2021年四川省绵阳市南山中学高考数学适应性试卷(理科)(二)
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这是一份2021年四川省绵阳市南山中学高考数学适应性试卷(理科)(二),共24页。
2021年四川省绵阳市南山中学高考数学适应性试卷(理科)(二)
一.选择题(本大题共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.(5分)在复平面内,复数z对应的点的坐标是(1,2),则=( )
A.1﹣2i B.1+2i C.2+i D.2﹣i
2.(5分)已知集合U={1,2,3,4,5,6,7},A={2,3,4,5},B={2,3,6,7},则B∩(∁UA)=( )
A.{1,6} B.{1,7} C.{6,7} D.{1,6,7}
3.(5分)2020年5月我国抗击新冠肺炎疫情工作取得阶段性胜利,各地有序推进复工复产,下面是某地连续11天复工复产指数折线图,下列说法正确的是( )
A.这11天复工指数和复产指数均逐日增加
B.这11天期间,复产指数的极差大于复工指数的极差
C.第3天至第11天复工复产指数均超过80%
D.第9天至第11天复工指数的增量大于复产指数的增量
4.(5分)在(x+)5的展开式中,x2的系数是( )
A.10 B.20 C.32 D.35
5.(5分)程序框图如图所示,若该程序运行的结果1320.则判断框中应填入( )
A.k<8? B.k<9? C.k<10? D.k<l1?
6.(5分)已知a=log27,b=log38,c=0.30.2,则a,b,c的大小关系为( )
A.c<b<a B.a<b<c C.b<c<a D.c<a<b
7.(5分)设O为坐标原点,直线x=a与双曲线C:﹣=1(a>0,b>0)的两条渐近线分别交于D,E两点.若△ODE的面积为8,则C的焦距的最小值为( )
A.4 B.8 C.16 D.32
8.(5分)已知函数f(x)=x3+ax2+bx+c,下列结论中错误的是( )
A.∃x0∈R,f(x0)=0
B.函数y=f(x)的图象是中心对称图形
C.若x0是f(x)的极小值点,则f(x)在区间(﹣∞,x0)单调递减
D.若x0是f(x)的极值点,则f′(x0)=0
9.(5分)设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,准线为l,M∈C,以M为圆心的圆M与准线l相切于点Q,Q点的纵坐标为,E(5,0)是圆M与x轴不同于F的另一个交点,则p=( )
A.1 B.2 C.3 D.4
10.(5分)在△ABC中,A,B,C的对边分别为a,b,c,若(b﹣sinC)cosA=sinAcosC,且a=2,则△ABC面积的最大值为( )
A.2 B.3 C.3 D.4
11.(5分)日晷是中国古代用来测定时间的仪器,利用与晷面垂直的晷针投射到晷面的影子来测定时间.把地球看成一个球(球心记为O),地球上一点A的纬度是指OA与地球赤道所在平面所成角,点A处的水平面是指过点A且与OA垂直的平面.在点A处放置一个日晷,若晷面与赤道所在平面平行,点A处的纬度为北纬40°,则晷针与点A处的水平面所成角为( )
A.20° B.40° C.50° D.90°
12.(5分)已知函数f(x)=﹣sinx,给出以下四个结论:
①函数f(x)的图象关于直线对x=称;
②函数f(x)图象在(π,f(π))处的切线与y轴垂直;
③函数f(x)在区间[,]上单调递增;
④f(x)为奇函数,且f(x)既无最大值,也无最小值.
其中所有正确结论的编号是( )
A.① B.②③ C.②④ D.②③④
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分)
13.(5分)已知单位向量,的夹角为45°,k﹣与垂直,则k= .
14.(5分)设函数f(x)=cos(ωx﹣)(ω>0),若f(x)≤f()对任意的实数x都成立,则ω的最小值为 .
