2024年陕西省延安市子长中学高考数学三模试卷(理科)(含详细答案解析)
展开1.命题p:∃x0∈R,lnx0≥2的否定是( )
A. ∃x0∈R,lnx0≤2B. ∃x0∈R,lnx0<2
C. ∀x∈R,lnx≤2D. ∀x∈R,lnx<2
2.已知集合M={x|ex−1>1},N={x|x2−2x<0},则M∪N=( )
A. (0,1)B. (1,2)C. (0,+∞)D. (2,+∞)
3.已知函数f(x)=2x3x2−1,则其图象大致是( )
A. B.
C. D.
4.在△ABC中,A=π6,AB= 3,AC=4,则BC边上的高的长度为( )
A. 2 217B. 2C. 3D. 213
5.已知抛物线y2=3x的焦点为F,点P为抛物线上任意一点,则|PF|的最小值为( )
A. 1B. 34C. 43D. 32
6.国家新能源车电池衰减规定是在质保期内,电池的性能衰减不能超过20%,否则由厂家免费为车主更换电池.某品牌新能源车动力电池容量测试数据显示:电池的性能平均每年的衰减率为1.5%,该品牌设置的质保期至多为( )(参考数据:lg2≈0.3010,lg985≈2.9934)
A. 12年B. 13年C. 14年D. 15年
7.已知函数f(x)的定义域为R,对任意的x1,x2且x1≠x2,都有[f(x1)−f(x2)](x1−x2)>0成立.若f(x2−3x+a)>f(x−2a2−6a)对任意x∈R恒成立,则实数a的取值范围是( )
A. (−∞,−12)∪(4,+∞)B. (−14,12)
C. (−∞,−4)∪(12,+∞)D. [−12,4]
8.已知函数f(x)=cs(ωx+φ)(ω>0,0<φ<π2),若f(x)的图象向右平移π12个单位后,得到函数g(x)=sin(2x+2π3)的图象,则( )
A. φ=π6B. φ=π4C. φ=π3D. φ=2π5
9.若sin(α+π4)= 2(sinα+2csα),则sin2α=( )
A. −45B. 45C. −35D. 35
10.在平面直角坐标系xOy中,已知圆C:(x−a)2+(y−2)2=r2(a>0)被x轴截得的弦长为2,且与直线y=2x相切,则实数a的值为( )
A. 32B. 52C. 3D. 72
11.已知偶函数f(x)的定义域为R,对任意的x满足f(−x)=f(x+2),且f(x)在区间(−1,0)上单调递减,若a=lg43,b=lg3 281,c=14lg 22 2,则f(a),f(b),f(c)的大小关系为( )
A. f(c)>f(a)>f(b)B. f(c)>f(b)>f(a)
C. f(a)>f(b)>f(c)D. f(a)>f(c)>f(b)
12.已知函数y=f(x)在R上可导,且满足不等式f′(x)>2f(x),且f(0)=e,则关于x的不等式f(x)≥e2x+1的解集为( )
A. [1,+∞)B. (−∞,1]C. [0,+∞)D. (−∞,0]
二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分。
13.定积分1e (1x−2x)dx=______.
14.若函数f(x)=(x+a) x2+1为R上的奇函数,则实数a=______.
15.已知函数f(x)的定义域为R,满足f(x)+f(4−x)=0,f(−x)=−f(x),当x∈[0,2]时,f(x)的定义域为R,f(x)=−x2+2x+n,则f(2023)=______.
16.已知双曲线C:x2a2−y2b2=1(a>0,b>0)的左,右焦点分别为F1,F2,过右支上一点P作双曲线C的一条渐近线的垂线,垂足为H.若|PH|+|PF1|的最小值为4a,则双曲线C的离心率为__________.
三、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)
已知指数函数f(x)=(3a2−10a+4)ax在其定义域内单调递增.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)设函数g(x)=f(2x)−4f(x)−3,当x∈[0,2]时,求函数g(x)的值域.
18.(本小题12分)
设函数f(x)=2 3sin(π2+x)csx+(sinx−csx)2−1.
