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    2015年普通高等学校招生全国统一考试(天津卷)数学理及答案解析.docx

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    2015年普通高等学校招生全国统一考试(天津卷)数学理及答案解析.docx

    1、2015年 普 通 高 等 学 校 招 生 全 国 统 一 考 试 ( 天 津 卷 ) 数 学 理一 .选 择 题 (在 每 小 题 给 出 的 四 个 选 项 中 , 只 有 一 项 是 符 合 题 目 要 求 的 )1.已 知 全 集 U=1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 集 合 A=2, 3, 5, 6, 集 合 B=1, 3, 4, 6,7, 则 集 合 A U B=( )A.2, 5B.3, 6C.2, 5, 6D.2, 3, 5, 6, 8解 析 : 全 集 U=1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 集 合 A=2, 3, 5, 6, 集 合 B=1, 3,

    2、 4, 6,7, U B=2, 5, 8,则 A U B=2, 5.故 选 : A.2.设 变 量 x, y 满 足 约 束 条 件 , 则 目 标 函 数 z=x+6y的 最 大 值 为 ( )A.3B.4C.18 D.40解 析 : 作 出 不 等 式 组 对 应 的 平 面 区 域 如 图 : (阴 影 部 分 ). 由 z=x+6y 得 y=- x+ z,平 移 直 线 y=- x+ z,由 图 象 可 知 当 直 线 y=- x+ z 经 过 点 A 时 , 直 线 y=- x+ z的 截 距 最 大 , 此 时 z最 大 .由 , 解 得 , 即 A(0, 3)将 A(0, 3)的

    3、 坐 标 代 入 目 标 函 数 z=x+6y,得 z=3 6=18.即 z=x+6y的 最 大 值 为 18.故 选 : C.3.阅 读 如 图 的 程 序 框 图 , 运 行 相 应 的 程 序 , 则 输 出 S的 值 为 ( ) A.-10B.6C.14D.18解 析 : 模 拟 执 行 程 序 框 图 , 可 得S=20, i=1i=2, S=18不 满 足 条 件 i 5, i=4, S=14不 满 足 条 件 i 5, i=8, S=6满 足 条 件 i 5, 退 出 循 环 , 输 出 S的 值 为 6.故 选 : B.4.设 x R, 则 “ |x-2| 1” 是 “ x 2

    4、+x-2 0” 的 ( )A.充 分 而 不 必 要 条 件B.必 要 而 不 充 分 条 件C.充 要 条 件D.既 不 充 分 也 不 必 要 条 件解 析 : 由 “ |x-2| 1” 得 1 x 3,由 x2+x-2 0 得 x 1或 x -2,即 “ |x-2| 1” 是 “ x 2+x-2 0” 的 充 分 不 必 要 条 件 ,故 选 : A. 5.如 图 , 在 圆 O 中 , M、 N是 弦 AB的 三 等 分 点 , 弦 CD, CE分 别 经 过 点 M, N, 若 CM=2, MD=4,CN=3, 则 线 段 NE的 长 为 ( )A.B.3 C.D.解 析 : 由 相

    5、 交 弦 定 理 可 得 CM MD=AM MB, 2 4=AM 2AM, AM=2, MN=NB=2,又 CN NE=AN NB, 3 NE=4 2, NE= .故 选 : A. 6.已 知 双 曲 线 - =1 (a 0, b 0)的 一 条 渐 近 线 过 点 (2, ), 且 双 曲 线 的 一 个 焦 点 在抛 物 线 y2=4 x 的 准 线 上 , 则 双 曲 线 的 方 程 为 ( )A. - =1B. - =1C. - =1 D. - =1 解 析 : 由 题 意 , = , 抛 物 线 y2=4 x的 准 线 方 程 为 x=- , 双 曲 线 的 一 个 焦 点 在 抛

    6、物 线 y2=4 x 的 准 线 上 , c= , a2+b2=c2=7, a=2, b= , 双 曲 线 的 方 程 为 .故 选 : D.7.已 知 定 义 在 R上 的 函 数 f(x)=2 |x-m|-1(m为 实 数 )为 偶 函 数 , 记 a=f(log0.53), b=f(log25),c=f(2m), 则 a, b, c 的 大 小 关 系 为 ( )A.a b cB.a c bC.c a bD.c b a解 析 : f(x)为 偶 函 数 ; f(-x)=f(x); 2 |-x-m|-1=2|x-m|-1; |-x-m|=|x-m|;(-x-m)2=(x-m)2; mx=0

