2025年新高考數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)突破講義:指數(shù)與指數(shù)函數(shù)_第1頁
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文檔簡介

專題09指數(shù)與指數(shù)函數(shù)

【考點預(yù)測】

1、指數(shù)及指數(shù)運算

(1)根式的定義:

一般地,如果x"=°,那么x叫做。的“次方根,其中(〃>1,〃eN*),記為后,"稱為根指數(shù),。稱

為根底數(shù).

(2)根式的性質(zhì):

當〃為奇數(shù)時,正數(shù)的“次方根是一個正數(shù),負數(shù)的〃次方根是一個負數(shù).

當〃為偶數(shù)時,正數(shù)的〃次方根有兩個,它們互為相反數(shù).

(3)指數(shù)的概念:指數(shù)是幕運算.”(〃片0)中的一個參數(shù),a為底數(shù),〃為指數(shù),指數(shù)位于底數(shù)的右上

角,幕運算表示指數(shù)個底數(shù)相乘.

(4)有理數(shù)指數(shù)幕的分類

〃個

①正整數(shù)指數(shù)幕“一-~?,“*、;②零指數(shù)幕。。=1("0);

③負整數(shù)指數(shù)幕底”=-1伍#0,ne"④0的正分數(shù)指數(shù)塞等于0,0的負分數(shù)指數(shù)越?jīng)]有意義.

a11

(5)有理數(shù)指數(shù)基的性質(zhì)

①aS"=a"'+"(a>0,機,〃e。);②(屋‘)"=a"'"(a>0,m,〃e。);

③(46)"'=a'"6'"(a>0,b>0,m&Q);'n&Q^-

2、指數(shù)函數(shù)

y=ax

0<〃<1a>\

V

JfL

17o\1X

①定義域R,值域(0,+oo)

②/=],即時x=0,y=l,圖象都經(jīng)過(0,1)點

③優(yōu)=°,即x=l時,J等于底數(shù)。

質(zhì)

④在定義域上是單調(diào)減函數(shù)在定義域上是單調(diào)增函數(shù)

x

⑤x<0時,4*>1;x>0時,0<優(yōu)<1x<0時,0</<1;x>0時,a>1

⑥既不是奇函數(shù),也不是偶函數(shù)

【方法技巧與總結(jié)】

1、指數(shù)函數(shù)常用技巧

(I)當?shù)讛?shù)大小不定時,必須分“0>1”和“0<a<l"兩種情形討論.

(2)當0<°<1時,x—+00,>->0;。的值越小,圖象越靠近y軸,遞減的速度越快.

當0>1時xf+8,夕—0;。的值越大,圖象越靠近y軸,遞增速度越快.

(3)指數(shù)函數(shù)歹=優(yōu)與>的圖象關(guān)于〉軸對稱.

a

【典例例題】

例1.(2024?內(nèi)蒙古包頭一模)已知/("=1天僅>0)是奇函數(shù),則6=()

A.4B.3C.2D.1

【答案】D

【解析】因為b>0,則函數(shù)[卜)=:|三伍>0)的定義域為區(qū),

即/(x)是定義在R上的奇函數(shù),則〃0)=0,

A-1

則〃0)===0,所以6=1.

經(jīng)檢驗,當6=1時,/(無)為奇函數(shù),滿足題意.

故選:D.

例2.(2024?高三?重慶長壽?期末)已知函數(shù)/(x)是定義在R上的奇函數(shù),且當x>0時,/'(x)=2,-2尤,

則〃-3)=()

4749

A.--B.-2C.0D

O-T

【答案】B

【解析】因為函數(shù)/("是定義在R上的奇函數(shù),

所以〃-3)=-〃3)=-Q3-2x3)=-2,

故選:B.