15.(5分)一个空间几何体的主视图,侧视图是周长为8,一个内角为60°的菱形,俯视图是圆及其圆心(如图),那么这个几何体的表面积为 .
16.(5分)已知函数f(x)=,若方程f(x)=a有四个不同的根x1,x2,x3,x4,且x1<x2<x3<x4,则的取值范围是 .
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题为选考题,考生根据要求作答)(一)必考题:(共60分)
17.(12分)已知Sn是等比数列{an}的前n项和,S4,S2,S3成等差数列,且a2+a3+a4=﹣18.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若存在正整数n,使得Sn≥2021,求n的最小值.
18.(12分)已知梯形ABCD中,AB∥CD,AB=4,AD=BC=CD=2,点E为AB中点,把△ADE沿DE折起,点A到达平面ABCD外一点P处,点F为AD中点.
(Ⅰ)求证:PB∥平面CEF;
(Ⅱ)当时,求二面角D﹣CE﹣F的余弦值.
19.(12分)某中学组织学生前往电子科技产业园,学习加工制造电子产品.该电子产品由A、B两个系统组成,其中A系统由3个电子元件组成,B系统由5个电子元件组成.各个电子元件能够正常工作的概率均为p(0<p<1),且每个电子元件能否正常工作相互独立.每个系统中有超过一半的电子元件正常工作,则该系统可以正常工作,否则就需要维修.
(1)当时,每个系统维修费用均为200元.设ξ为该电子产品需要维修的总费用,求ξ的分布列与数学期望;
(2)当该电子产品出现故障时,需要对该电子产品A,B两个系统进行检测.从A,B两个系统能够正常工作概率的大小判断,应优先检测哪个系统?
20.(12分)已知椭圆+=1(a>b>0)的长轴长为4,且离心率为.
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)直线l:y=x+m与椭圆交于A,B两点,AB的中垂线交椭圆于C,D两点,M为CD的中点,若cos∠AMB=﹣,求实数m的值.
21.(12分)已知函数f(x)=x2+mln(1﹣x),其中m∈R.
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若函数f(x)存在两个极值点x1,x2,且x1<x2,
证明:﹣ln2<<0.
[选修4-4:坐标系与参数方程](共1小题,满分10分)
22.(10分)曲线C1的参数方程为(α为参数),在以原点O为极点,x轴的正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C2的极坐标方程为ρcos2θ=sinθ.
(1)求曲线C1的极坐标方程和曲线C2的直角坐标方程;
(2)若射线l:y=kx(x≥0)与曲线C1,C2的交点分别为A,B(A,B异于原点),当斜率k∈(1,]时,求|OA|•|OB|的取值范围.
[选修4-5:不等式选讲](共1小题,满分0分)
23.设函数f(x)=|x+2|+|2x﹣1|.
(1)求f(x)的最小值;
(2)若集合{x∈R|f(x)+ax﹣1<0}≠∅,求实数a的取值范围.
2021年四川省绵阳市南山中学高考数学适应性试卷(理科)(二)
参考答案与试题解析
一.选择题(本大题共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.(5分)在复平面内,复数z对应的点的坐标是(1,2),则=( )
A.1﹣2i B.1+2i C.2+i D.2﹣i
【分析】由已知求得z,再由共轭复数的概念得.
【解答】解:∵复数z对应的点的坐标是(1,2),
∴z=1+2i,则.
故选:A.
2.(5分)已知集合U={1,2,3,4,5,6,7},A={2,3,4,5},B={2,3,6,7},则B∩(∁UA)=( )
A.{1,6} B.{1,7} C.{6,7} D.{1,6,7}
【分析】先求出∁UA,然后再求B∩(∁UA)即可求解.
【解答】解:∵U={1,2,3,4,5,6,7},A={2,3,4,5},B={2,3,6,7},
∴∁UA={1,6,7},
则B∩(∁UA)={6,7}
故选:C.
