2020-2021学年山西省临汾市高二下)期末考试数学(理)试卷人教A版(2019)(Word含解析)
展开1. 设z5−12i=13i,则z¯=( )
A.1213+513iB.1213−513iC.−1213+513iD.−1213−513i
2. 已知集合A=x|2x2−5x−3<0,则( )
A.3∈AB.0∉AC.0,1⊆AD.A∩0,4=1,3
3. 已知直线l:x−y−2=0经过抛物线C:y2=2px的焦点,则p=( )
A.2B.4C.6D.8
4. 设正项等比数列an的前n项和为Sn,且S2=5,S3=21,则an=( )
A.4n−1B.4nC.2n+1D.2n+2
5. 设l,m是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,则下面结论正确的是( )
A.若l//α,m⊂α,则l//mB.若l⊥α,α⊥β,则l//β
C.若l//α,α//β,则l//βD.若l⊥α,α//β,m⊂β,则l⊥m
6. 为了解某地中学生的身高情况,随机测量了300名中学生的身高(单位:cm),所得的数据均在130,180内,将数据按照[130,140),[140,150),[150,160),[160,170),[170,180]分成5组,制成了如图所示的频率分布直方图,这300名学生中身高不低于150cm的有( )
A.195人B.180人C.210人D.225人
7. 函数fx=2csωx+φω>0,|φ|<π2的部分图象如图所示,则fπ12=( )
A.1B.−1C.6−22D.2+62
8. 南北朝时期的数学古籍《张丘建算经》有如下一题:“今有十等人,每等一人,宫赐金以等次差(即等差)降之.上三人,得金四斤,持出;下四人后入得三斤,持出;中间三人未得者,亦依等次更给.”意思是皇帝赏赐十人黄金,将十人分成十个不同的等级,每个等级的人与他下一等级的人分得的黄金之差相同,已知上三等级的三人共分得黄金4斤,下四等级的四人共分得黄金3斤,则中间三等级的三人共分得黄金( )
A.13926斤B.8326斤C.7926斤D.6526斤
9. 已知函数fx=x+lnx的图象在x=1处的切线也是函数gx=x2+ax−1的图象的切线,则a=( )
A.2+22B.2−22C.−2D.2
10. 6个人从左到右排成一排,若甲、乙、丙3人相邻,且甲不站最左端,则不同的站法共有( )
A.180种B.144种C.136种D.132种
11. 已知定义在0,π上的函数fx的导函数是f′x,且∀x∈0,π,fxcsx−f′xsinx>0,则( )
A.3fπ2>2fπ3B.fπ4
12. 棱长为22的正四面体ABCD的4个顶点都在球O的表面上,E,F分别为棱AB的中点,则经过点E,F两点的球的截面面积的最小值为( )
A.π4B.πC.5π2D.4π
二、填空题
若x,y满足约束条件x+y≤6,x≥1,y≥1,则z=2x−y的最小值为________.
已知向量AB→=2,3,AC→=4,2,则AB→⋅BC→=________.
某服装专卖店的某款上衣的月销量X服从正态分布N120,36,若PX≤k=0.9772,则k=________.
(参考数据:Pμ−σ
已知F是双曲线x2a2−y2b2=1a>0,b>0的右焦点,以OF(O为坐标原点)为直径的圆与双曲线的一个交点为A,若OA的倾斜角为π6,则该双曲线的离心率为________ .
三、解答题
在△ABC中,sinC+sinA−B−sinA=0.
(1)求B;
(2)若AC=6,求△ABC面积的最大值.
青少年的健康成长关系到国家的富强和民族的昌盛.某学校为了增强学生的体质,号召全校学生积极参与跑步运动.现收集了该校200名学生最近一个月的跑步里程(单位:千米),得到如下频数分布表:
(1)请将下面的列联表补充完整,并根据列联表判断是否有99%的把握认为跑步里程是否小于120千米与学生性别有关;
(2)根据(1)中列联表的数据,按性别用分层抽样的方法从跑步里程≥120千米的学生中抽取6名,再从这6名学生中任选3名,记选中的女学生人数为X,求X的分布列及期望.