例3.(2024?高三?黑龍江哈爾濱期末)已知〃尤)為奇函數(shù),g(x)為偶函數(shù),且滿足/(x)+g(x)=ex+x,

則g(x)=()

,ex-e~x「e*+e~xCe*-e-x-2x「e*-e~x+2x

A.---B.---C.----------------D.----------------

2222

【答案】B

【解析】由題意知,/⑴為奇函數(shù),g(x)為偶函數(shù),

貝(I/(-X)=g(-x)=g(x),

所以!"x)+g(x)=e*+x即j/(x)+g(無)=e*+x

所以[/(f)+g(f)=e-~'?[_/(x)+g(x)=eT-x'

XI—x

解得g(x)=T^,

故選:B

例4.(2024?高一?吉林長春?期中)函數(shù)了=(/一5。+7)優(yōu)+6-2〃是指數(shù)函數(shù),則有()

A.Q=2或。=3B.a=3

C.a=2D.Q>2,且QW3

【答案】B

【解析】由指數(shù)函數(shù)的概念,得力-50+7=1且6-2a=0,解得“=3.

故選:B

【解析】/(-x)=-H^=-/(x),且函數(shù)定義域為{xlxwO},關(guān)于原點對稱,所以/(x)為奇函數(shù),排除

2—2

CD.

當x>0時,2<2-、>0,所以/(%)>0,排除B,經(jīng)檢驗A選項符合題意.

故選:A.

a》-u『

例6.(2024高三山東濟南?開學(xué)考試)函數(shù)/(尤”丁丁的圖象大致為()

X—1

【解析】由函數(shù)〃到=姜F,==,令/T0,解得*±1,

則其定義域為{x1xw±l},關(guān)于原點對稱,

3°+3°

所以函數(shù)在定義內(nèi)為偶函數(shù),排除c,D選項,因為40)=2?=_2,觀察選項可知,選A.

—1

故選:A

例7.(2024?高三?安徽合肥期中)將甲桶中的〃升水緩慢注入空桶乙中,/min后甲桶剩余的水量符合指數(shù)

衰減曲線了=洲"假設(shè)過5min后甲桶和乙桶的水量相等,若再等mmin甲桶中的水只有總升,則機的值為

O

()

A.5B.6C,8D.10

【答案】D

ae5n=-

【解析】由題意可得:,

8

e5n=—.5n=In—,H=--ln2;

225

(5+加).儀ln2)1晉15+機5+m

ln2

e—J=_e=;;,2一亍—2—3,^^=3,解得加=10.

882-25

故選:D.

例8.(2024?高一四川成都?期中)函數(shù)=的定義域為()

A.(-°°,2]B.(-<?,5)U(5,+<?)

C.[2,+s]D.[2,5)U(5,+?)

【答案】D

lr.x_(2X-4>0

【解析】函數(shù)〃x)=衛(wèi)二A^的定義域滿足[二,解得X22且XW5.

故答案為:D

例9.(2024?高三?江蘇連云港?階段練習(xí))已知函數(shù)/(x)=22I-1-2-'-6.

⑴當xe[0,4]時,求/(x)的最大值和最小值;

⑵若七W0,4],使/'3+12-珪0成立,求實數(shù)”的取值范圍.

【解析】(1)令2'=問1,均,

故/'卜)=22'—|.2田-6=忒。=r-5/-61/—^,

54Q

當"5時,g")取得最小值,最小值為一彳,

又g⑴=-10,g(16)=256-86=170,

49

故■/■(》)的最大值為170,最小值為;

(2)22x-1-2x+1-6+12-a-2x>0,即2?工一(。+5)?2工+620,

令2-e[1,16],故/-(。+5)/+6"在閆1,16]上有解,

1

a+5<-^-=t+-,RBa+5-f?+y>),

ttkt/max

其中y=t+,在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,

又當"1時,V=l+6=7,當"16時,J=16+-^=1f1,

10o

13191

故a+5V丁,解得找工,

OO

(91

故實數(shù)。的取值范圍為I-°°,y

]\ax2-4x4-3

例10.(2024?高一河北保定期中)已知函數(shù)/(x)3j

⑴若a=-l,求/(無)的單調(diào)區(qū)間

⑵若f(x)有最大值3,求“的值

(3)若的值域是(0,+功,求。的值

/<、_X2_4x+3

【解析】(1)當。=-1時,/("=4

令g(x)=_/_4x+3,由g(x)在(ro,-2)上單調(diào)遞增,在(-2,+00)上單調(diào)遞減,

而y=在R上單調(diào)遞減,

所以f(x)在(-*-2)上單調(diào)遞減,在(-2,+oo)上單調(diào)遞增,

即/'(x)的單調(diào)遞增區(qū)間是(-2,+oo),單調(diào)遞減區(qū)間是(-叫-2).

