4. 对于正数 $ x $,规定 $ f(x) = \frac{x}{x + 1}$,例如:$ f(3) = \frac{3}{1 + 3} = \frac{3}{4}$,则式子 $ f(\frac{1}{2026}) + f(\frac{1}{2025}) + f(\frac{1}{2024}) + ··· + f(\frac{1}{2}) + f(1) + f(2) + ··· + f(2024) + f(2025) + f(2026)$ 的值为。
答案
$\frac{4051}{2}$
解析
先计算$f(x)+f(\frac{1}{x})$的值:
因为$f(x)=\frac{x}{x+1}$,所以$f(\frac{1}{x})=\frac{\frac{1}{x}}{\frac{1}{x}+1}=\frac{1}{x+1}$,则$f(x)+f(\frac{1}{x})=\frac{x}{x+1}+\frac{1}{x+1}=1$。
将原式分组:
$[f(\frac{1}{2026})+f(2026)] + [f(\frac{1}{2025})+f(2025)] + \dots + [f(\frac{1}{2})+f(2)] + f(1)$
其中共有2025组和为1的式子,且$f(1)=\frac{1}{1+1}=\frac{1}{2}$,
因此原式的值为$2025×1 + \frac{1}{2}=\frac{4051}{2}$。
因为$f(x)=\frac{x}{x+1}$,所以$f(\frac{1}{x})=\frac{\frac{1}{x}}{\frac{1}{x}+1}=\frac{1}{x+1}$,则$f(x)+f(\frac{1}{x})=\frac{x}{x+1}+\frac{1}{x+1}=1$。
将原式分组:
$[f(\frac{1}{2026})+f(2026)] + [f(\frac{1}{2025})+f(2025)] + \dots + [f(\frac{1}{2})+f(2)] + f(1)$
其中共有2025组和为1的式子,且$f(1)=\frac{1}{1+1}=\frac{1}{2}$,
因此原式的值为$2025×1 + \frac{1}{2}=\frac{4051}{2}$。
三、解答题
5. 证明:$\frac{n + 1}{n} - \frac{n + 2}{n + 1} = \frac{1}{n} - \frac{1}{n + 1}$。
5. 证明:$\frac{n + 1}{n} - \frac{n + 2}{n + 1} = \frac{1}{n} - \frac{1}{n + 1}$。
答案
证明:
左边=$\frac{n + 1}{n} - \frac{n + 2}{n + 1}$
=$\frac{(n + 1)^2 - n(n + 2)}{n(n + 1)}$
=$\frac{n^2 + 2n + 1 - n^2 - 2n}{n(n + 1)}$
=$\frac{1}{n(n + 1)}$
右边=$\frac{1}{n} - \frac{1}{n + 1}$
=$\frac{n + 1 - n}{n(n + 1)}$
=$\frac{1}{n(n + 1)}$
∵左边=右边
∴$\frac{n + 1}{n} - \frac{n + 2}{n + 1} = \frac{1}{n} - \frac{1}{n + 1}$成立。
左边=$\frac{n + 1}{n} - \frac{n + 2}{n + 1}$
=$\frac{(n + 1)^2 - n(n + 2)}{n(n + 1)}$
=$\frac{n^2 + 2n + 1 - n^2 - 2n}{n(n + 1)}$
=$\frac{1}{n(n + 1)}$
右边=$\frac{1}{n} - \frac{1}{n + 1}$
=$\frac{n + 1 - n}{n(n + 1)}$
=$\frac{1}{n(n + 1)}$
∵左边=右边
∴$\frac{n + 1}{n} - \frac{n + 2}{n + 1} = \frac{1}{n} - \frac{1}{n + 1}$成立。
6. 已知 $ b > a > 0 $。
(1)若 $ A = a^2 + 2b $,$ B = 2b - 1 $,则 $ A $$ B $(填“$ > $”“$ < $”或“$ = $”)。
(2)分式 $\frac{a}{b}$ 的分子和分母都加 $ 1 $,所得的分式 $\frac{a + 1}{b + 1}$ 的值增大了还是减小了?为什么?