3.(5分)2020年5月我国抗击新冠肺炎疫情工作取得阶段性胜利,各地有序推进复工复产,下面是某地连续11天复工复产指数折线图,下列说法正确的是( )
A.这11天复工指数和复产指数均逐日增加
B.这11天期间,复产指数的极差大于复工指数的极差
C.第3天至第11天复工复产指数均超过80%
D.第9天至第11天复工指数的增量大于复产指数的增量
【分析】观察折线图判断各选项.
【解答】第8天比第7天的复工指数和复产指数均低,A错;
这11天期间,复产指数的极差小于复工指数的极差:两者最高差不多,但最低的复工指数比复产指数低得多,B错;
第3天至第11天复工复产指数均超过80%,C正确;
第9天至第11天复工指数的增量小于复产指数的增量,D错误.
故选:C.
4.(5分)在(x+)5的展开式中,x2的系数是( )
A.10 B.20 C.32 D.35
【分析】在二项展开式的通项公式中,令x的幂指数等于2,求出r的值,即可求得含x2的系数.
【解答】解:(x+)5的展开式的通项公式为 Tr+1=•2r•x5﹣3r,
令5﹣3r=2,求得r=1,可得x2的系数为×2=10,
故选:A.
5.(5分)程序框图如图所示,若该程序运行的结果1320.则判断框中应填入( )
A.k<8? B.k<9? C.k<10? D.k<l1?
【分析】根据程序框图,列出每次执行循环体后得到的S、K的值,当S=1320时退出循环体,这时就可以得出判断框中的条件.
【解答】解:第一次执行循环体后S=12,K=11;
第二次执行循环体后S=132,K=10;
第三次执行循环体后S=1320,K=9;
然后退出循环体,输出后S=1320.
所以判断框中应填入k<10?.
故选:C.
6.(5分)已知a=log27,b=log38,c=0.30.2,则a,b,c的大小关系为( )
A.c<b<a B.a<b<c C.b<c<a D.c<a<b
【分析】本题可根据相应的对数式与指数式与整数进行比较即可得出结果.
【解答】解:由题意,可知:
a=log27>log24=2,
b=log38<log39=2,
c=0.30.2<1,
∴c<b<a.
故选:A.
7.(5分)设O为坐标原点,直线x=a与双曲线C:﹣=1(a>0,b>0)的两条渐近线分别交于D,E两点.若△ODE的面积为8,则C的焦距的最小值为( )
A.4 B.8 C.16 D.32
【分析】根据双曲线的渐近线方程求出点D,E的坐标,根据面积求出ab=8,再根据基本不等式即可求解.
【解答】解:由题意可得双曲线的渐近线方程为y=±x,
分别将x=a,代入可得y=±b,
即D(a,b),E(a,﹣b),
则S△ODE=a×2b=ab=8,
∴c2=a2+b2≥2ab=16,当且仅当a=b=2时取等号,
∴C的焦距的最小值为2×4=8,
故选:B.
8.(5分)已知函数f(x)=x3+ax2+bx+c,下列结论中错误的是( )
A.∃x0∈R,f(x0)=0
B.函数y=f(x)的图象是中心对称图形
C.若x0是f(x)的极小值点,则f(x)在区间(﹣∞,x0)单调递减
D.若x0是f(x)的极值点,则f′(x0)=0
【分析】利用导数的运算法则得出f′(x),分△>0与△≤0讨论,列出表格,即可得出.
【解答】解:f′(x)=3x2+2ax+b.
(1)当△=4a2﹣12b>0时,f′(x)=0有两解,不妨设为x1<x2,列表如下
x
(﹣∞,x1)
x1
(x1,x2)
x2
(x2,+∞)
f′(x)
+
0
﹣
0
+
f(x)
单调递增
极大值
单调递减
极小值
单调递增
由表格可知:
①x2是函数f(x)的极小值点,但是f(x)在区间(﹣∞,x2)不具有单调性,故C不正确.