(1)求f(x)的图象的对称轴方程和对称中心的坐标;
(2)求f(x)在[π12,5π6]上的最值.
19.(本小题12分)
已知函数f(x)=x3+3ax2+bx+a2在x=−1处有极值0.
(1)求实数a,b的值;
(2)若f(x)−m≤0在x∈[−2,1]上恒成立.求实数m的取值范围.
20.(本小题12分)
如图,点M( 3, 2)在椭圆x2a2+y2b2=1(a>b>0)上,且点M到两焦点的距离之和为6.
(1)求椭圆的方程;
(2)设与MO(O为坐标原点)垂直的直线交椭圆于A,B(A,B不重合),求OA⋅OB的取值范围.
21.(本小题12分)
已知函数f(x)=−1x+1−(a+1)ln(x+1)+ax+e−2(a∈R,e为自然对数的底数).
(1)讨论函数f(x)的单调性;
(2)若函数f(x)至少有两个零点,求实数a的取值范围.
22.(本小题12分)
以直角坐标系的原点O为极点,x轴的正半轴为极轴,建立极坐标系.已知直线l的参数方程为x=tcsφy=2+tsinφ(t为参数,0≤φ<π),曲线C的极坐标方程为ρcs2θ=8sinθ.
(1)求直线l的普通方程和曲线C的直角坐标方程;
(2)设直线l与曲线C相交于A,B两点,当φ变化时,求|AB|的最小值.
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解:命题为特称命题,则命题的否定为∀x∈R,lnx<2.
故选:D.
根据含有量词的命题的否定即可得到结论.
本题主要考查含有量词的命题的否定,比较基础.
2.【答案】C
【解析】【分析】
本题考查指数不等式、一元二次不等式的求解、集合的并集运算,属于基础题.
解不等式化简集合M和N,结合并集的概念,即可求出结果.
【解答】
解:因为ex−1>1⇔ex−1>e0,
解得x>1,
所以M=1,+∞,
因为x2−2x<0⇔xx−2<0,解得0
所以M∪N=0,+∞.
故选C.
3.【答案】B
【解析】解:∵函数的定义域为{x|x≠±1},f(−x)=2(−x)3(−x)2−1=−2x3x2−1=−f(x),
∴f(x)是奇函数,排除A、C,
当x>1时,f(x)>0,排除D.
故选:B.
首先利用函数的奇偶性,排除选项,再取特殊值,可得答案.
本题考查根据函数性质确定函数图象,属于基础题.
4.【答案】A
【解析】【分析】
利用三角形的面积公式求得面积,再利用余弦定理求得BC即可得到答案.
本题主要考查三角形面积公式、余弦定理的应用,考查学生的数学运算能力,是一道容易题.
【解答】
解:S△ABC=12×AB×ACsinA=12×4× 3×12= 3,
由余弦定理,得BC= AB2+AC2−2AB⋅ACcsA= 3+16−2× 3×4× 32= 7,
所以BC边上的高的长度为2 3 7=2 217.
故选:A.
5.【答案】B
【解析】解:抛物线y2=3x的焦点为F(34,0),准线为x=−34,
设点P的坐标为(x0,y0),x0≥0,
根据抛物线的定义有|PF|=x0+34≥34,故|PF|的最小值为34.
故选:B.
结合抛物线的定义求得正确答案.
本题考查抛物线的性质与定义,属于中档题.
6.【答案】C
【解析】解:设该品牌设置的质保期至多为x年,
由题意可得,(1−1.5%)x≥1−20%,则0.985x≥0.8,
两边取对数lg0.985x≥lg0.8,即xlg0.985≥lg0.8,则xlg9851000≥lg810,
即x(lg985−3)≥lg8−lg10,则x(lg985−3)≥3lg2−1,
因为lg985≈2.9934,所以lg985−3<0,则x≤3lg2−1lg985−3≈3×0.3010−12.9934−3≈14.6970,
又因为x∈N*,所以x=14.
故选:C.
根据题意列出不等式,两边取对数,即可求解.
本题主要考查函数在实际问题中的应用,考查对数的运算,考查运算求解能力,属于基础题.
