浙江专用2020高考数学三轮冲刺抢分练仿真卷四
展开1.已知集合A=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x|x2<1)),B=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x|lg2x<0)),则A∩B等于( )
A.(-∞,1) B.(0,1) C.(-1,0) D.(-1,1)
答案 B
解析 由题得A={x|-1
2.已知双曲线的中心在原点,焦点在坐标轴上,一条渐近线方程为3x+4y=0,则该双曲线的离心率是( )
A.eq \f(5,3) B.eq \f(5,4) C.eq \f(4,3)或eq \f(5,3) D.eq \f(5,3)或eq \f(5,4)
答案 D
解析 3x+4y=0⇒y=-eq \f(3,4)x,当焦点位于x轴时,eq \f(b,a)=eq \f(3,4)⇒eq \f(b2,a2)=eq \f(9,16),而c2=a2+b2,所以eq \f(c2-a2,a2)=eq \f(9,16)⇒e=eq \f(c,a)=eq \f(5,4);
当焦点位于y轴时,eq \f(b,a)=eq \f(4,3)⇒eq \f(b2,a2)=eq \f(16,9),c2=a2+b2⇒eq \f(c2-a2,a2)=eq \f(16,9)⇒e=eq \f(c,a)=eq \f(5,3).
3.如果实数x,y满足条件eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x-y+1≥0,,y+1≥0,,x+y+1≤0,))那么z=2x-y的最大值为( )
A.2 B.-2 C.1 D.-3
答案 C
解析 由约束条件eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x-y+1≥0,,y+1≥0,,x+y+1≤0))画出可行域如图中阴影部分所示(含边界),
再画出目标函数z=2x-y如图中过原点的虚线,
平移目标函数易得过点A(0,-1)处时取得最大值,
代入得zmax=1.
4.如图是一个几何体的三视图,且正视图、侧视图都是矩形,则该几何体的体积为( )
A.12 B.14 C.16 D.18
答案 D
解析 由题意可得,该几何体是由一个四棱柱和一个三棱柱组成的几何体,
其中四棱柱的体积V1=1×3×4=12,三棱柱的体积V2=eq \f(1,2)×3×1×4=6,
该几何体的体积为V=V1+V2=18.
5.“对任意正整数n,不等式nlg a<(n+1)lg aa(a>1)都成立”的一个必要不充分条件是( )
A.a>0 B.a>1 C.a>2 D.a>3
答案 A
解析 由nlg a<(n+1)lg aa得nlg a∵a>1,∴lg a>0,∴neq \f(n,n+1)=1-eq \f(1,n+1),
又1-eq \f(1,n+1)<1,∴a>1.
即a>1时,不等式nlg a<(n+1)lg aaeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(a>1))成立,
则a>0是其必要不充分条件;a>1是其充要条件;a>2,a>3均是其充分不必要条件.
6.与函数f(x)=sin x2+cs x的部分图象符合的是( )
答案 B
解析 f(0)=sin 0+cs 0=1排除C,
F eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)))=sin eq \f(π2,4)+cs eq \f(π,2)=sin eq \f(π2,4)>0,排除A,D.
7.已知随机变量ξ的分布列如下表所示:
则ξ的标准差为( )
A.3.56 B.eq \r(3.56) C.3.2 D.eq \r(3.2)
答案 B
解析 由题意,E(ξ)=1×0.4+3×0.1+5×(1-0.4-0.1)=3.2,
∴D(ξ)=(1-3.2)2×0.4+(3-3.2)2×0.1+(5-3.2)2×0.5=1.936+0.004+1.62=3.56,
∴ξ的标准差为eq \r(3.56).
8.如图,正四面体ABCD中,P,Q,R分别在棱AB,AD,AC上,且AQ=QD,eq \f(AP,PB)=eq \f(CR,RA)=eq \f(1,2),分别记二面角A-PQ-R,A-PR-Q,A-QR-P的平面角为α,β,γ,则( )
A.β>γ>α B.γ>β>α
C.α>γ>β D.α>β>γ
答案 D
解析 ∵ABCD是正四面体,P,Q,R分别在棱AB,AD,AC上,且AQ=QD,eq \f(AP,PB)=eq \f(CR,RA)=eq \f(1,2),可得α为钝角,β,γ为锐角,设P到平面ACD的距离为h1,P到QR的距离为d1,Q到平面ABC的距离为h2,Q到PR的距离为d2,设正四面体的高为h ,棱长为6a,可得h1=eq \f(1,3)h,h2=eq \f(1,2)h,h1
1,即sin β>sin γ,所以γ<β,∴α>β>γ.