(3)已知 $ b\ g $ 糖水中有 $ a\ g $ 糖,往糖水中加入 $ c\ g $ 糖($ c > 0 $),(假设全部溶解)糖水更甜了。请将此事表示为一个不等式,并证明该不等式成立。
(1)若 $ A = a^2 + 2b $,$ B = 2b - 1 $,则 $ A $$ B $(填“$ > $”“$ < $”或“$ = $”)。
(2)分式 $\frac{a}{b}$ 的分子和分母都加 $ 1 $,所得的分式 $\frac{a + 1}{b + 1}$ 的值增大了还是减小了?为什么?
(3)已知 $ b\ g $ 糖水中有 $ a\ g $ 糖,往糖水中加入 $ c\ g $ 糖($ c > 0 $),(假设全部溶解)糖水更甜了。请将此事表示为一个不等式,并证明该不等式成立。
答案
解:(1)
∵ $ A - B = (a^2 + 2b) - (2b - 1) = a^2 + 1 $,
又∵ $ a > 0 $,∴ $ a^2 > 0 $,∴ $ a^2 + 1 > 0 $,
即 $ A - B > 0 $,∴ $ A > B $。
(2) 所得分式的值增大了,理由如下:
∵ $\frac{a}{b} - \frac{a+1}{b+1} = \frac{a(b+1) - b(a+1)}{b(b+1)} = \frac{ab + a - ab - b}{b(b+1)} = \frac{a - b}{b(b+1)}$,
又∵ $ b > a > 0 $,∴ $ a - b < 0 $,$ b(b+1) > 0 $,
∴ $\frac{a - b}{b(b+1)} < 0$,即 $\frac{a}{b} < \frac{a+1}{b+1}$,
故所得分式的值增大了。
(3) 不等式为:$\frac{a}{b} < \frac{a+c}{b+c}$($ b>a>0 $,$ c>0 $)。
证明:
$\frac{a+c}{b+c} - \frac{a}{b} = \frac{b(a+c) - a(b+c)}{b(b+c)} = \frac{ab + bc - ab - ac}{b(b+c)} = \frac{c(b - a)}{b(b+c)}$,
∵ $ b>a>0 $,$ c>0 $,
∴ $ b - a > 0 $,$ c(b - a) > 0 $,$ b(b+c) > 0 $,
∴ $\frac{c(b - a)}{b(b+c)} > 0$,即 $\frac{a+c}{b+c} - \frac{a}{b} > 0$,
∴ $\frac{a}{b} < \frac{a+c}{b+c}$。
∵ $ A - B = (a^2 + 2b) - (2b - 1) = a^2 + 1 $,
又∵ $ a > 0 $,∴ $ a^2 > 0 $,∴ $ a^2 + 1 > 0 $,
即 $ A - B > 0 $,∴ $ A > B $。
(2) 所得分式的值增大了,理由如下:
∵ $\frac{a}{b} - \frac{a+1}{b+1} = \frac{a(b+1) - b(a+1)}{b(b+1)} = \frac{ab + a - ab - b}{b(b+1)} = \frac{a - b}{b(b+1)}$,
又∵ $ b > a > 0 $,∴ $ a - b < 0 $,$ b(b+1) > 0 $,
∴ $\frac{a - b}{b(b+1)} < 0$,即 $\frac{a}{b} < \frac{a+1}{b+1}$,
故所得分式的值增大了。
(3) 不等式为:$\frac{a}{b} < \frac{a+c}{b+c}$($ b>a>0 $,$ c>0 $)。
证明:
$\frac{a+c}{b+c} - \frac{a}{b} = \frac{b(a+c) - a(b+c)}{b(b+c)} = \frac{ab + bc - ab - ac}{b(b+c)} = \frac{c(b - a)}{b(b+c)}$,
∵ $ b>a>0 $,$ c>0 $,
∴ $ b - a > 0 $,$ c(b - a) > 0 $,$ b(b+c) > 0 $,
