2024-2025学年广东省广州市西关外国语学校高三(上)月考数学试卷(9月份)(含答案)
展开一、单选题:本题共8小题,每小题5分,共40分。在每小题给出的选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.已知集合A={x|x≥1},B={x|2x2−5x−3<0},则A∪B=( )
A. {x|x≥1}B. {x|x>−12}C. {x|1
A. 1B. 2C. 2D. 2 2
3.已知等比数列{an}的前2项和为12,a1−a3=6,则公比q的值为( )
A. 12B. 2C. 13D. 3
4.已知平面向量m,n满足:|m|=|n|=2,且m在n上的投影向量为12n,则向量m与向量n−m的夹角为( )
A. 30°B. 60°C. 120°D. 150°
5.若m>0,n>0,且3m+2n−1=0,则3m+2n的最小值为( )
A. 20B. 12C. 16D. 25
6.已知函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,|φ|<π2)满足f(π3)=1,最小正周期为π,函数g(x)=sin2x,则将f(x)的图象向左平移( )个单位长度后可以得到g(x)的图象.
A. π12B. π6C. 5π6D. 11π12
7.已知F1,F2是椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左、右焦点,A是椭圆C的左顶点,点P在过A且斜率为 36的直线上,△PF1F2为等腰三角形,∠F1F2P=120°,则椭圆C的离心率为
A. 23B. 12C. 13D. 14
8.已知函数f(x)=xex,x<1,−x2+2x+a,x≥1,若5f(x)+1=0有3个实数解,则实数a的取值范围为( )
A. [−1e,+∞)B. [−65,+∞)C. [−1e,e]D. [−1e,e−1]
二、多选题:本题共3小题,共18分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求。
9.下列说法正确的是( )
A. 已知随机变量X服从正态分布N(μ,σ2),σ越小,表示随机变量X分布越集中
B. 数据1,9,4,5,16,7,11,3的第75百分位数为9
C. 线性回归分析中,若线性相关系数|r|越大,则两个变量的线性相关性越弱
D. 已知随机变量X~B(7,12),则E(X)=72
10.在平行六面体ABCD−A1B1C1D1中,已知AB=AD=AA1=1,∠A1AB=∠A1AD=∠BAD=60°,则( )
A. 直线A1C与BD所成的角为90°
B. 线段A1C的长度为 3
C. 直线A1C与BB1所成的角为90°
D. 直线A1C与平面ABCD所成角的正弦值为 63
11.设函数f(x)与其导函数f′(x)的定义域均为R,且f′(x+2)为偶函数,f(1+x)−f(1−x)=0,则( )
A. f′(1+x)=f′(1−x)B. f′(3)=0
C. f′(2025)=0D. f(2+x)+f(2−x)=2f(2)
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分。
12.(x2+1x)3的展开式中,常数项为______.
13.在△ABC中,∠ABC=90 ∘,AB=4,BC=3,点D在线段AC上,若∠BDC=45°,则BD= ;cs∠ABD= .
14.已知函数f(x)=|lnx−1|,0
15.(本小题13分)
已知数列{3an}是首项为3,公比为9的等比数列,数列{bn}满足b1+b23+b332+⋯+bn3n−1=3n.
(1)求数列{an}和{bn}的通项公式;
(2)求数列{anbn}的前n项和Sn.
16.(本小题15分)
已知三棱锥P−ABC满足AB⊥AC,AB⊥PB,AC⊥PC,且AP=3,BP= 5,BC=2 2.
(1)求证:AP⊥BC;
(2)求直线BC与平面ABP所成角的正弦值,
17.(本小题15分)
已知函数f(x)=2alnx+34x2−(a+3)x.(a∈R)
(1)若曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为f(x)=−x+b,求a和b的值;
(2)讨论f(x)的单调性.
18.(本小题17分)
如图,已知抛物线y2=4x的焦点为F,过点P(−1,2)作一条不经过F的直线l,若直线l与抛物线交于异于原点的A,B两点,点B在x轴下方,且A在线段PB上.
(1)试判断:直线FA,FB的斜率之积是否为定值?若是,求出这个定值;若不是,请说明理由.