    7、; m=0; f(x)=2|x|-1; f(x)在 0, + )上 单 调 递 增 , 并 且 a=f(|log 0.53|)=f(log23), b=f(log25), c=f(0); 0 log23 log25; c a b.故 选 : C.8.已 知 函 数 f(x)= , 函 数 g(x)=b-f(2-x), 其 中 b R, 若 函 数y=f(x)-g(x)恰 有 4 个 零 点 , 则 b 的 取 值 范 围 是 ( )A.( , + )B.(- , ) C.(0, )D.( , 2)解 析 : g(x)=b-f(2-x), y=f(x)-g(x)=f(x)-b+f(2-x), 由

    8、 f(x)-b+f(2-x)=0, 得 f(x)+f(2-x)=b,设 h(x)=f(x)+f(2-x),若 x 0, 则 -x 0, 2-x 2,则 h(x)=f(x)+f(2-x)=2+x+x2,若 x 0, 则 -x 0, 2-x 2,则 h(x)=f(x)+f(2-x)=2+x+x2,若 0 x 2, 则 -2 x 0, 0 2-x 2,则 h(x)=f(x)+f(2-x)=2-x+2-|2-x|=2-x+2-2+x=2,若 x 2, -x 0, 2-x 0,则 h(x)=f(x)+f(2-x)=(x-2) 2+2-|2-x|=x2-5x+8.即 h(x)= ,作 出 函 数 h(x)

    9、的 图 象 如 图 : 当 x 0 时 , h(x)=2+x+x2=(x+ )2+ ,当 x 2 时 , h(x)=x2-5x+8=(x- )2+ ,故 当 b= 时 , h(x)=b, 有 两 个 交 点 ,当 b=2时 , h(x)=b, 有 无 数 个 交 点 ,由 图 象 知 要 使 函 数 y=f(x)-g(x)恰 有 4个 零 点 ,即 h(x)=b 恰 有 4 个 根 ,则 满 足 b 2,故 选 : D. 二 .填 空 题 (每 小 题 5 分 , 共 30分 )9.i是 虚 数 单 位 , 若 复 数 (1-2i)(a+i)是 纯 虚 数 , 则 实 数 a的 值 为 _.解

    10、 析 : 由 (1-2i)(a+i)=(a+2)+(1-2a)i为 纯 虚 数 ,得 , 解 得 : a=-2. 故 答 案 为 : -2.10.一 个 几 何 体 的 三 视 图 如 图 所 示 (单 位 : m), 则 该 几 何 体 的 体 积 为 _m3. 解 析 : 根 据 几 何 体 的 三 视 图 , 得 出 该 几 何 体 是 圆 柱 与 两 个 圆 锥 的 组 合 体 , 结 合 图 中 数 据 求 出它 的 体 积 .答 案 : 根 据 几 何 体 的 三 视 图 , 得 ;该 几 何 体 是 底 面 相 同 的 圆 柱 与 两 个 圆 锥 的 组 合 体 ,且 圆 柱 底

    11、 面 圆 的 半 径 为 1, 高 为 2, 圆 锥 底 面 圆 的 半 径 为 1, 高 为 1; 该 几 何 体 的 体 积 为V 几 何 体 =2 12 1+ 12 2= .11.曲 线 y=x2与 y=x 所 围 成 的 封 闭 图 形 的 面 积 为 _.解 析 : 先 根 据 题 意 画 出 区 域 , 然 后 依 据 图 形 得 到 积 分 下 限 为 0, 积 分 上 限 为 1, 从 而 利 用 定积 分 表 示 出 曲 边 梯 形 的 面 积 , 最 后 用 定 积 分 的 定 义 求 出 所 求 即 可 .答 案 : 先 根 据 题 意 画 出 图 形 , 得 到 积 分

