点 D1,则直线 AD1,CD 1 满足条件,过点 P 且与直线 AB1 和 A1C1 所成的角都为 60的直线有且只有 2 条,过 P 且与直线AB1 和 A1C1 所成的角都为 60的直线有 n 条,则 m+n=6 条,因此不正确其中正确命题为,其个数为 3第 12 页(共 22 页)故选:C二、填空题:(本大题 5 个小题,每小题 5 分,共 20 分)13cos140+2sin130sin10 = 【考点】三角函数的

21、化简求值【分析】利用诱导公式,积化和差公式,特殊角的三角函数值化简即可得解【解答】解:cos140+2sin130sin10=cos(90 +50)+2sin (90+40)sin(90 80)=sin50+2cos40cos80=cos40+2 cos120+cos(40)=cos40+( )+cos40= 故答案为: 14如图,动物园要围成四间相同面积的长方形虎笼,一面可利用原有的墙,其他各面用钢筋网围成,设每间虎笼的长为 xm,宽为 ym,现有 36m 长的钢筋网材料,为使每间虎笼面积最大,则 = 【考点】基本不等式在最值问题中的应用【分析】设出每间虎笼的长和宽,利用周长为定值,根据基本

22、不等式,求出面积最大时的长与宽的值【解答】解:设每间虎笼的长、宽各设计为 xm,ym 时,可使每间虎笼的面积最大,则 4x+6y=36,S=xy4x+6y=36,2x+3y=18 ,由基本不等式,得 182 ,第 13 页(共 22 页)xy ,当且仅当 2x=3y=9,即 x=4.5m,y=3m 时,S 取得最大值 , = 故答案为: 15如图,正四棱锥 PABCD 的体积为 2,底面积为 6,E 为侧棱 PC 的中点,则直线 BE与平面 PAC 所成的角为 60 0 【考点】直线与平面所成的角【分析】在正四棱锥中,连接 AC,BD,交于 O,连接 PO,则 PO平面 ABCD 得到BEO

23、是直线 BE 与平面 PAC 所成的角,根据条件结合三角形的边角关系进行求解即可【解答】解:在正四棱锥 PABCD 中,连接 AC,BD,交于 O连接 PO,则 PO平面 ABCD,则在正四棱锥中,BO平面 PAC,则连接 OE,DE,则BEO 是直线 BE 与平面 PAC 所成的角,正四棱锥 PABCD 的体积为 2,底面积为 6,V= PO=2,则高 PO=1,底面积为 6,BC= ,OC=OB= ,则侧棱 PB=PC= =2,E 为侧棱 PC 的中点,取 OC 的中点 H,则 EHOC,则 EH= PO= ,OH= = ,则 OE= = =1,在直角三角形 BOE 中,tanBEO= =

24、 ,则BEO=60,第 14 页(共 22 页)故答案为:60 016已知 a,b,c 为正实数,给出以下结论:若 a2b+3c=0,则 的最小值是 3;若 a+2b+2ab=8,则 a+2b 的最小值是 4;若 a(a+b+c)+bc=4,则 2a+b+c 的最小是 2 ;若 a2+b2+c2=4,则 ab+ bc 的最大值是 2 其中正确结论的序号是 【考点】基本不等式【分析】变形,利用基本不等式,分别进行判断,即可得出结论【解答】解:若 a2b+3c=0,则 2b=a+3c2 ,b 23ac , 3, 的最小值是 3,正确;设 t=a+2b,则 t0,由 a+2b+2ab=8 得 2ab

25、=8(a+2b) ,即 8t ,整理得 t2+4t320,解得 t4 或 t 8(舍去) ,即 a+2b4,所以 a+2b 的最小值是 4正确;a,b,c0,a+c 0, a+b0,a(a+b+c)+bc=a(a+b)+ac +bc=a(a+b)+c(a+b)=(a+c) (a+b)=4,2a+b+c=(a+b)+(a +c)2 =4,2a+b+c的最小值为 4,不正确;若 a2+b2+c2=4,则4=a2+ b2+ b2+c22 ab+2 bc, ab+ bc2 , ab+ bc 的最大值是 2,正确综上所述,正确结论的序号是故答案为:三、解答题(本大题共 6 个小题,共 70 分)第 15

26、 页(共 22 页)17在ABC 中,角 A,B ,C 的对边分别为 a,b,c ,已知向量 =(a+c,b)与向量=(ac,b a)互相垂直(1)求角 C;(2)求 sinA+sinB 的取值范围【考点】余弦定理;平面向量数量积的运算;三角函数中的恒等变换应用【分析】 (1)由 ,得(a+c) (a c)+b(b a)=0 化简整理得 a2+b2c2=ab 代入余弦定理即可求得 cosC,结合 C 的范围进而求得 C(2)由第二问得到的 A 与 B 的关系式,用 A 表示出 B,代入所求的式子中,利用两角和与差的正弦函数公式及特殊角的三角函数值化简,整理后再利用两角和与差的正弦函数公式化为一

27、个角的正弦函数,根据 A 的范围,求出此时正弦函数的值域,可得出所求式子的范围【解答】解: , ,0C, , , =, , , sinA+sinB= sin(A+ ) 则 sinA+sinB 的取值范围是( , 18如图,在四面体 ABCD 中,截面 PQMN 是平行四边形,(1)求证:BD截面 PQMN;(2)若截面 PQMN 是正方形,求异面直线 PM 与 BD 所成的角第 16 页(共 22 页)【考点】异面直线及其所成的角;直线与平面平行的判定【分析】 (1)利用线面平行的判定定理与性质定理即可证明(2)由(1)的证明知 PNBD,可得NPM(或其补角)是异面直线 PM 与 BD 所成