(2)令g(x)=af-4x+3,=,

由于f(x)有最大值3,所以g(x)應(yīng)有最小值-1,

a>0

因此必有〈,23a-4?.解得。=1,即/(x)有最大值3時,a為1.

g㈠=-----=-1

Iaa

(i、g(x)

(3)由指數(shù)函數(shù)的性質(zhì)知,要使了=['的值域為(0,+“),

應(yīng)使g(無)=渥-4尤+3的值域為R,

因此只能。=0(因為若"0,則g(x)為二次函數(shù),其值域不可能為R),

故”的值為0.

【過關(guān)測試】

一、單選題

2、+2、43

1.(2024?江蘇南通?二模)已知函數(shù)〃x)H/0,x>3,則川唯?。ǎ?/p>

10

AB.—cTDT

-3399

【答案】B

2x+2-\x<3

【解析】因為/(可=<嗚卜>3

由于10g29>3,則/(1幅9)=/(;皿29)=/(現(xiàn)23)=2晦3+/=3+;=¥.

故選:B

2.(2024?內(nèi)蒙古包頭一模)已知〃x)=H9>0)是奇函數(shù),則6=()

A.4B.3C.2D.1

【答案】D

【解析】由函數(shù)f(x)=W(b>0)是奇函數(shù),可得/(0)=U=E=。,

解得6=1,即函數(shù)/卜)=V篇-1,

V_1丁X-1"1-3X

又由函數(shù)/(X六IT三的定義域為R,且/㈠六三二二^二^^一/1),

''3+13+1J_+]3+1

31

所以函數(shù)/(x)為奇函數(shù),所以6=1符合題意.

故選:D.

3.(2024?遼寧葫蘆島?一模)標準對數(shù)視力表(如圖)采用的“五分記錄法”是我國獨創(chuàng)的視力記錄方式.標

準對數(shù)視力表各行“E”字視標約為正方形,每一行“E”的邊長都是上一行“E”的邊長的余,若視力4.0的視

標邊長約為10cm,則視力4.9的視標邊長約為()

標準對數(shù)遠視力表

sni°

EUJ

山Em42

mEUJ43

mm山E4/

mmE山4.5

smEUJs4.6

mUiEsmE4.7

IDmsmEms4.8

EmsuiEmBUj5.0

maEiumuiBE5.1

amEuiauiEm5.2

"ean>maeii5.3

1]

A.順B.師c-WoD-W

【答案】A

【解析】由題意可得,視力4.9的視標邊長約為:

故選:A.

4.(2024?江蘇?一模)德國天文學(xué)家約翰尼斯?開普勒根據(jù)丹麥天文學(xué)家第谷?布拉赫等人的觀測資料和星表,

通過本人的觀測和分析后,于1618年在《宇宙和諧論》中提出了行星運動第三定律一繞以太陽為焦點的

2兀-

橢圓軌道運行的所有行星,其橢圓軌道的長半軸長〃與公轉(zhuǎn)周期7有如下關(guān)系:7=需方y(tǒng)2,其中“為

太陽質(zhì)量,G為引力常量.已知火星的公轉(zhuǎn)周期約為水星的8倍,則火星的橢圓軌道的長半軸長約為水星

的()

A.2倍B.4倍C.6倍D.8倍

【答案】B

【解析】設(shè)火星的公轉(zhuǎn)周期為T,長半軸長為外,火星的公轉(zhuǎn)周期為4,長半軸長為七,

■得:/盧和=8,

②T2az

所以'竟=4,即:4=4%.

故選:B.

5.(2024?高三?北京順義?階段練習(xí))20世紀30年代,里克特制定了一種表明地震能量大小的尺度,就是使

用地震儀衡量地震能量的等級,地震能量越大,測震儀記錄的地震曲線的振幅就越大,這就是我們常說的

里氏震級M,其計算公式為M=lg/-1g4,其中A是被測地震的最大振幅,4是標準地震的振幅.某地發(fā)

生了地震,速報震級為里氏7.2級,修訂后的震級為里氏7.6級,則修訂后的震級與速報震級的最大振幅之

比為()

40

A.10-°4B.10°2C.IO04D.—

【答案】C

/A

【解析】由M=lg/-lg4,可得M=lg7,即7=10",N=4xl0",

A)Ao

當M=7.6時,地震的最大振幅為4=4x10*,

當M=7.2時,地震的最大振幅為4=4xlO7-2,

所以修訂后的震級與速報震級的最大振幅之比是1=期會=10,1?TO。"

故選:C.

x

6.(2024牌三?山西運城?期末)已知=^e是奇函數(shù),貝心=()

1-e

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

【答案】c

【解析】由題意得/(r)=-/(x),即5^=一三,

1-e1-e

所以辦_X=X,解得a=2.