9.如图,点C在以AB为直径的圆上,其中AB=2,过A向点C处的切线作垂线,垂足为P,则eq \(AC,\s\up6(→))·eq \(PB,\s\up6(→))的最大值是( )
A.2 B.1 C.0 D.-1
答案 B
解析 连接BC(图略),则∠ACB=90°,
∵AP⊥PC,
∴eq \(AC,\s\up6(→))·eq \(PB,\s\up6(→))=eq \(AC,\s\up6(→))·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\(PC,\s\up6(→))+\(CB,\s\up6(→))))=eq \(AC,\s\up6(→))·eq \(PC,\s\up6(→))=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\(AP,\s\up6(→))+\(PC,\s\up6(→))))·eq \(PC,\s\up6(→))=eq \(PC,\s\up6(→))2,
依题意可证Rt△APC∽Rt△ACB,则eq \f(PC,CB)=eq \f(AC,AB),即PC=eq \f(AC·CB,2),
∵AC2+CB2=AB2,
∴AC2+CB2=4≥2AC·BC,
即AC·BC≤2,当且仅当AC=CB时取等号.
∴PC≤1,
∴eq \(AC,\s\up6(→))·eq \(PB,\s\up6(→))=eq \(PC,\s\up6(→))2≤1,
∴eq \(AC,\s\up6(→))·eq \(PB,\s\up6(→))的最大值为1.
10.设等差数列{an}的前n项和为Sn,已知eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(a2 017-1))2 019+2 019a2 017+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(a2 017-1))2 021=2 000,(a2 020-1)2 019+2 019a2 020+(a2 020-1)2 021=2 038,则S4 036等于( )
A.2 019 B.2 020 C.2 021 D.4 036
答案 D
解析 由(a2 017-1)2 019+2 019a2 017+(a2 017-1)2 021=2 000得:(a2 017-1)2 019+2 019(a2 017-1)+(a2 017-1)2 021=-19,①
由(a2 020-1)2 019+2 019a2 020+(a2 020-1)2 021=2 038得:
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(a2 020-1))2 019+2 019eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(a2 020-1))+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(a2 020-1))2 021=19,②
令f(x)=x2 019+2 019x+x2 021,
则①式即为f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(a2 017-1))=-19,
②式即为f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(a2 020-1))=19,
又f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-x))+f(x)=0,即f(x)为奇函数,
且eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(a2 017-1))+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(a2 020-1))=0,∴a2 017+a2 020=2,
∴S4 036=2 018eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(a1+a4 036))=2 018(a2 017+a2 020)=4 036.
二、填空题(本大题共7小题,多空题每题6分,单空题每题4分,共36分)
11.复数z=eq \f(1,1-i)的共轭复数是________,复数z对应的点位于复平面内的第________象限.
答案 eq \f(1,2)-eq \f(1,2)i 一
解析 eq \f(1,1-i)=eq \f(1+i,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-i))\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+i)))=eq \f(1,2)+eq \f(1,2)i,其共轭复数为eq \f(1,2)-eq \f(1,2)i,复数z对应的点位于复平面内的第一象限.
12.已知圆C:x2+y2-2ax+4ay+5a2-25=0的圆心在直线l1:x+y+2=0上,则a=________;圆C被直线l2:3x+4y-5=0截得的弦长为________.
答案 2 8
解析 圆C:x2+y2-2ax+4ay+5a2-25=0的标准方程为(x-a)2+(y+2a)2=52,可得圆心坐标是(a,-2a),
把圆心坐标代入直线l1:x+y+2=0的方程中得a=2;
即圆心为(2,-4),圆心到直线l2:3x+4y-5=0的距离d=eq \f(\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(3×2-4×4-5)),\r(32+42))=3,
所以弦长等于2eq \r(r2-d2)=2eq \r(52-32)=8.