    12、 上 限 为 1, 积 分 下 限 为 0 直 线 y=x与 曲 线 y=x2所 围 图 形 的 面 积 S= 01(x-x2)dx而 01(x-x2)dx=( )|01= - = 曲 边 梯 形 的 面 积 是 .12.在 (x- )6的 展 开 式 中 , x2的 系 数 为 _.解 析 : 在 二 项 展 开 式 的 通 项 公 式 中 , 令 x 的 幂 指 数 等 于 2, 求 出 r 的 值 , 即 可 求 得 x2的 系 数 .答 案 : (x- )6的 展 开 式 的 通 项 公 式 为 Tr+1= (x)6-r (- )r=(- )r x6-2r,令 6-2r=2, 解 得

    13、r=2, 展 开 式 中 x 2的 系 数 为 = ,13.在 ABC中 , 内 角 A, B, C 所 对 的 边 分 别 为 a, b, c.已 知 ABC的 面 积 为 3 , b-c=2,cosA=- , 则 a的 值 为 _.解 析 : A (0, ), sinA= . S ABC= , 化 为 bc=24,又 b-c=2, 解 得 b=6, c=4.由 余 弦 定 理 可 得 : a2=b2+c2-2bccosA=36+16-48 =64.解 得 a=8.故 答 案 为 : 8.14.在 等 腰 梯 形 ABCD中 , 已 知 AB DC, AB=2, BC=1, ABC=60 .

    14、动 点 E 和 F 分 别 在 线 段 BC和 DC 上 , 且 = , = , 则 的 最 小 值 为 _.解 析 : 利 用 等 腰 梯 形 的 性 质 结 合 向 量 的 数 量 积 公 式 将 所 求 表 示 为 关 于 的 代 数 式 , 根 据 具 体的 形 式 求 最 值 . 答 案 : 由 题 意 , 得 到 AD=BC=CD=1, 所 以= =2 1 cos60 + 1 1 cos60 + 21+ 1 1 cos120=1+ + - + = (当 且 仅 当 时 等 号 成 立 );三 .解 答 题 (本 大 题 共 6 小 题 , 共 80 分 ) 15.已 知 函 数 f

    15、(x)=sin2x-sin2(x- ), x R.(1)求 f(x)的 最 小 正 周 期 ;(2)求 f(x)在 区 间 - , 内 的 最 大 值 和 最 小 值 .解 析 : (1)由 三 角 函 数 公 式 化 简 可 得 f(x)=- sin(2x- ), 由 周 期 公 式 可 得 ;(2)由 x - , 结 合 不 等 式 的 性 质 和 三 角 函 数 的 知 识 易 得 函 数 的 最 值 .答 案 : (1)化 简 可 得 f(x)=sin 2x-sin2(x- )= (1-cos2x)- 1-cos(2x- )= (1-cos2x-1+ cos2x+ sin2x)= (-

    16、 cos2x+ sin2x)= sin(2x- ) f(x)的 最 小 正 周 期 T= = ; (2) x - , , 2x- - , , sin(2x- ) -1, , sin(2x- ) - , , f(x)在 区 间 - , 内 的 最 大 值 和 最 小 值 分 别 为 , -16.为 推 动 乒 乓 球 运 动 的 发 展 , 某 乒 乓 球 比 赛 允 许 不 同 协 会 的 运 动 员 组 队 参 加 , 现 有 来 自 甲协 会 的 运 动 员 3名 , 其 中 种 子 选 手 2名 , 乙 协 会 的 运 动 员 5 名 , 其 中 种 子 选 手 3名 , 从 这 8名

    17、运 动 员 中 随 机 选 择 4 人 参 加 比 赛 .(1)设 A 为 事 件 “ 选 出 的 4 人 中 恰 有 2 名 种 子 选 手 , 且 这 2 名 种 子 选 手 来 自 同 一 个 协 会 ” ,求 事 件 A 发 生 的 概 率 ;(2)设 X 为 选 出 的 4 人 中 种 子 选 手 的 人 数 , 求 随 机 变 量 X 的 分 布 列 和 数 学 期 望 . 解 析 : (1)利 用 组 合 知 识 求 出 基 本 事 件 总 数 及 事 件 A 发 生 的 个 数 , 然 后 利 用 古 典 概 型 概 率 计算 公 式 得 答 案 ;(2)随 机 变 量 X 的