②∵+f(x)=+x3+ax2+bx+c=﹣+2c,
=,
∵+f(x)=,
∴点P为对称中心,故B正确.
③由表格可知x1,x2分别为极值点,则,故D正确.
④∵x→﹣∞时,f(x)→﹣∞;x→+∞,f(x)→+∞,函数f(x)必然穿过x轴,即∃xα∈R,f(xα)=0,故A正确.
(2)当△≤0时,,故f(x)在R上单调递增,①此时不存在极值点,故D正确,C不正确;
②B同(1)中②正确;
③∵x→﹣∞时,f(x)→﹣∞;x→+∞,f(x)→+∞,函数f(x)必然穿过x轴,即∃x0∈R,f(x0)=0,故A正确.
综上可知:错误的结论是C.
由于该题选择错误的,故选:C.
9.(5分)设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,准线为l,M∈C,以M为圆心的圆M与准线l相切于点Q,Q点的纵坐标为,E(5,0)是圆M与x轴不同于F的另一个交点,则p=( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【分析】由抛物线的定义,结合M∈C,确定M的坐标,根据M是线段EF垂直平分线上的点,建立方程,即可求得p的值.
【解答】解:由抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为(,0),
由Q点的纵坐标为,则M点的纵坐标为,
则M的横坐标x=,则M(,),半径为丨MF丨=+=2p,
M是线段EF垂直平分线上的点,
=,解得:p=2,
∴故选:B.
10.(5分)在△ABC中,A,B,C的对边分别为a,b,c,若(b﹣sinC)cosA=sinAcosC,且a=2,则△ABC面积的最大值为( )
A.2 B.3 C.3 D.4
【分析】已知等式整理后,利用两角和与差的正弦函数公式及诱导公式化简,整理得到关系式,利用正弦定理列出关系式,代入求出tanA的值,进而确定出A的度数,利用余弦定理求出bc的最大值,即可确定出三角形ABC面积的最大值.
【解答】解:已知等式整理得:bcosA=sinAcosC+cosAsinC=sin(A+C)=sinB,即,
由正弦定理,得:,即=tanA=,
∴A=60°,
由余弦定理得:a2=b2+c2﹣2bccosA,即12=b2+c2﹣bc≥2bc﹣bc=bc,
则S△ABC=bcsinA=bc≤3,即△ABC面积的最大值为3.
故选:B.
11.(5分)日晷是中国古代用来测定时间的仪器,利用与晷面垂直的晷针投射到晷面的影子来测定时间.把地球看成一个球(球心记为O),地球上一点A的纬度是指OA与地球赤道所在平面所成角,点A处的水平面是指过点A且与OA垂直的平面.在点A处放置一个日晷,若晷面与赤道所在平面平行,点A处的纬度为北纬40°,则晷针与点A处的水平面所成角为( )
A.20° B.40° C.50° D.90°
【分析】由纬度的定义和线面角的定义,结合直角三角形的性质,可得晷针与点A处的水平面所成角.
【解答】解:可设A所在的纬线圈的圆心为O',OO'垂直于纬线所在的圆面,
由图可得∠OHA为晷针与点A处的水平面所成角,
又∠OAO'为40°且OA⊥AH,
在Rt△OHA中,O'A⊥OH,∴∠OHA=∠OAO'=40°,
另解:画出截面图,如下图所示,其中CD是赤道所在平面的截线.
l是点A处的水平面的截线,由题意可得OA⊥l,AB是晷针所在直线.m是晷面的截线,由题意晷面和赤道面平行,晷针与晷面垂直,
根据平面平行的性质定理可得m∥CD,
根据线面垂直的定义可得AB⊥m,由于∠AOC=40°,m∥CD,
所以∠OAG=∠AOC=40°,由于∠OAG+∠GAE=∠BAE+∠GAE=90°,
所以∠BAE=∠OAG=40°,也即晷针与A处的水平面所成角为∠BAE=40°,
故选:B.