7.【答案】C
【解析】解:不妨设x1
∴f(x1)−f(x2)<0,
即f(x1)
∴f(x2−3x+a)>f(x−2a2−6a)对任意x∈R恒成立,
又∵f(x)在R上单调递增,
∴x2−3x+a>x−2a2−6a,
即x2−4x+2a2+7a>0对任意x∈R恒成立,
∴Δ=(−4)2−4(2a2+7a)<0,解得a<−4或a>12,
∴实数a的取值范围是(−∞,−4)∪(12,+∞).
故选:C.
由题意可得f(x)在R上单调递增,从而可得x2−4x+2a2+7a>0对任意x∈R恒成立,再由Δ<0求解即可.
本题考查了函数的单调性、一元二次不等式恒成立问题,属于中档题.
8.【答案】C
【解析】解:∵函数f(x)=cs(ωx+φ)(ω>0,0<φ<π2),
∴f(x)的图象向右平移π12个单位后,f(x)=cs[ω(x−π12)+φ]=cs(ωx−πω12+φ),
∵f(x)=cs(ωx−πω12+φ)=sin(2x+2π3),sin(2x+2π3)=cs(2x+π6),
∴ω=2,φ−πω12=π6,
∴φ=π3.
故选:C.
先得到函数平移后得到的解析式,再根据f(x)的图象向右平移π12个单位后,得到函数g(x)=sin(2x+2π3)的图象求解即可.
本题主要考查正弦函数与余弦函数的互化,解题的关键在于掌握正弦函数与余弦函数的互化的方法,属于基础题.
9.【答案】C
【解析】解:∵sin(α+π4)= 2(sinα+2csα),
即 22sinα+ 22csα= 2(sinα+2csα),
即tanα=−3,则sin2α=2sinαcsαsin2α+cs2α=2tanαtan2α+1=−35,
故选:C.
利用两角和的正弦公式、同角三角函数的基本关系求得tanα,再利用二倍角公式、同角三角函数的基本关系求得sin2α的值.
本题主要考查两角和的正弦公式,同角三角函数的基本关系,二倍角公式,属于基础题.
10.【答案】D
【解析】解:(1)由圆C:(x−a)2+(y−2)2=r2(a>0),可得圆心为(a,2),
圆心到x轴的距离为2,
又圆C:(x−a)2+(y−2)2=r2(a>0)被x轴截得的弦长为2,
∴r2=12+22=5,
故圆的方程为:(x−a)2+(y−2)2=5,
又圆与直线y=2x相切,∴|2a−2| 4+1= 5,
∴a=72或a=−32(舍去).
故选:D.
利用已知可求得圆的半径,进而利用垂径定理可求a.
本题考查直线与圆的位置关系,考查运算求解能力,属基础题.
11.【答案】D
【解析】解:因为f(−x)=f(x+2),
所以f(x)关于x=1对称,
又因为f(x)为偶函数,
所以f(x)=f(−x)=f(x+2),
所以f(x)为周期函数,T=2,
因为b=lg3 281=lg3 2−lg381=12lg32−4,且0
又因为c=14lg 22 2=34,
所以0因为f(x)在(−1,0)上单调递减,f(x)为偶函数,
所以f(x)在(0,1)上单调递增,
所以f(b+4)
由f(−x)=f(x+2)求出对称轴,再结合奇偶性求出f(x)的周期;求出a,b的范围以及c的值,得出0本题主要考查了函数的单调性及奇偶性在函数值大小比较中的应用,属于中档题.
12.【答案】C
【解析】解:令g(x)=f(x)e2x,有g′(x)=f′(x)−2f(x)e2x>0,可得函数g(x)单调递增,
不等式f(x)≥e2x+1可化为f(x)e2x≥e,
又由g(0)=f(0)e0=e,不等式可化为g(x)≥g(0),则x≥0,
即关于x的不等式f(x)≥e2x+1的解集为[0,+∞).
故选:C.
令g(x)=f(x)e2x,对函数g(x)求导,结合题意可知函数g(x)单调递增,所求不等式可转化为g(x)≥g(0),则x≥0,由此得出正确答案.