    18、 所 有 可 能 取 值 为 1, 2, 3, 4, 由 古 典 概 型 概 率 计 算 公 式 求 得 概 率 , 列 出 分布 列 , 代 入 期 望 公 式 求 期 望 .答 案 : (1)由 已 知 , 有 P(A)= , 事 件 A 发 生 的 概 率 为 ;(2)随 机 变 量 X 的 所 有 可 能 取 值 为 1, 2, 3, 4. P(X=k)= (k=1, 2, 3, 4). 随 机 变 量 X 的 分 布 列 为 :随 机 变 量 X 的 数 学 期 望 E(X)= .17.如 图 , 在 四 棱 柱 ABCD-A 1B1C1D1中 , 侧 棱 AA1 底 面 ABCD,

    19、 AB AC, AB=1, AC=AA1=2, AD=CD= ,且 点 M和 N分 别 为 B1C 和 D1D 的 中 点 .(1)求 证 : MN 平 面 ABCD(2)求 二 面 角 D 1-AC-B1的 正 弦 值 ;(3)设 E 为 棱 A1B1上 的 点 , 若 直 线 NE和 平 面 ABCD所 成 角 的 正 弦 值 为 , 求 线 段 A1E 的 长 .解 析 : (1)以 A 为 坐 标 原 点 , 以 AC、 AB、 AA1所 在 直 线 分 别 为 x、 y、 z 轴 建 系 , 通 过 平 面 ABCD的 一 个 法 向 量 与 的 数 量 积 为 0, 即 得 结 论

    20、 ;(2)通 过 计 算 平 面 ACD1的 法 向 量 与 平 面 ACB1的 法 向 量 的 夹 角 的 余 弦 值 及 平 方 关 系 即 得 结 论 ;(3)通 过 设 , 利 用 平 面 ABCD的 一 个 法 向 量 与 的 夹 角 的 余 弦 值 为 , 计 算 即可 .答 案 : (1)证 明 : 如 图 , 以 A 为 坐 标 原 点 , 以 AC、 AB、 AA 1所 在 直 线 分 别 为 x、 y、 z 轴 建 系 , 则 A(0, 0, 0), B(0, 1, 0), C(2, 0, 0), D(1, -2, 0),A1(0, 0, 2), B1(0, 1, 2),

    21、C1(2, 0, 2), D1(1, -2, 2),又 M、 N 分 别 为 B1C、 D1D的 中 点 , M(1, , 1), N(1, -2, 1).由 题 可 知 : =(0, 0, 1)是 平 面 ABCD 的 一 个 法 向 量 , =(0, - , 0), =0, MN平 面 ABCD, MN 平 面 ABCD;(2)解 : 由 (1)可 知 : =(1, -2, 2), =(2, 0, 0), =(0, 1, 2),设 =(x, y, z)是 平 面 ACD 1的 法 向 量 ,由 , 得 ,取 z=1, 得 =(0, 1, 1),设 =(x, y, z)是 平 面 ACB 1

    22、的 法 向 量 ,由 , 得 ,取 z=1, 得 =(0, -2, 1), cos , = , sin , = , 二 面 角 D 1-AC-B1的 正 弦 值 为 ;(3)解 : 由 题 意 可 设 , 其 中 0, 1, E=(0, , 2), =(-1, +2, 1),又 =(0, 0, 1)是 平 面 ABCD的 一 个 法 向 量 , ,整 理 , 得 2+4 -3=0, 解 得 = -2或 -2- (舍 ), 线 段 A 1E的 长 为 -2.18.已 知 数 列 an满 足 an+2=qan(q为 实 数 , 且 q 1), n N*, a1=1, a2=2, 且 a2+a3,

    23、a3+a4, a4+a5成 等 差 数 列(1)求 q 的 值 和 an的 通 项 公 式 ;(2)设 b n= , n N*, 求 数 列 bn的 前 n 项 和 .解 析 : (1)通 过 an+2=qan、 a1、 a2, 可 得 a3、 a5、 a4, 利 用 a2+a3, a3+a4, a4+a5成 等 差 数 列 , 计算 即 可 ;(2)通 过 (1)知 bn= , n N*, 写 出 数 列 bn的 前 n 项 和 Tn、 2Tn的 表 达 式 , 利 用 错 位 相 减法 及 等 比 数 列 的 求 和 公 式 , 计 算 即 可 .答 案 : (1) a n+2=qan(q