13.若x(1-mx)4=a1x+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5,其中a2=-6,则实数m=________; a1+a3+a5=________.
答案 eq \f(3,2) eq \f(313,16)
解析 x(1-mx)4=a1x+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5 ,
则x(1-mx)4=xeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-4mx+C\\al(2,4)m2x2+…)),
则-4m=a2=-6,
解得m=eq \f(3,2) .
令x=1,则eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(3,2)))4=a1+a2+a3+a4+a5 ,
令x=-1, 则-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+\f(3,2)))4=-a1+a2-a3+a4-a5,
∴2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(a1+a3+a5))=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))4+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(5,2)))4 ,
解得a1+a3+a5=eq \f(313,16).
14.在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,已知sin A+sin B=eq \f(5,4)sin C,且△ABC的周长为9,△ABC的面积为3sin C,则c=________,cs C=________.
答案 4 -eq \f(1,4)
解析 在△ABC中,角A,B,C所对的边分别是a,b,c,
已知sin A+sin B=eq \f(5,4)sin C,则a+b=eq \f(5c,4),
且△ABC的周长为9,
则c+eq \f(5c,4)=9,
解得c=4 .
因为△ABC的面积等于3sin C,
所以eq \f(1,2)absin C=3sin C,
整理得ab=6.
∵a+b=eq \f(5c,4)=5,
∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a+b=5,,ab=6,))解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a=2,,b=3,))或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a=3,,b=2,))
∴cs C=eq \f(a2+b2-c2,2ab)=-eq \f(1,4) .
15.某地火炬接力传递路线共分6段,传递活动分别由6名火炬手完成,如果第一棒火炬手只能从甲、乙、丙三人中产生,最后一棒火炬手只能从甲、乙两人中产生,则不同的传递方案共有________种(用数字作答).
答案 96
解析 若第一棒火炬手为甲或乙,则最后一棒只能由甲、乙中不跑第一棒的火炬手完成,剩下的4段路线全排列,此时有2Aeq \\al(4,4)种不同的传递方案;若第一棒火炬手为丙,则最后一棒由甲或乙完成,剩下的4段路线全排列,此时有2Aeq \\al(4,4)种不同的传递方案,则由分类加法计数原理得共有2Aeq \\al(4,4)+2Aeq \\al(4,4)=96(种)不同的传递方案.
16.设椭圆C的两个焦点是F1,F2,过F1的直线与椭圆C交于P,Q,若|PF2|=|F1F2|,且5|PF1|=6|F1Q|,则椭圆的离心率为________.
答案 eq \f(9,11)
解析 画出图形如图所示.
由椭圆的定义可知:|PF1|+|PF2|=|QF1|+|QF2|=2a,|F1F2|=2c.
∵|PF2|=|F1F2|,∴|PF2|=2c,
∴|PF1|=2(a-c).
∵5|PF1|=6|F1Q|,
∴|QF1|=eq \f(5,6)|PF1|=eq \f(5,3)(a-c),∴|QF2|=eq \f(a,3)+eq \f(5c,3).
在△PF1F2中,由余弦定理可得: cs∠PF1F2=eq \f(|F1F2|2+|F1P|2-|F2P|2,2|F1F2||F1P|)=eq \f(a-c,2c),
在△QF1F2中,由余弦定理可得: cs∠QF1F2=eq \f(|F1F2|2+|F1Q|2-|F2Q|2,2|F1F2||F1Q|)=eq \f(2a-3c,5c).
∵∠PF1F2+∠QF1F2=180°,
∴cs∠PF1F2=-cs∠QF1F2,
∴eq \f(a-c,2c)=-eq \f(2a-3c,5c),整理得9a=11c,
∴e=eq \f(c,a)=eq \f(9,11).
17.在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c.若对任意λ∈R,不等式|λeq \(BC,\s\up6(→))-eq \(BA,\s\up6(→))|≥|eq \(BC,\s\up6(→))|恒成立,则eq \f(c,b)+eq \f(b,c)的最大值为________.