附:K2=nad−bc2a+bc+da+cb+d,n=a+b+c+d.
如图,在多面体ABCDEF中,平面ABCD⊥平面ABFE,四边形ABCD是正方形,四边形ABFE是等腰梯形.已知EF=2AB=4,AE=10.
(1)证明:DF⊥BE.
(2)求二面角D−BF−E的余弦值.
已知椭圆C:x2a2+y2b2=1a>b>0的短轴长为4,且过点P2,3.
(1)求C的方程;
(2)已知点F为C的右焦点,过点F的直线l与C交于A,B两点,射线OQ(O为坐标原点)与直线l垂直且与C交于点Q,试问12|AB|+1|OQ|2是否为定值?若是,求出该定值;若不是,请说明理由.
已知函数fx=x+aex.
(1)求fx的单调区间;
(2)已知0
在直角坐标系xOy中,曲线C1的参数方程为x=3csα,y=3+3sinα(α为参数),曲线C2的参数方程为x=t22y=2t’(t为参数).以原点为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系.
(1)求C1与C2的极坐标方程;
(2)已知直线l:θ=π4与C1交于O,A两点,l与C2交于O,B两点,求|AB|.
已知函数fx=|2x+3|−|2x−1|.
(1)求不等式fx≤2的解集;
(2)已知fx的最大值为m,且正数a,b满足ma+b=ab,求a+mb的最小值.
参考答案与试题解析
2020-2021学年山西省临汾市高二(下)期末考试数学(理)试卷
一、选择题
1.
【答案】
D
【考点】
复数代数形式的乘除运算
共轭复数
【解析】
此题暂无解析
【解答】
因为z=13i5−12i=i5+12i13=−1213+513i,
所以z¯=−1213−513i.
故选D.
2.
【答案】
C
【考点】
集合的包含关系判断及应用
一元二次不等式的解法
交集及其运算
【解析】
无
【解答】
解:因为A=x|2x2−5x−3<0=x|−12
故选C.
3.
【答案】
B
【考点】
抛物线的求解
【解析】
无
【解答】
解:由题可知,C的焦点坐标为Fp2,0,将F代入l,
则p2−2=0,解得p=4.
故选B.
4.
【答案】
A
【考点】
等比数列的前n项和
【解析】
无
【解答】
解:设an的公比为qq>0,
则S3S2=1+q+q21+q=215,
解得q=4或q=−45(舍去),
S2=a1+4a1=5,解得a1=1,
所以an=4n−1.
故选A.
5.
【答案】
D
【考点】
空间中直线与直线之间的位置关系
空间中平面与平面之间的位置关系
空间中直线与平面之间的位置关系
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:若l//α,m⊂α,则l//m或l与m异面.
若l⊥α,α⊥β,则l//β或l⊂β.
若l//α,α//β,则l//β或l⊂β.
若l⊥α,α//β,m⊂β,则l⊥β,l⊥m.
故选D.
6.
【答案】
A
【考点】
频率分布直方图
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:这300名学生中身高不低于150cm的有300×0.025+0.030+0.010×10=195人.
故选A.
7.
【答案】
C
【考点】
由y=Asin(ωx+φ)的部分图象确定其解析式
两角和与差的余弦公式
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:由图可知,fx的最小正周期 T=16π9−π952=2π3 ,所以ω=3.
因为fπ9=0,所以π3+φ=π2+2kπ,k∈Z.
又|φ|<π2,所以φ=π6,
即fx=2cs3x+π6,fπ12=2csπ4+π6=6−22.
故选C.
8.
【答案】
B
【考点】
等差数列的通项公式
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:由题可知,这十人分得的黄金重量成等差数列,设分得黄金最多的一等人分得黄金a1斤,公差为d,
则a1+a2+a3=4,a7+a8+a9+a10=3, 即3a1+3d=4,4a1+30d=3,解得 a1=3726,d=−778,
故a4+a5+a6=3a1+12d=8326,即中间三等级的三人共分得黄金8326斤.
故选B.
9.
