2020-2021学年陕西省高二(上)期末数学试卷(文科)人教A版(Word 含解析)
展开1. 命题“对任意的x∈R,x3−2x+1≤0”的否定是( )
A.不存在x∈R,x3−2x+1≤0B.存在x∈R,x3−2x+1≤0
C.存在x∈R,x3−2x+1>0D.对任意的x∈R,x3−2x+1>0
2. “p或q为真”是“非p为假”的( )
A.充分不必要条件B.必要不充分条件
C.充要条件D.既不充分也不必要条件
3. 若=a+bi(a, b∈R),则a2019+b2020=( )
A.−1B.0C.1D.2
4. 与双曲线的焦点相同,且长轴长为的椭圆的标准方程为( )
A.B.C.D.
5. 已知函数f(x)=x3−2x2,x∈[−1, 3],则下列说法不正确的是( )
A.最大值为9B.最小值为−3
C.函数f(x)在区间[1, 3]上单调递增D.x=0是它的极大值点
6. 双曲线x2a2−y23=1(a>0)有一个焦点与抛物线y2=8x的焦点重合,则双曲线的渐近线方程为( )
A.y=±12xB.y=±2xC.y=±33xD.y=±3x
7. 函数y=xcsx−sinx在下面哪个区间内是减函数( )
A.B.(π, 2π)C.D.(2π, 3π)
8. 已知函数,则下列选项正确的是( )
A.f(e)
9. 已知椭圆E:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的右焦点为F,短轴的一个端点为M,直线l:3x−4y=0交椭圆E于A,B两点,若|AF|+|BF|=4,点M到直线l的距离不小于45,则椭圆E的离心率的取值范围是( )
A.(0, 32]B.(0, 34]C.[32, 1)D.[34, 1)
10. 已知函数f(x)=ax3−3x2+1,若f(x)存在唯一的零点x0,且x0>0,则a的取值范围是( )
A.(2, +∞)B.(−∞, −2)C.(1, +∞)D.(−∞, −1)
11. 如图所示点F是抛物线y2=8x的焦点,点A,B分别在抛物线y2=8x及圆x2+y2−4x−12=0的实线部分上运动,且AB总是平行于x轴,则△FAB的周长的取值范围是( )
A.(6, 10)B.(8, 12)C.[6, 8]D.[8, 12]
12. 设f(x)是定义在R上的函数,其导函数为f′(x),若f(x)−f′(x)<1,f(0)=2021,则不等式f(x)>2020⋅ex+1(e为自然对数的底数)解集为( )
A.(−∞, 0)∪(0, +∞)B.(2020, +∞)
C.(0, +∞)D.(−∞, 0)∪(2020, +∞)
二、填空题(共4小题,每小题5分,共20分)
已知复数z=11+i+i(i为虚数单位),则|z|=________.
命题“∃x0∈R,满足不等式”是假命题,则m的取值范围为________.
如图所示,抛物线形拱桥的跨度是20米,拱高是4米,在建桥时,每隔4米需要用一支柱支撑,则其中最长的支柱的长度为________米.
已知函数f(x)的导数f′(x)=a(x+1)(x−a),若f(x)在x=a处取到极大值,则a的取值范围是________.
三、解答题(共6小题,共70分)
(1)已知椭圆的离心率为,点(2,)在C上.求椭圆C的方程;
(2)求与椭圆4x2+5y2=20有相同的焦点,且顶点在原点的抛物线方程.
设关于x的不等式x2≤5x−4的解集为A,不等式x2−(a+2)x+2a≤0(a≥2)的解集为B.
(1)求集合A,B;
(2)若x∈A是x∈B的必要条件,求实数a的取值范围.
已知m∈R,命题p:方程x2m−1+y27−m=1表示焦点在y轴上的椭圆;命题q:“方程x2+y2−2x+(2m−6)y+m2−14m+26=0表示圆心在第一象限的圆”.
(1)若命题p是真命题,求实数m的取值范围;
(2)若命题p和q均为假命题,求实数m的取值范围.
函数.
