(1)已知向量a→,b→\overrightarrow{a},\overrightarrow{b}的夹角为45°45°,且∣a→∣=1,∣2a→−b→∣=10\left|\overrightarrow{a}\right|=1,\left|2\overrightarrow{a}-\overrightarrow{b}\right|=\sqrt{10},则∣b→∣= \left|\overrightarrow{b}\right|=\: 。 (2)某公司一年购买某种货物600600吨,每次购买xx吨,运费为66万元//次,一年的总存储费 用为4x4x万元,要使一年的总运费与总存储之和最小,则xx的值是 。 (3)等比数列{an}\left\{{a}_{n}\right\}的各项均为正数,且2a1+3a2=1,a32=9a2a62{a}_{1}+3{a}_{2}=1,{{a}_{3}}^{2}=9{a}_{2}{a}_{6}则数列{an}\left\{{a}_{n}\right\}的通项公式。 (4)已知定义在RR上的奇函数f(x)f\left(x\right),设其导函数为f′(x){f}{'}\left(x\right),当x∈(−∞,0)x\in\left(-\infty,0\right)时,恒有xf′(x)<f(−x)x{f}{'}\left(x\right)< f\left(-x\right),令F(x)=xf(x)F\left(x\right)=xf\left(x\right),则满足F(3)>F(2x−1)F\left(3\right)>F\left(2x-1\right)的实数xx的取值集合是___。

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完整解法

(1)

1. 对已知模的等式进行平方展开以引入数量积

已知 ∣2a→−b→∣=10\left|2\overrightarrow{a}-\overrightarrow{b}\right|=\sqrt{10},两边平方得:
∣2a→−b→∣2=4∣a→∣2−4a→⋅b→+∣b→∣2=10\left|2\overrightarrow{a}-\overrightarrow{b}\right|^2 = 4\left|\overrightarrow{a}\right|^2 - 4\overrightarrow{a}\cdot\overrightarrow{b} + \left|\overrightarrow{b}\right|^2 = 10

2. 利用夹角和已知模求出关于目标向量模的二次方程,并求解

因为 ∣a→∣=1\left|\overrightarrow{a}\right|=1,且 a→,b→\overrightarrow{a},\overrightarrow{b} 的夹角为 45∘45^\circ,
所以 a→⋅b→=∣a→∣∣b→∣cos⁡45∘=22∣b→∣\overrightarrow{a}\cdot\overrightarrow{b} = \left|\overrightarrow{a}\right|\left|\overrightarrow{b}\right|\cos 45^\circ = \frac{\sqrt{2}}{2}\left|\overrightarrow{b}\right|。
代入上式得:
4−4⋅22∣b→∣+∣b→∣2=10  ⟹  ∣b→∣2−22∣b→∣−6=04 - 4 \cdot \frac{\sqrt{2}}{2}\left|\overrightarrow{b}\right| + \left|\overrightarrow{b}\right|^2 = 10 \implies \left|\overrightarrow{b}\right|^2 - 2\sqrt{2}\left|\overrightarrow{b}\right| - 6 = 0
解此关于 ∣b→∣\left|\overrightarrow{b}\right| 的一元二次方程,得:
∣b→∣=32或∣b→∣=−2(舍去)\left|\overrightarrow{b}\right| = 3\sqrt{2} \quad \text{或} \quad \left|\overrightarrow{b}\right| = -\sqrt{2} \text{(舍去)}
所以 ∣b→∣=32\left|\overrightarrow{b}\right| = 3\sqrt{2}。

答案

323\sqrt{2}

(2)

1. 根据实际情境列出一年的总运费与总存储费用之和的函数表达式

购买货物的总吨数为 600600 吨,每次购买 xx 吨,则一年购买的次数为 600x\frac{600}{x} 次。
每次运费为 66 万元,则一年的总运费为 600x×6=3600x\frac{600}{x} \times 6 = \frac{3600}{x} 万元。
一年的总存储费用为 4x4x 万元。
所以一年的总运费与总存储费用之和(万元)为:
y=3600x+4x(x>0)y = \frac{3600}{x} + 4x \quad (x > 0)