本题考查利用导数研究函数的单调性,考查不等式的求解,考查转化思想及运算求解能力,属于中档题.
13.【答案】2−e2
【解析】解:因为1e (1x−2x)dx=(ln|x|−x2)|1e=(lne−e2)−(ln1−1)=1−e2−0+1=2−e2,
故答案为:2−e2.
利用定积分的运算性质化简即可求解.
本题考查了定积分的运算性质,考查了学生的运算能力,属于基础题.
14.【答案】0
【解析】解:若函数f(x)=(x+a) x2+1为R上的奇函数,
则f(0)=a=0,
所以a=0,经检验a=0符合题意.
故答案为:0.
由已知结合奇函数的性质即可求解.
本题主要考查了奇函数的性质的应用,属于基础题.
15.【答案】−1
【解析】解:∵f(−x)=−f(x),故f(x)为R上的奇函数,
∴f(0)=n=0,则f(x)=−x2+2x,
∵f(x)=−f(4−x)=f(x−4),∴T=4,f(x)为周期为4的周期函数,
f(2023)=f(−1)=−f(1)=−1.
故答案为:−1.
根据函数的奇偶性以及周期性即可代入求解.
本题主要考查抽象函数及其应用,考查逻辑推理能力与运算能力,属于中档题.
16.【答案】 5
【解析】【分析】
本题考查双曲线的简单性质的应用,是基础题.
利用双曲线的定义可得|PH|+|PF1|=|PH|+|PF2|+2a,|PH|+|PF2|的最小值为焦点到渐近线的距离为b,推出结果即可.
【解答】
解:由双曲线定义知,|PF1|−|PF2|=2a,则|PF1|=|PF2|+2a,
∴|PH|+|PF1|=|PH|+|PF2|+2a,
所以,过F2作双曲线一条渐近线的垂线,垂足为H,交右支于点P,
此时|PH|+|PF2|+2a最小且最小值为4a,
易求焦点到渐近线的距离为b,即|PH|+|PF2|=b,
所以b+2a=4a,即b=2a,c2=5a2,
可求离心率e= 5.
故答案为: 5.
17.【答案】解:(1)∵f(x)是指数函数,
∴3a2−10a+4=1,解得a=3或a=13,
又∵f(x)在其定义域内单调递增,所以a=3,
∴f(x)=3x;
(2)g(x)=32x−4⋅3x−3=(3x)2−4(3x)−3,
∵x∈[0,2],
∴3x∈[1,9],令t=3x,t∈[1,9],
∴g(t)=t2−4t−3,t∈[1,9],
∴g(t)min=g(2)=−7,
g(t)max=g(9)=92−4×9−3=42,
∴g(x)的值域为[−7,42].
【解析】(1)根据指数函数定义和单调性可解;
(2)令t=3x,利用二次函数的单调性求解可得.
本题主要考查函数的性质,属于基础题.
18.【答案】解:(1)∵f(x)=2 3cs2x−sin2x= 3(1+cs2x)−sin2x=2cs(2x+π6)+ 3,
令2x+π6=kπ,k∈Z,
则x=kπ2−π12,k∈Z,
∴f(x)的图象的对称轴方程为x=kπ2−π12,k∈Z;
令2x+π6=kπ+π2,k∈Z,
则x=kπ2+π6,k∈Z,
∴f(x)的图象的对称中心的坐标为(kπ2+π6, 3),k∈Z;
(2))x∈[π12,5π6]⇒2x+π6∈[π3,11π6],
∴cs(2x+π6)∈[−1, 32],
∴f(x)∈[−2+ 3,2 3],
∴f(x)的最大值为2 3,最小值为−2+ 3.
【解析】(1)利用三角恒等变换化简得f(x)=2cs(2x+π6)+ 3,利用余弦函数的性质可求得f(x)的图象的对称轴方程和对称中心的坐标;
(2)x∈[π12,5π6]⇒2x+π6∈[π3,11π6],利用余弦函数的性质可求得f(x)的最值.
