2023-2024学年内蒙古呼和浩特十四中高二(下)期中数学试卷(含解析)
展开1.在等差数列{an}中,a3=13,a9=1,则a4=( )
A. 8B. 9C. 10D. 11
2.设两个正态分布N(μ1,σ12)(σ1>0)和N(μ2,σ22)(σ2>0)的密度函数图像如图所示.则有( )
A. μ1<μ2,σ1<σ2B. μ1<μ2,σ1>σ2
C. μ1>μ2,σ1<σ2D. μ1>μ2,σ1>σ2
3.设随机变量X,Y满足:Y=3X−1,X~B(2,p),若P(X≥1)=59,则D(Y)=( )
A. 4B. 5C. 6D. 7
4.已知等差数列{an}满足a3+a6+a8+a11=12,则2a9−a11的值为( )
A. −3B. 3C. −12D. 12
5.设Sn为等比数列{an}的前n项和,若a4−a2=12,a3−a1=6,则S6S3=( )
A. 665B. 2C. 9D. 72
6.把一枚骰子连续抛掷两次,记事件M为“两次所得点数均为奇数”,N为“至少有一次点数是5”,则P(N|M)=( )
A. 23B. 59C. 12D. 13
7.设点P是函数f(x)=2ex−f′(0)x+1图像上的任意一点,点P处切线的倾斜角为α,则角α的取值范围是( )
A. [0,3π4)B. [0,π2)∪(3π4,π)C. (π2,3π4)D. [0,π2)∪[3π4,π]
8.小华分期付款购买了一款5000元的手机,每期付款金额相同,每期为一月,购买后每月付款一次,共付6次,购买手机时不需付款,从下个月这天开始付款.已知月利率为1%,按复利计算,则小华每期付款金额约为(参考数据:1.015≈1.05,1.016≈1.06,1.017≈1.07)( )
A. 764元B. 875元C. 883元D. 1050元
二、多选题:本题共4小题,共20分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求。
9.已知函数y=f(x)的导函数y=f′(x)的图像如图所示,则下列结论正确的是( )
A. x=c时,f(x)取得极大值B. x=d时,f(x)取得最小值
C. f(a)
A. 如果四名男生必须连排在一起,那么有720种不同排法
B. 如果三名女生必须连排在一起,那么有576种不同排法
C. 如果女生不能站在两端,那么有1440种不同排法
D. 如果三个女生中任何两个均不能排在一起,那么有1440种不同排法
11.有甲、乙两个班级共计105人进行数学考试,按照大于等于85分为优秀,85分以下为非优秀统计成绩,得到如下所示的列联表:
已知在全部105人中随机抽取1人,成绩优秀的概率为27,则下列说法正确的是( )
附:χ2=n(ad−bc)2(a+b)(c+d)(a+c)(b+d),其中n=a+b+c+d.
A. 列联表中c的值为30,b的值为35
B. 列联表中c的值为20,b的值为45
C. 若算得χ2≈6.109,依据α=0.05的独立性检验,认为“成绩与班级有关系”
D. 若算得χ2≈6.109,依据α=0.05的独立性检验,认为“成绩与班级没有关系”
12.设等差数列{an}的前n项和为Sn,公差为d.已知a4=12,S14>0,S15<0,则下列结论正确的是( )
A. a7<0
B. −247
D. 设{Snn}的前n项和为Tn,则Tn>0时,n的最大值为27
三、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分。
13.在数列{an}中,a1=−14,an=1−1an−1(n≥2),则数列{an}的第5项为______.
14.(x2−12x)6展开式中的常数项为______.
15.一袋中装有5个红球和3个黑球(除颜色外无区别,任取3球,记其中黑球数为X,则E(X)= ______.
16.某电子设备厂所用的元件由甲、乙两家元件厂提供,根据以往的记录,这两个厂家的次品率分别为0.01,0.03,提供元件的份额分别为0.80,0.20.设这两个厂家的产品在仓库里是均匀混合的,且无任何区分的标志,现从仓库中随机取出一个元件,取到的元件是次品的概率为______.