(2)过点B作PF的垂线交直线AF于点C,若△FBC的面积为4,求点B的坐标,
19.(本小题17分)
对于一个四元整数集A={a,b,c,d},如果它能划分成两个不相交的二元子集{a,b}和{c,d},满足ab−cd=1,则称这个四元整数集为“有趣的”.
(1)写出集合{1,2,3,4,5,6,7,8}的一个“有趣的”四元子集:
(2)证明:集合{1,2,3,4,5,6,7,8}不能划分成两个不相交的“有趣的”四元子集:
(3)证明:对任意正整数n(n≥2),集合{1,2,3,⋯,4n}不能划分成n个两两不相交的“有趣的”四元子集.
参考答案
1.B
2.C
3.A
4.C
5.D
6.A
7.D
8.B
9.AD
10.AC
11.BCD
12.3
13.12 25;7 210
14.(3,+∞)
15.解:(1)因为数列{3an}是首项为3,公比为9的等比数列,
所以3an=3×9n−1=32n−1,
所以an=2n−1,
由b1+b23+b332+⋯+bn3n−1=3n,
得当n≥2时,b1+b23+b332+⋯+bn−13n−2=3(n−1),
两式相减,得bn3n−1=3,即bn=3n,
又当n=1时,b1=3也符合,
所以bn=3n;
(2)设cn=anbn=(2n−1)(13)n,
则Sn=c1+c2+⋯+cn=1×13+3×(13)2+⋯+(2n−1)(13)n,
故13Sn=1×(13)2+3×(13)3+⋯+(2n−1).(13)n+1,
两式作差得23Sn=1×13+2×(13)2+2×(13)3+⋯+2×(13)n−(2n−1)(13)n+1,
即23Sn=−13+23[1−(13)n]1−13−(2n−1)(13)n+1=23−2n+23n+1,
所以Sn=1−n+13n.
16.解:(1)证明:∵AP=3,BP= 5,AB⊥PB,∴AB=2,
∵BC=2 2,AB⊥AC,∴AC=2,
∵AC⊥PC,∴PC= 5,
即:AB=AC=2,PB=PC= 5,
取BC中点O,连接AO,PO,则AO⊥BC,PO⊥BC,且AO∩PO=O,AO,PO⊂平面AOP,
∴BC⊥平面AOP,
∵AP⊂平面 AOP,
∴BC⊥AP.
(2)如图,以O为坐标原点,OA,OB所在直线分别为x,y轴建立空间直角坐标系,
由(1)可知A( 2,0,0),B(0, 2,0),C(0,− 2,0),
△AOP中,cs∠PAO=2 23,AP=3,∴P(− 2,0,1),
AB=(− 2, 2,0),AP=(−2 2,0,1),BC=(0,−2 2,0),
设△ABP的法向量m=(x,y,z),
则AB⋅m=0AP⋅m=0,即− 2x+ 2y=0−2 2x+z=0,
取m=(1,1,2 2),
记BC与平面ABP所成角为θ,
则sinθ=|cs〈BC,m〉|=|BC⋅m||BC|⋅|m|=2 22 2× 10= 1010.
17.解:(1)f(x)=2alnx+34x2−(a+3)x,则f′(x)=2ax+32x−a−3,
曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为f(x)=−x+b,
则f′(1)=a−32=−1,解得a=12,
由f(1)=−a−94=−1+b,解得b=−74.
(2)f(x)=2alnx+34x2−(a+3)x,函数定义域为(0,+∞),
则f′(x)=2ax+32x−a−3=(3x−2a)(x−2)2x,
令f′(x)=0,解得x=2或x=2a3,
若a≤0,则当x∈(0,2)时,f′(x)<0,f(x)单调递减,当x∈(2,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,
若00,f(x)单调递增,
若a=3,则f′(x)≥0在(0,+∞)上恒成立,f(x)单调递增,
若a>3,则当x∈(2,2a3)时,f′(x)<0,f(x)单调递减,当x∈(0,2)和x∈(2a3,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增.
