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宁夏石嘴山市2020届高三模拟数学(理)试题
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2020年高考(理科)数学二模试卷
一、单选题(共12小题).
1.已知集合A={x|0<x<3},B={x|log2x>1},则A∩B=( )
A.(2,3) B.(0,3) C.(1,2) D.(0,1)
2.设复数z满足(1+i)z=3+i,则|z|=( )
A. B.2 C. D.
3.已知实数1,m,9成等比数列,则椭圆+y2=1的离心率为( )
A.2 B. C.或2 D.或
4.在边长为2的菱形ABCD中,∠BAD=60°,E是BC的中点,则=( )
A. B. C. D.9
5.由我国引领的5G时代已经到来,5G的发展将直接带动包括运营、制造、服务在内的通信行业整体的快速发展,进而对GDP增长产生直接贡献,并通过产业间的关联效应和波及效应,间接带动国民经济各行业的发展,创造岀更多的经济增加值.如图是某单位结合近年数据,对今后几年的5G经济产出所做的预测.结合右图,下列说法错误的是( )
A.5G的发展带动今后几年的总经济产出逐年增加
B.设备制造商的经济产出前期增长较快,后期放缓
C.信息服务商与运营商的经济产出的差距有逐步拉大的趋势
D.设备制造商在各年的总经济产出中一直处于领先地位
6.已知函数f(x)的图象如图所示,则f(x)可以为( )
A.f (x)= B.f (x)=
C.f (x)= D.f (x)=xe|x|
7.《孙子算经》是中国古代重要的数学著作.其中的一道题“今有木,方三尺,高三尺,欲方五寸作枕一枚.问:得几何?”意思是:“有一块棱长为3尺的正方体方木,要把它作成边长为5寸的正方体枕头,可作多少个?”现有这样的一个正方体木料,其外周已涂上油漆,则从切割后的正方体枕头中任取一块,恰有一面涂上油漆的概率为( )
A. B. C. D.
8.下列说法正确的是( )
A.命题“∃x0≤0,2x0≤sinx0”的否定形式是“∀x>0,2x>sinx”
B.若平面α,β,γ满足α⊥γ,β⊥γ,则α∥β
C.随机变量ξ服从正态分布N(1,σ2)(σ>0),若P(0<ξ<1)=0.4,则P(ξ>0)=0.8
D.设x是实数,“x<0”是“”的充分不必要条件
9.将函数f(x)=2sin(2x+φ)(0<φ<π)的图象向左平移个单位后得到函数y=g(x)的图象,若函数y=g(x)为偶函数,则函数y=f(x)在的值域为( )
A.[﹣1,2] B.[﹣1,1] C. D.
10.若双曲线的一条渐近线与函数f(x)=ln(x+1)的图象相切,则该双曲线离心率为( )
A. B. C.2 D.
11.如图,在四棱锥C﹣ABCD中,CO⊥平面ABOD,AB∥OD,OB⊥OD,且AB=2OD=12,AD=6,异面直线CD与AB所成角为30°,点O,B,C,D都在同一个球面上,则该球的半径为( )
A.3 B.4 C. D.
12.已知函数f(x)=的图象上有且仅有四个不同的点关于直线y=﹣1的对称点在y=kx﹣1的图象上,则实数k的取值范围是( )
A. B. C. D.
二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.
13.(2x2+)5展开式中?4系数为 .
14.在各项均为正数的等比数列{?n}中,?1=2,且?2,?4+2,?5成等差数列,记?n是数列{?n}的前n项和,则?6=
15.已知直线L经过点P(﹣4,﹣3),且被圆(x+1)2+(y+2)2=25截得的弦长为8,则直线L的方程是 .
16.已知f(x)是奇函数并且是R上的单调函数,若函数y=f(x2+2)+f(﹣2x﹣m)只有一个零点,则函数g(x)=mx+(x>1)的最小值为 .
三、解答题:共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.第17~21题为必考题,每个试题考生都必须作答.第22、23为选考题,考生根据要求作答.(一)必考题:共60分.
17.如图,在四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1中,AA1⊥平面ABCD,底面ABCD满足AD∥BC,且AB=AD=AA1=2,BD=DC=2.
(Ⅰ)求证:AB⊥平面ADD1A1;
(Ⅱ)求直线AB与平面B1CD1所成角的正弦值.
18.在△ABC中,角A,B,C对边分别为?,?,?,若2????A=????B+????A.
(1)求角A;
(2)若2?=?+?,且△ABC的外接圆半径为1,求△ABC的面积.
19.2019年底,北京2022年冬奥组委会启动志愿者全球招募,仅一个月内报名人数便突破60万,其中青年学生约有50万人.现从这50万青年学生志愿者中,按男女分层抽样随机选取20人进行英语水平测试,所得成绩(单位:分)统计结果用茎叶图记录如图:
(Ⅰ)试估计在这50万青年学生志愿者中,英语测试成绩在80分以上的女生人数;
(Ⅱ)从选出的8名男生中随机抽取2人,记其中测试成绩在70分以上的人数为X,求X的分布列和数学期望;
(Ⅲ)为便于联络,现将所有的青年学生志愿者随机分成若干组(每组人数不少于5000),并在每组中随机选取m个人作为联络员,要求每组的联络员中至少有1人的英语测试成绩在70分以上的概率大于90%.根据图表中数据,以频率作为概率,给出m的最小值.(结论不要求证明)
20.已知F1,F2分别是椭圆E:的左,右焦点,点在椭圆E上,且抛物线y2=4x的焦点是椭圆E的一个焦点.
(1)求a,b的值:
(2)过点F2作不与x轴重合的直线l,设l与圆x2+y2=a2+b2相交于A,B两点,且与椭圆E相交于C,D两点,当时,求△F1CD的面积.
21.已知f(x)=x2+aex﹣lnx.
(1)设x=是f(x)的极值点,求实数a的值,并求f(x)的单调区间;
(2)当a>0时,求证:f(x)>.
(二)选考题:共10分.请考生在第22、23题中任选一题作答.如果多做,则按所做的第一题计分.[选修4-4:坐标系与参数方程]
22.在直角坐标系x0y中,曲线C1的参数方程为(t为参数且t≠0,a∈[0,π)),曲线C2的参数方程为(θ为参数),以O为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C3的极坐标方程为ρ=4cosθ.
(1)求C2的普通方程及C3的直角坐标方程;
(2)若曲线C1与曲线C2C3分别交于点A,B,求|AB|的最大值.
[选修4-5:不等式选讲]
23.已知函数f(x)=|2x+a|﹣|x﹣3|(a∈R).
(1)若a=﹣1,求不等式f(x)+1>0的解集;
(2)已知a>0,若f(x)+3a>2对于任意x∈R恒成立,求a的取值范围.
参考答案
一、单选题:本题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.已知集合A={x|0<x<3},B={x|log2x>1},则A∩B=( )
A.(2,3) B.(0,3) C.(1,2) D.(0,1)
【分析】先分别求出集合A,B,由此能求出A∩B.
解:集合A={x|0<x<3}=(0,3),B={x|log2x>1}=(2,+∞),则A∩B=(2,3),
故选:A.
2.设复数z满足(1+i)z=3+i,则|z|=( )
A. B.2 C. D.
【分析】把已知等式变形,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:由(1+i)z=3+i,得z=,
∴|z|=.
故选:D.
3.已知实数1,m,9成等比数列,则椭圆+y2=1的离心率为( )
A.2 B. C.或2 D.或
【分析】先根据等比数列中项公式求出m的值,然后根据椭圆的几何性质即可求出离心率.