四、解答题:本题共6小题,共70分。解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤。
17.(本小题10分)
已知函数f(x)=2x3−9x2+12x.
(1)求曲线y=f(x)在(0,f(0))处的切线方程;
(2)求f(x)在区间[0,3]上的值域.
18.(本小题12分)
体检时,为了确定体检人是否患有某种疾病,需要对其血液进行化验,若结果呈阳性,则患有该疾病;若结果呈阴性,则未患有该疾病.已知每位体检人患有该疾病的概率均为0.1,化验结果不会出错,而且各体检人是否患有该疾病相互独立.现有5位体检人的血液待检查,有以下两种化验方案:
方案甲:逐个检查每位体检人的血液;
方案乙:先将5位体检人的血液混在一起化验一次,若呈阳性,则再逐个化验;若呈阴性,则说明每位体检人均未患有该疾病,化验结束.
(1)哪种化验方案更好?
(2)如果每次化验的费用为100元,求方案乙的平均化验费用.
19.(本小题12分)
已知数列{an}是公差不为0的等差数列,数列{bn}是公比为2的等比数列,a2是a1,a5的等比中项,b3−a3=3,b1=2a1.
(1)求数列{an},{bn}的通项公式;
(2)求数列{anbn}的前n项和Sn.
20.(本小题12分)
在某化学反应的中间阶段,压力保持不变,温度x(单位:℃)与反应结果y之间的关系如下表所示:
(1)求化学反应结果y与温度x之间的相关系数r(精确到0.01);
(2)求y关于x的线性回归方程;
(3)判断变量x与y之间是正相关还是负相关,并预测当温度达到10℃时反应结果大约为多少.
附:对于一组数据(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn),其回归直线y=bx+a的斜率和截距的最小二乘估计分别为b =i=1nxiyi−x−y−i=1nxi2−n(x−)2,a=y−−bx−.相关系数r=i=1nxiyi−nx−⋅y− i=1nxi2−n(x−)2⋅ i=1nyi2−n(y−)2.
参考数据: 7≈2.646.
21.(本小题12分)
已知数列{an}的前n项和为Sn,满足a1=12,Sn+1=Sn+an2an+1.
(1)证明数列{1an}是等差数列,并求数列{an}的通项公式;
(2)若数列{bn}满足bn=(2n+1)2⋅an⋅an+1,求数列{bn}的前n项和Tn.
22.(本小题12分)
已知函数f(x)=lnx+ax2+(2a+1)x
(1)讨论f(x)的单调性
(2)当a<0时,证明f(x)≤−34a−2
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解:因为等差数列{an}中,a3=13,a9=1,
所以公差d=a9−a39−3=1−136=−2,
所以a4=a3+d=11.
故选:D.
根据等差数列的通项公式,求得数列的公差,结合a4=a3+d,即可求解.
本题主要考查了等差数列的性质,属于基础题.
2.【答案】A
【解析】解:根据正态分布N(μ,σ2)函数的性质:
x=μ是正态分布曲线的对称轴;
σ反应的正态分布的离散程度,σ越大,越分散,曲线越“矮胖”,σ越小,越集中,曲线越“瘦高”,
由图象可得μ1<μ2,σ1<σ2.
故选:A.
根据正态分布的性质即可得解.
本题主要考查正态分布曲线的特点,属于基础题.
3.【答案】A
【解析】【分析】
本题考查离散型随机变量的方差的求法,考查二项分布、方差性质等基础知识,考查推理论证能力、运算求解能力.
由X~B(2,p),P(X≥1)=59,求出p=13,从而X~B(2,13),由此能求出D(X),利用D(Y)=9D(X),能求出结果.
【解答】
解:∵随机变量X,Y满足:Y=3X−1,X~B(2,p),P(X≥1)=59,
∴P(X=0)=1−P(X≥1)=C20(1−p)2=49,解得p=13,
∴X~B(2,13),
∴D(X)=2×13×(1−13)=49,
∴D(Y)=9D(X)=9×49=4.
故选:A.
4.【答案】B
【解析】解:∵a3+a6+a8+a11=12,
∴4a7=12,解得a7=3.
设等差数列{an}的公差为d,
则2a9−a11=a7=3.