12.(5分)已知函数f(x)=﹣sinx,给出以下四个结论:
①函数f(x)的图象关于直线对x=称;
②函数f(x)图象在(π,f(π))处的切线与y轴垂直;
③函数f(x)在区间[,]上单调递增;
④f(x)为奇函数,且f(x)既无最大值,也无最小值.
其中所有正确结论的编号是( )
A.① B.②③ C.②④ D.②③④
【分析】对于①,分别求出f(x),f(π﹣x),判断二者是否相等,即可求解,对于②,对函数f(x)求导,结合导数的几何含义,即可求解,对于③,对函数f(x)求导,结合导数在区间[,]上的正负,即可求解,对于④,根据已知条件,结合奇函数的性质,以及极限的思维,即可求解.
【解答】解:对于①,∵f(x)=,
∴=,
∴f(x)≠f(π﹣x),故函数f(x)的图象不关于直线对x=称,故①错误,
对于②,∵f(x)=﹣sinx,
∴,则,即函数f(x)图象在(π,f(π))处的切线为0,该切线与y轴垂直,故②正确,
对于③,==,
当x∈[,]时,sinx>0,,
∴f'(x)>0,即函数在区间[,]上单调递增,故③正确,
对于④,∵f(x)=,
∴f(x)的定义域为,f(﹣x)=,
∴f(x)为奇函数,
当x→+∞时,cosx∈[﹣1,0∪(0,1],sinx∈(﹣1,1),
当x=2kπ,k∈Z时,cosx=1,sinx=0,
故f(x)=x→+∞,
当x=π+2kπ,k∈Z时,cosx=﹣1,sinx=0,
故f(x)=﹣x→﹣∞,
∴f(x)既无最大值,也无最小值,故④正确,
综上所述,正确结论编号为②③④.
故选:D.
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分)
13.(5分)已知单位向量,的夹角为45°,k﹣与垂直,则k= .
【分析】由已知求得,再由k﹣与垂直,可得()=0,展开即可求得k值.
【解答】解:∵向量,为单位向量,且,的夹角为45°,
∴,
又k﹣与垂直,
∴()=,
即,则k=.
故答案为:.
14.(5分)设函数f(x)=cos(ωx﹣)(ω>0),若f(x)≤f()对任意的实数x都成立,则ω的最小值为 .
【分析】利用已知条件推出函数的最大值,然后列出关系式求解即可.
【解答】解:函数f(x)=cos(ωx﹣)(ω>0),若f(x)≤f()对任意的实数x都成立,
可得:,k∈Z,解得ω=,k∈Z,ω>0
则ω的最小值为:.
故答案为:.
15.(5分)一个空间几何体的主视图,侧视图是周长为8,一个内角为60°的菱形,俯视图是圆及其圆心(如图),那么这个几何体的表面积为 4π .
【分析】根据三视图知该几何体是两个相同的圆锥组合体,结合图中数据求出该几何体的表面积.
【解答】解:根据三视图知,该几何体是两个相同的圆锥组合体,
因为侧视图周长为8,一内角为60°的菱形,
所以圆锥的母线长为l=2,底面圆半径为r=1,
所以该几何体的表面积为S=2•πrl=2×π×1×2=4π.
故答案为:4π.
16.(5分)已知函数f(x)=,若方程f(x)=a有四个不同的根x1,x2,x3,x4,且x1<x2<x3<x4,则的取值范围是 (,) .
【分析】作出函数f(x)的图象,分析可知,x1<0,0<x2<1,2<x3<3,3<x4<4,且||=||,x3+x4=6,由此可得=,构造函数g(x)=(2<x<3),求出该函数的值域即可.
