2024届山东省青岛市莱西市高三上学期教学质量检测(一)数学试题含答案
展开一、单选题
1.设集合,,则( )
A.B.C.D.
【答案】B
【解析】先解不等式化简集合,再由交集的概念,即可得出结果.
【详解】因为集合,,
因此.
故选:B.
2.命题“,”的否定为( )
A.,B.,
C.,D.,
【答案】C
【分析】根据全称量词命题的否定为存在量词命题易求.
【详解】命题“”的否定为“”.
故选:C.
3.已知角的终边经过点,则的值等于( )
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】根据三角函数定义得到,再利用诱导公式求出答案.
【详解】因为角的终边经过点,所以,
.
故选:A
4.已知奇函数在上是增函数,.若,,,则a,b,c的大小关系为( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】先根据条件确定函数的奇偶性及单调性,然后比较大小.
【详解】因为是上的奇函数,
所以,且,
所以,即是上的偶函数,
又在上是增函数,所以时,,,
于是时,,
则偶函数在上是增函数,
又,,且,
所以.
故选:D.
5.已知向量,,则在上的投影向量为( )
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】根据向量在向量上的投影公式进行计算即可.
【详解】根据题意在上的投影向量为,
,
故选:A.
6.已知向量,是非零向量,设甲:向量,共线;乙:关于x的方程有实数根;则( )
A.甲是乙的充分不必要条件B.甲是乙的必要不充分条件
C.甲是乙的充要条件D.甲是乙的既不充分也不必要条件
【答案】C
【分析】根据充分必要条件的定义判断.
【详解】关于x的方程有实数根,则,
故,即,
又,所以,即向量,共线,反之也成立,
因此两者应为充要条件.
故选:C.
7.《九章算术》中将底面为直角三角形且侧棱垂直于底面的三棱柱称为塹堵,在塹堵中,若,若为线段中点,则点到直线的距离为( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】建立合适的空间直角坐标系,先求出的夹角,在直角三角形中,得出点到直线的距离.
【详解】解:根据塹堵的定义,建立以点为原点的空间直角坐标系,
则,,,,,
故,,
所以,
所以,
设点到直线的距离为,
所以,解得.
故选:B.
8.已知函数是定义在R上的偶函数,且图像关于点中心对称.设,若,( )
A.4048B.-4048C.2024D.-2024
【答案】D
【分析】求出函数的周期,然后对所求式分奇偶讨论分别进行计算即可.
【详解】由已知,,
所以,
所以函数的周期为,
又,
所以,
所以,
又,
所以,则,
所以,,
,
,
所以
.
故选:D.
二、多选题
9.下列函数中,既是奇函数,又在单调递增的有( )
A.B.C.D.
【答案】AC
【分析】逐一确定奇偶性和单调性即可.
【详解】对于A:,其定义域为,
则,奇函数,
又,故在单调递增,A正确;
对于B:,其定义域为,
则,偶函数,B错误;
对于C:,其定义域为,
则,奇函数,
又在上单调递增,在上单调递增,故在单调递增,C正确;
对于D:,其定义域为,
则,奇函数,
又,故在不可能单调递增,D错误.
故选:AC
10.已知函数,则下列说法正确的是( )
A.为函数图象的一条对称轴.
B.函数在上单调递减.
C.将的图象向右平移个单位,得到函数的图象,若在上的最小值为,则m的最大值为.
D.在上有2个零点,则实数a的取值范围是.
【答案】BC
【分析】将函数化简为,结合三角函数的性质,逐一分析判断即可.
【详解】结合题意:,
化简为:.
对于A选项:令,解得易验证不是对称轴,故A错误;
对于B选项:当时,,
结合三角函数的性质可知,在上单调递减,故B正确;
对于C选项:
因为,所以,
要使在上的最小值为,则,即,故C正确;
对于D选项:由,得,
要使在上有2个零点,则,解得,
故D错误.
故选:BC.
11.在中,点是边的中点,是边的三分之一分点,(靠近点的), 与交于点,则下列说法正确的是( )
A.B.
C.D.
【答案】ABD
【分析】根据题意,结合平面向量的线性运算法则,以及三角形的面积公式,逐项判定,即可求解.
【详解】由题意,点是边的中点,是边的三分之一分点,
可得,所以A正确;
设为的中点,连接,则,
在中,因为分别为的中点,可得且,
在中,由分别为的中点,且,可得,
所以,所以,
所以,所以B正确;
由,可得且,
则,且,
所以,所以C不正确;
由,,
且,
所以,所以D正确.