解:∵实数1,m,9成等比数列,∴m2=9,即m=±3,
∵m>0,∴m=3,椭圆的方程为,∴a=,b=1,c=
∴离心率为,
故选:B.
4.在边长为2的菱形ABCD中,∠BAD=60°,E是BC的中点,则=( )
A. B. C. D.9
【分析】根据题意画出图形,结合图形利用平面向量的线性表示和数量积运算法则,计算即可.
解:如图所示,边长为2的菱形ABCD中,∠BAD=60°,
∴•=2×2×cos60°=2;又E为BC中点,
∴=+=+,且=+,
∴•=(+)•(+)
=+•+=4+×2+×4=9.
故选:D.
5.由我国引领的5G时代已经到来,5G的发展将直接带动包括运营、制造、服务在内的通信行业整体的快速发展,进而对GDP增长产生直接贡献,并通过产业间的关联效应和波及效应,间接带动国民经济各行业的发展,创造岀更多的经济增加值.如图是某单位结合近年数据,对今后几年的5G经济产出所做的预测.结合右图,下列说法错误的是( )
A.5G的发展带动今后几年的总经济产出逐年增加
B.设备制造商的经济产出前期增长较快,后期放缓
C.信息服务商与运营商的经济产出的差距有逐步拉大的趋势
D.设备制造商在各年的总经济产出中一直处于领先地位
【分析】本题结合图形即可得出结果.
解:由图可知设备制造商在各年的总经济产出中在前期处于领先地位,
而后期是信息服务商处于领先地位,故D项表达错误.
故选:D.
6.已知函数f(x)的图象如图所示,则f(x)可以为( )
A.f (x)= B.f (x)=
C.f (x)= D.f (x)=xe|x|
【分析】由图象可知,函数的定义域为R,且为奇函数,当x→0时,f(x)→0,结合选项即可得出正确答案.
解:由图象可知,函数的定义域为R,而选项B中函数的定义域为{x|x≠0},故可排除B;
又函数图象关于原点对称,为奇函数,而选项C不具有奇偶性,故可排除C;
又x→0时,f(x)→0,而选项D当x→+∞时,f(x)→+∞,故可排除D.
故选:A.
7.《孙子算经》是中国古代重要的数学著作.其中的一道题“今有木,方三尺,高三尺,欲方五寸作枕一枚.问:得几何?”意思是:“有一块棱长为3尺的正方体方木,要把它作成边长为5寸的正方体枕头,可作多少个?”现有这样的一个正方体木料,其外周已涂上油漆,则从切割后的正方体枕头中任取一块,恰有一面涂上油漆的概率为( )
A. B. C. D.
【分析】有一块棱长为3尺的正方体方木,要把它作成边长为5寸的正方体枕头,可作216个,由正方体的结构及锯木块的方法,可知一面带有红漆的木块是每个面的中间那16块,共有6×16=96个,由此能求出从切割后的正方体枕头中任取一块,恰有一面涂上油漆的概率.
解:有一块棱长为3尺的正方体方木,要把它作成边长为5寸的正方体枕头,可作216个,
由正方体的结构及锯木块的方法,
可知一面带有红漆的木块是每个面的中间那16块,共有6×16=96个,
∴从切割后的正方体枕头中任取一块,恰有一面涂上油漆的概率:
p==.
故选:C.
8.下列说法正确的是( )
A.命题“∃x0≤0,2x0≤sinx0”的否定形式是“∀x>0,2x>sinx”
B.若平面α,β,γ满足α⊥γ,β⊥γ,则α∥β
C.随机变量ξ服从正态分布N(1,σ2)(σ>0),若P(0<ξ<1)=0.4,则P(ξ>0)=0.8
D.设x是实数,“x<0”是“”的充分不必要条件
【分析】在A中,由特称命题的否定可知:命题“∃x0≤0,2x0≤sinx0”的否定形式是“∀x≤0,2x>sinx”;在B中,α与β相交或平行;在C中,P(ξ>0)=0.4+0.4+0.1=0.9;在D中,设x是实数,则“x<0”⇒“”,“”⇒“x<0或x>1”.
解:在A中,由特称命题的否定可知:
命题“∃x0≤0,2x0≤sinx0”的否定形式是“∀x≤0,2x>sinx”,故A错误;
在B中,若平面α,β,γ满足α⊥γ,β⊥γ,则α与β相交或平行,
如右图的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,
平面ADD1A1⊥平面ABCD,平面BCC1B1⊥平面ABCD,平面ADD1A1∥平面BCC1B1;
平面ABB1A1⊥平面ABCD,平面BCC1B1⊥平面ABCD,平面ABB1A1∩平面BCC1B1=BB1.
故B错误;
在C中,∵随机变量ξ服从正态分布N(1,σ2)(σ>0),∴正态曲线关于x=1对称,
∵P(0<ξ<1)=0.4,
∴P(1<ξ<2)=0.4,
∴P(ξ>2)=0.5﹣0.4=0.1,
∴P(ξ>0)=0.4+0.4+0.1=0.9,故C错误;
在D中,设x是实数,则“x<0”⇒“”,“”⇒“x<0或x>1”,
∴“x<0”是“”的充分不必要条件,故D正确.
故选:D.
9.将函数f(x)=2sin(2x+φ)(0<φ<π)的图象向左平移个单位后得到函数y=g(x)的图象,若函数y=g(x)为偶函数,则函数y=f(x)在的值域为( )
A.[﹣1,2] B.[﹣1,1] C. D.
【分析】由题意利用函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换规律得到g(x)的解析式,再利用正弦函数的定义域和值域,求得函数y=f(x)在的值域.
解:将函数f(x)=2sin(2x+φ)(0<φ<π)的图象向左平移个单位后得到函数y=g(x)=2sin(2x++φ)的图象,
若函数y=g(x)为偶函数,则 +φ=,∴φ=,故函数f(x)=2sin(2x+).
∵x∈,2x+∈[,],∴sin(2x+)∈[﹣,1],2sin(2x+)∈[﹣1,2],
则函数y=f(x)在的值域为[﹣1,2],
故选:A.
10.若双曲线的一条渐近线与函数f(x)=ln(x+1)的图象相切,则该双曲线离心率为( )
A. B. C.2 D.
【分析】求出双曲线的渐近线方程,结合函数的导数求解切线的斜率,然后推出双曲线的离心率即可.
解:因为双曲线的渐近线过原点,且方程为
函数f(x)=ln(x+1)图象也过原点,结合图形可知切点就是(0,0),
,
∴.
故选:A.
11.如图,在四棱锥C﹣ABCD中,CO⊥平面ABOD,AB∥OD,OB⊥OD,且AB=2OD=12,AD=6,异面直线CD与AB所成角为30°,点O,B,C,D都在同一个球面上,则该球的半径为( )
A.3 B.4 C. D.
【分析】首先根据异面直线所成的角得到∠CDO=30°,求出OC,利用补形法得到长方体的对角线长度即为外接球的直径.
解:由条件可知AB∥OD,所以∠CDO为异面直线CD与AB所成角,
故∠CDO=30°,而OD=6,故OC=ODtan30°=2,
在直角梯形ABOD中,易得OB=6,以OB,OC,OD为相邻的三条棱,
补成一个长方体,则该长方体的外接球半径R即为所求的球的半径,
由(2R)2=(2)2+62+62=84,故R=.
故选:C.