【解答】解:作出函数f(x)的图象如右图所示,
不妨设x1<x2<x3<x4,可知x1<0,0<x2<1,2<x3<3,3<x4<4,
且||=||,x3+x4=6,
∴=﹣,化简可得=2,
则=,
设g(x)==+2,其中2<x<3,
∵2<x<3,
∴8<﹣x2+6x<9,
∴<+2<,即的取值范围为(,).
故答案为:(,).
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题为选考题,考生根据要求作答)(一)必考题:(共60分)
17.(12分)已知Sn是等比数列{an}的前n项和,S4,S2,S3成等差数列,且a2+a3+a4=﹣18.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若存在正整数n,使得Sn≥2021,求n的最小值.
【分析】(1)由已知可得关于等比数列{an}的首项与公比的方程组,求解首项与公比,则通项公式可求;
(2)写出等比数列的前n项和,分类求解指数不等式得答案.
【解答】解:(1)设数列{an}的公比为q(q≠0),
由S4,S2,S3成等差数列,且a2+a3+a4=﹣18,
得,解得.
∴数列{an}的通项公式为;
(2)由(1)有,
由Sn≥2021得,1﹣(﹣2)n≥2021,即(﹣2)n≤﹣2020.
当n为偶数时,(﹣2)n>0,上式不成立;
当n为奇数时,(﹣2)n=﹣2n≤﹣2020,得n≥11.
综上,n的最小值为11.
18.(12分)已知梯形ABCD中,AB∥CD,AB=4,AD=BC=CD=2,点E为AB中点,把△ADE沿DE折起,点A到达平面ABCD外一点P处,点F为AD中点.
(Ⅰ)求证:PB∥平面CEF;
(Ⅱ)当时,求二面角D﹣CE﹣F的余弦值.
【分析】(I)连接EF,CE,CF,连接BD交EC于点G,连接FG,则FG∥PB,利用线面平行的判定定理即可求证;(Ⅱ)设DE的中点为点O,证明OP垂直平面BCDE,以点O为坐标原点建立合适的空间直角坐标系,用空间向量的夹角公式即可求解.
【解答】(Ⅰ)证明:由题可得到四棱锥P﹣EBCD如图所示,连接EF,CE,CF.
易知BE=CD,且BE∥CD,
所以四边形BCDE是平行四边形.
又BC=CD=2,所以四边形BCDE是菱形,
所以DE=PD=PE=2,所以△PDE是等边三角形,则∠DPE=∠EBC=60°,
易知△CDE是等边三角形.
连接BD交EC于点G,连接FG,则点G为BD的中点,所以FG是△PBD的中位线,则FG∥PB.
因为FG⊂平面CEF,PB⊄平面CEF,
所以PB∥平面CEF.(5分)
(Ⅱ)如图,设DE的中点为点O,连接OP,OC,OB,EC,则OP⊥DE,OC⊥DE.
在△OBE中,OE=1,BE=2,∠BEO=120°,
由余弦定理得.
在△POB中,.
因为OP2+OB2=PB2,所以OP⊥OB.
又DE∩OB=O,所以OP⊥平面BCDE,
所以OP,OE,OC两两垂直,则以点O为坐标原点,OE,OC,OP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,(6分)
则,.(8分)
设平面CEF的法向量为,
则解得
令y=1,得,所以.
由题可知平面CDE的一个法向量为.(10分)
设二面角D﹣CE﹣F的平面角为α,且由图可知α为锐角,
则.(12分)
19.(12分)某中学组织学生前往电子科技产业园,学习加工制造电子产品.该电子产品由A、B两个系统组成,其中A系统由3个电子元件组成,B系统由5个电子元件组成.各个电子元件能够正常工作的概率均为p(0<p<1),且每个电子元件能否正常工作相互独立.每个系统中有超过一半的电子元件正常工作,则该系统可以正常工作,否则就需要维修.
(1)当时,每个系统维修费用均为200元.设ξ为该电子产品需要维修的总费用,求ξ的分布列与数学期望;
(2)当该电子产品出现故障时,需要对该电子产品A,B两个系统进行检测.从A,B两个系统能够正常工作概率的大小判断,应优先检测哪个系统?