28、的角再利用正方形的性质即可得出【解答】 (1)证明:截面 PQMN 是平行四边形,PNQM,又 PN平面 BCD,QM平面 BCDPN平面 BCDPN平面 ABD,平面 ABD平面 BCD=BDPNBD,PN截面 PQMN,BD截面 PQMN,BD截面 PQMN(2)解:由(1)的证明知 PNBD,NPM(或其补角)是异面直线 PM 与 BD 所成的角截面 PQMN 是正方形,NPM=45异面直线 PM 与 BD 所成的角是 45019已知数列a n的前项和为 Sn若 a1=1,a n=3Sn1+4( n2) (1)求数列a n的通项公式;(2)令 bn=log2 ,c n= ,其中 nN+,

29、记数列c n的前项和为 Tn求 Tn+ 的值【考点】数列的求和;数列递推式【分析】 (1)根据题意和 ,分别列出式子化简、验证后求出an;(2)由(1)化简和对数的运算法则化简 bn=log2 ,代入 cn= 化简,利用错位相减法和等比数列的前 n 项和公式求出前 n 项和 Tn,即可求出答案【解答】解:(1)由题意得,a 1=1,a n=3Sn1+4(n2) ,当 n=2 时,a 2=3S1+4=7,当 n2 时,由 an=3Sn1+4(n 2) ,得 an+1=3Sn+4,两式相减得,a n+1=4an(n2) ,数列a n从第二项起是以 4 为公比、7 为首项的等比数列,则 (n2) ,

30、此时对 n=1 不成立,第 17 页(共 22 页) ;(2)由(1)得,b n=log2 = =2n,则 cn= = , ,得,= = , ,即 20如图,在四棱锥 PABCD 中,PA平面ABCD,AB=4,BC=3,AD=5,DAB= ABC=90,E 是 CD 的中点(1)证明:CD平面 PAE;(2)若直线 PB 与平面 PAE 所成的角和直线 PB 与平面 ABCD 所成的角相等,求二面角PCDA 的正切值【考点】二面角的平面角及求法;直线与平面垂直的判定【分析】 (1)连接 AC,推导出 CDAE ,PACD,由此能证明 CD平面 PAE(2)推导出PEA 是二面角的平面角,由此

31、能求出第 18 页(共 22 页),由此能求出二面角PCDA 的正切值【解答】证明: ,CDAEPA平面 ABCD,CD平面 ABCD,PACD,CD平面 PAE解:(2)CD平面 PAE,PEA 是二面角的平面角,由(1)知,BG平面 PAE, ,RtPBARtBPF,PA=BFBCDG 是平行四边形GD=BC=3 ,AG=2 AB=4,BGAF, , , ,tan = ,二面角 PCDA 的正切值是 21已知二次函数 f(x)=ax 2+bx+c(1)若 f(x)0 的解集为 x|3x4,解关于 x 的不等式 bx2+2ax(c+3b)0第 19 页(共 22 页)(2)若对任意 xR,不

32、等式 f(x)2ax +b 恒成立,求 的最大值【考点】二次函数的性质【分析】 (1)利用 f(x)0 的解集为x|3x4,得出 a,b,c 的关系,再解关于 x 的不等式 bx2+2ax(c+3b)0(2)若对任意 xR,不等式 f(x)2ax +b 恒成立,得出,即可求 的最大值【解答】解:(1)ax 2+bx+c0 的解集为x| 3x4,a0,3+4= bx 2+2ax(c+3b)0ax 2+2ax+15a0(a0) x22x150,解集为(3, 5) (2)f(x)2ax+bax 2+(b 2a)x+cb0 恒成立, ,0b 24a(c a) ,1, 4a(c a)b 20,c a0

33、1 t0 = 令 g(t)= (t0) 当 t=0 时,g( 0)=0 ,当 t 0 时,g(t)= =2 2,第 20 页(共 22 页) 的最大值为 2 222函数 f(x)满足:对任意 , R,都有 f()= f()+f () ,且 f(2)=2,数列a n满足 an=f(2 n) (nN +) (1)求数列a n的通项公式;(2)令 bn= ( 1) ,c n= ,记 Tn= (c 1+c2+cn) (nN +) 问:是否存在正整数 M,使得当 nM 时,不等式|T n | 恒成立?若存在,写出一个满足条件的 M;若不存在,请说明理由【考点】数列与不等式的综合;数列的应用【分析】 (1

34、)通过代入计算可知 an+1=2an+2n+1,进而通过构造出首项、公差均为 1 的等差数列 ,计算即得结论;(2)通过(1)可知 cn= ,通过放缩可知 c 1+c2+cn (n2) ,利用等价条件可 n =146 ,进而整理即得结论【解答】解:(1)数列a n满足 an=f(2 n) (nN +) ,a 1=f(2)=2,又对任意 ,R,都有 f()= f()+f( ) ,a n+1=f(2 n+1)=2f(2 n)+2 nf(2)=2a n+2n+1,两边同时除以 2n+1 得: =1,数列 是首项、公差均为 1 的等差数列, =n,即 an=n2n;(2)由(1)可知,b n= ( 1)=2 n(2 n1) ,cn= = = = ,第 21 页(共 22 页)c 1+c2+cn ,c n= = = ,c n= (n2) ,c 1+c2+cn = + (n2) , c1+c2+cn (n2) ,不等式|T n | 恒成立等价于 ,等价于 n =146 ,存在正整数 M=146(或 147,148,149,) ,使得不等式|T n | 恒成立第 22 页(共 22 页)2016 年 9 月 19 日

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