(1)求曲线y=f(x)在点(2, f(2))处的切线方程;
(2)求f(x)在区间上的最大值.
已知中心在原点的椭圆的一个焦点为F1(3, 0),点M(4, y)(y>0)为椭圆上一点,△MOF1的面积为.
(1)求椭圆C的方程;
(2)是否存在平行于OM的直线l,使得直线l与椭圆C相交于A、B两点,且以线段AB为直径的圆恰好经过原点?若存在,求出l的方程,若不存在,说明理由.
已知f(x)=ax−lnx,x∈(0, e],g(x)=lnxx,其中e是自然常数,a∈R.
(1)讨论a=1时,函数f(x)的单调性和极值;
(2)求证:在(1)的条件下,f(x)>g(x)+12;
(3)是否存在实数a使f(x)的最小值是3?若存在,求出a的值;若不存在,说明理由.
参考答案与试题解析
2020-2021学年陕西省高二(上)期末数学试卷(文科)
一、选择题(共12小题,每小题5分,共60分).
1.
【答案】
C
【考点】
命题的否定
【解析】
根据全称命题的否定是特称命题,任意改存在,结论否定,写出对应的命题即可.
【解答】
全称命题“对任意的x∈R,x3−2x+7≤0”,
它的否定是特称命题:“存在x∈R,x3−4x+1>0”.
2.
【答案】
B
【考点】
充分条件、必要条件、充要条件
【解析】
根据充分条件和必要条件的定义分别进行判断即可.
【解答】
“非p为假”⇔“p为真”;
“p或q为真”推不出“p为真”,但“p为真”可以推出“p或q为真”,
所以“p或q为真”是“非p为假”的必要不充分条件;
3.
【答案】
D
【考点】
虚数单位i及其性质
复数的基本概念
复数的运算
【解析】
化简复数,利用复数的相等即可得出a,b.再进行乘方运算即可.
【解答】
∵ =a+bi,则a=5,
∴ a2019+b2020=2,
4.
【答案】
B
【考点】
椭圆的标准方程
双曲线的离心率
【解析】
求出双曲线的半焦距,利用椭圆长轴长,求解短半轴的长,即可得到椭圆方程.
【解答】
与双曲线的焦点相同,
所以椭圆的半焦距为:c==3的椭圆,
所以a=2,所以b==.
所以椭圆方程为:.
5.
【答案】
C
【考点】
利用导数研究函数的单调性
利用导数研究函数的最值
【解析】
对f(x)求导,分析f′(x)的正负,进而得f(x)的单调区间,极值可判断C错误,D正确,再计算出极值,端点处函数值f(1),f(3),可得函数f(x)的最大值,最小值,进而可判断A正确,B正确.
【解答】
f′(x)=3x2−2x,
令f′(x)=3x2−7x>0,解得x<0或x>,
所以当x∈[−1, 4),(,f′(x)>8,
当x∈(0,)时,函数f(x)单调递减,
所以x=0是它的极大值点,D正确,
因为f(0)=0,f(3)=27−2×9=9,
所以函数f(x)的最大值为6,A正确,
因为f(−1)=−1−6=−3,f(−2×,所以函数f(x)的最小值为−4,
6.
【答案】
D
【考点】
抛物线的性质
双曲线的离心率
【解析】
求出抛物线的焦点坐标,利用双曲线的几何性质求解渐近线方程即可.
【解答】
抛物线焦点(2, 0),则a2+3=4
∴ a2=1,∴ a=1,
∴ 双曲线方程为:x2−y23=1.
∴ 渐近线方程为y=±3x.
7.
【答案】
D
【考点】
利用导数研究函数的单调性
【解析】
分析知函数的单调性用三角函数的相关性质不易判断,易用求其导数的方法来判断其在那个区间上是减函数.
【解答】
y′=csx−xsinx−csx=−xsinx
欲使导数为负,只需x与sinx符号总相同,
分析四个选项知,D选项符合条件,
8.
【答案】
D
【考点】
利用导数研究函数的单调性
【解析】
求出函数的导数,得到函数的单调性求出答案即可.