    24、为 实 数 , 且 q 1), n N*, a1=1, a2=2, a3=q, a5=q2, a4=2q,又 a2+a3, a3+a4, a4+a5成 等 差 数 列 , 2 3q=2+3q+q2,即 q2-3q+2=0,解 得 q=2或 q=1(舍 ), a n= ;(2)由 (1)知 bn= , n N*,记 数 列 bn的 前 n 项 和 为 Tn,则 T n=1+2 +3 +4 + +(n-1) +n , 2Tn=2+2+3 +4 +5 + +(n-1) +n ,两 式 相 减 , 得 Tn=3+ + + + + -n =3+ -n=3+1- -n=4- .19.已 知 椭 圆 + =

    25、1(a b 0)的 左 焦 点 为 F(-c, 0), 离 心 率 为 , 点 M 在 椭 圆 上 且 位 于 第 一 象 限 , 直 线 FM 被 圆 x2+y2= 截 得 的 线 段 的 长 为 c, |FM|= .(1)求 直 线 FM 的 斜 率 ;(2)求 椭 圆 的 方 程 ;(3)设 动 点 P 在 椭 圆 上 , 若 直 线 FP的 斜 率 大 于 , 求 直 线 OP(O 为 原 点 )的 斜 率 的 取 值 范 围 .解 析 : (1)通 过 离 心 率 为 , 计 算 可 得 a2=3c2、 b2=2c2, 设 直 线 FM 的 方 程 为 y=k(x+c), 利 用勾

    26、股 定 理 及 弦 心 距 公 式 , 计 算 可 得 结 论 ;(2)通 过 联 立 椭 圆 与 直 线 FM 的 方 程 , 可 得 M(c, c), 利 用 |FM|= 计 算 即 可 ;(3)设 动 点 P 的 坐 标 为 (x, y), 分 别 联 立 直 线 FP、 直 线 OP 与 椭 圆 方 程 , 分 x (- , -1)与x (-1, 0)两 种 情 况 讨 论 即 可 结 论 . 答 案 : (1) 离 心 率 为 , , 2a2=3b2, a2=3c2, b2=2c2,设 直 线 FM 的 斜 率 为 k(k 0), 则 直 线 FM的 方 程 为 y=k(x+c),

    27、直 线 FM 被 圆 x2+y2= 截 得 的 线 段 的 长 为 c, 圆 心 (0, 0)到 直 线 FM 的 距 离 d= , d 2+ , 即 ,解 得 k= , 即 直 线 FM的 斜 率 为 ; (2)由 (1)得 椭 圆 方 程 为 : , 直 线 FM的 方 程 为 y= (x+c),联 立 两 个 方 程 , 消 去 y, 整 理 得 3x2+2cx-5c2=0, 解 得 x=- c, 或 x=c, 点 M在 第 一 象 限 , M(c, c), |FM|= , ,解 得 c=1, a 2=3c2=3, b2=2c2=2,即 椭 圆 的 方 程 为 ;(3)设 动 点 P 的

    28、 坐 标 为 (x, y), 直 线 FP的 斜 率 为 t, F(-1, 0), t= , 即 y=t(x+1)(x -1),联 立 方 程 组 , 消 去 y并 整 理 , 得 2x 2+3t2(x+1)2=6,又 直 线 FP的 斜 率 大 于 , , 解 得 - x -1, 或 -1 x 0,设 直 线 OP 的 斜 率 为 m, 得 m= , 即 y=mx(x 0),联 立 方 程 组 , 消 去 y 并 整 理 , 得 m 2= . 当 x (- , -1)时 , 有 y=t(x+1) 0, 因 此 m 0, m= , m ; 当 x (-1, 0)时 , 有 y=t(x+1) 0

    29、, 因 此 m 0, m=- , m ; 综 上 所 述 , 直 线 OP的 斜 率 的 取 值 范 围 是 : . 20.已 知 函 数 f(x)=nx-xn, x R, 其 中 n N , 且 n 2.(1)讨 论 f(x)的 单 调 性 ;(2)设 曲 线 y=f(x)与 x 轴 正 半 轴 的 焦 点 为 P, 曲 线 在 点 P 处 的 切 线 方 程 为 y=g(x), 求 证 : 对于 任 意 的 正 实 数 x, 都 有 f(x) g(x);(3)若 关 于 x 的 方 程 f(x)=a(a为 实 数 )有 两 个 正 实 数 根 x1, x2, 求 证 : |x2-x1| +