∴ $\frac{c(b - a)}{b(b+c)} > 0$,即 $\frac{a+c}{b+c} - \frac{a}{b} > 0$,
∴ $\frac{a}{b} < \frac{a+c}{b+c}$。
7. 甲、乙两人去同一家超市购买大米各两次,甲每次购买 $ 10\ kg $ 的大米,乙每次购买 $ 50 $ 元的大米,这两人第一次购买大米时售价为 $ m $ 元/kg,第二次购买大米时售价为 $ n $ 元/kg($ m ≠ n $),解答:
(1)甲两次购买的总费用是 元;
(2)乙两次购买的平均单价是 元;
(3)请你判断谁的购买方式更合算,并加以说明。
(1)甲两次购买的总费用是 元;
(2)乙两次购买的平均单价是 元;
(3)请你判断谁的购买方式更合算,并加以说明。
答案
解:
(1) 甲第一次购买费用为$10m$元,第二次购买费用为$10n$元,
总费用为$10m + 10n = 10(m+n)$元。
(2) 乙第一次购买大米的重量为$\frac{50}{m}\ kg$,第二次购买大米的重量为$\frac{50}{n}\ kg$,
总重量为$\frac{50}{m} + \frac{50}{n} = \frac{50(m+n)}{mn}\ kg$,总费用为$50+50=100$元,
平均单价为$100 ÷ \frac{50(m+n)}{mn} = \frac{2mn}{m+n}$元。
(3) 甲两次购买大米的平均单价为$\frac{10(m+n)}{10+10} = \frac{m+n}{2}$元。
比较甲、乙的平均单价:
$\frac{m+n}{2} - \frac{2mn}{m+n} = \frac{(m+n)^2 - 4mn}{2(m+n)} = \frac{m^2 + 2mn + n^2 - 4mn}{2(m+n)} = \frac{(m-n)^2}{2(m+n)}$。
因为$m ≠ n$,所以$(m-n)^2 > 0$,又$m > 0$,$n > 0$,则$2(m+n) > 0$,
所以$\frac{(m-n)^2}{2(m+n)} > 0$,即$\frac{m+n}{2} > \frac{2mn}{m+n}$。
答:乙的购买方式更合算。
(1) 甲第一次购买费用为$10m$元,第二次购买费用为$10n$元,
总费用为$10m + 10n = 10(m+n)$元。
(2) 乙第一次购买大米的重量为$\frac{50}{m}\ kg$,第二次购买大米的重量为$\frac{50}{n}\ kg$,
总重量为$\frac{50}{m} + \frac{50}{n} = \frac{50(m+n)}{mn}\ kg$,总费用为$50+50=100$元,
平均单价为$100 ÷ \frac{50(m+n)}{mn} = \frac{2mn}{m+n}$元。
(3) 甲两次购买大米的平均单价为$\frac{10(m+n)}{10+10} = \frac{m+n}{2}$元。
比较甲、乙的平均单价:
$\frac{m+n}{2} - \frac{2mn}{m+n} = \frac{(m+n)^2 - 4mn}{2(m+n)} = \frac{m^2 + 2mn + n^2 - 4mn}{2(m+n)} = \frac{(m-n)^2}{2(m+n)}$。
因为$m ≠ n$,所以$(m-n)^2 > 0$,又$m > 0$,$n > 0$,则$2(m+n) > 0$,
所以$\frac{(m-n)^2}{2(m+n)} > 0$,即$\frac{m+n}{2} > \frac{2mn}{m+n}$。
答:乙的购买方式更合算。
8. 小明每天上学都要经过一段平路、一段上坡路和一段下坡路,其中上坡路程是下坡路程的 $ 3 $ 倍,又知他走下坡路的速度是走上坡路的 $ 2 $ 倍。那么小明上学路上所用时间与放学回家路上所用时间()
A.上学所用时间少
B.放学回家路上所用时间少
C.同样多
D.无法确定
A.上学所用时间少
B.放学回家路上所用时间少
C.同样多
D.无法确定
答案
B
解析
设下坡路程为$ s $,则上坡路程为$ 3s $;设上坡速度为$ v $,则下坡速度为$ 2v $,平路的时间上学与放学相同,无需比较。