【分析】(1)求出A系统需要维修的概率,B系统需要维修的概率,设X为该电子产品需要维修的系统个数,X~B,ξ=200X.求出概率得到分布列,然后求解期望.
(2)求出A系统3个元件至少有2个正常工作的概率,B系统5个元件至少有3个正常工作的概率,令f(p)>0,解得.然后得到结论.
【解答】解:(1)A系统需要维修的概率为,
B系统需要维修的概率为,
设X为该电子产品需要维修的系统个数,则X~B,ξ=200X.,
∴ξ的分布列为
ξ
0
200
400
P
∴. (6分)
(2)A系统3个元件至少有2个正常工作的概率为,B系统5个元件至少有3个正常工作的概率为,则.
∵0<p<1.令f(p)>0,解得.
所以,当时,B系统比A系统正常工作的概率大,当该产品出现故障时,优先检测A系统;
当时,A系统比B系统正常工作的概率大,当该产品出现故障时,优先检测B系统;
当时,A系统与B系统正常工作的概率相等,当该产品出现故障时,A,B系统检测不分次序.(12分)
20.(12分)已知椭圆+=1(a>b>0)的长轴长为4,且离心率为.
(Ⅰ)求椭圆的方程;
(Ⅱ)直线l:y=x+m与椭圆交于A,B两点,AB的中垂线交椭圆于C,D两点,M为CD的中点,若cos∠AMB=﹣,求实数m的值.
【分析】(Ⅰ)由题意可得关于a,b,c的方程组,求解可得a与b的值,则椭圆方程可求;
(Ⅱ)直线l:y=x+m,与椭圆方程联立求得AB的中点N坐标,得到CD所在直线方程,与椭圆方程联立求得CD中点坐标,然后求出|BN|、|MN|,再由cos∠AMB=﹣,可得,代入可得关于m的方程,求解得答案.
【解答】解:(Ⅰ)由题意,
,解得.
∴椭圆方程为;
(Ⅱ)直线l:y=x+m,设A(x1,y1),B(x2,y2),
联立,得3x2+4mx+2m2﹣4=0.
△=16m2﹣12(2m2﹣4)=﹣8m2+48>0,得<m<.
,,
∴AB的中点N(),
∵CD是AB的垂直平分线,∴CD:,即.
联立,得.
设C(x3,y3),D(x4,y4),
∴,,
∴CD的中点M().
∵cos∠AMB=﹣,∴cos∠NMB=,
得sin∠NMB=,则tan.
∴,
∵|AB|=
==,∴|BN|=|AB|=.
|MN|==,
由,解得m=.
21.(12分)已知函数f(x)=x2+mln(1﹣x),其中m∈R.
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若函数f(x)存在两个极值点x1,x2,且x1<x2,
证明:﹣ln2<<0.
【分析】(Ⅰ)求得f(x)和其定义域及f′(x),讨论m的范围,令f′(x)>0及f′(x)<0,分别求得单调递增区间和单调递减区间;
(Ⅱ)求导,f(x)存在两个极值点x1,x2,且x1<x2.转化成一元二次方程x2﹣x+m=0的两个根x1,x2,且0<x1<x2,根据根与系数的关系,将x1用x2表示,求得的表达,构造辅助函数求得的范围,即可证明原式成立.