12.已知函数f(x)=的图象上有且仅有四个不同的点关于直线y=﹣1的对称点在y=kx﹣1的图象上,则实数k的取值范围是( )
A. B. C. D.
【分析】由题意可化为函数f(x)图象与y=﹣kx﹣1的图象有且只有四个不同的交点,结合题意作图求解即可
解:∵函数f(x)=的图象上有且仅有四个不同的点关于直线y=﹣1的对称点在y=kx﹣1的图象上,
而函数y=kx﹣1关于直线y=﹣1的对称图象为y=﹣kx﹣1,
∴f(x)=的图象与y=﹣kx﹣1的图象有且只有四个不同的交点,
作函数f(x)=的图象与y=﹣kx﹣1的图象如下,
易知直线y=﹣kx﹣1恒过点A(0,﹣1),
设直线AC与y=xlnx﹣2x相切于点C(x,xlnx﹣2x),
y′=lnx﹣1,
故lnx﹣1=,
解得,x=1;
故kAC=﹣1;
设直线AB与y=x2+x相切于点B(x,x2+x),
y′=2x+,
故2x+=,
解得,x=﹣1;
故kAB=﹣2+=﹣;
故﹣1<﹣k<﹣,
故<k<1;
故选:A.
二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.
13.(2x2+)5展开式中?4系数为 80 .
【分析】在二项展开式的通项公式中,令x的幂指数等于4,求出r的值,即可求得展开式中x4的系数.
解:∵(2x2+)5展开式的通项公式为Tr+1=•25﹣r•x10﹣3r,令10﹣3r=4,求得r=2,
故展开式中x4的系数为•23=80,
故答案为:80.
14.在各项均为正数的等比数列{?n}中,?1=2,且?2,?4+2,?5成等差数列,记?n是数列{?n}的前n项和,则?6= 126
【分析】由a2,a4+2,a5成等差数列,可得a2+a5=2(a4+2),把已知代入解得q.再利用求和公式即可求得?6.
解:设正数的等比数列{an}的公比为q>0,a1=2,
∵a2,a4+2,a5成等差数列,
∴a2+a5=2(a4+2),
∴2q+2q4=2(2q3+2),解得q=2.
∵S6==126.
故答案为:126.
15.已知直线L经过点P(﹣4,﹣3),且被圆(x+1)2+(y+2)2=25截得的弦长为8,则直线L的方程是 x=﹣4和4x+3y+25=0 .
【分析】求出圆心与半径,利用圆心到直线的距离、半径、半弦长满足勾股定理,求出弦心距,通过直线的斜率存在与不存在,利用圆心到直线的距离求解,求出直线的方程即可.
解:圆心(﹣1,﹣2),半径r=5,弦长m=8,
设弦心距是d,
则由勾股定理,
r2=d2+()2
d=3,
若l斜率不存在,直线是x=﹣4,
圆心和它的距离是﹣3,符合题意,
若l斜率存在,设直线方程y+3=k(x+4),
即kx﹣y+4k﹣3=0,
则d==3,
即9k2﹣6k+1=9k2+9,
解得k=﹣,所以所求直线方程为x+4=0和4x+3y+25=0,
故答案为:x=﹣4和4x+3y+25=0.
16.已知f(x)是奇函数并且是R上的单调函数,若函数y=f(x2+2)+f(﹣2x﹣m)只有一个零点,则函数g(x)=mx+(x>1)的最小值为 5 .
【分析】函数的零点转化为方程的根,由函数f(x)的奇偶性和单调性可得f(x2+2)=f(2x+m)有唯一解,整理可得二次方程由判别式为0解出m的值,代入g(x)中,由均值不等式可得函数g(x)的最小值.
解:函数y=f(x2+2)+f(﹣2x﹣m)只有一个零点,可得:f(x2+2)+f(﹣2x﹣m)=0有唯一解,
即f(x2+2)=﹣f(﹣2x﹣m),
又f(x)是奇函数并且是R上的单调函数,所以f(x2+2)=f(2x+m),即x2+2=2x+m,
所以x2﹣2x﹣m+2=0有唯一解,即△=4﹣4(﹣m+2)=0,解得m=1,
所以函数g(x)=mx+(x>1)=x﹣1++1+1=5,当且仅当x﹣1=(x>1),即x=3时取等号.
所以函数g(x)=mx+(x>1)的最小值为5,
故答案为:5.
三、解答题:共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.第17~21题为必考题,每个试题考生都必须作答.第22、23为选考题,考生根据要求作答.(一)必考题:共60分.
17.如图,在四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1中,AA1⊥平面ABCD,底面ABCD满足AD∥BC,且AB=AD=AA1=2,BD=DC=2.
(Ⅰ)求证:AB⊥平面ADD1A1;
(Ⅱ)求直线AB与平面B1CD1所成角的正弦值.
【分析】(Ⅰ)推导出AB⊥AA1,AB⊥AD,由此能证明AB⊥平面ADD1A1.
(Ⅱ)以A为原点,AB为x轴,AD为y轴,AA1为z轴,建立空间直角坐标系,利用向量法能求出直线AB与平面B1CD1所成角的正弦值.
解:(Ⅰ)证明:∵在四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1中,AA1⊥平面ABCD,
底面ABCD满足AD∥BC,且AB=AD=AA1=2,BD=DC=2.
∴AB⊥AA1,AB2+AD2=BD2,∴AB⊥AD,
∵AA1∩AD=A,∴AB⊥平面ADD1A1.
(Ⅱ)解:以A为原点,AB为x轴,AD为y轴,AA1为z轴,建立空间直角坐标系,
A(0,0,0),B(2,0,0),B1(2,0,2),C(2,4,0),D1(0,2,2),
=(2,0,0),=(0,﹣4,2),=(﹣2,﹣2,2),
设平面B1CD1的法向量为=(x,y,z),
则,取y=1,得=(1,1,2),
设直线AB与平面B1CD1所成角为θ,
则直线AB与平面B1CD1所成角的正弦值为:
sinθ===.
18.在△ABC中,角A,B,C对边分别为?,?,?,若2????A=????B+????A.
(1)求角A;
(2)若2?=?+?,且△ABC的外接圆半径为1,求△ABC的面积.
【分析】(1)由已知结合正弦定理及和差角公式进行化简可求cosA,进而可求A;
(2)由已知结合正弦定理及余弦定理进行化简可求bc,然后结合三角形的面积公式即可求解.
解:(1)因为2ccosA=acosB+bcosA.
由正弦定理得2sinCcosA=sinAcosB+sinBcosA,从而可得2sinCcosA=sinC,
又C为三角形的内角,所以sinC≠0,于是,
又A为三角形内角,因此;
(2)设△ABC的外接圆半径为R,则R=1,,
由余弦定理得,即3=12﹣3bc,
所以bc=3.所以△ABC的面积为:.
19.2019年底,北京2022年冬奥组委会启动志愿者全球招募,仅一个月内报名人数便突破60万,其中青年学生约有50万人.现从这50万青年学生志愿者中,按男女分层抽样随机选取20人进行英语水平测试,所得成绩(单位:分)统计结果用茎叶图记录如图:
(Ⅰ)试估计在这50万青年学生志愿者中,英语测试成绩在80分以上的女生人数;
(Ⅱ)从选出的8名男生中随机抽取2人,记其中测试成绩在70分以上的人数为X,求X的分布列和数学期望;
(Ⅲ)为便于联络,现将所有的青年学生志愿者随机分成若干组(每组人数不少于5000),并在每组中随机选取m个人作为联络员,要求每组的联络员中至少有1人的英语测试成绩在70分以上的概率大于90%.根据图表中数据,以频率作为概率,给出m的最小值.(结论不要求证明)
【分析】(I)由图表可知,测试成绩在80分以上的女生有2人,占比为,再求出结论即可;
(II)根据题意,选取的8名男生中,成绩在70分以上的有3人,70分及其以下的有5人,X=0,1,2,求出分布列和数学期望;
(III)根据题意,求出即可.