故选:B.
利用等差数列的通项公式及其性质即可得出.
本题考查了等差数列的通项公式及其性质,考查了推理能力与计算能力,属于基础题.
5.【答案】C
【解析】解:因为等比数列{an}中,a3−a1=6,a4−a2=(a3−a1)q=12,
所以q=2,
则S6S3=a1(1−q6)1−qa(1−q3)1−q=1−261−23=9.
故选:C.
由已知结合等比数列的性质先求出公比q,然后结合等比数列的求和公式可求.
本题主要考查了等比数列的求和公式的应用,属于基础题.
6.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查列举法求条件概率,在列举时要有一定的规律、顺序,必须做到不重不漏,属于基础题.
确定基本事件的个数,即可求出P(N|M).
【解答】
解:事件M为“两次所得点数均为奇数”,则事件为(1,1),(1,3),(1,5),(3,1),(3,3),(3,5),(5,1),(5,3),(5,5)共9种,
N为“至少有一次点数是5”,则事件MN为(1,5),(3,5),(5,1),(5,3),(5,5)有5种,
所以P(N|M)=59,
故选:B.
7.【答案】B
【解析】解析:∵f(x)=2ex−f′(0)x+1,∴f′(x)=2ex−f′(0),∴f′(0)=2−f′(0),f′(0)=1,
∴f(x)=2ex−x+1,∴f′(x)=2ex−1>−1,
∵点P是曲线上的任意一点,点P处切线的倾斜角为α,∴tanα>−1,
∵α∈[0,π),∴α∈[0,π2)∪(3π4,π).
故选:B.
在f′(x)中令x=0后可求f′(0)=1,再根据导数的取值范围可得tanα的范围,从而可得α的取值范围.
本题考查了斜率和倾斜角的变化关系,属于中档题.
8.【答案】C
【解析】解:设小华每期付款金额为x元,第n期付款后欠款为An(n=1,2,3,4,5,6)元,
则A1=5000×(1+1%)−x=5000×1.01−x,
A2=(5000×1.01−x)×(1+1%)−x=5000×1.012−1.01x−x,
A3=(5000×1.012−1.01x−x)×(1+1%)−x=5000×1.013−1.012x−1.01x−x,
⋯
A6=5000×1.016−(1.015+1.014+1.013+1.012+1.01+1)x,
因为A6=0,所以5000×1.016−(1.015+1.014+1.013+1.012+1.01+1)x=0,
即x=5000×+1.014+1.013+1.012+1.01+1=5000×1.0161×(1−1.016)1−1.01≈5000×1.061−1.061−1.01=53006≈883.
所以小华每期付款金额约为883元.
故选:C.
设小华每期付款金额为x元,第n期付款后欠款为An(n=1,2,3,4,5,6)元,根据已知条件,依次写出A1,A2,A3,⋯,A6,结合A6=0及等比数列的前n项和公式即可求解.
本题考查等比数列相关综合应用,属于中档题.
9.【答案】ACD
【解析】【分析】
本题考查导数图象与原函数的关系,属于基础题.
结合导函数的图像得出函数的单调性,f(x)在(a,c)上单增,在(c,e)上单减,利用函数的单调性结合函数极值的定义,可以得解.
【解答】
解:结合导函数的图像可知,f(x)在(a,c)上单增,
则f(a)
故选:ACD.
10.【答案】CD
【解析】【分析】
本题考查排列组合的应用,考查插空法和捆绑法,属于基础题.
根据排列组合的知识对每个选项分别求解即可求得结论.
【解答】
解:对于选项A,如果四名男生必须连排在一起,将这四名男生捆绑,形成一个“大元素”,此时,共有A44A44=242=576种不同的排法,故A错误;
对于选项B,如果三名女生必须连排在一起,将这三名女生捆绑,形成一个“大元素”,此时,共有
A33A55=6×120=720种不同的排法种数,故B错误;
对于选项C,如果女生不能站在两端,则两端安排男生,其他位置的安排没有限制,此时,共有
A42A55=12×120=1440种不同的排法种数,故C正确;
对于选项D,如果三个女生中任何两个均不能排在一起,将女生插入四名男生所形成的5个空中,此时,共有A44A53=24×60=1440种不同的排法种数,故D正确.