故选:ABD.
12.已知函数有两个极值点,,则( )
A.B.C.D.
【答案】ACD
【分析】先求出,令,由题可得有两个解,,即有且仅有两个零点,即在有唯一的极值点不等于零,利用导数与函数极值的关系即可求得,判断出A;根据,得则,判断出B,C;根据在上单调递增,可得,通过构造函数求得,即可判断D.
【详解】因为,
所以,
令,
由题意可得有两个解,,
即有且仅有两个零点,
即在有唯一的极值点不等于零,
又,
①当,,
则单调递增,则至多有一个零点,不符合题意,舍去.
②当时,令,得,
所以,函数单调递增;
,函数单调递减,
所以是函数的极大值点,
则,
即,
解得,故A正确;
且有,
,
,,
则,故B错误,C正确;
因为,函数单调递减,
,,
所以在上单调递增;
则,
又
,又,则,
令
则,
故函数在上单调递增,
则,
所以故D正确,
故选:ACD.
【点睛】导数是研究函数的单调性、极值(最值)最有效的工具,而函数是高中数学中重要的知识点,对导数的应用的考查主要从以下几个角度进行: (1)考查导数的几何意义,往往与解析几何、微积分相联系. (2)利用导数求函数的单调区间,判断单调性;已知单调性,求参数. (3)利用导数求函数的最值(极值),解决生活中的优化问题. (4)考查数形结合思想的应用.
三、填空题
13.已知向量是单位向量,且与垂直,与的夹角为135°,则 .
【答案】/
【分析】根据数量积定义与运算律求解.
【详解】由题意,∴,
故答案为:.
14.在中,角的对边分别为,,,.则 .
【答案】
【分析】直接利用正弦定理即可得解.
【详解】在中,,,,
因为,所以,
因为,
所以,所以.
故答案为:.
15.若,,,则的最小值为 .
【答案】8
【分析】由对数运算法则变形,然后利用基本不等式得最小值.
【详解】由已知,∴,
,当且仅当时取等号,
所以,从而,即的最小值是8.
故答案为:8.
16.已知正四面体的棱长为2,若球O与正四面体的每一条棱都相切,点P为球面上的动点,且点P在正四面体面ACD的外部(含正四面体面ACD表面)运动,则的取值范围为 .
【答案】
【分析】将该正四面体补成正方体,则可得球O为正方体的内切球,设G为AB的中点,结合向量数量积的运算律将转化为,结合四面体以及正方体和球O的切接问题,求出的最大值以及最小值,即可求得答案.
【详解】由题意知正四面体的棱长为2,故可将该正四面体补成如图示正方体,
正方体棱长为,四面体的每条棱皆为正方体的面对角线,
由于球O与正四面体的每一条棱都相切,故球O为正方体的内切球,
球O的直径为正方体的棱长,则半径;
设G为AB的中点,则,
则
,
由于点P在正四面体面ACD的外部(含正四面体面ACD表面)运动,
故点P位于DC的中点处时,最大,即为正方体内切球直径,
此时取到最大值;
在正四面体中,设E为DC中点,连接,
则,平面,
则平面,而平面,
故平面平面,则球O的球心O在平面内,
则的内切圆即为球O的一个小圆,设该圆与AE的交点为F,
则F点和AB都位于球O的同一个大圆所在的平面上,此时该大圆上劣弧所对弦长最短,
即P点位于F点时,最小;
设内切圆圆心为,则内切圆半径为,
,则,
中,,,故,
在中
,则,
即的最小值为,故的最小值为,
故的取值范围为,
故答案为:
【点睛】关键点睛:解答本题的关键是将正四面体补成为正方体,将球O转化为正方体的内切球问题,结合多面体和球的切接问题,求解答案.
四、解答题
17.记的内角A,B,C的对边分期为a,b,c,已知点D在边AC上,且,.
(1)证明:是等腰三角形
(2)若,求
【答案】(1)证明见解析
(2)
【分析】(1)根据正弦定理,结合条件,即可证明;
(2)首先中,根据余弦定理求,再结合角的关系,求.
【详解】(1)由正弦定理可知,
又,所以,
又因为,所以
所以是等腰三角形
(2)设,,则,,,
所以在中,由余弦定理,得:
,
在中,∵,∴
∴
18.已知函数.
(1)若是函数的极值点,求在处的切线方程.