解:(I)由图表可知,测试成绩在80分以上的女生有2人,占比为,
在这50万青年学生志愿者中,英语测试成绩在80分以上的女生人数约为50×0.1=5万人;
(II)由图表得,选取的8名男生中,成绩在70分以上的有3人,70分及其以下的有5人,
记其中测试成绩在70分以上的人数为X,选出的8名男生中随机抽取2人,则X=0,1,2,
则P(X=0)=,
P(X=1)=,
P(X=2)=,
X的分布列如下:
x
0
1
2
p
故E(X)=0,
(III)m的最小值为4.
20.已知F1,F2分别是椭圆E:的左,右焦点,点在椭圆E上,且抛物线y2=4x的焦点是椭圆E的一个焦点.
(1)求a,b的值:
(2)过点F2作不与x轴重合的直线l,设l与圆x2+y2=a2+b2相交于A,B两点,且与椭圆E相交于C,D两点,当时,求△F1CD的面积.
【分析】(1)由已知根据抛物线和椭圆的定义,可求出a,b;
(2)联立直线与圆的方程可以求出t2,再联立直线和椭圆的方程化简,有根与系数的关系的到结论,继而求出面积.
解:(1)∵y2=4x的焦点为F(1,0),
则F1(﹣1,0),F2(1,0),
∴2a=|PF1|+|PF2|=,
解得,c=1,b=1.
(2)由已知,可设直线l的方程为x=ty+1,A(x1,y1),B(x2,y2),
联立,得
(t2+1)y2+2ty﹣2=0,
易知△>0,
则,,
∴=(x1+1)(x2+1)+y1y2=(ty1+2)(ty2+2)+y1y2=(t2+1)y1y2+2t(y1+y2)+4=.
因为,
所以=1,解得t2=3.
联立,得(t2+2)y2+2ty﹣1=0,△=8(t2+1),
设C(x3,y3),D(x4,y4),则,,
∴==.
21.已知f(x)=x2+aex﹣lnx.
(1)设x=是f(x)的极值点,求实数a的值,并求f(x)的单调区间;
(2)当a>0时,求证:f(x)>.
【分析】(1)求得,利用f=﹣2=0.求得a=.再求f(x)的单调区间.
(2)证法1,由(1)可得a>0时,∃x0∈(0,1)使得f′(x0)=0,即.f(x)min=f(x0)=,(0<x0<1)
令.利用导数可得f(x)>.
方法2,令g(x)=,(x>0),利用导数可得.即可得.
解:(1)函数f(x)的定义域为(0,+∞).
又,
∵x=是f(x)的极值点,∴f=﹣2=0.
∴a=.
∵f′(x)在(0,+∞)上单调递增,且f.
∴f′(x)>0时,x,f′(x)<0时,.
∴f(x)的递减区间为(0,),递增区间为(,+∞).
(2)证法1,由(1)可得a>0时,f′(x)=x+aex﹣在(0,+∞)上单调递增.
又因为f′(1)=1+ae﹣1=ae>0,当x趋近于0时,f′(x)趋近于﹣∞.
∴∃x0∈(0,1)使得f′(x0)=0,即.
当x∈(0,x0)时,f′(x0)<0,x∈(x0,+∞)时,f′(x0)>0.
∴f(x)在(0,x0)递减,在(x0,+∞)递增.
∴f(x)min=f(x0)=,(0<x0<1)
令.
,在(0,1)上g′(x)<0,
∴g′(x)单调递减,∴.
∴当a>0时,f(x)>.
方法2,令g(x)=,(x>0)
,
当x∈(0,1)时,g′(x)<0,当x∈(1,+∞)时,g′(x)>0.
∴g(x)在(0,1)递减,在(1,+∞)递增.
∴,∴.
∵a>0,∴aex>0.
∴.
(二)选考题:共10分.请考生在第22、23题中任选一题作答.如果多做,则按所做的第一题计分.[选修4-4:坐标系与参数方程]
22.在直角坐标系x0y中,曲线C1的参数方程为(t为参数且t≠0,a∈[0,π)),曲线C2的参数方程为(θ为参数),以O为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C3的极坐标方程为ρ=4cosθ.
(1)求C2的普通方程及C3的直角坐标方程;
(2)若曲线C1与曲线C2C3分别交于点A,B,求|AB|的最大值.
【分析】(1)由消去参数θ得C2的普通方程为:x2+(y﹣1)2=1;由ρ=4cosθ得ρ2=4ρcosθ得C3的直角坐标方程为:x2+y2=4x,即(x﹣2)2+y2=4.
(2)C1的极坐标方程为:θ=α,C2的极坐标方程为:ρ=2sinθ,将θ=α分别代入C2,C3的极坐标方程后利用极径的几何意义可得.
解:(1)由消去参数θ得C2的普通方程为:x2+(y﹣1)2=1;
由ρ=4cosθ得ρ2=4ρcosθ得C3的直角坐标方程为:x2+y2=4x,即(x﹣2)2+y2=4.
(2)C1的极坐标方程为:θ=α,C2的极坐标方程为:ρ=2sinθ
将θ=α分别代入C2,C3的极坐标方程得:ρA=2sinα,ρB=4cosα,
∴|AB|=|ρA﹣ρB|=|2sinα﹣4cosα|=|2sin(α+φ)|.
[选修4-5:不等式选讲]
23.已知函数f(x)=|2x+a|﹣|x﹣3|(a∈R).
(1)若a=﹣1,求不等式f(x)+1>0的解集;
(2)已知a>0,若f(x)+3a>2对于任意x∈R恒成立,求a的取值范围.
【分析】(1 )当a=﹣1吋,函数f(x)=|2x﹣1|﹣|x﹣3|,利用分段讨论法去掉绝对值,求出对应不等式的解集;
(2)当a>0吋,利用分段讨论法去掉绝对值,求出对应f(x)的最小值f(x)min,
再解关于a的不等式,从而求出a的取值范围.
解:(1 )当a=﹣1吋,函数f(x)=|2x﹣1|﹣|x﹣3|,
当x≤时,f(x)=1﹣2x+(x﹣3)=﹣x﹣2,
不等式f(x)+1>0化为﹣x﹣2+1>0,解得x<﹣1;
当<x<3时,f(x)=2x﹣1+(x﹣3)=3x﹣4,
不等式f(x)+1>0化为3x﹣4+1>0,解得x>1,取1<x<3;
当x≥3时,f(x)=2x﹣1﹣(x﹣3)=x+2,
不等式f(x)+1>0化为x+2+1>0,解得x>﹣3,取x≥3;
综上所述,不等式f(x)+1>0的解集为{x|x<﹣1或x>1};
(2)当a>0吋,若x≤﹣,则f(x)=﹣2x﹣a+(x﹣3)=﹣x﹣a﹣3,
此时f(x)min=f(﹣)=﹣﹣3,则f(x)+3a≥a﹣3>2,解得a>2;
若﹣<x<3,则f(x)=2x+a+(x﹣3)=3x+a﹣3,
此时f(x)>f(﹣)=﹣a﹣3,则f(x)+3a>a﹣3>2,解得a>2;
若x≥3,则f(x)=2x+a﹣(x﹣3)=x+a+3,
此时f(x)min=f(3)=6+a,则f(x)+3a≥4a+6>2恒成立;
综上所述,不等式f(x)+3a>2对任意x∈一、选择题恒成立时,a的取值范围是a>2.