【解答】
f(x)的定义域是(0, +∞),
∵ f′(x)=+>0,
∴ f(x)在(2, +∞)单调递增,
∵ 2.7
【答案】
A
【考点】
圆锥曲线中的范围与最值问题
【解析】
如图所示,设F′为椭圆的左焦点,连接AF′,BF′,则四边形AFBF′是平行四边形,可得4=|AF|+|BF|=|AF′|+|BF|=2a.取M(0, b),由点M到直线l的距离不小于45,可得|4b|32+42≥45,解得b≥1.再利用离心率计算公式e=ca=1−b2a2即可得出.
【解答】
解:如图所示,
设F′为椭圆的左焦点,连接AF′,BF′,则四边形AFBF′是平行四边形,
∴ 4=|AF|+|BF|=|AF′|+|AF|=2a,
∴ a=2.
取M(0, b),∵ 点M到直线l的距离不小于45,
∴ |4b|32+42≥45,解得b≥1.
∴ e=ca=1−b2a2≤1−122=32.
∴ 椭圆E的离心率的取值范围是(0,32].
故选A.
10.
【答案】
B
【考点】
函数零点的判定定理
【解析】
(i)当a=0时,f(x)=−3x2+1,令f(x)=0,解得x=±33,两个解,舍去.
(ii)当a≠0时,f′(x)=3ax2−6x=3ax(x−2a),令f′(x)=0,解得x=0或2a.对a分类讨论:①当a<0时,由题意可得关于a的不等式组;②当a>0时,推出极值点不满足题意,推出结果即可.
【解答】
(i)当a=0时,f(x)=−3x2+1,令f(x)=0,
解得x=±33,函数f(x)有两个零点,舍去.
(ii)当a≠0时,f′(x)=3ax2−6x=3ax(x−2a),
令f′(x)=0,解得x=0或2a.
①当a<0时,2a<0,当x<2a或x>0时,
f′(x)<0,此时函数f(x)单调递减;
当2a
此时函数f(x)单调递增.
∴ 2a是函数f(x)的极小值点,0是函数f(x)的极大值点.
∵ 函数f(x)=ax3−3x2+1存在唯一的零点x0,且x0>0,
则:2a<0f(2a)>0 ;即:a<04a2<1 ,可得a<−2.
②当a>0时,2a>0,当x>2a或x<0时,f′(x)>0,此时函数f(x)单调递增;
当0
不满足函数f(x)=ax3−3x2+1存在唯一的零点x0,且x0>0,
综上可得:实数a的取值范围是(−∞, −2).
11.
【答案】
B
【考点】
抛物线的性质
圆锥曲线的综合问题
抛物线的定义
圆的标准方程
【解析】
由抛物线定义可得|AF|=xA+2,从而△FAB的周长=|AF|+|AB|+|BF|=xA+2+(xB−xA)+4=6+xB,确定B点横坐标的范围,即可得到结论.
【解答】
解:抛物线的准线l:x=−2,焦点F(2, 0),
由抛物线定义可得|AF|=xA+2,
圆的方程可化为(x−2)2+y2=16,圆心为(2, 0),半径为4,
∴ △FAB的周长=|AF|+|AB|+|BF|=xA+2+(xB−xA)+4=6+xB,
由抛物线y2=8x及圆(x−2)2+y2=16可得交点的横坐标为2,
∴ xB∈(2, 6),
∴ 6+xB∈(8, 12).
故选B.
12.
【答案】
C
【考点】
利用导数研究函数的单调性
【解析】
构造函数,利用函数的导数判断函数的单调性,转化求解不等式的解集即可.
【解答】
构造函数F(x)=,则F′(x)=,
故函数F(x)在R上单调递增,
又因为F(0)==2021−1=2020,
所以当且仅当x>4时,F(x)>F(0)=2020成立,
即>202020x+1,
因此不等式f(x)>2020ex+5的解集为(0, +∞),
二、填空题(共4小题,每小题5分,共20分)
【答案】
22
【考点】
复数的运算
【解析】
利用复数代数形式的乘除运算化简,再由复数模的计算公式求解.