本题考查正弦函数的单调性与最值,考查运算求解能力,属于中档题.
19.【答案】解:(1)因为f(x)在x=−1时有极值0,且f′(x)=3x2+6ax+b,
所以f′(−1)=0f(−1)=0即3−6a+b=0−1+3a−b+a2=0,解之得a=1b=3或a=2b=9,
当a=1,b=3时,f′(x)=3x2+6x+3=3(x+1)2≥0,所以f(x)在R上为增函数,无极值,故舍去;
当a=2,b=9时,f′(x)=3x2+12x+9=3(x+1)(x+3),
当x∈(−3,−1)时,f(x)为减函数,当x∈(−∞,−3)和(−1,+∞)时,f(x)为增函数,
所以f(x)在x=−1时取得极小值,符合题意,
因此a=2,b=9;
(2)因为f(x)−m≤0在x∈[−2,1]上恒成立,
所以m≥f(x)max,
由(1)知x∈[−2,−1)时,f(x)为减函数,当x∈(−1,1]时,f(x)为增函数,
又f(−2)=2,f(1)=20,
则f(x)max=f(1)=20,
所以m≥20,
实数m的取值范围为[20,+∞).
【解析】(1)利用f(−1)=0,f′(−1)=0列方程组,结合函数的单调性求得a,b的值;
(2)由题意得到m≥f(x)max,由(1)知x∈[−2,−1)时,f(x)为减函数,当x∈(−1,1]时,f(x)为增函数,又f(−2)=2,f(1)=20,代入即可求解.
本题考查了导数的综合应用,属于中档题.
20.【答案】解:(1)∵2a=6,∴a=3.
又点M( 3, 2)在椭圆上,∴39+2b2=1,
解得:b2=3,∴所求椭圆方程为x29+y23=1.
(2)∵kMO= 63,∴kAB=− 62,设直线AB的方程:y=− 62x+m.
联立方程组x29+y23=1y=− 62x+m,消去y得:11x2−6 6mx+6m2−18=0.△=(6 6m)2−4×11(6m2−18)>0,∴m2<332.
设A(x1,y1),B(x2,y2),x1+x2=6 6m11,x1x2=6m2−1811.
则OA⋅OB=x1x2+y1y2=52x1x2− 6m2(x1+x2)+m2=8m2−4511,
∵0≤m2<332,∴OA⋅OB的取值范围为[−4511,8711).
【解析】(1)由已知条件设椭圆方程为x29+y2b2=1,把点M( 3, 2)代入,能求出椭圆的方程.
(2)设AB的方程为y=−x+m,联立椭圆方程,得11x2−6 3mx+6m2−18=0,由△>0求出0≤m2<332,由此能求出OA⋅OB的取值范围.
本题考查椭圆方程的求法,考查向量的数量积的取值范围的求法,解题时要认真审题,注意根的判别式和韦达定理的合理运用.属于中档题.
21.【答案】解:(1)f(x)=−1x+1−(a+1)ln(x+1)+ax+e−2的定义域为(−1,+∞),
f′(x)=1(x+1)2−a+1x+1+a=a(x+1)2−(a+1)(x+1)+1(x+1)2=(ax+a−1)(x−1)(x+1)2,
当a=0时,f′(x)=−(x−1)(x+1)2,
令f′(x)>0得−1
故f(x)在(−1,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
当a<0时,令f′(x)=0得x=1a−1<−1(舍去),或x=1,
令f′(x)>0得−1
故f(x)在(−1,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
当a>0时,令f′(x)=0得x=1a−1>−1或x=1,
若01,
令f′(x)>0得−1
若a=12时,1a−1=1,此时f′(x)=(x−1)22(x+1)2≥0恒成立,
故f(x)在(−1,+∞)上单调递增,
若a>12时,1a−1<1,
令f′(x)>0得−1
综上所述,当a≤0时,f(x)在(−1,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
当0当a=12时,f(x)在(−1,+∞)上单调递增,
当a>12时,f(x)在(−1,1a−1),(1,+∞)上单调递增,在(1a−1,1)上单调递减.