答案 eq \r(5)
解析 由对任意λ∈R,不等式|λeq \(BC,\s\up6(→))-eq \(BA,\s\up6(→))|≥|eq \(BC,\s\up6(→))|恒成立得BC边上的高h≥a.
在△ABC中,有eq \f(1,2)ah=eq \f(1,2)bcsin A,即bc=eq \f(ah,sin A),
在△ABC中,由余弦定理得
b2+c2=a2+2bccs A=a2+eq \f(2ahcs A,sin A),
则eq \f(c,b)+eq \f(b,c)=eq \f(b2+c2,bc)=eq \f(a2+\f(2ahcs A,sin A),\f(ah,sin A))
=eq \f(a2sin A+2ahcs A,ah)=eq \f(asin A+2hcs A,h)
≤eq \f(hsin A+2hcs A,h)=sin A+2cs A
=eq \r(5)sin(A+φ),
其中tan φ=2,
则当A+φ=eq \f(π,2)且h=a时,eq \f(c,b)+eq \f(b,c)取得最大值eq \r(5).
三、解答题(本大题共5小题,共74分.)
18.(14分)已知:函数f(x)=eq \r(2)(sin x-cs x).
(1)求函数f(x)的最小正周期和值域;
(2)若函数f(x)的图象过点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α,\f(6,5))),eq \f(π,4)<α解 (1)f(x)=eq \r(2)(sin x-cs x)
=2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(sin x·\f(\r(2),2)-cs x·\f(\r(2),2)))=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,4))).
∴函数的最小正周期为2π,值域为{y|-2≤y≤2}.
(2)依题意得,2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(π,4)))=eq \f(6,5),sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(π,4)))=eq \f(3,5),
∵eq \f(π,4)<α∴cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(π,4)))=eq \r(1-sin2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(π,4))))=eq \r(1-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,5)))2)=eq \f(4,5),
∴f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)+α))=2sineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)+α))-\f(π,4)))
=2sineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(π,4)))+\f(π,4)))
=2eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(π,4)))cs \f(π,4)+cs\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(π,4)))sin \f(π,4)))
=2×eq \f(\r(2),2)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,5)+\f(4,5)))=eq \f(7\r(2),5).
19.(15分)如图,在四棱锥P-ABCD中,已知PA⊥平面ABCD,AB∥CD,AB⊥BC,CD=2AB=4,BC=2eq \r(2).
(1)求证:PC⊥BD;
(2)若直线AB与平面PBD所成的角为eq \f(π,6),求PA的长.
解 (1)连接AC,在△ABC中,因为AB⊥BC,AB=2,BC=2eq \r(2),
所以tan∠ACB=eq \f(AB,BC)=eq \f(\r(2),2).
因为AB∥CD,AB⊥BC,所以CD⊥BC.
在Rt△BCD中,因为CD=4,所以tan∠BDC=eq \f(BC,CD)=eq \f(\r(2),2),
所以tan∠ACB=tan∠BDC,
所以∠ACB=∠BDC.
因为∠ACB+∠ACD=eq \f(π,2),所以∠BDC+∠ACD=eq \f(π,2),所以BD⊥AC.
因为PA⊥平面ABCD,BD⊂平面ABCD,所以PA⊥BD.
又PA⊂平面PAC,AC⊂平面PAC,PA∩AC=A,所以BD⊥平面PAC.
因为PC⊂平面PAC,所以PC⊥BD.
(2)方法一 如图,设PA=t,AC与BD交于点M,连接PM,过点A作AH⊥PM于点H,连接BH.
由(1)知,BD⊥平面PAC,又AH⊂平面PAC,所以BD⊥AH.
因为AH⊥PM,PM⊂平面PBD,BD⊂平面PBD,PM∩BD=M,所以AH⊥平面PBD,
所以∠ABH为直线AB与平面PBD所成的角.
在Rt△ABC中,因为AB=2,BC=2eq \r(2),所以AC=eq \r(AB2+BC2)=2eq \r(3),
所以由三角形相似得AM=eq \f(AB2,AC)=eq \f(2\r(3),3).
在Rt△PAM中,易知AH=eq \f(PA·AM,PM)=eq \f(PA·AM,\r(PA2+AM2))=eq \f(t×\f(2\r(3),3),\r(t2+\f(4,3))).