【答案】
D
【考点】
利用导数研究曲线上某点切线方程
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:因为fx=x+lnx,
所以f′x=1+1x,f1=1,f′1=2,
所以fx在x=1处的切线方程为y=2x−1.
g′(x)=2x+a,
设y=2x−1与g(x)相切于(x0,x02+ax0−1),
则2x0+a=2,x02+ax0−1=2x0−1,
解得a=2.
故选D.
10.
【答案】
D
【考点】
排列、组合及简单计数问题
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:若甲站在乙、丙的左侧,则不同的站法有A22C31A33=36种;
若乙、丙2人中有人站在甲的左侧,则不同的站法有C21A22A44=96种.故总的站法有132种.
故选D.
11.
【答案】
C
【考点】
利用导数研究函数的单调性
三角函数的恒等变换及化简求值
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:构造函数gx=fxsinx,
则g′x=f′xsinx−fxcsxsin2x.
因为fxcsx−f′xsinx>0,
所以gx是减函数,
故gπ2
gπ12>g11π12,因为sinπ12=sin11π12,所以fπ12>f11π12,C正确;
gπ4>gπ2,即2fπ4>fπ2,但是fπ4,fπ2的符号不确定,故22fπ4与fπ2的大小不确定,D不正确.
故选C.
12.
【答案】
C
【考点】
球内接多面体
截面及其作法
【解析】
【解答】
解:如图,将正四面体ABCD补成正方体,
则正四面体ABCD的棱为正方体的面上对角线,
则正方体的中心即正四面体ABCD外接球的球心O,且正方体的棱长为2,外接球的半径为3.
作EF的中点为G,连接OE,OF,OG,
则OE=OF=1,EF=2,OG=22.
设经过E,F两点的球的截面为α,
当OG⊥α时,截面面积最小,此时截面面积为π32−222=5π2.
故选C .
二、填空题
【答案】
−3
【考点】
简单线性规划
求线性目标函数的最值
【解析】
作出不等式组对应的平面区域,利用目标函数的几何意义,求目标函数z=2x−y的最小值.
【解答】
解:作出不等式组表示的平面区域,如图所示,
作出直线l:2x−y=0,平移直线l,由图可得,
当直线经过点A(1,5)时,直线在y轴上的截距最大,此时z=2x−y取得最小值,
∴ z=2x−y最小值是zmin=2×1−5=−3.
故答案为:−3.
【答案】
1
【考点】
平面向量数量积的运算
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:因为BC→=AC→−AB→=2,−1,
所以AB→⋅BC→=2×2−3×1=1.
故答案为:1.
【答案】
132
【考点】
正态分布的密度曲线
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:因为μ=120,σ=6,PX≤μ+2σ=0.95442+0.5=0.9772,所以k=μ+2σ=132.
故答案为:132.
【答案】
13+13
【考点】
双曲线的离心率
余弦定理
【解析】
【解答】
解:设F1是双曲线x2a2−y2b2=1a>0,b>0的左焦点,连接AF1,OA,AF,
则|AF|=c2,|AF1|=2a+c2.
在三角形AF1F中,由余弦定理得2a+c22=2c2+c22−2×2c×c2×csπ3,
则2a+c2=13c2,即e=ca=13+13 .
故答案为:13+13 .
三、解答题
【答案】
解:(1)因为A+B+C=π,
所以sinC=sinA+B,
所以sinC+sinA−B−sinA=sinA+B+
sinA−B−sinA=2sinAcsB−sinA=0.
因为sinA≠0,
所以2csB−1=0,即csB=12.
又B∈0,π,所以B=π3.
(2)因为AC2=AB2+BC2−2AB⋅BCcsB≥AB⋅BC,
当且仅当AB=AC时,等号成立.
又AC=6,所以AB⋅BC≤36,
所以△ABC的面积S=12AB⋅BCsinB≤93,
故△ABC面积的最大值为93.
【考点】
三角函数的恒等变换及化简求值
正弦定理
余弦定理
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:(1)因为A+B+C=π,
所以sinC=sinA+B,
所以sinC+sinA−B−sinA=sinA+B+
sinA−B−sinA=2sinAcsB−sinA=0.
因为sinA≠0,
所以2csB−1=0,即csB=12.