2. 利用基本不等式求出总费用最小时的 $x$ 值

因为 x>0x > 0,由基本不等式得:
y=3600x+4x⩾23600x⋅4x=214400=240y = \frac{3600}{x} + 4x \geqslant 2\sqrt{\frac{3600}{x} \cdot 4x} = 2\sqrt{14400} = 240
当且仅当 3600x=4x\frac{3600}{x} = 4x,即 x2=900x^2 = 900 时取等号。
由于 x>0x > 0,解得 x=30x = 30。
因此,当 x=30x = 30 时,总费用最小。

答案

3030

(3)

1. 通过等比数列性质和已知等式确定数列的公比 $q$

设等比数列 {an}\{a_n\} 的公比为 qq。
由 a32=9a2a6a_3^2 = 9a_2a_6 及等比数列性质 a2a6=a42a_2a_6 = a_4^2,得:
a32=9a42a_3^2 = 9a_4^2
因为各项均为正数,所以 a3=3a4a_3 = 3a_4。
公比为:
q=a4a3=13q = \frac{a_4}{a_3} = \frac{1}{3}

2. 求出首项 $a_1$,进而写出通项公式 $a_n$

由已知 2a1+3a2=12a_1 + 3a_2 = 1,代入 a2=a1q=13a1a_2 = a_1 q = \frac{1}{3}a_1 得:
2a1+3⋅(13a1)=1  ⟹  3a1=1  ⟹  a1=132a_1 + 3 \cdot \left(\frac{1}{3}a_1\right) = 1 \implies 3a_1 = 1 \implies a_1 = \frac{1}{3}
由此得等比数列的通项公式为:
an=a1qn−1=13⋅(13)n−1=13na_n = a_1 q^{n-1} = \frac{1}{3} \cdot \left(\frac{1}{3}\right)^{n-1} = \frac{1}{3^n}

答案

an=13na_n = \frac{1}{3^n}

(4)

1. 分析导数条件,确定构造函数 $F(x)$ 在负半轴上的单调性

因为 f(x)f(x) 是定义在 R\mathbb{R} 上的奇函数,所以当 x∈(−∞,0)x \in (-\infty, 0) 时,有 f(−x)=−f(x)f(-x) = -f(x)。
已知当 x∈(−∞,0)x \in (-\infty, 0) 时,xf′(x)<f(−x)x f'(x) < f(-x),即:
xf′(x)+f(x)<0x f'(x) + f(x) < 0
对于函数 F(x)=xf(x)F(x) = xf(x),其导函数为:
F′(x)=f(x)+xf′(x)F'(x) = f(x) + xf'(x)
所以在 x∈(−∞,0)x \in (-\infty, 0) 时,恒有 F′(x)<0F'(x) < 0。
由此可知,F(x)F(x) 在 (−∞,0)(-\infty, 0) 上单调递减。

2. 判断 $F(x)$ 的奇偶性,并推出其在正半轴上的单调性

因为 f(x)f(x) 是奇函数,所以:
F(−x)=(−x)f(−x)=(−x)(−f(x))=xf(x)=F(x)F(-x) = (-x)f(-x) = (-x)(-f(x)) = xf(x) = F(x)
因此 F(x)F(x) 是 R\mathbb{R} 上的偶函数。
结合其在 (−∞,0)(-\infty, 0) 上单调递减,可知 F(x)F(x) 在 (0,+∞)(0, +\infty) 上单调递增。

3. 利用单调性和奇偶性将自变量不等式进行转化并求解

利用偶函数性质,不等式 F(3)>F(2x−1)F(3) > F(2x-1) 等价于:
F(∣3∣)>F(∣2x−1∣)  ⟹  F(3)>F(∣2x−1∣)F(|3|) > F(|2x-1|) \implies F(3) > F(|2x-1|)
由于 F(x)F(x) 在 [0,+∞)[0, +\infty) 上单调递增,上式等价于:
∣2x−1∣<3|2x-1| < 3
展开绝对值不等式:
−3<2x−1<3  ⟹  −2<2x<4  ⟹  −1<x<2-3 < 2x-1 < 3 \implies -2 < 2x < 4 \implies -1 < x < 2
因此,满足条件的实数 xx 的取值集合为 (−1,2)(-1, 2)。

答案

(−1,2)(-1, 2)

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