【解答】解:(Ⅰ)函数f(x)=x2+mln(1﹣x),x<1,
导数f′(x)=x+=,
由y=x2﹣x+m的判别式△≤0,即1﹣4m≤0,
可得m≥,此时f′(x)≤0,f(x)在(﹣∞,1)递减;
当m<时,且0<m<时,
方程y=0的两根x1=﹣<1,
x2=+<1,
可得f(x)在(﹣,+)递增;
在(﹣∞,﹣),(+,1)递减;
当m=0时,f(x)在(0,1)递增;在(﹣∞,0)递减;
当m<0时,f(x)在(﹣,1)递增,在(﹣∞,﹣)递减;
(Ⅱ)证明:由f′(x)=x+=,
函数f(x)存在两个极值点x1,x2,且x1<x2,
方程x2﹣x+m=0有两个小于1的根,
可得0<m<,且0<x1<<x2<1,
x1+x2=1,x1x2=m,
==(x2+﹣2)+(1﹣x2)lnx2,
可令g(t)=(t+﹣2)+(1﹣t)lnt,<t<1,
导数为g′(t)=(1﹣)﹣lnt+﹣1
>(1﹣)﹣(t﹣1)+﹣1=(1﹣t2)•>0,
则g(x)在(,1)递增,
可得g(x)∈(﹣ln2,0),
则不等式﹣ln2<<0成立.
[选修4-4:坐标系与参数方程](共1小题,满分10分)
22.(10分)曲线C1的参数方程为(α为参数),在以原点O为极点,x轴的正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C2的极坐标方程为ρcos2θ=sinθ.
(1)求曲线C1的极坐标方程和曲线C2的直角坐标方程;
(2)若射线l:y=kx(x≥0)与曲线C1,C2的交点分别为A,B(A,B异于原点),当斜率k∈(1,]时,求|OA|•|OB|的取值范围.
【分析】(1)先将C1的参数方程化为普通方程,再华为极坐标方程,将C2的极坐标方程两边同乘ρ,根据极坐标与直角坐标的对应关系得出C2的直角坐标方程;
(2)求出l的参数方程,分别代入C1,C2的普通方程,根据参数的几何意义得出|OA|,|OB|,得到|OA|•|OB|关于k的函数,根据k的范围得出答案.
【解答】解:(1)曲线C1的直角坐标方程为(x﹣1)2+y2=1,即x2+y2﹣2x=0,
∴曲线C1的极坐标方程为ρ2﹣2ρcosθ=0,即ρ=2cosθ.
∵曲线C2的极坐标方程为ρcos2θ=sinθ,即ρ2cos2θ=ρsinθ,
∴曲线C2的直角坐标方程为x2=y.
(2)设射线l的倾斜角为α,
则射线l的参数方程为(t为参数,).
把射线l的参数方程代入曲线C1的普通方程得:t2﹣2tcosα=0,
解得t1=0,t2=2cosα.
∴|OA|=|t2|=2cosα.
把射线l的参数方程代入曲线C2的普通方程得:cos2αt2=tsinα,
解得t1=0,t2=.
∴|OB|=|t2|=.
∴|OA|•|OB|=2cosα•=2tanα=2k.
∵k∈(1,],∴2k∈(2,2].
∴|OA|•|OB|的取值范围是(2,2].
[选修4-5:不等式选讲](共1小题,满分0分)
23.设函数f(x)=|x+2|+|2x﹣1|.
(1)求f(x)的最小值;
(2)若集合{x∈R|f(x)+ax﹣1<0}≠∅,求实数a的取值范围.
【分析】(1)将f(x)写为分段函数的形式,求出f(x)在每一段的范围,再得到f(x)的最小值;
(2)根据{x∈R|f(x)+ax﹣1<0}≠∅,可知f(x)<﹣ax+1 在 R 上有解,作出f(x)和y=﹣ax+1的图象,再结合图象得到a的取值范围.
【解答】解:(1)f(x)=|x+2|+|2x﹣1|=,
当x≤﹣2时,f(x)∈[5,+∞);
当时;
当时,
.
(2)∵{x∈R|f(x)+ax﹣1<0}≠∅,
∴f(x)<﹣ax+1在R上有解,
由图,可得﹣a>3或﹣a<﹣2
∴a的范围为(2,+∞)∪(﹣∞,﹣3).
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