1. 上学时上下坡总时间:$\frac{3s}{v} + \frac{s}{2v} = \frac{6s}{2v} + \frac{s}{2v} = \frac{7s}{2v}$
2. 放学时上下坡总时间:$\frac{s}{v} + \frac{3s}{2v} = \frac{2s}{2v} + \frac{3s}{2v} = \frac{5s}{2v}$
因为$\frac{7s}{2v} > \frac{5s}{2v}$,所以放学回家路上所用时间少。
1. 上学时上下坡总时间:$\frac{3s}{v} + \frac{s}{2v} = \frac{6s}{2v} + \frac{s}{2v} = \frac{7s}{2v}$
2. 放学时上下坡总时间:$\frac{s}{v} + \frac{3s}{2v} = \frac{2s}{2v} + \frac{3s}{2v} = \frac{5s}{2v}$
因为$\frac{7s}{2v} > \frac{5s}{2v}$,所以放学回家路上所用时间少。
9. 设实数 $ a$,$b$,$c $ 满足条件 $ c < 0 < b < a $,且 $ a + b + c = 1 $。设 $ M = \frac{b + c}{a}$,$N = \frac{a + c}{b}$,$P = \frac{a + b}{c}$,则 $ M$,$N$,$P $ 之间的大小关系是。(用“$ < $”号连接)
答案
$P < M < N$
解析
1. 由 $a + b + c = 1$,可得:
$b + c = 1 - a$,$a + c = 1 - b$,$a + b = 1 - c$;
2. 将上述式子代入 $M$、$N$、$P$,拆分分式:
$M = \frac{1 - a}{a} = \frac{1}{a} - 1$,
$N = \frac{1 - b}{b} = \frac{1}{b} - 1$,
$P = \frac{1 - c}{c} = \frac{1}{c} - 1$;
3. 比较大小:
因为 $c < 0$,所以 $\frac{1}{c} < 0$,则 $P = \frac{1}{c} - 1 < -1$;
因为 $a > b > 0$,所以 $\frac{1}{a} < \frac{1}{b}$,两边减1得 $\frac{1}{a} - 1 < \frac{1}{b} - 1$,即 $M < N$;
由 $c < 0$ 得 $a + b = 1 - c > 1$,结合 $a > b > 0$,可知 $a > \frac{1}{2}$:
若 $a > 1$,则 $\frac{1}{a} - 1 > -1$;若 $0 < a < 1$,则 $\frac{1}{a} - 1 > 0$,即 $M > -1$;
综上可得 $P < M < N$。
$b + c = 1 - a$,$a + c = 1 - b$,$a + b = 1 - c$;
2. 将上述式子代入 $M$、$N$、$P$,拆分分式:
$M = \frac{1 - a}{a} = \frac{1}{a} - 1$,
$N = \frac{1 - b}{b} = \frac{1}{b} - 1$,
$P = \frac{1 - c}{c} = \frac{1}{c} - 1$;
3. 比较大小:
因为 $c < 0$,所以 $\frac{1}{c} < 0$,则 $P = \frac{1}{c} - 1 < -1$;
因为 $a > b > 0$,所以 $\frac{1}{a} < \frac{1}{b}$,两边减1得 $\frac{1}{a} - 1 < \frac{1}{b} - 1$,即 $M < N$;
由 $c < 0$ 得 $a + b = 1 - c > 1$,结合 $a > b > 0$,可知 $a > \frac{1}{2}$:
若 $a > 1$,则 $\frac{1}{a} - 1 > -1$;若 $0 < a < 1$,则 $\frac{1}{a} - 1 > 0$,即 $M > -1$;
综上可得 $P < M < N$。
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