一、单选题(共12小题).
1.已知集合A={x|0<x<3},B={x|log2x>1},则A∩B=( )
A.(2,3) B.(0,3) C.(1,2) D.(0,1)
2.设复数z满足(1+i)z=3+i,则|z|=( )
A. B.2 C. D.
3.已知实数1,m,9成等比数列,则椭圆+y2=1的离心率为( )
A.2 B. C.或2 D.或
4.在边长为2的菱形ABCD中,∠BAD=60°,E是BC的中点,则=( )
A. B. C. D.9
5.由我国引领的5G时代已经到来,5G的发展将直接带动包括运营、制造、服务在内的通信行业整体的快速发展,进而对GDP增长产生直接贡献,并通过产业间的关联效应和波及效应,间接带动国民经济各行业的发展,创造岀更多的经济增加值.如图是某单位结合近年数据,对今后几年的5G经济产出所做的预测.结合右图,下列说法错误的是( )
A.5G的发展带动今后几年的总经济产出逐年增加
B.设备制造商的经济产出前期增长较快,后期放缓
C.信息服务商与运营商的经济产出的差距有逐步拉大的趋势
D.设备制造商在各年的总经济产出中一直处于领先地位
6.已知函数f(x)的图象如图所示,则f(x)可以为( )
A.f (x)= B.f (x)=
C.f (x)= D.f (x)=xe|x|
7.《孙子算经》是中国古代重要的数学著作.其中的一道题“今有木,方三尺,高三尺,欲方五寸作枕一枚.问:得几何?”意思是:“有一块棱长为3尺的正方体方木,要把它作成边长为5寸的正方体枕头,可作多少个?”现有这样的一个正方体木料,其外周已涂上油漆,则从切割后的正方体枕头中任取一块,恰有一面涂上油漆的概率为( )
A. B. C. D.
8.下列说法正确的是( )
A.命题“∃x0≤0,2x0≤sinx0”的否定形式是“∀x>0,2x>sinx”
B.若平面α,β,γ满足α⊥γ,β⊥γ,则α∥β
C.随机变量ξ服从正态分布N(1,σ2)(σ>0),若P(0<ξ<1)=0.4,则P(ξ>0)=0.8
D.设x是实数,“x<0”是“”的充分不必要条件
9.将函数f(x)=2sin(2x+φ)(0<φ<π)的图象向左平移个单位后得到函数y=g(x)的图象,若函数y=g(x)为偶函数,则函数y=f(x)在的值域为( )
A.[﹣1,2] B.[﹣1,1] C. D.
10.若双曲线的一条渐近线与函数f(x)=ln(x+1)的图象相切,则该双曲线离心率为( )
A. B. C.2 D.
11.如图,在四棱锥C﹣ABCD中,CO⊥平面ABOD,AB∥OD,OB⊥OD,且AB=2OD=12,AD=6,异面直线CD与AB所成角为30°,点O,B,C,D都在同一个球面上,则该球的半径为( )
A.3 B.4 C. D.
12.已知函数f(x)=的图象上有且仅有四个不同的点关于直线y=﹣1的对称点在y=kx﹣1的图象上,则实数k的取值范围是( )
A. B. C. D.
二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.
13.(2x2+)5展开式中?4系数为 .
14.在各项均为正数的等比数列{?n}中,?1=2,且?2,?4+2,?5成等差数列,记?n是数列{?n}的前n项和,则?6=
15.已知直线L经过点P(﹣4,﹣3),且被圆(x+1)2+(y+2)2=25截得的弦长为8,则直线L的方程是 .
16.已知f(x)是奇函数并且是R上的单调函数,若函数y=f(x2+2)+f(﹣2x﹣m)只有一个零点,则函数g(x)=mx+(x>1)的最小值为 .
三、解答题:共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.第17~21题为必考题,每个试题考生都必须作答.第22、23为选考题,考生根据要求作答.(一)必考题:共60分.
17.如图,在四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1中,AA1⊥平面ABCD,底面ABCD满足AD∥BC,且AB=AD=AA1=2,BD=DC=2.
(Ⅰ)求证:AB⊥平面ADD1A1;
(Ⅱ)求直线AB与平面B1CD1所成角的正弦值.
18.在△ABC中,角A,B,C对边分别为?,?,?,若2????A=????B+????A.
(1)求角A;
(2)若2?=?+?,且△ABC的外接圆半径为1,求△ABC的面积.
19.2019年底,北京2022年冬奥组委会启动志愿者全球招募,仅一个月内报名人数便突破60万,其中青年学生约有50万人.现从这50万青年学生志愿者中,按男女分层抽样随机选取20人进行英语水平测试,所得成绩(单位:分)统计结果用茎叶图记录如图:
(Ⅰ)试估计在这50万青年学生志愿者中,英语测试成绩在80分以上的女生人数;
(Ⅱ)从选出的8名男生中随机抽取2人,记其中测试成绩在70分以上的人数为X,求X的分布列和数学期望;
(Ⅲ)为便于联络,现将所有的青年学生志愿者随机分成若干组(每组人数不少于5000),并在每组中随机选取m个人作为联络员,要求每组的联络员中至少有1人的英语测试成绩在70分以上的概率大于90%.根据图表中数据,以频率作为概率,给出m的最小值.(结论不要求证明)
20.已知F1,F2分别是椭圆E:的左,右焦点,点在椭圆E上,且抛物线y2=4x的焦点是椭圆E的一个焦点.
(1)求a,b的值:
(2)过点F2作不与x轴重合的直线l,设l与圆x2+y2=a2+b2相交于A,B两点,且与椭圆E相交于C,D两点,当时,求△F1CD的面积.
21.已知f(x)=x2+aex﹣lnx.
(1)设x=是f(x)的极值点,求实数a的值,并求f(x)的单调区间;
(2)当a>0时,求证:f(x)>.
(二)选考题:共10分.请考生在第22、23题中任选一题作答.如果多做,则按所做的第一题计分.[选修4-4:坐标系与参数方程]
22.在直角坐标系x0y中,曲线C1的参数方程为(t为参数且t≠0,a∈[0,π)),曲线C2的参数方程为(θ为参数),以O为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C3的极坐标方程为ρ=4cosθ.
(1)求C2的普通方程及C3的直角坐标方程;
(2)若曲线C1与曲线C2C3分别交于点A,B,求|AB|的最大值.
[选修4-5:不等式选讲]
23.已知函数f(x)=|2x+a|﹣|x﹣3|(a∈R).
(1)若a=﹣1,求不等式f(x)+1>0的解集;
(2)已知a>0,若f(x)+3a>2对于任意x∈R恒成立,求a的取值范围.
参考答案
一、单选题:本题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.已知集合A={x|0<x<3},B={x|log2x>1},则A∩B=( )
A.(2,3) B.(0,3) C.(1,2) D.(0,1)
【分析】先分别求出集合A,B,由此能求出A∩B.
解:集合A={x|0<x<3}=(0,3),B={x|log2x>1}=(2,+∞),则A∩B=(2,3),
故选:A.
2.设复数z满足(1+i)z=3+i,则|z|=( )
A. B.2 C. D.
【分析】把已知等式变形,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:由(1+i)z=3+i,得z=,
∴|z|=.
故选:D.
3.已知实数1,m,9成等比数列,则椭圆+y2=1的离心率为( )
A.2 B. C.或2 D.或
【分析】先根据等比数列中项公式求出m的值,然后根据椭圆的几何性质即可求出离心率.