故选:CD.
11.【答案】BC
【解析】解:因为在105人中随机抽取1人,成绩优秀的概率为27,
所以成绩优秀的人数为105×27=30,
非优秀人数为105−30=75,
所以c=30−10=20,b=75−30=45,A错,B正确;
因为χ2≈6.109>3.841=x0.05,
所以依据α=0.05的独立性检验,能认为“成绩与班级有关系”,故C正确,D错误.
故选:BC.
由成绩优秀的概率求出成绩优秀的人数和非优秀人数,即可得出b,c的值,根据χ2≈6.109与附表中的数据对比,即可得解.
本题主要考查了独立性检验的应用,属于基础题.
12.【答案】BC
【解析】解:∵S14>0,S15<0,
∴14(a1+a14)2=7(a7+a8)>0,15(a1+a15)2=15a8<0,
∴a7+a8>0,a8<0,
∴a7>0,故A错误,
又∵a4=12,即a1=12−3d,
∴a7+a8=a4+3d+a4+4d=24+7d>0a8=a4+12d<0,解得−247
∵等差数列{an}的前n项和为Sn,
∴Sn=na1+n(n−1)2d,即Snn=a1+n−12d,
由Snn−Sn−1n−1=a1+n−12d−(a1+n−1−12d)=d2,
∴数列{Snn}为等差数列,设bn=Snn=a1+n−12d,
∵当n≤14时,Sn>0,当n>15时,Sn<0,
∴当n≤14时,bn>0,当n>15时,bn<0,
∴T27=b1+b272×27=27b14>0,T28=b1+b282×28=14(2a1+272d)=14(24+152d),
∵−247
故选:BC.
由已知求得a8<0,a7>0,解公差为d的取值范围,利用等差数列的通项公式求和公式及其性质逐个选项判断正误即可.
本题主要考查等差数列的前n项和,属于中档题.
13.【答案】5
【解析】解:因为a1=−14,an=1−1an−1(n≥2),
所以a2=1−1a1=1−1−14=5,a3=1−1a2=1−15=45,a4=1−1a3=1−145=−14,a5=1−1a4=1−1−14=5.
故答案为:5.
根据a1及递推公式计算可得结果.
本题考查数列递推关系的运用,考查运算求解能力,属于基础题.
14.【答案】1516
【解析】解:(x2−12x)6展开式的通项公式Tr+1=C6r(x2)6−r(−12x)r=(−12)r⋅C6r⋅x12−3r,
令12−3r=0,可得r=4,
所以(x2−12x)6展开式中的常数项为T5=(−12)4⋅C64=1516.
故答案为:1516.
求出二项展开式的通项公式,令x的指数为0,求出r的值,即可求得常数项.
本题主要考查二项式定理,二项展开式的通项公式,特定项的求法,考查运算求解能力,属于基础题.
15.【答案】98
【解析】解:由题意可知,黑球数X服从参数N=8,M=3,n=3的超几何分布,
则E(X)=nMN=3×38=98.
故答案为:98.
利用超几何分布的期望公式求解.
本题主要考查了超几何分布的期望,是基础题.
16.【答案】0.014
【解析】解:设事件A表示“取到的是一只次品”,事件Bi(i=1,2)表示“所取到的产品是由第i家工厂提供的”,
则P(B1)=0.8,P(B2)=0.2,P(A|B1)=0.01,P(A|B2)=0.03,
由全概率公式可得:P(A)=P(A|B1)P(B1)+P(A|B2)P(B2)
=0.01×0.8+0.03×0.2=0.014,
即在仓库中随机取一只元件,则它是次品的概率为0.014.
故答案为:0.014.
记事件A表示“取到的是一只次品”,事件Bi(i=1,2)表示“所取到的产品是由第i家工厂提供的”,利用全概率公式可求得结果;
本题主要考查全概率公式,属于基础题.