综上所述,当a≤0时,f(x)的单调递增区间为(2,+∞),单调递减区间为(0,2);
当0当a=3时,f(x)的单调递增区间为(0,+∞),无单调递减区间;
当a>3时,f(x)的单调递增区间为(0,2)和(2a3,+∞),单调递减区间为(2,2a3).
18.解:(1)若AF的斜率不存在,
则点B不存在或与原点重合;
若BF的斜率不存在,
则点A与原点重合,
因此,直线AF与BF的斜率均存在,
设直线l:x=m(y−2)−1,
代入抛物线方程得:y2−4my+8m+4=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2).
则y1+y2=4m,y1y2=8m+4,
又F(1,0),
则kFA⋅kFB=y1x1−1⋅y2x2−1=4y1y12−4⋅4y2y22−4=16y1y2(y1y2)2−4(y1+y2)2+8y1y2+16=1,
所以直线FA,FB的斜率之积为定值1.
(2)由题意可知,PF的斜率为−1,方程为y=−x+1,
设点B(t2,2t)(t<0,t≠−1),
所以直线BC:y−2t=x−t2,
解方程组y=−x+1y−2t=x−t2,
得x=t2−2t+12,
因此直线BC与PF的交点坐标为M(t2−2t+12,−t2+2t+12),
因为kBF=2tt2−1,
由(1)得kAF=t2−12t,
所以直线AF:y=t2−12t(x−1),
解方程组y=t2−12t(x−1)y−2t=x−t2,
得x=−2t3+5t2−1t2−2t−1=1−2t,
得C(1−2t,1−t2),
所以M为BC的中点,
从而S△FBC=2S△FBM=|BM|⋅|FM|,
则S△FBC= 2|t2−t2−2t+12|⋅ 2|t2−2t+12−1|=12|(t2−3)2−8|=4,
所以(t2−3)2−8=±8,
因为t<0,
解得t=− 3或t=− 7,
因此,所求的点B的坐标为B(3,−2 3)与(7,−2 7).
19.解:(1){1,2,3,5}(符合要求即可);
(2)证明:假设可以划分,
∵ab−cd=1,∴ab和cd一定是一个奇数一个偶数,
∴a,b,c,d中至多两个偶数.
则对于{1,2,3,4,5,6,7,8}的一种符合要求的划分{a1,b1,c1,d1}和{a2,b2,c2,d2},
每个四元子集中均有两个偶数.
若两个集合分别为{2,4,c1,d1}和{6,8,c2,d2},
则c2d2=47或49,不存在c2,d2使得{6,8,c2,d2}符合要求;
若两个集合分别为{2,6,c1,d1}和{4,8,c2,d2},
则c1d1=11或13,不存在c1,d1使得{2,6,c1,d1}符合要求;
若两个集合分别为{2,8,c1,d1}和{4,6,c2,d2},
则c2d2=23或25,不存在c2,d2使得{4,6,c2,d2}符合要求;
综上所述,{1,2,3,4,5,6,7,8}不能划分为两个不相交的“有趣的”四元子集,
(3)假设{1,2,⋯,4n}可以划分为n个两两不相交的“有趣的”四元子集S1,S2,⋯,Sn.
∵每个子集中至多两个偶数,又1,2,⋯,4n中恰有2n个偶数,
∴每个子集中均有两个偶数,
∴对于1≤i≤n,可设Si={ai,bi,ci,di},其中ai,bi是偶数,ci,di为奇数,
再由奇偶性,只能是aibi−cidi=±1.
∵aibi=cidi±1≤cidi+1<(ci+1)(di+1),
且{a1,b1,a2,b2,⋯,an,bn}={2,4,⋯4n},{c1,d1,c2,d2,⋯,cn,dn}={1,3,⋯,4n−1}.
∴2⋅4⋯4n=a1⋅b1⋅a2⋅b2⋯an⋅bn<(c1+1)(d1+1)(c2+1)(d2+1)⋯(cn+1)(dn+1)=2.4⋯4n,矛盾.
∴{1,2,⋯,4n}不能划分为n个两两不相交的“有趣的”四元子集.
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