解:∵实数1,m,9成等比数列,∴m2=9,即m=±3,
∵m>0,∴m=3,椭圆的方程为,∴a=,b=1,c=
∴离心率为,
故选:B.
4.在边长为2的菱形ABCD中,∠BAD=60°,E是BC的中点,则=( )
A. B. C. D.9
【分析】根据题意画出图形,结合图形利用平面向量的线性表示和数量积运算法则,计算即可.
解:如图所示,边长为2的菱形ABCD中,∠BAD=60°,
∴•=2×2×cos60°=2;又E为BC中点,
∴=+=+,且=+,
∴•=(+)•(+)
=+•+=4+×2+×4=9.
故选:D.
5.由我国引领的5G时代已经到来,5G的发展将直接带动包括运营、制造、服务在内的通信行业整体的快速发展,进而对GDP增长产生直接贡献,并通过产业间的关联效应和波及效应,间接带动国民经济各行业的发展,创造岀更多的经济增加值.如图是某单位结合近年数据,对今后几年的5G经济产出所做的预测.结合右图,下列说法错误的是( )
A.5G的发展带动今后几年的总经济产出逐年增加
B.设备制造商的经济产出前期增长较快,后期放缓
C.信息服务商与运营商的经济产出的差距有逐步拉大的趋势
D.设备制造商在各年的总经济产出中一直处于领先地位
【分析】本题结合图形即可得出结果.
解:由图可知设备制造商在各年的总经济产出中在前期处于领先地位,
而后期是信息服务商处于领先地位,故D项表达错误.
故选:D.
6.已知函数f(x)的图象如图所示,则f(x)可以为( )
A.f (x)= B.f (x)=
C.f (x)= D.f (x)=xe|x|
【分析】由图象可知,函数的定义域为R,且为奇函数,当x→0时,f(x)→0,结合选项即可得出正确答案.
解:由图象可知,函数的定义域为R,而选项B中函数的定义域为{x|x≠0},故可排除B;
又函数图象关于原点对称,为奇函数,而选项C不具有奇偶性,故可排除C;
又x→0时,f(x)→0,而选项D当x→+∞时,f(x)→+∞,故可排除D.
故选:A.
7.《孙子算经》是中国古代重要的数学著作.其中的一道题“今有木,方三尺,高三尺,欲方五寸作枕一枚.问:得几何?”意思是:“有一块棱长为3尺的正方体方木,要把它作成边长为5寸的正方体枕头,可作多少个?”现有这样的一个正方体木料,其外周已涂上油漆,则从切割后的正方体枕头中任取一块,恰有一面涂上油漆的概率为( )
A. B. C. D.
【分析】有一块棱长为3尺的正方体方木,要把它作成边长为5寸的正方体枕头,可作216个,由正方体的结构及锯木块的方法,可知一面带有红漆的木块是每个面的中间那16块,共有6×16=96个,由此能求出从切割后的正方体枕头中任取一块,恰有一面涂上油漆的概率.
解:有一块棱长为3尺的正方体方木,要把它作成边长为5寸的正方体枕头,可作216个,
由正方体的结构及锯木块的方法,
可知一面带有红漆的木块是每个面的中间那16块,共有6×16=96个,
∴从切割后的正方体枕头中任取一块,恰有一面涂上油漆的概率:
p==.
故选:C.
8.下列说法正确的是( )
A.命题“∃x0≤0,2x0≤sinx0”的否定形式是“∀x>0,2x>sinx”
B.若平面α,β,γ满足α⊥γ,β⊥γ,则α∥β
C.随机变量ξ服从正态分布N(1,σ2)(σ>0),若P(0<ξ<1)=0.4,则P(ξ>0)=0.8
D.设x是实数,“x<0”是“”的充分不必要条件
【分析】在A中,由特称命题的否定可知:命题“∃x0≤0,2x0≤sinx0”的否定形式是“∀x≤0,2x>sinx”;在B中,α与β相交或平行;在C中,P(ξ>0)=0.4+0.4+0.1=0.9;在D中,设x是实数,则“x<0”⇒“”,“”⇒“x<0或x>1”.
解:在A中,由特称命题的否定可知:
命题“∃x0≤0,2x0≤sinx0”的否定形式是“∀x≤0,2x>sinx”,故A错误;
在B中,若平面α,β,γ满足α⊥γ,β⊥γ,则α与β相交或平行,
如右图的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,
平面ADD1A1⊥平面ABCD,平面BCC1B1⊥平面ABCD,平面ADD1A1∥平面BCC1B1;
平面ABB1A1⊥平面ABCD,平面BCC1B1⊥平面ABCD,平面ABB1A1∩平面BCC1B1=BB1.
故B错误;
在C中,∵随机变量ξ服从正态分布N(1,σ2)(σ>0),∴正态曲线关于x=1对称,
∵P(0<ξ<1)=0.4,
∴P(1<ξ<2)=0.4,
∴P(ξ>2)=0.5﹣0.4=0.1,
∴P(ξ>0)=0.4+0.4+0.1=0.9,故C错误;
在D中,设x是实数,则“x<0”⇒“”,“”⇒“x<0或x>1”,
∴“x<0”是“”的充分不必要条件,故D正确.
故选:D.
9.将函数f(x)=2sin(2x+φ)(0<φ<π)的图象向左平移个单位后得到函数y=g(x)的图象,若函数y=g(x)为偶函数,则函数y=f(x)在的值域为( )
A.[﹣1,2] B.[﹣1,1] C. D.
【分析】由题意利用函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换规律得到g(x)的解析式,再利用正弦函数的定义域和值域,求得函数y=f(x)在的值域.
解:将函数f(x)=2sin(2x+φ)(0<φ<π)的图象向左平移个单位后得到函数y=g(x)=2sin(2x++φ)的图象,
若函数y=g(x)为偶函数,则 +φ=,∴φ=,故函数f(x)=2sin(2x+).
∵x∈,2x+∈[,],∴sin(2x+)∈[﹣,1],2sin(2x+)∈[﹣1,2],
则函数y=f(x)在的值域为[﹣1,2],
故选:A.
10.若双曲线的一条渐近线与函数f(x)=ln(x+1)的图象相切,则该双曲线离心率为( )
A. B. C.2 D.
【分析】求出双曲线的渐近线方程,结合函数的导数求解切线的斜率,然后推出双曲线的离心率即可.
解:因为双曲线的渐近线过原点,且方程为
函数f(x)=ln(x+1)图象也过原点,结合图形可知切点就是(0,0),
,
∴.
故选:A.
11.如图,在四棱锥C﹣ABCD中,CO⊥平面ABOD,AB∥OD,OB⊥OD,且AB=2OD=12,AD=6,异面直线CD与AB所成角为30°,点O,B,C,D都在同一个球面上,则该球的半径为( )
A.3 B.4 C. D.
【分析】首先根据异面直线所成的角得到∠CDO=30°,求出OC,利用补形法得到长方体的对角线长度即为外接球的直径.
解:由条件可知AB∥OD,所以∠CDO为异面直线CD与AB所成角,
故∠CDO=30°,而OD=6,故OC=ODtan30°=2,
在直角梯形ABOD中,易得OB=6,以OB,OC,OD为相邻的三条棱,
补成一个长方体,则该长方体的外接球半径R即为所求的球的半径,
由(2R)2=(2)2+62+62=84,故R=.
故选:C.