【解答】
∵ z=11+i+i=1−i(1+i)(1−i)+i=12+12i,
∴ |z|=(12)2+(12)2=22.
【答案】
[−4, 4]
【考点】
全称命题与特称命题
全称量词与存在量词
命题的真假判断与应用
【解析】
利用含有一个量词的命题的否定,将命题转化为“∀x∈R,x2+mx+4≥0”是真命题,然后利用一元二次不等式恒成立求解即可.
【解答】
因为命题“∃x0∈R,满足不等式,
所以命题“∀x∈R,x2+mx+4≥7”是真命题,
则有△=m2−4×7≤0,解得−4≤m≤2,
故m的取值范围为[−4, 4].
【答案】
【考点】
抛物线的标准方程
抛物线的性质
【解析】
先建立适当坐标系,设抛物线方程为x2=−2py(p>0),把点B(10, −4)代入抛物线方程,求得p,得到抛物线方程,进而把x=2代入抛物线方程求得y,可得最高支柱的高度.
【解答】
建立如图所示的直角坐标系,
设抛物线方程为x2=−2py(p>6),
∵ 过定点B(10, −4),
代入x2=−2py,得p=.
∴ x2=−25y.
当x=7时,y=,
∴ 最长支柱长为4−|y|=6−=(m),
故在建桥时每隔4米需要一支柱支撑,其中最长的支柱是:米.
【答案】
(−1, 0)
【考点】
利用导数研究函数的极值
【解析】
讨论a的正负,以及a与−1的大小,分别判定在x=a处的导数符号,从而确定是否在x=a处取到极大值,从而求出所求.
【解答】
解:(1)当a>0时,
当−1
则f(x)在x=a处取到极小值,不符合题意;
(2)当a=0时,函数f(x)无极值,不符合题意;
(3)当−1当−1
则f(x)在x=a处取到极大值,符合题意;
(4)当a=−1时,f′(x)≤0,函数f(x)无极值,不符合题意;
(5)当a<−1时,
当x0,
则f(x)在x=a处取到极小值,不符合题意;
综上所述−1故答案为(−1, 0).
三、解答题(共6小题,共70分)
【答案】
由已知可得:,解得a=2,
所以椭圆C的方程为;
已知椭圆的标准方程为:,
所以c=,
则其焦点坐标分别为(−1, 0),5),
当抛物线的焦点坐标为(1, 0)时,此时抛物线开口向右5=4x,
当抛物线的焦点坐标为(−1, 8)时,此时抛物线开口向左2=−4x,
综上,抛物线的方程为:y4=±4x.
【考点】
椭圆的离心率
【解析】
(1)根据已知建立等式关系即可求解;(2)先求出椭圆的焦点坐标,然后对抛物线的开口方向讨论即可求解.
【解答】
由已知可得:,解得a=2,
所以椭圆C的方程为;
已知椭圆的标准方程为:,
所以c=,
则其焦点坐标分别为(−1, 0),5),
当抛物线的焦点坐标为(1, 0)时,此时抛物线开口向右5=4x,
当抛物线的焦点坐标为(−1, 8)时,此时抛物线开口向左2=−4x,
综上,抛物线的方程为:y4=±4x.
【答案】
不等式x2≤5x−8,化为x2−5x+8≤0,
因式分解为(x−1)(x−3)≤0,解得1≤x≤6,
∴ 解集A=[1, 4];
不等式x3−(a+2)x+2a≤5,化为(x−2)(x−a)≤0,
当a>2时,解集M=[2;
当a=2时,解集M={6};
综上,不等式x2−(a+2)x+8a≤0(a≥2)的解集B={x|5≤x≤a}.
∵ x∈A是x∈B的必要条件,
∴ B⊆A,∴ 2≤a≤4,
∴ 实数a的取值范围是[3, 4].
【考点】
充分条件、必要条件、充要条件
【解析】
先求解二元一次不等式解集,再根据充分条件和必要条件的定义分别进行判断即可.