(2)先证明ln2>23,理由如下:
令r(x)=lnx−2x−2x+1,x>1,
则r′(x)=1x−2(x+1)−(2x−2)(x+1)2=(x−1)2x(x+1)2>0在(1,+∞)上恒成立,
故r(x)=lnx−2x−2x+1在(1,+∞)上单调递增,
故r(2)>r(1)=0,即ln2>23,证毕;
由(1)得,当a≤0时,f(x)在(−1,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
其中f(1)=−12−(a+1)ln2+a+e−2=(1−ln2)a+e−52−ln2,
令g(a)=(1−ln2)a+e−52−ln2,其单调递增,
又g(0)=e−52−ln2<0,故g(a)<0恒成立,
故f(x)在(−1,+∞)上无零点,不合要求,舍去;
当0故f(x)在x=1处取得极大值,f(1)=(1−ln2)a+e−52−ln2,
因为g(a)=(1−ln2)a+e−52−ln2,其单调递增,
g(12)=12(1−ln2)+e−52−ln2=e−32ln2−2<0,
故f(x)在(−1,+∞)上至多有1个零点,不合要求;
当a=12时,f(x)在(−1,+∞)上单调递增,故f(x)在(−1,+∞)上至多有1个零点,不合要求;
当a>12时,f(x)在(−1,1a−1),(1,+∞)上单调递增,在(1a−1,1)上单调递减;
故f(x)在x=1处取得极小值,在x=1a−1处取得极大值,
f(1)=(1−ln2)a+e−52−ln2,
因为g(a)=(1−ln2)a+e−52−ln2,其单调递增,
g(12)=12(1−ln2)+e−52−ln2=e−32ln2−2<0,
f(1a−1)=−a+(a+1)lna+1−a+e−2=(a+1)lna−2a+e−1,
令h(a)=(a+1)lna−2a+e−1,
则h′(a)=lna+1+1a−2=lna+1a−1,
令w(a)=h′(a)=lna+1a−1,则w′(a)=1a−1a2=a−1a2,
当121时,w′(a)>0,
故h′(a)在(12,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,
且h′(1)=0,故h′(a)≥0在(12,+∞)上恒成立,
故h(a)=(a+1)lna−2a+e−1在(12,+∞)上单调递增,
其中h(e)=e+1−2e+e−1=0,故当a≥e时,h(e)≥0,
故要想f(x)至少有两个零点,则a≥e,
综上所述,实数a的取值范围是[e,+∞).
【解析】(1)求定义域,求导,对导函数因式分解,分a=0,a<0,012进行分类讨论,解不等式,求出函数单调性;
(2)在(1)的基础上,分五种情况,结合函数单调性和极值,得到不等式,求出答案.
本题考查导数的综合应用,解题中注意转化思想的应用,属于中档题.
22.【答案】【解答】
解:(1)由{y=2+tsinφx=tcsφ,
消去t得xsinφ−ycsφ+2csφ=0,
所以直线l的普通方程为xsinφ−ycsφ+2csφ=0.
由ρcs2θ=8sinθ,
得(ρcsθ)2=8ρsinθ,
把x=ρcsφ,y=ρsinφ代入上式,
得x2=8y,
所以曲线C的直角坐标方程为x2=8y.
(2)将直线l的参数方程代入x2=8y,
得t2cs2φ−8tsinφ−16=0,
设A、B两点对应的参数分别为t1,t2,
则t1+t2=8sinφcs2φ,t1t2=−16cs2φ,
所以|AB|=|t1−t2|= (t1+t2)2−4t1t2= 64sin2φcs4φ+64cs2φ=8cs2φ.
当φ=0时,|AB|的最小值为8.
【解析】【分析】
本题考查的知识要点:参数方程直角坐标方程和极坐标方程之间的转换,一元二次方程的解法的应用,主要考查学生的运算能力和转化能力,属于基础题型.
(1)直接利用参数方程直角坐标方程和极坐标方程之间的转换求出结果.
(2)利用(1)的结论,进一步三角函数关系式的恒等变变换求出结果.
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