12.已知函数f(x)=的图象上有且仅有四个不同的点关于直线y=﹣1的对称点在y=kx﹣1的图象上,则实数k的取值范围是( )
A. B. C. D.
【分析】由题意可化为函数f(x)图象与y=﹣kx﹣1的图象有且只有四个不同的交点,结合题意作图求解即可
解:∵函数f(x)=的图象上有且仅有四个不同的点关于直线y=﹣1的对称点在y=kx﹣1的图象上,
而函数y=kx﹣1关于直线y=﹣1的对称图象为y=﹣kx﹣1,
∴f(x)=的图象与y=﹣kx﹣1的图象有且只有四个不同的交点,
作函数f(x)=的图象与y=﹣kx﹣1的图象如下,
易知直线y=﹣kx﹣1恒过点A(0,﹣1),
设直线AC与y=xlnx﹣2x相切于点C(x,xlnx﹣2x),
y′=lnx﹣1,
故lnx﹣1=,
解得,x=1;
故kAC=﹣1;
设直线AB与y=x2+x相切于点B(x,x2+x),
y′=2x+,
故2x+=,
解得,x=﹣1;
故kAB=﹣2+=﹣;
故﹣1<﹣k<﹣,
故<k<1;
故选:A.
二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.
13.(2x2+)5展开式中?4系数为 80 .
【分析】在二项展开式的通项公式中,令x的幂指数等于4,求出r的值,即可求得展开式中x4的系数.
解:∵(2x2+)5展开式的通项公式为Tr+1=•25﹣r•x10﹣3r,令10﹣3r=4,求得r=2,
故展开式中x4的系数为•23=80,
故答案为:80.
14.在各项均为正数的等比数列{?n}中,?1=2,且?2,?4+2,?5成等差数列,记?n是数列{?n}的前n项和,则?6= 126
【分析】由a2,a4+2,a5成等差数列,可得a2+a5=2(a4+2),把已知代入解得q.再利用求和公式即可求得?6.
解:设正数的等比数列{an}的公比为q>0,a1=2,
∵a2,a4+2,a5成等差数列,
∴a2+a5=2(a4+2),
∴2q+2q4=2(2q3+2),解得q=2.
∵S6==126.
故答案为:126.
15.已知直线L经过点P(﹣4,﹣3),且被圆(x+1)2+(y+2)2=25截得的弦长为8,则直线L的方程是 x=﹣4和4x+3y+25=0 .
【分析】求出圆心与半径,利用圆心到直线的距离、半径、半弦长满足勾股定理,求出弦心距,通过直线的斜率存在与不存在,利用圆心到直线的距离求解,求出直线的方程即可.
解:圆心(﹣1,﹣2),半径r=5,弦长m=8,
设弦心距是d,
则由勾股定理,
r2=d2+()2
d=3,
若l斜率不存在,直线是x=﹣4,
圆心和它的距离是﹣3,符合题意,
若l斜率存在,设直线方程y+3=k(x+4),
即kx﹣y+4k﹣3=0,
则d==3,
即9k2﹣6k+1=9k2+9,
解得k=﹣,所以所求直线方程为x+4=0和4x+3y+25=0,
故答案为:x=﹣4和4x+3y+25=0.
16.已知f(x)是奇函数并且是R上的单调函数,若函数y=f(x2+2)+f(﹣2x﹣m)只有一个零点,则函数g(x)=mx+(x>1)的最小值为 5 .
【分析】函数的零点转化为方程的根,由函数f(x)的奇偶性和单调性可得f(x2+2)=f(2x+m)有唯一解,整理可得二次方程由判别式为0解出m的值,代入g(x)中,由均值不等式可得函数g(x)的最小值.
解:函数y=f(x2+2)+f(﹣2x﹣m)只有一个零点,可得:f(x2+2)+f(﹣2x﹣m)=0有唯一解,
即f(x2+2)=﹣f(﹣2x﹣m),
又f(x)是奇函数并且是R上的单调函数,所以f(x2+2)=f(2x+m),即x2+2=2x+m,
所以x2﹣2x﹣m+2=0有唯一解,即△=4﹣4(﹣m+2)=0,解得m=1,
所以函数g(x)=mx+(x>1)=x﹣1++1+1=5,当且仅当x﹣1=(x>1),即x=3时取等号.
所以函数g(x)=mx+(x>1)的最小值为5,
故答案为:5.
三、解答题:共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.第17~21题为必考题,每个试题考生都必须作答.第22、23为选考题,考生根据要求作答.(一)必考题:共60分.
17.如图,在四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1中,AA1⊥平面ABCD,底面ABCD满足AD∥BC,且AB=AD=AA1=2,BD=DC=2.
(Ⅰ)求证:AB⊥平面ADD1A1;
(Ⅱ)求直线AB与平面B1CD1所成角的正弦值.
【分析】(Ⅰ)推导出AB⊥AA1,AB⊥AD,由此能证明AB⊥平面ADD1A1.
(Ⅱ)以A为原点,AB为x轴,AD为y轴,AA1为z轴,建立空间直角坐标系,利用向量法能求出直线AB与平面B1CD1所成角的正弦值.
解:(Ⅰ)证明:∵在四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1中,AA1⊥平面ABCD,
底面ABCD满足AD∥BC,且AB=AD=AA1=2,BD=DC=2.
∴AB⊥AA1,AB2+AD2=BD2,∴AB⊥AD,
∵AA1∩AD=A,∴AB⊥平面ADD1A1.
(Ⅱ)解:以A为原点,AB为x轴,AD为y轴,AA1为z轴,建立空间直角坐标系,
A(0,0,0),B(2,0,0),B1(2,0,2),C(2,4,0),D1(0,2,2),
=(2,0,0),=(0,﹣4,2),=(﹣2,﹣2,2),
设平面B1CD1的法向量为=(x,y,z),
则,取y=1,得=(1,1,2),
设直线AB与平面B1CD1所成角为θ,
则直线AB与平面B1CD1所成角的正弦值为:
sinθ===.
18.在△ABC中,角A,B,C对边分别为?,?,?,若2????A=????B+????A.
(1)求角A;
(2)若2?=?+?,且△ABC的外接圆半径为1,求△ABC的面积.
【分析】(1)由已知结合正弦定理及和差角公式进行化简可求cosA,进而可求A;
(2)由已知结合正弦定理及余弦定理进行化简可求bc,然后结合三角形的面积公式即可求解.
解:(1)因为2ccosA=acosB+bcosA.
由正弦定理得2sinCcosA=sinAcosB+sinBcosA,从而可得2sinCcosA=sinC,
又C为三角形的内角,所以sinC≠0,于是,
又A为三角形内角,因此;
(2)设△ABC的外接圆半径为R,则R=1,,
由余弦定理得,即3=12﹣3bc,
所以bc=3.所以△ABC的面积为:.
19.2019年底,北京2022年冬奥组委会启动志愿者全球招募,仅一个月内报名人数便突破60万,其中青年学生约有50万人.现从这50万青年学生志愿者中,按男女分层抽样随机选取20人进行英语水平测试,所得成绩(单位:分)统计结果用茎叶图记录如图:
(Ⅰ)试估计在这50万青年学生志愿者中,英语测试成绩在80分以上的女生人数;
(Ⅱ)从选出的8名男生中随机抽取2人,记其中测试成绩在70分以上的人数为X,求X的分布列和数学期望;
(Ⅲ)为便于联络,现将所有的青年学生志愿者随机分成若干组(每组人数不少于5000),并在每组中随机选取m个人作为联络员,要求每组的联络员中至少有1人的英语测试成绩在70分以上的概率大于90%.根据图表中数据,以频率作为概率,给出m的最小值.(结论不要求证明)
【分析】(I)由图表可知,测试成绩在80分以上的女生有2人,占比为,再求出结论即可;
(II)根据题意,选取的8名男生中,成绩在70分以上的有3人,70分及其以下的有5人,X=0,1,2,求出分布列和数学期望;
(III)根据题意,求出即可.