又B∈0,π,所以B=π3.
(2)因为AC2=AB2+BC2−2AB⋅BCcsB≥AB⋅BC,
当且仅当AB=AC时,等号成立.
又AC=6,所以AB⋅BC≤36,
所以△ABC的面积S=12AB⋅BCsinB≤93,
故△ABC面积的最大值为93.
【答案】
解:(1)由题可知,补充完整的列联表如下:
则K2=nad−bc2a+bc+da+cb+d=20040×80−60×202100×100×60×140=20021≈9.524.
因为9.524>6.635,所以有99%的把握认为跑步里程是否小于120千米与学生性别有关.
(2)由(1)可知,这200名学生中,有40名男学生的跑步里程≥120千米,20名女学生的跑步里程≥120千米.用分层抽样的方法抽取6人,其中男学生人数为4060×6=4,女学生人数为2060×6=2.由题可知,X的可能取值为0,1,2,
且PX=0=C43C63=15,PX=1=C42C21C63=35,PX=2=C41C22C63=15,
故X的分布列为
EX=0×15+1×35+2×15=1.
【考点】
独立性检验
离散型随机变量的期望与方差
离散型随机变量及其分布列
分层抽样方法
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:(1)由题可知,补充完整的列联表如下:
则K2=nad−bc2a+bc+da+cb+d=20040×80−60×202100×100×60×140=20021≈9.524.
因为9.524>6.635,所以有99%的把握认为跑步里程是否小于120千米与学生性别有关.
(2)由(1)可知,这200名学生中,有40名男学生的跑步里程≥120千米,20名女学生的跑步里程≥120千米.用分层抽样的方法抽取6人,其中男学生人数为4060×6=4,女学生人数为2060×6=2.由题可知,X的可能取值为0,1,2,
且PX=0=C43C63=15,PX=1=C42C21C63=35,PX=2=C41C22C63=15,
故X的分布列为
EX=0×15+1×35+2×15=1.
【答案】
(1)证明:如图,连接AF并与BE交于点O,过A点作AG⊥EF,垂足为G.
因为四边形ABFE是等腰梯形,EF=2AB=4,AE=10,
所以EG=1,AG=3.
又FG=EF−EG=3=AG,
所以△AFG是等腰直角三角形,则∠AFG=45∘.
同理可得∠BEG=45∘,
所以AF⊥BE.
因为平面ABCD⊥平面ABFE,平面ABCD∩平面ABFE=AB,四边形ABCD是正方形,
所以AD⊥平面ABFE.
又BE⊂平面ABFE,
所以AD⊥BE.
因为AF∩AD=A,
所以BE⊥平面ADF.
又DF⊂平面ADF,所以DF⊥BE.
(2)解:以A为原点,射线AG为x轴的正半轴,建立空间直角坐标系A−xyz,
则B0,2,0,D0,0,2,F3,3,0,BD→=0,−2,2,DF→=3,3,−2.
设平面BDF的一个法向量m=x0,y0,z0,
则−2y0+2z0=0,3x0+3y0−2z0=0,令y0=1,则z0=1,x0=−13,即m=−13,1,1.
易知平面BEF的一个法向量n=0,0,1,
则cs⟨m→,n→⟩=m→⋅n→|m→||n→|=119+1+1=31919.
由图可知,二面角D−BF−E为锐角,所以二面角D−BF−E的余弦值为31919.
【考点】
空间中直线与直线之间的位置关系
两条直线垂直的判定
用空间向量求平面间的夹角
【解析】
此题暂无解析
【解答】
(1)证明:如图,连接AF并与BE交于点O,过A点作AG⊥EF,垂足为G.
因为四边形ABFE是等腰梯形,EF=2AB=4,AE=10,
所以EG=1,AG=3.
又FG=EF−EG=3=AG,
所以△AFG是等腰直角三角形,则∠AFG=45∘.
同理可得∠BEG=45∘,
所以AF⊥BE.
因为平面ABCD⊥平面ABFE,平面ABCD∩平面ABFE=AB,四边形ABCD是正方形,
所以AD⊥平面ABFE.