(2)若,求在区间上最大值.
【答案】(1)
(2)答案见解析
【分析】(1)根据函数的导数在极值点出的函数值为零,求得的值,继而可求得点的坐标,及切线的斜率,即可求得切线方程;
(2)根据函数的单调性,分类讨论比较和的大小,即可求得.
【详解】(1),
又是函数的极值点,
∴,即
∴,
∴,
在处的切线方程为,即,
所以在处的切线方程是
(2),令,得,
∴在单调递减,在单调递增
而,
①当,即时,
②当,即时,
综上,当时,;
当时,
19.已知且,函数在R上是单调递增函数,且满足下列三个条件中的两个:
①函数为奇函数;②;③.
(1)从中选择的两个条件的序号为______,说出你的理由;依所选择的条件求出a和b.
(2)设函数,,若对,总,使得成立,求实数m的取值范围.
【答案】(1)①②,理由见解析;
(2)
【分析】(1)因为在上是单调递增函数,得到②,③不会同时成立,得到函数为奇函数,再由,,得到满足②,进而求得的值;
(2)设,根据题意转化为,结合函数的单调性求得,列出不等式组,即可求解.
【详解】(1)解:选择的两个条件的序号为①②
因为在上是单调递增函数,
故②,③不会同时成立,故函数一定满足①函数为奇函数,
因为函数的定义域为,所以,则,,故一定满足②,
选择①②,由,解得,
所以,解得.
(2)解:设,
因为对,总,使得成立,所以,
由函数在时单调递增,可得,
即即集合,
又由,则满足,解得,
所以实数的取值范围为.
20.如图,四棱锥中,平面平面ABCD,,.
(1)求证:;
(2)若,且平面PAC与平面PBC夹角的余弦值.求PC的长.
【答案】(1)证明见解析
(2)2
【分析】(1)由题中面面垂直可得平面PAC,即可证明线线垂直;
(2)建立空间直角坐标系,利用平面夹角公式求解关键点P的坐标,用向量的模的知识求解即可.
【详解】(1)如图,连接BD交AC与点O.
∵,即为等腰三角形,又,
故,
∵平面平面ABCD,平面平面,
∴平面PAC,
∵平面PAC,∴
(2)在和中,,,
∴,,又,∴.
在中,作于点E,则平面ABCD,
以O为坐标原点,OA,OB所在直线为x轴,y轴,建立如图所示的空间直角坐标系,
则,,,
因平面xz,设点P坐标为,
故,,,
设平面PBC的法向量为,
由,得,可取,
平面PAC的法向量取为,
因为平面PBC与平面PAC夹角的余弦值.
.
即①
又因∵,∴,即②
由①②解得,或,(舍去)
所以.
21.记的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知.
(1)若,求C;
(2)若,且,求的最小值.
【答案】(1)或
(2)
【分析】(1)根据三角函数恒等变换,建立三角函数等式,即可求解;
(2)根据(1)的结果有,,再根据正弦定理边角互化,用三角函数表示,最后结合基本不等式,即可求解最小值.
【详解】(1)∵,
∴,
∴,
∴,
∴或者,
由,得,从而,
由得
,
∴,则,而,故
综上,或;
(2)∵,∴,即,
由(1)知,,
又,∴,
∴,
由正弦定理,,,
,当且仅当时取等号,
∴的最小值为.
22.已知函数(……是自然对数底数).
(1)当时,讨论函数的单调性;
(2)当时,证明:.
【答案】(1)函数在上单调递减,在上单调递增
(2)证明见解析
【分析】(1)求得导函数后,利用函数的增减性考查导函数的正负,即可求得单调区间;
(2)利用导数考查函数单调性,求得函数的最小值点,对于,构造函数,利用函数的单调性结合不等式的等价变形,即可证明.
【详解】(1)当时,,
∴,
令,显然在单增,且,
所以当时,,;当时,,;
所以函数在上单调递减,在上单调递增.
(2),
令,,则,
所以在上单调递增,
∵,又,,
所以,又,
故,使,即,
当时,,,单调递减,
当时,,,单调递增,
故在处取得极小值,也是最小值;
所以,
又,∴,
∴,
令,显然在单调递增,
∴,
要证,即证,
即,即,
令,,则,
当时,,
所以在上单调递减,∴,
所以,故.
【点睛】关键点睛:本题有两个关键点:一是确定函数隐零点的范围,从而求得函数的最值点;二是构造函数,利用其单调性确立不等关系.
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