解:(I)由图表可知,测试成绩在80分以上的女生有2人,占比为,
在这50万青年学生志愿者中,英语测试成绩在80分以上的女生人数约为50×0.1=5万人;
(II)由图表得,选取的8名男生中,成绩在70分以上的有3人,70分及其以下的有5人,
记其中测试成绩在70分以上的人数为X,选出的8名男生中随机抽取2人,则X=0,1,2,
则P(X=0)=,
P(X=1)=,
P(X=2)=,
X的分布列如下:
x
0
1
2
p
故E(X)=0,
(III)m的最小值为4.
20.已知F1,F2分别是椭圆E:的左,右焦点,点在椭圆E上,且抛物线y2=4x的焦点是椭圆E的一个焦点.
(1)求a,b的值:
(2)过点F2作不与x轴重合的直线l,设l与圆x2+y2=a2+b2相交于A,B两点,且与椭圆E相交于C,D两点,当时,求△F1CD的面积.
【分析】(1)由已知根据抛物线和椭圆的定义,可求出a,b;
(2)联立直线与圆的方程可以求出t2,再联立直线和椭圆的方程化简,有根与系数的关系的到结论,继而求出面积.
解:(1)∵y2=4x的焦点为F(1,0),
则F1(﹣1,0),F2(1,0),
∴2a=|PF1|+|PF2|=,
解得,c=1,b=1.
(2)由已知,可设直线l的方程为x=ty+1,A(x1,y1),B(x2,y2),
联立,得
(t2+1)y2+2ty﹣2=0,
易知△>0,
则,,
∴=(x1+1)(x2+1)+y1y2=(ty1+2)(ty2+2)+y1y2=(t2+1)y1y2+2t(y1+y2)+4=.
因为,
所以=1,解得t2=3.
联立,得(t2+2)y2+2ty﹣1=0,△=8(t2+1),
设C(x3,y3),D(x4,y4),则,,
∴==.
21.已知f(x)=x2+aex﹣lnx.
(1)设x=是f(x)的极值点,求实数a的值,并求f(x)的单调区间;
(2)当a>0时,求证:f(x)>.
【分析】(1)求得,利用f=﹣2=0.求得a=.再求f(x)的单调区间.
(2)证法1,由(1)可得a>0时,∃x0∈(0,1)使得f′(x0)=0,即.f(x)min=f(x0)=,(0<x0<1)
令.利用导数可得f(x)>.
方法2,令g(x)=,(x>0),利用导数可得.即可得.
解:(1)函数f(x)的定义域为(0,+∞).
又,
∵x=是f(x)的极值点,∴f=﹣2=0.
∴a=.
∵f′(x)在(0,+∞)上单调递增,且f.
∴f′(x)>0时,x,f′(x)<0时,.
∴f(x)的递减区间为(0,),递增区间为(,+∞).
(2)证法1,由(1)可得a>0时,f′(x)=x+aex﹣在(0,+∞)上单调递增.
又因为f′(1)=1+ae﹣1=ae>0,当x趋近于0时,f′(x)趋近于﹣∞.
∴∃x0∈(0,1)使得f′(x0)=0,即.
当x∈(0,x0)时,f′(x0)<0,x∈(x0,+∞)时,f′(x0)>0.
∴f(x)在(0,x0)递减,在(x0,+∞)递增.
∴f(x)min=f(x0)=,(0<x0<1)
令.
,在(0,1)上g′(x)<0,
∴g′(x)单调递减,∴.
∴当a>0时,f(x)>.
方法2,令g(x)=,(x>0)
,
当x∈(0,1)时,g′(x)<0,当x∈(1,+∞)时,g′(x)>0.
∴g(x)在(0,1)递减,在(1,+∞)递增.
∴,∴.
∵a>0,∴aex>0.
∴.
(二)选考题:共10分.请考生在第22、23题中任选一题作答.如果多做,则按所做的第一题计分.[选修4-4:坐标系与参数方程]
22.在直角坐标系x0y中,曲线C1的参数方程为(t为参数且t≠0,a∈[0,π)),曲线C2的参数方程为(θ为参数),以O为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C3的极坐标方程为ρ=4cosθ.
(1)求C2的普通方程及C3的直角坐标方程;
(2)若曲线C1与曲线C2C3分别交于点A,B,求|AB|的最大值.
【分析】(1)由消去参数θ得C2的普通方程为:x2+(y﹣1)2=1;由ρ=4cosθ得ρ2=4ρcosθ得C3的直角坐标方程为:x2+y2=4x,即(x﹣2)2+y2=4.
(2)C1的极坐标方程为:θ=α,C2的极坐标方程为:ρ=2sinθ,将θ=α分别代入C2,C3的极坐标方程后利用极径的几何意义可得.
解:(1)由消去参数θ得C2的普通方程为:x2+(y﹣1)2=1;
由ρ=4cosθ得ρ2=4ρcosθ得C3的直角坐标方程为:x2+y2=4x,即(x﹣2)2+y2=4.
(2)C1的极坐标方程为:θ=α,C2的极坐标方程为:ρ=2sinθ
将θ=α分别代入C2,C3的极坐标方程得:ρA=2sinα,ρB=4cosα,
∴|AB|=|ρA﹣ρB|=|2sinα﹣4cosα|=|2sin(α+φ)|.
[选修4-5:不等式选讲]
23.已知函数f(x)=|2x+a|﹣|x﹣3|(a∈R).
(1)若a=﹣1,求不等式f(x)+1>0的解集;
(2)已知a>0,若f(x)+3a>2对于任意x∈R恒成立,求a的取值范围.
【分析】(1 )当a=﹣1吋,函数f(x)=|2x﹣1|﹣|x﹣3|,利用分段讨论法去掉绝对值,求出对应不等式的解集;
(2)当a>0吋,利用分段讨论法去掉绝对值,求出对应f(x)的最小值f(x)min,
再解关于a的不等式,从而求出a的取值范围.
解:(1 )当a=﹣1吋,函数f(x)=|2x﹣1|﹣|x﹣3|,
当x≤时,f(x)=1﹣2x+(x﹣3)=﹣x﹣2,
不等式f(x)+1>0化为﹣x﹣2+1>0,解得x<﹣1;
当<x<3时,f(x)=2x﹣1+(x﹣3)=3x﹣4,
不等式f(x)+1>0化为3x﹣4+1>0,解得x>1,取1<x<3;
当x≥3时,f(x)=2x﹣1﹣(x﹣3)=x+2,
不等式f(x)+1>0化为x+2+1>0,解得x>﹣3,取x≥3;
综上所述,不等式f(x)+1>0的解集为{x|x<﹣1或x>1};
(2)当a>0吋,若x≤﹣,则f(x)=﹣2x﹣a+(x﹣3)=﹣x﹣a﹣3,
此时f(x)min=f(﹣)=﹣﹣3,则f(x)+3a≥a﹣3>2,解得a>2;
若﹣<x<3,则f(x)=2x+a+(x﹣3)=3x+a﹣3,
此时f(x)>f(﹣)=﹣a﹣3,则f(x)+3a>a﹣3>2,解得a>2;
若x≥3,则f(x)=2x+a﹣(x﹣3)=x+a+3,
此时f(x)min=f(3)=6+a,则f(x)+3a≥4a+6>2恒成立;
综上所述,不等式f(x)+3a>2对任意x∈一、选择题恒成立时,a的取值范围是a>2.
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