    30、2.解 析 : (1)由 f(x)=nx-xn, 可 得 f (x), 分 n 为 奇 数 和 偶 数 两 种 情 况 利 用 导 数 即 可 得 函 数 的单 调 性 .(2)设 点 P 的 坐 标 为 (x 0, 0), 则 可 求 x0=n , f (x0)=n-n2, 可 求 g(x)=f (x0)(x-x0),F (x)=f (x)-f (x0).由 f (x)=-nxn-1+n在 (0, + )上 单 调 递 减 , 可 求 F(x)在 (0, x0)内 单 调 递 增 , 在 (x0, + )上 单 调 递 减 , 即 可 得 证 .(3)设 x1 x2, 设 方 程 g(x)=

    31、a的 根 为 , 由 ( )可 得 x2 .设 曲 线 y=f(x)在 原 点 处 的 切线 方 程 为 y=h(x), 可 得 h(x)=nx, 设 方 程 h(x)=a 的 根 为 , 可 得 x 1, 从 而 可 得 : x2-x1 , 由 n 2, 即 2n-1=(1+1)n-1 1+ =1+n-1=n, 推 得 : 2 =x0,即 可 得 证 .答 案 : (1)由 f(x)=nx-xn, 可 得 f (x)=n-nxn-1=n(1-xn-1), 其 中 n N , 且 n 2.下 面 分 两 种 情 况 讨 论 : 当 n为 奇 数 时 , 令 f (x)=0, 解 得 x=1,

    32、或 x=-1, 当 x变 化 时 , f (x), f(x)的 变 化 情况 如 下 表 : 所 以 , f(x)在 (- , -1), (1, + )上 单 调 递 减 , 在 (-1, 1)单 调 递 增 . 当 n为 偶 数 时 ,当 f (x) 0, 即 x 1 时 , 函 数 f(x)单 调 递 增 ;当 f (x) 0, 即 x 1 时 , 函 数 f(x)单 调 递 减 ;所 以 , f(x)在 (- , 1)单 调 递 增 , 在 (1, + )上 单 调 递 减 ;(2)证 明 : 设 点 P 的 坐 标 为 (x0, 0), 则 x0=n , f (x0)=n-n2,曲 线

    33、 y=f(x)在 点 P 处 的 切 线 方 程 为 y=f (x 0)(x-x0), 即 g(x)=f (x0)(x-x0),令 F(x)=f(x)-g(x), 即 F(x)=f(x)-f (x0)(x-x0), 则 F (x)=f (x)-f (x0).由 于 f (x)=-nxn-1+n在 (1, + )上 单 调 递 减 , 故 F (x)在 (0, + )上 单 调 递 减 ,又 因 为 F (x0)=0, 所 以 当 x (0, x0)时 , F (x) 0, 当 x (x0, + )时 , F (x) 0,所 以 F(x)在 (0, x0)内 单 调 递 增 , 在 (x0, +

    34、 )上 单 调 递 减 ,所 以 对 应 任 意 的 正 实 数 x, 都 有 F(x) F(x0)=0,即 对 于 任 意 的 正 实 数 x, 都 有 f(x) g(x). (3)证 明 : 不 妨 设 x1 x2,由 (2)知 g(x)=(n-n2)(x-x0), 设 方 程 g(x)=a的 根 为 , 可 得 = , 由 (2)知g(x2) f(x2)=a=g( ), 可 得 x2 .类 似 地 , 设 曲 线 y=f(x)在 原 点 处 的 切 线 方 程 为 y=h(x), 可 得 h(x)=nx, 当 x (0, + ),f(x)-h(x)=-xn 0, 即 对 于 任 意 的 x (0, + ), f(x) h(x),设 方 程 h(x)=a 的 根 为 , 可 得 = , 因 为 h(x)=nx在 (- , + )上 单 调 递 增 ,且 h( )=a=f(x 1) h(x1), 因 此 x1,由 此 可 得 : x2-x1 - = ,因 为 n 2, 所 以 2n-1=(1+1)n-1 1+ =1+n-1=n,故 : 2 =x 0.所 以 : |x2-x1| +2.


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