故選:C

r2.y

7.(2024黑龍江二模)已知〃>0且"1,若函數(shù)/(叼=亍匕為偶函數(shù),則實數(shù)”()

11

A.3B.9C.-D.一

39

【答案】B

2qx

【解析】已知"0且g1,若函數(shù)〃力=胃為偶函數(shù),則有/(-可=/(%),

即([*:=亨,化簡得!=3,,所以。=9.

Q+1優(yōu)+13

故選:B

2

8.(2024?高三?廣東廣州?階段練習(xí))若/(同=3。-三不為奇函數(shù),則。=()

A.1B.0C.1D.1

【答案】D

【解析】由解析式知:函數(shù)定義域為R,又為奇函數(shù),

/21

所以/⑼=3。-^7^=3。-1=0=。=§,

\?23X-1

故〃x)=l-至口=笆力"

由/(T)=t44=E=-"x),為奇函數(shù),滿足題設(shè)?

'/3X+11+3

所以

故選:D

9.(2024?高三?云南昆明?階段練習(xí))若命題“Vx<2,2、<a”為真命題,則實數(shù)a的取值范圍為()

A.(-co,4]B.(^o,4)C.[4,+oo)D.(4,+co)

【答案】c

【解析】函數(shù)尸2,在R上單調(diào)遞增,當x<2時,2飛22=4,

“Vx<2,22a”為真命題,則,即實數(shù)。的取值范圍為巴+oo).

故選:C.

10.(2024?高三?浙江麗水?開學(xué)考試)函數(shù)/■(幻=1-3工的值域是()

A.(-8,1)B.(-00,1]C.[0,1)D.[0,1]

【答案】A

【解析】由指數(shù)函數(shù)的性質(zhì),可得3工>0,所以1-3工<1,即/(x)的值域是(-8,1).

故選:A.

11.(2024高三?湖南衡陽?階段練習(xí))集合/=卜eN11V<4),則集合=log,b,a,be/}的元素個

數(shù)為()

A.3B.4C.5D.6

【答案】B

【解析】^={xeN|l<2^<4{={l,2,3},

貝[]m=log2l=log31=0或以=log22=log33=1或加=log32或加=log23,

所以8={0,l』o&2』og23},元素個數(shù)為4.

故選:B.

12.(2024遼寧一模)若函數(shù)〃X)=3-2F+3在區(qū)間(1,4)內(nèi)單調(diào)遞減,貝心的取值范圍是()

A.(-ao,4]B,[4,16]C.(16,+oo)D.[16,+oo)

【答案】A

【解析】設(shè)〃")=3",u=-^+ax,貝曠(〃)=3"在(-叫+8)上單調(diào)遞增.

因為〃"=3口能在區(qū)間(1,4)內(nèi)單調(diào)遞減,所以函數(shù)"=-2/+ax在區(qū)間(L4)內(nèi)單調(diào)遞減,

結(jié)合二次函數(shù)的圖象和性質(zhì),可得:,解得aV4.

故選:A

13.(2024高三?北京?階段練習(xí))若函數(shù)/(x)=f⑷有最小值,貝心的取值范圍是()

A/DB-[°4]

【答案】A

【解析】設(shè)切=21則機>0,/(力=8(加)=八/+(%-1>加,(加>0)有最小值

當好0時,二次函數(shù)g(〃?)開口向下,無最小值;

當Z=0時,g(加)=-加無最小值;

2/_ii

當"0時,若g(M在(0,+e)上有最小值,則對稱軸-〒>0,解得0</<].