17.【答案】解:(1)f′(x)=6x2−18x+12=6(x2−3x+2)=6(x−2)(x−1),
f′(0)=12,
又f(0)=0,
所以曲线y=f(x)在(0,f(0))处的切线方程为y−f(0)=f′(0)(x−0),即y=12x.
(2)f′(x)=6(x−2)(x−1),
令f′(x)=0得x=1或2,
所以在(0,1)上f′(x)>0,f(x)单调递增,
在(1,2)上f′(x)<0,f(x)单调递减,
在(2,3)上f′(x)>0,f(x)单调递增,
f(0)=0,f(1)=5,f(2)=4,f(3)=9,
所以f(x)值域为[0,9].
【解析】(1)求导得f′(x)=6(x−2)(x−1),由导数的几何意义可得切线的斜率为f′(0)=12,又f(0)=0,由点斜式,即可得出切线的方程.
(2)求导并令f′(x)=0,分析f′(x)的符号,f(x)的单调性,进而可得函数的最大值和最小值.
本题考查导数的综合应用,解题中需要理清思路,属于中档题.
18.【答案】解:(1)方案甲中,化验的次数一多为5次.
方案乙中,若记化验次数为X,则X的可能取值为1,6.
因为5人都不患病的概率为(1−0.1)5=0.59049,
所以P(x=1)=0.59049,
P(X=6)=1−0.59049=0.40951,
从而E(X)=1×0.59049+6×0.40951=3.04755,
这也就是说,方案乙的平均检查次数不到5次,因此方案乙更好;
(2)若记方案乙中,检查费用为Y元,则Y=100X,
从而可知E(Y)=100E(X)=304.755,
即方案乙的平均化验费用为304.755元.
【解析】(1)根据题意,求得X的取值,且5人都不患病的概率为(1−0.1)5=0.59049,由P(X=5)+P(X=6)=1,即可求得E(X),可得乙的平均检查次数不到5次,方案乙更好;
(2)由方案乙中,检查费用为Y元,则Y=100X,因此E(Y)=100E(X),即可求得方案乙的平均化验费用.
本题考查概率的求法,离散型随机变量的分布列及期望,考查运算求解能力,属于中档题.
19.【答案】解:(1)根据题意可得a22=a1a5b3−a3=3b1=2a1,
∴(a1+d)2=a1(a1+4d)4b1−a1−2d=3b1=2a1,解得a1=1b1=2d=2,
∴an=1+(n−1)×2=2n−1,bn=2n;
(2)由(1)知anbn=(2n−1)2n,
∴Sn=1⋅2+3⋅22+⋅⋅⋅+(2n−1)⋅2n,
∴2Sn=1⋅22+3⋅23+⋅⋅+(2n−3)⋅2n+(2n−1)⋅2n+1,
两式相减可得−Sn=2+2⋅22+2⋅23+⋅⋅⋅+2⋅2n−(2n−1)⋅2n+1,
∴−Sn=2+2[22(1−2n−1)1−2]−(2n−1)⋅2n+1=(3−2n)⋅2n+1−6,
∴Sn=(2n−3)⋅2n+1+6.
【解析】(1)先根据题意建立方程组,从而解得a1,d,b1,再根据等差数列与等比数列的通项公式即可求解;
(2)根据错位相减法即可求解.
本题考查方程思想,等差数列与等比数列的通项公式的应用,错位相减法求和,属中档题.
20.【答案】解:(1)由题意可得x−=2+4+6+84=5,y−=30+40+50+704=47.5,i=14xiyi−4x−y−=60+160+300+560−4×5×47.5=130,i=14xi2−4(x−)2=22+42+62+82−4×52=20,i=14yi2−4(y−)2=302+402+502+702−4×47.52=875,
因为相关系数r=i=1nxiyi−nx−⋅y− i=1nxi2−n(x−)2⋅ i=1nyi2−n(y−)2,
所以相关系数r=130 20× 875=135 7=13 735,
根据参考数据 7≈2.646可得是:r≈0.98;
(2)根据(1)数据得b =i=14xiyi−4x−y−i=14xi2−4x−2=60+160+300+560−4×5×47.522+42+62+82−4×52=13020=6.5,a =y−−b x−=47.5−6.5×5=15,
因此,回归直线方程为y=6.5x+15;
(3)∵b =6.5>0,∴x与y之间是正相关,
当x=10时,y =6.5×10+15=80,
∴当温度达到10℃时反应结果大约为80.