又BE⊂平面ABFE,
所以AD⊥BE.
因为AF∩AD=A,
所以BE⊥平面ADF.
又DF⊂平面ADF,所以DF⊥BE.
(2)解:以A为原点,射线AG为x轴的正半轴,建立空间直角坐标系A−xyz,
则B0,2,0,D0,0,2,F3,3,0,BD→=0,−2,2,DF→=3,3,−2.
设平面BDF的一个法向量m=x0,y0,z0,
则−2y0+2z0=0,3x0+3y0−2z0=0,令y0=1,则z0=1,x0=−13,即m=−13,1,1.
易知平面BEF的一个法向量n=0,0,1,
则cs⟨m→,n→⟩=m→⋅n→|m→||n→|=119+1+1=31919.
由图可知,二面角D−BF−E为锐角,所以二面角D−BF−E的余弦值为31919.
【答案】
解:(1)将点P2,3代入C的方程得4a2+3b2=1,
因为2b=4,即b=2,所以a=4,
所以C的方程为x216+y24=1.
(2)12|AB|+1|OQ|2为定值,且该定值为516,求解过程如下:
①当直线l的斜率不存在或为0时,结论易求.
②当直线l的斜率存在且不为0时,设直线l的方程为y=kx−23,Ax1,y1,Bx2,y2.
联立方程x216+y24=1,y=kx−23,得1+4k2x2−163k2x+48k2−16=0,
由题意知Δ>0,x1+x2=163k21+4k2,x1x2=48k2−161+4k2,
所以|AB|=1+k2⋅x1+x22−4x1x2=8+8k21+4k2.
又射线OQ⊥l,所以OQ的方程为y=−1kx,设Qx0,y0,
联立方程 x216+y24=1,y=−1kx,得4+k2x2−16k2=0.
所以|OQ|2=x02+y02=16+16k24+k2,
所以12|AB|+1|OQ|2=1+4k216+16k2+4+k216+16k2=516.
综上,12|AB|+1|OQ|2为定值,且该定值为516.
【考点】
椭圆的标准方程
圆锥曲线中的定点与定值问题
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:(1)将点P2,3代入C的方程得4a2+3b2=1,
因为2b=4,即b=2,所以a=4,
所以C的方程为x216+y24=1.
(2)12|AB|+1|OQ|2为定值,且该定值为516,求解过程如下:
①当直线l的斜率不存在或为0时,结论易求.
②当直线l的斜率存在且不为0时,设直线l的方程为y=kx−23,Ax1,y1,Bx2,y2.
联立方程x216+y24=1,y=kx−23,得1+4k2x2−163k2x+48k2−16=0,
由题意知Δ>0,x1+x2=163k21+4k2,x1x2=48k2−161+4k2,
所以|AB|=1+k2⋅x1+x22−4x1x2=8+8k21+4k2.
又射线OQ⊥l,所以OQ的方程为y=−1kx,设Qx0,y0,
联立方程 x216+y24=1,y=−1kx,得4+k2x2−16k2=0.
所以|OQ|2=x02+y02=16+16k24+k2,
所以12|AB|+1|OQ|2=1+4k216+16k2+4+k216+16k2=516.
综上,12|AB|+1|OQ|2为定值,且该定值为516.
【答案】
解:(1)因为fx=x+aex,
所以f′x=x+a+1ex,
当x<−a−1时,f′x<0;当x>−a−1时,f′x>0,
综上所述,fx的单调递增区间为−a−1,+∞,单调递减区间为−∞,−a−1.
(2)fx+lnaaea≥0等价于:
x+aex+a+lnaa=x+aex+a−lna−1elna−1≥0,
即x+aex+a≥lna−1elna−1,
令函数gx=xex,则g′x=x+1ex,
gx在区间−1,+∞上单调递增.
因为0所以x+a,lna−1∈−1,+∞,
所以x+aex+a≥lna−1elna−1等价于gx+a≥glna−1,
即x+a≥lna−1,
因为x∈1−1e,1+e,所以a+lna+1−1e≥0,
令函数ℎx=x+lnx+1−1e,
则ℎx是增函数,且ℎ1e=0,故a≥1e,
综上所述,a的取值范围是[1e,e).