故選:A

14.(2024?高二河北學(xué)業(yè)考試)已知函數(shù)〃幻=2-工-+。.若函數(shù)/⑴的最大值為1,則實數(shù)。=()

779

A.-cD,8

8B-i-4

【答案】B

2

【解析】/(x)=2*-2(2-)+a,令"2一%(0,+8),

17

Xnax=$+Q=l,角牟得〃二--

OO

故選:B

15.(2024?高三湖南常德?階段練習(xí))設(shè)函數(shù)?。?:一;":2)(。>。,且叱1)的值域是[4,+8),

[3+log.x,(尤>2)

則實數(shù)”的取值可以是()

A.(1,HB.(2,+e)C.(1,2]D.(蚯

【答案】D

【解析】由題,當x42時,0<2x<4,4<8-2,<8,

當x>2時,

若。<.<1,k3+■小單調(diào)遞減,所以昨(-00,3+108?2),

不滿足/(X)的值域是[4+00);

若”1,產(chǎn)3+bg,x單調(diào)遞增,所以yc(3+log.2,+8),

要使/(X)的值域是[4,+oo),則有4V3+log02<8,解得正<.V2.

故選:D.

16.(2024?高三?廣東中山?階段練習(xí))若函數(shù)〃x)=e,-小工,則下述正確的有()

A./(%)在R上單調(diào)遞增B./?的值域為(0,+QO)

C.V=〃x)的圖象關(guān)于點(g,0)對稱D.>=〃幻的圖象關(guān)于直線苫=;對稱

【答案】AC

【解析】因為y=e,是定義在R上的增函數(shù),y=ej是定義在R上的減函數(shù),

所以“X)="-在R上單調(diào)遞增,故A正確;

因為/(O)=e°-e=l-e<0,故B錯誤;

i11l-l-x1-X1-1?1-x1-X

因為/(/+尤)+/(1—》)=e?-e2+e2-e2=e2-e2+e2-e2=0,

所以了=〃尤)的圖象關(guān)于點(;,0)對稱,故C正確,D錯誤.

故選:AC.

17.(2024?高三?湖南衡陽?階段練習(xí))某食品的保鮮時間y(單位:小時)與儲藏溫度x(單位:℃)滿足函

數(shù)關(guān)系尸產(chǎn)"(e=2.718…為自然對數(shù)的底數(shù),左,6為常數(shù)).若該食品在0℃的保鮮時間是192小時,在

14℃的保鮮時間是48小時,則下列說法正確的是()

參考數(shù)據(jù):2.85~172,2.7'。387

A.be(5,6)

B.若該食品儲藏溫度是21℃,則它的保鮮時間是16小時

C.k<0

D.若該食品保鮮時間超過96小時,則它的儲藏溫度不高于7℃

【答案】ACD

【解析】在函數(shù)歹=*+〃中,當x=0時,eb=192,由2g。172,2.76。387知,北(5,6),故A正確;

當x=14時,/例=48,所以/*=哉=;,貝,

當x=21時,e21M=(ew)3-廿=g]乂192=24,故B不正確;

由,得—,故C正確;

X

由>296,得964*.筋=1921£|7,所以xV7,故D正確.

故選:ACD.

三、填空題

18.(2024?廣東?模擬預(yù)測)若孫=3,貝Uxj?+J-=

【答案】±2A/3

【解析】當尤>。/>。時,

當x<0,y<0時,=-1xyH—&y=_2-\/3.

故答案為:±26

19.(2024?高三?內(nèi)蒙古鄂爾多斯?期末)德國大數(shù)學(xué)家高斯被譽為數(shù)學(xué)界的王子.在其年幼時,對

1+2+3+…+99+100的求和運算中,提出了倒序相加法的原理,該原理基于所給數(shù)據(jù)前后對應(yīng)項的和呈現(xiàn)

X

一定的規(guī)律生成,此方法也稱為高斯算法.現(xiàn)有函數(shù)/■(》)=/4,,則

■4點+//卜//>一+/黑卜避]——■

4Xdx4X4

【解析】由函數(shù)=,可得/(x)+/(l-x)=^—+—=—+—-—=1,

7V)4Y+2VV'4x+241-x+24'+24+2x4*

1

令S=f

2024

篌2卷a篇卜.

2023

兩式相加,可得2s=2023,所以S=一二.