因为直线AB与平面PBD所成的角为eq \f(π,6),所以∠ABH=eq \f(π,6).
所以sin∠ABH=eq \f(AH,AB)=eq \f(\f(t×\f(2\r(3),3),\r(t2+\f(4,3))),2)=eq \f(1,2),
所以t=2,
所以PA的长为2.
方法二 取CD的中点E,连接AE,
因为AB∥CD,CD=2AB=4,所以AB∥CE且AB=CE,
所以四边形ABCE是平行四边形,所以BC∥AE.
因为AB⊥BC,所以AB⊥AE.
又PA⊥平面ABCD,所以PA⊥AB,PA⊥AE,
故AE,AB,AP两两垂直,故以A为坐标原点,AE,AB,AP所在直线分别为x,y,z轴,建立如图所示的空间直角坐标系,
设PA=t,因为CD=2AB=4,所以A(0,0,0),B(0,2,0),P(0,0,t),D(2eq \r(2),-2,0),所以eq \(AB,\s\up6(→))=(0,2,0),eq \(BP,\s\up6(→))=(0,-2,t),eq \(BD,\s\up6(→))=(2eq \r(2),-4,0).
设平面PBD的法向量为n=(x,y,z),则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(n·\(BP,\s\up6(→))=0,,n·\(BD,\s\up6(→))=0,))即eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(-2y+tz=0,,2\r(2)x-4y=0,))
令x=eq \r(2),则y=1,z=eq \f(2,t),故n=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\r(2),1,\f(2,t)))为平面PBD的一个法向量.
因为直线AB与平面PBD所成的角为eq \f(π,6),
所以sin eq \f(π,6)=|cs〈n,eq \(AB,\s\up6(→))〉|=eq \f(|n·\(AB,\s\up6(→))|,|n|·|\(AB,\s\up6(→))|)=eq \f(2,\r(3+\f(4,t2))×2)
=eq \f(1,2),
所以t=2.
所以PA的长为2.
20.(15分)数列{an}满足: a1=1,a2=2,an+2=[2+(-1)n]an+2,n=1,2,3,….
(1)求a3,a4,并证明数列{a2n+1}是等比数列;
(2)求数列{an}的前2n项和S2n.
解 (1) 当n=1时,a3=a1+2=3,
当n=2时,a4=3a2+2=8,
令n=2k,a2k+2=3a2k+2(k=1,2,3,…),
即a2k+2+1=3(a2k+1)(k=1,2,3,…).
所以数列{a2n+1}是等比数列.
(2)由(1)得,当n为偶数时,an=-1,
当n为奇数时, an+2=an+2,即数列{an}的奇数项构成等差数列,可求得an=n,
{an}的通项公式an=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(n,n是奇数,,-1,n是偶数.))
所以在前2n项中,S奇=n·1+eq \f(1,2)neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(n-1))·2=n2,
S偶=eq \f(3\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-3n)),1-3)-n=eq \f(1,2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(3n+1-3))-n,
S2n=S奇+S偶=eq \f(1,2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(3n+1-3))+n2-n.
21.(15分)已知平面上一动点P到定点C(1,0)的距离与它到直线l:x=4的距离之比为eq \f(1,2).
(1)求点P的轨迹方程;
(2)点O是坐标原点,A,B两点在点P的轨迹上,F是点C关于原点的对称点,若eq \(FA,\s\up6(→))=λeq \(BF,\s\up6(→)),求λ的取值范围.
解 (1)设P(x,y)是所求轨迹上的任意一点,
由动点P到定点C(1,0)的距离与它到直线l:x=4的距离之比为eq \f(1,2),
则eq \f(\r(x-12+y2),|x-4|)=eq \f(1,2),化简得eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1,即点P的轨迹方程为eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1.