【考点】
利用导数研究函数的单调性
利用导数研究不等式恒成立问题
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:(1)因为fx=x+aex,
所以f′x=x+a+1ex,
当x<−a−1时,f′x<0;当x>−a−1时,f′x>0,
综上所述,fx的单调递增区间为−a−1,+∞,单调递减区间为−∞,−a−1.
(2)fx+lnaaea≥0等价于:
x+aex+a+lnaa=x+aex+a−lna−1elna−1≥0,
即x+aex+a≥lna−1elna−1,
令函数gx=xex,则g′x=x+1ex,
gx在区间−1,+∞上单调递增.
因为0所以x+a,lna−1∈−1,+∞,
所以x+aex+a≥lna−1elna−1等价于gx+a≥glna−1,
即x+a≥lna−1,
因为x∈1−1e,1+e,所以a+lna+1−1e≥0,
令函数ℎx=x+lnx+1−1e,
则ℎx是增函数,且ℎ1e=0,故a≥1e,
综上所述,a的取值范围是[1e,e).
【答案】
解:(1)由x=3csα,y=3+3sinα(α为参数),得x2+y−32=9,
即x2+y2−6y=0,
故C1的极坐标方程为ρ2−6ρsinθ=0,即ρ=6sinθ.
由x=t22y=2t’(t为参数),得y2=8x,
故C2的极坐标方程为ρ2sin2θ=8ρcsθ,即ρsin2θ=8csθ.
(2)联立方程组ρ=6sinθ,θ=π4,解得ρ=32,则|OA|=32,
联立方程组ρsin2θ=8csθ,θ=π4,解得ρ=82,则|OB|=82,
故|AB|=||OA|−|OB||=52.
【考点】
参数方程与普通方程的互化
圆的极坐标方程
抛物线的极坐标方程
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:(1)由x=3csα,y=3+3sinα(α为参数),得x2+y−32=9,
即x2+y2−6y=0,
故C1的极坐标方程为ρ2−6ρsinθ=0,即ρ=6sinθ.
由x=t22y=2t’(t为参数),得y2=8x,
故C2的极坐标方程为ρ2sin2θ=8ρcsθ,即ρsin2θ=8csθ.
(2)联立方程组ρ=6sinθ,θ=π4,解得ρ=32,则|OA|=32,
联立方程组ρsin2θ=8csθ,θ=π4,解得ρ=82,则|OB|=82,
故|AB|=||OA|−|OB||=52.
【答案】
解:(1)因为f(x)=|2x+3|−|2x−1|=4,x≥12,4x+2,−32
(2)因为|2x+3|−|2x−1|≤|2x+3−2x−1|=4,
所以m=4.
由 4a+b=ab,得4b+1a=1,
则a+4b=4b+1aa+4b=4ab+17+4ba≥25,
当且仅当a=b=5时,等号成立,故a+mb的最小值为25.
【考点】
绝对值不等式的解法与证明
基本不等式
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:(1)因为f(x)=|2x+3|−|2x−1|=4,x≥12,4x+2,−32
(2)因为|2x+3|−|2x−1|≤|2x+3−2x−1|=4,
所以m=4.
由 4a+b=ab,得4b+1a=1,
则a+4b=4b+1aa+4b=4ab+17+4ba≥25,
当且仅当a=b=5时,等号成立,故a+mb的最小值为25.里程:千米
[30,60)
[60,90)
[90,120)
[120,150)
150,180
频数
30
60
50
40
20
跑步里程≥120千米
跑步里程<120千米
总计
男学生
40
女学生
80
总计
200
PK2≥k0
0.10
0.05
0.010
0.001
k0
2.706
3.841
6.635
10.828
跑步里程≥120千米
跑步里程<120千米
总计
男学生
40
60
100
女学生
20
80
100
总计
60
140
200
X
0
1
2
P
15
35
15
跑步里程≥120千米
跑步里程<120千米
总计
男学生
40
60
100
女学生
20
80
100
总计
60
140
200
X
0
1
2
P
15
35
15
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