2023

故答案為

2

20.(2024?高三?上海浦東新?期中)已知了=/(尤)是奇函數(shù),當x?0時,〃x)=¥,則《目的值

____________?

4

【答案】--/-0.16

【解析】因為y=〃x)是奇函數(shù),所以,

4

故答案為:

21.(2024?高三?北京順義?期末)已知函數(shù)>=在R上是奇函數(shù),當xVO時,f(x)=2x-l,則

【答案】—/0.5

【解析】???函數(shù)尸/⑴在R上是奇函數(shù),???/(')=-/(T),

故答案為:]

22.(2024?高三?河北張家口?開學(xué)考試)若函數(shù)y=(2、-7〃?2T)x5是R上的偶函數(shù),則實數(shù)冽=.

【答案】1

【解析】設(shè)〃x)=(2,-“2-,卜5,則該函數(shù)為R上的偶函數(shù),

則對任意的xeR,/(-x)=-/(x),即(2一工-"2)(r)5=(2、-"2一)x5,

整理可得2-x+2A-m(2A+2-x)=(l-m)(2x+2-x)=0,

所以,1-機=0,解得m=1.

故答案為:L

23.(2024?高一?全國?課時練習(xí))函數(shù)①了=4,;@y=x4;?y=-4x;④昨(-4)、;@y=nx;@y=4x2;

⑦了二/;⑧了=(0-1)%。>[)中,是指數(shù)函數(shù)的是_________.

【答案】①⑤

【解析】因為指數(shù)函數(shù)為了=優(yōu)(。>0且。21),故①⑤正確;

由幕函數(shù)定義知,>=/是幕函數(shù),故②不正確;

由指數(shù)函數(shù)的定義知,③④⑥⑦均不是指數(shù)函數(shù);

對于⑧,當。=2時,y=(“-1)'=1,,不是指數(shù)函數(shù).

故答案為:①⑤.

24.(2024?高三?北京?開學(xué)考試)函數(shù)〃x)=x的值域為.

2x-l,x<0

【答案】(-L0]U(L+8)

【解析】當x>0時,/(x)=:+l>l,

當x40時,貝(]-l<2,一lV2°-l,SP-l<2r-l<0,

綜上/(X)的值域為(T,0]”L+8),

故答案為:(-1,0]口。,+8).

25.(2024?高三?全國專題練習(xí))由命題“存在xeR,使―-旌0”是假命題狷冽的取值范圍是(f,。)廁實

數(shù)0的值是__________.

【答案】1

【解析】命題“3xeR,使力-L機40”是假命題,

可知它的否定形式“VxeR,eM-m>0”是真命題,

則VxeR""<』T,

因為卜-1性0,

所以計一">1,

可得m的取值范圍是(-8」),

而(-8,°)與(-8,1)為同一區(qū)間,

所以。=1.

故答案為工

26.(2024?高三?上海浦東新?期中)已知/'(x)=2r尤,則不等式/(白-3|)<3的解集為.

【答案】(L2)

【解析】函數(shù)"21y=x都是R上的增函數(shù),則函數(shù)/(x)=T+x是R上的增函數(shù),

不等式/(|2x-3|)(3o/(|2x-3|)〈/⑴=|2x-3|<l,貝[]-1<2工一3<1,解得l<x<2,

所以不等式/(|2x-3|)<3的解集為(1,2).

故答案為:(12)

27.(2024?高三河南信陽?階段練習(xí))設(shè)函數(shù)/(x)=J"、。>o且。*1)在區(qū)間(0,1)單調(diào)遞減,則a的取值

范圍是______.

【答案】[2,+30)

【解析】若,y=罐在(0,+s)單調(diào)遞增,

要滿足題意,貝叮=尤2-辦+1要在(0,1)單調(diào)遞減,故,即。22;

若0<"1,>=優(yōu)在(0,+8)單調(diào)遞減,

要滿足題意,則y=Y-辦+1要在(0,1)單調(diào)遞增,故|《0,即.40,不滿足0<。<1,故舍去;

綜上所述:。的取值范圍是[2,+oo).

故答案為:[2,+8).

28.(2024?高一?江蘇宿遷期末)若命題,2"加<0"是假命題,則機的取值范圍為.

【答案】m<V2

【解析】因為g,+oo),2。加<0”是假命題,

所以“Vxe;,+co),2「冽20”是真命題,即機V2*在;,+,]上恒成立,

因為了=2、在

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