(2)由F是点C关于原点的对称点,所以点F的坐标为(-1,0),
设A(x1,y1),B(x2,y2),因为eq \(FA,\s\up6(→))=λeq \(BF,\s\up6(→)),
则(x1+1,y1)=λ(-1-x2,-y2),
可得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x1=-1-λ-λx2,,y1=-λy2,))
∵eq \f(x\\al(2,1),4)+eq \f(y\\al(2,1),3)=1,即eq \f(-1-λ-λx22,4)+eq \f(-λy22,3)=1,①
又由eq \f(x\\al(2,2),4)+eq \f(y\\al(2,2),3)=1,则eq \f(λx22,4)+eq \f(λy22,3)=λ2,②
①-②得eq \f(2λλ+1x2+λ+12,4)=1-λ2,
化简得x2=eq \f(3-5λ,2λ),
∵-2≤x2≤2,∴-2≤eq \f(3-5λ,2λ)≤2,解得eq \f(1,3)≤λ≤3,
所以λ的取值范围是eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(1,3),3)).
22.(15分)已知函数f(x)=ex-ln(x+m),其中m≥1.
(1)设x=0是函数f(x)的极值点,讨论函数f(x)的单调性;
(2)若y=f(x)有两个不同的零点x1和x2,且x1<0①求参数m的取值范围;
②求证:-ln(x2-x1+1)>e-1.
(1)解 f′(x)=ex-eq \f(1,x+m),
若x=0是函数f(x)的极值点,则f′(0)=1-eq \f(1,m)=0,得m=1,经检验满足题意,
此时f′(x)=ex-eq \f(1,x+1),x>-1,
所以当x∈(-1,0)时,f′(x)<0,f(x)单调递减;
当x∈(0,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增.
(2)①解 m≥1, f′(x)=ex-eq \f(1,x+m),x>-m,
记h(x)=f′(x),则h′(x)=ex+eq \f(1,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+m))2)>0,
知f′(x)在区间(-m,+∞)内单调递增.
又∵f′(0)=1-eq \f(1,m)>0, f′(-m+1)=e1-m-1<0,
∴f′(x)在区间(1-m,0)内存在唯一的零点x0,
即f′(x0)=-eq \f(1,x0+m)=0,于是=eq \f(1,x0+m),
x0=-ln(x0+m).
当-m当x>x0时, f′(x)>0,f(x)单调递增.
若y=f(x)有两个不同的零点x1和x2,且x1<0易知x→-m时,f(x)→+∞,x→+∞时,f(x)→+∞,
所以f(0)=1-ln m<0,解得m>e.
②证明 由①中的单调性知,当x∈(x1,x2)时,f(x)<0,又m>e,所以f(-1)=eq \f(1,e)-ln(m-1)所以x1<-1<0所以x2-x1>1,令t=x2-x1>1,
要证-ln(x2-x1+1)>e-1,
即证et-ln(t+1)>e-1.
令h(t)=et-ln(t+1),t≥1,
则h′(t)=et-eq \f(1,t+1)单调递增,
又h′(1)=e-eq \f(1,2)>0,
所以h′(t)>0,h(t)单调递增,
所以h(t)>h(1)=e-ln 2>e-1,
即-ln(x2-x1+1)>e-1.ξ
1
3
5
P
0.4
0.1
x
=2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(sin x·\f(\r(2),2)-cs x·\f(\r(2),2)))=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,4))).
∴函数的最小正周期为2π,值域为{y|-2≤y≤2}.
(2)依题意得,2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(π,4)))=eq \f(6,5),sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(π,4)))=eq \f(3,5),
∵eq \f(π,4)<α
∴f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)+α))=2sineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)+α))-\f(π,4)))
=2sineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(π,4)))+\f(π,4)))
=2eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(π,4)))cs \f(π,4)+cs\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(π,4)))sin \f(π,4)))
=2×eq \f(\r(2),2)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,5)+\f(4,5)))=eq \f(7\r(2),5).
19.(15分)如图,在四棱锥P-ABCD中,已知PA⊥平面ABCD,AB∥CD,AB⊥BC,CD=2AB=4,BC=2eq \r(2).
(1)求证:PC⊥BD;
(2)若直线AB与平面PBD所成的角为eq \f(π,6),求PA的长.
解 (1)连接AC,在△ABC中,因为AB⊥BC,AB=2,BC=2eq \r(2),
所以tan∠ACB=eq \f(AB,BC)=eq \f(\r(2),2).
因为AB∥CD,AB⊥BC,所以CD⊥BC.