【解答】
不等式x2≤5x−8,化为x2−5x+8≤0,
因式分解为(x−1)(x−3)≤0,解得1≤x≤6,
∴ 解集A=[1, 4];
不等式x3−(a+2)x+2a≤5,化为(x−2)(x−a)≤0,
当a>2时,解集M=[2;
当a=2时,解集M={6};
综上,不等式x2−(a+2)x+8a≤0(a≥2)的解集B={x|5≤x≤a}.
∵ x∈A是x∈B的必要条件,
∴ B⊆A,∴ 2≤a≤4,
∴ 实数a的取值范围是[3, 4].
【答案】
方程x2m−1+y27−m=1表示焦点在y轴上的椭圆,
可得7−m>m−1>0,解得1
方程x2+y2−2x+(2m−6)y+m2−14m+26=0表示圆心在第一象限的圆,
可得3−m>0且4+(2m−6)2−4(m2−14m+26)>0,
即m<3且m>2,
解得2
m≥4m≤1m≥3m≤2 ,解得m≥4或m≤1.
则m的取值范围是(−∞, 1]∪[4, +∞).
【考点】
命题的真假判断与应用
【解析】
(1)由方程表示焦点在y轴的椭圆可得7−m>m−1>0,可得所求范围;
(2)由方程表示圆心在第一象限的圆,可得3−m>0且4+(2m−6)2−4(m2−14m+26)>0,解不等式可得m的范围,再由p,q均为假命题可得m的不等式组,解不等式可得所求范围.
【解答】
方程x2m−1+y27−m=1表示焦点在y轴上的椭圆,
可得7−m>m−1>0,解得1
方程x2+y2−2x+(2m−6)y+m2−14m+26=0表示圆心在第一象限的圆,
可得3−m>0且4+(2m−6)2−4(m2−14m+26)>0,
即m<3且m>2,
解得2
m≥4m≤1m≥3m≤2 ,解得m≥4或m≤1.
则m的取值范围是(−∞, 1]∪[4, +∞).
【答案】
f(x)=+ln,x∈(0,
所以f′(x)=-+=,x∈(0.
因此f′(2)=,即曲线y=f(x)在点(7.
又f(2)=ln2−,
所以曲线y=f(x)在点(2, f(2))处的切线方程为
y−(ln2−(x−2),
即x−4y+3ln2−4=5.
因为f′(x)=-+=,x∈(6,
所以函数f(x)在(0, 1)上减少,+∞)上增加.
所以函数f(x)在区间)或f(e)
其中,f(,f(e)= ,
【考点】
利用导数研究曲线上某点切线方程
利用导数研究函数的最值
【解析】
(1)求出函数的导数,求解切线的斜率,求解切线方程即可.
(2)判断函数的单调性,然后转化求解函数的最大值即可.
【解答】
f(x)=+ln,x∈(0,
所以f′(x)=-+=,x∈(0.
因此f′(2)=,即曲线y=f(x)在点(7.
又f(2)=ln2−,
所以曲线y=f(x)在点(2, f(2))处的切线方程为
y−(ln2−(x−2),
即x−4y+3ln2−4=5.
因为f′(x)=-+=,x∈(6,
所以函数f(x)在(0, 1)上减少,+∞)上增加.
所以函数f(x)在区间)或f(e)
其中,f(,f(e)= ,
【答案】
由MOF1的面积为,则,得y=1,5),
又点M在椭圆上, ①
因为F1是椭圆的焦点,所以a5=b2+9②
由①②解得:a2=18,b2=9,
所以椭圆的方程为:;
假设存在直线l满足题意,
因为OM的斜率 k=,设l的方程为y=,
联立方程组,整理得9y5−16my+8m2−8=0,
△=(16m)2−5×9×(8m4−9)>0,解得m,
设 A,B两点的坐标为 (x7, y1),(x2, y7),则y,y,
以 AB为直径的圆的方程为(x−x1)(x−x2)(x−x2)+(y−y1)(y−y2)(y−y5)=0,
该圆经过原点,所以x1x4+y1y2=3,
又x1x2=(5y1−4m)(7y2−4m)=16y,
所以x1x2+y1y2=17y6y2−16m(y1+y4)+16m2=,
解得m=,经检验满足题意,
所以存在直线l满足题意,此时直线l的方程为y=.