【解析】(1)根据表中数据,利用相关系数公式求解;
(2)利用最小二乘法求解;
(2)根据b的正负判断,再将x=10代入回归直线方程求解.
本题考查了线性回归方程的应用,属于中档题.
21.【答案】(1)证明:依题意,由Sn+1=Sn+an2an+1,
可得Sn+1−Sn=an2an+1,
即an+1=an2an+1,
两边取倒数,可得1an+1=2an+1an=1an+2,
即1an+1−1an=2,
∵1a1=2,
∴数列{1an}是以2为首项,2为公差的等差数列,
∴1an=2+(n−1)×2=2n,
∴an=12n,n∈N*.
(2)解:由(1),可得bn=(2n+1)2⋅an⋅an+1=(2n+1)2⋅12n⋅12(n+1)=1+14⋅1n(n+1)=1+14⋅(1n−1n+1),
则Tn=b1+b2+⋅⋅⋅+bn
=[1+14⋅(1−12)]+[1+14⋅(12−13)]+⋅⋅⋅+[1+14⋅(1n−1n+1)]
=(1+1+⋯+1)+14[(1−12)+(12−13)+⋯+(1n−1n+1)]
=n+14×(1−1n+1)
=n+n4(n+1)
=4n2+5n4(n+1).
【解析】(1)先根据题干已知条件进行转化得到递推公式,再将递推公式进一步推导即可发现数列{1an}是以2为首项,2为公差的等差数列,通过计算数列{1an}的通项公式即可计算出数列{an}的通项公式;
(2)先根据第(1)题的结果计算出数列{bn}的通项公式,再运用分组求和法,裂项相消法即可计算出前n项和Tn.
本题主要考查数列由递推公式推导出通项公式,以及数列求前n项和问题.考查了转化与化归思想,整体思想,分组求和法,裂项相消法,以及逻辑推理能力和数学运算能力,属中档题.
22.【答案】解:(1)∵f(x)=lnx+ax2+(2a+1)x,
∴f′(x)=1x+2ax+2a+1=(2ax+1)(x+1)x,x>0,
①当a≥0时,f′(x)>0恒成立,此时函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,
②当a<0时,令f′(x)=0,解得x=−12a,
当x∈(0,−12a)时,f′(x)>0,函数f(x)单调递增,
当x∈(−12a,+∞)时,f′(x)<0,函数f(x)单调递减,
综上所述当a≥0时,函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,
当a<0时,函数f(x)在(0,−12a)上单调递增,在(−12a,+∞)上单调递减;
证明:(2)由(1)可知,当a<0时,函数f(x)在(0,−12a)上单调递增,
在(−12a,+∞)上单调递减,
∴f(x)max=f(−12a)=−1−ln2−14a−ln(−a),
从而要证f(x)≤−34a−2,只要证−1−ln2−14a−ln(−a)≤−34a−2,
令t=−1a,则t>0,问题转化为证明−12t+lnt≤−1+ln2,
令g(t)=−12t+lnt,则g′(t)=−12+1t,
当0
当t>2时,g′(t)<0,函数g(t)单调递减,
∴g(t)≤g(2)=−1+ln2,即−12t+lnt≤−1+ln2成立,
∴当a<0时,f(x)≤−34a−2成立.
【解析】本题考查了函数的单调性、最值问题,考查导数的应用以及分类讨论思想,转化思想,考查不等式的证明,是一道综合题.
(1)求出函数的导数,通过讨论a的范围,求出函数的单调区间即可;
(2)由(1)求出函数的最大值,令t=−1a,则t>0,问题转化为证明−12t+lnt≤−1+ln2,令g(t)=−12t+lnt,根据函数的单调性证明即可.优秀
非优秀
甲班
10
b
乙班
c
30
P(χ2≥xα)
0.10
0.05
0.01
0.005
0.001
α
2.706
3.841
6.635
7.879
10.828
x
2
4
6
8
y
30
40
50
70
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