在Rt△BCD中,因为CD=4,所以tan∠BDC=eq \f(BC,CD)=eq \f(\r(2),2),
所以tan∠ACB=tan∠BDC,
所以∠ACB=∠BDC.
因为∠ACB+∠ACD=eq \f(π,2),所以∠BDC+∠ACD=eq \f(π,2),所以BD⊥AC.
因为PA⊥平面ABCD,BD⊂平面ABCD,所以PA⊥BD.
又PA⊂平面PAC,AC⊂平面PAC,PA∩AC=A,所以BD⊥平面PAC.
因为PC⊂平面PAC,所以PC⊥BD.
(2)方法一 如图,设PA=t,AC与BD交于点M,连接PM,过点A作AH⊥PM于点H,连接BH.
由(1)知,BD⊥平面PAC,又AH⊂平面PAC,所以BD⊥AH.
因为AH⊥PM,PM⊂平面PBD,BD⊂平面PBD,PM∩BD=M,所以AH⊥平面PBD,
所以∠ABH为直线AB与平面PBD所成的角.
在Rt△ABC中,因为AB=2,BC=2eq \r(2),所以AC=eq \r(AB2+BC2)=2eq \r(3),
所以由三角形相似得AM=eq \f(AB2,AC)=eq \f(2\r(3),3).
在Rt△PAM中,易知AH=eq \f(PA·AM,PM)=eq \f(PA·AM,\r(PA2+AM2))=eq \f(t×\f(2\r(3),3),\r(t2+\f(4,3))).
因为直线AB与平面PBD所成的角为eq \f(π,6),所以∠ABH=eq \f(π,6).
所以sin∠ABH=eq \f(AH,AB)=eq \f(\f(t×\f(2\r(3),3),\r(t2+\f(4,3))),2)=eq \f(1,2),
所以t=2,
所以PA的长为2.
方法二 取CD的中点E,连接AE,
因为AB∥CD,CD=2AB=4,所以AB∥CE且AB=CE,
所以四边形ABCE是平行四边形,所以BC∥AE.
因为AB⊥BC,所以AB⊥AE.
又PA⊥平面ABCD,所以PA⊥AB,PA⊥AE,
故AE,AB,AP两两垂直,故以A为坐标原点,AE,AB,AP所在直线分别为x,y,z轴,建立如图所示的空间直角坐标系,
设PA=t,因为CD=2AB=4,所以A(0,0,0),B(0,2,0),P(0,0,t),D(2eq \r(2),-2,0),所以eq \(AB,\s\up6(→))=(0,2,0),eq \(BP,\s\up6(→))=(0,-2,t),eq \(BD,\s\up6(→))=(2eq \r(2),-4,0).
设平面PBD的法向量为n=(x,y,z),则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(n·\(BP,\s\up6(→))=0,,n·\(BD,\s\up6(→))=0,))即eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(-2y+tz=0,,2\r(2)x-4y=0,))
令x=eq \r(2),则y=1,z=eq \f(2,t),故n=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\r(2),1,\f(2,t)))为平面PBD的一个法向量.
因为直线AB与平面PBD所成的角为eq \f(π,6),
所以sin eq \f(π,6)=|cs〈n,eq \(AB,\s\up6(→))〉|=eq \f(|n·\(AB,\s\up6(→))|,|n|·|\(AB,\s\up6(→))|)=eq \f(2,\r(3+\f(4,t2))×2)
=eq \f(1,2),
所以t=2.
所以PA的长为2.
20.(15分)数列{an}满足: a1=1,a2=2,an+2=[2+(-1)n]an+2,n=1,2,3,….
(1)求a3,a4,并证明数列{a2n+1}是等比数列;
(2)求数列{an}的前2n项和S2n.
解 (1) 当n=1时,a3=a1+2=3,
当n=2时,a4=3a2+2=8,
令n=2k,a2k+2=3a2k+2(k=1,2,3,…),
即a2k+2+1=3(a2k+1)(k=1,2,3,…).
所以数列{a2n+1}是等比数列.
(2)由(1)得,当n为偶数时,an=-1,
当n为奇数时, an+2=an+2,即数列{an}的奇数项构成等差数列,可求得an=n,
{an}的通项公式an=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(n,n是奇数,,-1,n是偶数.))