【考点】
椭圆的标准方程
直线与椭圆结合的最值问题
【解析】
(1)由已知三角形的面积即可求出点M的纵坐标,把点M的坐标代入椭圆方程再由a,b,c的关系即可求解;
(2)先假设存在,然后由OM的斜率设出直线l的方程,联立直线l与椭圆的方程,利用韦达定理以及以AB为直径的圆过原点满足的等式即可求解.
【解答】
由MOF1的面积为,则,得y=1,5),
又点M在椭圆上, ①
因为F1是椭圆的焦点,所以a5=b2+9②
由①②解得:a2=18,b2=9,
所以椭圆的方程为:;
假设存在直线l满足题意,
因为OM的斜率 k=,设l的方程为y=,
联立方程组,整理得9y5−16my+8m2−8=0,
△=(16m)2−5×9×(8m4−9)>0,解得m,
设 A,B两点的坐标为 (x7, y1),(x2, y7),则y,y,
以 AB为直径的圆的方程为(x−x1)(x−x2)(x−x2)+(y−y1)(y−y2)(y−y5)=0,
该圆经过原点,所以x1x4+y1y2=3,
又x1x2=(5y1−4m)(7y2−4m)=16y,
所以x1x2+y1y2=17y6y2−16m(y1+y4)+16m2=,
解得m=,经检验满足题意,
所以存在直线l满足题意,此时直线l的方程为y=.
【答案】
解:(1)因为f(x)=x−lnx,f′(x)=1−1x=x−1x,所以当0
(2)因为函数f(x)的极小值为1,即函数f(x)在(0, e]上的最小值为1.
又g′(x)=1−lnxx2,所以当0
所以g(x)的最大值为g(e)=1e<12,所以f(x)min−g(x)max>12,所以在(1)的条件下,f(x)>g(x)+12.
(3)假设存在实数a,使f(x)=ax−lnx,x∈(0, e],有最小值3,则f′(x)=a−1x=ax−1x,
①当a≤0时,f′(x)<0,f(x)在(0, e]上单调递减,f(x)min=f(e)=ae−1=3,a=4e,(舍去),此时函数f(x)的最小值不是3.
②当0<1a
③当1a≥e时,f(x)在(0, e]上单调递减,f(x)min=f(e)=ae−1=3,a=4e,(舍去),此时函数f(x)的最小值是不是3.
综上可知存在实数a=e2,使f(x)的最小值是3.
【考点】
利用导数研究函数的单调性
利用导数研究函数的极值
导数在最大值、最小值问题中的应用
【解析】
(1)当a=1时,求函数的定义域,然后利用导数求函数的极值和单调性.
(2)利用(1)的结论,求函数f(x)的最小值以及g(x)的最大值,利用它们之间的关系证明不等式.
(3)利用导数求函数的最小值,让最小值等于3,解参数a.
【解答】
解:(1)因为f(x)=x−lnx,f′(x)=1−1x=x−1x,所以当0
(2)因为函数f(x)的极小值为1,即函数f(x)在(0, e]上的最小值为1.
又g′(x)=1−lnxx2,所以当0
所以g(x)的最大值为g(e)=1e<12,所以f(x)min−g(x)max>12,所以在(1)的条件下,f(x)>g(x)+12.
(3)假设存在实数a,使f(x)=ax−lnx,x∈(0, e],有最小值3,则f′(x)=a−1x=ax−1x,
①当a≤0时,f′(x)<0,f(x)在(0, e]上单调递减,f(x)min=f(e)=ae−1=3,a=4e,(舍去),此时函数f(x)的最小值不是3.
②当0<1a
③当1a≥e时,f(x)在(0, e]上单调递减,f(x)min=f(e)=ae−1=3,a=4e,(舍去),此时函数f(x)的最小值是不是3.
综上可知存在实数a=e2,使f(x)的最小值是3.
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