所以在前2n项中,S奇=n·1+eq \f(1,2)neq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(n-1))·2=n2,
S偶=eq \f(3\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-3n)),1-3)-n=eq \f(1,2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(3n+1-3))-n,
S2n=S奇+S偶=eq \f(1,2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(3n+1-3))+n2-n.
21.(15分)已知平面上一动点P到定点C(1,0)的距离与它到直线l:x=4的距离之比为eq \f(1,2).
(1)求点P的轨迹方程;
(2)点O是坐标原点,A,B两点在点P的轨迹上,F是点C关于原点的对称点,若eq \(FA,\s\up6(→))=λeq \(BF,\s\up6(→)),求λ的取值范围.
解 (1)设P(x,y)是所求轨迹上的任意一点,
由动点P到定点C(1,0)的距离与它到直线l:x=4的距离之比为eq \f(1,2),
则eq \f(\r(x-12+y2),|x-4|)=eq \f(1,2),化简得eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1,即点P的轨迹方程为eq \f(x2,4)+eq \f(y2,3)=1.
(2)由F是点C关于原点的对称点,所以点F的坐标为(-1,0),
设A(x1,y1),B(x2,y2),因为eq \(FA,\s\up6(→))=λeq \(BF,\s\up6(→)),
则(x1+1,y1)=λ(-1-x2,-y2),
可得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x1=-1-λ-λx2,,y1=-λy2,))
∵eq \f(x\\al(2,1),4)+eq \f(y\\al(2,1),3)=1,即eq \f(-1-λ-λx22,4)+eq \f(-λy22,3)=1,①
又由eq \f(x\\al(2,2),4)+eq \f(y\\al(2,2),3)=1,则eq \f(λx22,4)+eq \f(λy22,3)=λ2,②
①-②得eq \f(2λλ+1x2+λ+12,4)=1-λ2,
化简得x2=eq \f(3-5λ,2λ),
∵-2≤x2≤2,∴-2≤eq \f(3-5λ,2λ)≤2,解得eq \f(1,3)≤λ≤3,
所以λ的取值范围是eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(1,3),3)).
22.(15分)已知函数f(x)=ex-ln(x+m),其中m≥1.
(1)设x=0是函数f(x)的极值点,讨论函数f(x)的单调性;
(2)若y=f(x)有两个不同的零点x1和x2,且x1<0
②求证:-ln(x2-x1+1)>e-1.
(1)解 f′(x)=ex-eq \f(1,x+m),
若x=0是函数f(x)的极值点,则f′(0)=1-eq \f(1,m)=0,得m=1,经检验满足题意,
此时f′(x)=ex-eq \f(1,x+1),x>-1,
所以当x∈(-1,0)时,f′(x)<0,f(x)单调递减;
当x∈(0,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增.
(2)①解 m≥1, f′(x)=ex-eq \f(1,x+m),x>-m,
记h(x)=f′(x),则h′(x)=ex+eq \f(1,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+m))2)>0,
知f′(x)在区间(-m,+∞)内单调递增.
又∵f′(0)=1-eq \f(1,m)>0, f′(-m+1)=e1-m-1<0,
∴f′(x)在区间(1-m,0)内存在唯一的零点x0,
即f′(x0)=-eq \f(1,x0+m)=0,于是=eq \f(1,x0+m),
x0=-ln(x0+m).
当-m
若y=f(x)有两个不同的零点x1和x2,且x1<0
所以f(0)=1-ln m<0,解得m>e.
②证明 由①中的单调性知,当x∈(x1,x2)时,f(x)<0,又m>e,所以f(-1)=eq \f(1,e)-ln(m-1)
要证-ln(x2-x1+1)>e-1,
即证et-ln(t+1)>e-1.
令h(t)=et-ln(t+1),t≥1,
则h′(t)=et-eq \f(1,t+1)单调递增,
又h′(1)=e-eq \f(1,2)>0,
所以h′(t)>0,h(t)单调递增,
所以h(t)>h(1)=e-ln 2>e-1,
即-ln(x2-x1+1)>e-1.ξ
1
3
5
P
0.4
0.1
x
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