2020高考数学理真题汇编-含答案
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专题一 集合与常用逻辑用语1.解析:选B.法一:易知A={x|-2≤x≤2},B={x|x≤-},因为A∩B={x|-2≤x≤1},所以-=1,解得a=-2.故选B.法二:由题意得A={x|-2≤x≤2}.若a=-4,则B={x|x≤2},又A={x|-2≤x≤2},所以A∩B={x|-2≤x≤2},不满足题意,排除A;若a=-2,则B={x|x≤1},又A={x|-2≤x≤2},所以A∩B={x|-2≤x≤1},满足题意;若a=2,则B={x|x≤-1},又A={x|-2≤x≤2},所以A∩B={x|-2≤x≤-1},不满足题意,排除C;若a=4,则B={x|x≤-2},又A={x|-2≤x≤2},所以A∩B={x|x=-2},不满足题意.故选B.2.解析:选A.法一:由题意,得A∪B={-1,0,1,2},所以∁U(A∪B)={-2,3},故选A.法二:因为2∈B,所以2∈A∪B,所以2∉∁U(A∪B),故排除B,D;又0∈A,所以0∈A∪B,所以0∉∁U(A∪B),故排除C,故选A.3.解析:选C.由题意得,A∩B={(1,7),(2,6),(3,5),(4,4)},所以A∩B中元素的个数为4,选C.4.解析:选D.法一:由x2-3x-4<0,得-1<x<4,即集合A={x|-1<x<4},又集合B={-4,1,3,5},所以A∩B={1,3},故选D.法二:因为(-4)2-3×(-4)-4>0,所以-4∉A,故排除A;又12-3×1-4<0,所以1∈A,则1∈(A∩B),故排除C;又32-3×3-4<0,所以3∈A,则3∈(A∩B),故排除B.故选D.法三:观察集合A与集合B,发现3∈A,故3∈(A∩B),所以排除选项A和B,又52-3×5-4>0,所以5∉A,5∉(A∩B),排除C.故选D.5.解析:选D.通解:因为A={x||x|<3,x∈Z}={x|-3<x<3,x∈Z}={-2,-1,0,1,2},B={x||x|>1,x∈Z}={x|x>1或x<-1,x∈Z},所以A∩B={-2,2},故选D.优解:A∩B={x|1<|x|<3,x∈Z}={x|-3<x<-1或1<x<3,x∈Z}={-2,2}.6.解析:选B.因为集合A={1,2,3,5,7,11},集合B={x|3<x<15},所以A∩B={5,7,11},A∩B中有3个元素,故选B.7.解析:选C.A={x|1≤x≤3},B={x|2<x<4},则A∪B={x|1≤x<4},选C.8.解析:选C.法一:由题知∁UB={-2,-1,1},所以A∩(∁UB)={-1,1},故选C.法二:易知A∩(∁UB)中的元素不在集合B中,则排除选项A,B,D,故选C.9.解析:选A.由a2>a得a>1或a<0,反之,由a>1得a2>a,则“a>1”是“a2>a”的充分不必要条件,故选A.10.解析:选B.因为P={x|1<x<4},Q={x|2<x<3},所以P∩Q={x|2<x<3},故选B.11.解析:选A.法一:①当S中有3个元素时,设S={a,b,c},a<b<c,则{ab,bc,ac}⊆T,所以∈S,∈S,∈S,当=c时,a=1,所以=b,即c=b2,此时S={1,b,b2},T={b,b2,b3},所以S∪T={1,b,b2,b3},有4个元素;当=b时,c=ab,所以=a,即b=a2(a≠1),此时S={a,a2,a3},T={a3,a4,a5}或{a2,a3,a4,a5}或{a3,a4,a5,a6},所以S∪T={a,a2,a3,a4,a5}或{a,a2,a3,a4,a5,a6},有5个或6个元素.故排除C,D.②当S中有4个元素时,设S={a,b,c,d},a<b<c<d,所以ab<ac<ad<bd<cd,且{ab,ac,ad,bd,cd}⊆T,所以<<<,且⊆S,所以=a,=b,=c,=d,所以b=a2,c=a3,d=a4(a≠1),此时S={a,a2,a3,a4},T={a3,a4,a5,a6,a7},所以S∪T={a,a2,a3,a4,a5,a6,a7},有7个元素,故选A.法二:特殊值法.当S={1,2,4},T={2,4,8}时,S∪T={1,2,4,8},故C错误;当S={2,4,8},T={8,16,32}时,S∪T={2,4,8,16,32},故D错误;当S={2,4,8,16},T={8,16,32,64,128}时,S∪T={2,4,8,16,32,64,128},故B错误.故选A.专题二 基本初等函数、导数及其应用1.解析:选B.通解:因为f(x)=x4-2x3,所以f′(x)=4x3-6x2,所以f′(1)=-2,又f(1)=1-2=-1,所以所求的切线方程为y+1=-2(x-1),即y=-2x+1.故选B.优解:因为f(x)=x4-2x3,所以f′(x)=4x3-6x2,f′(1)=-2,所以切线的斜率为-2,排除C,D.又f(1)=1-2=-1,所以切线过点(1,-1),排除A.故选B.2.解析:选B.法一:因为alog34=2,所以log34a=2,则有4a=32=9,所以4-a==,故选B.法二:因为alog34=2,所以-alog34=-2,所以log34-a=-2,所以4-a=3-2==,故选B.法三:因为alog34=2,所以==log43,所以4=3,两边同时平方得4a=9,所以4-a==,故选B.法四:因为alog34=2,所以a===log49,所以4-a==,故选B.法五:令4-a=t,两边同时取对数得log34-a=log3t,即alog34=-log3t=log3,因为alog34=2,所以log3=2,所以=32=9,所以t=,即4-a=,故选B.法六:令4-a=t,所以-a=log4t,即a=-log4t=log4.由alog34=2,得a===log49,所以log4=log49,所以=9,t=,即4-a=,故选B.3.解析:选D.由得函数f(x)的定义域为∪∪,其关于原点对称,因为f(-x)=ln|2(-x)+1|-ln|2(-x)-1|=ln|2x-1|-ln|2x+1|=-f(x),所以函数f(x)为奇函数,排除A,C.当x∈时,f(x)=ln(2x+1)-ln(1-2x),易知函数f(x)单调递增,排除B.当x∈时,f(x)=ln(-2x-1)-ln(1-2x)=ln=ln,易知函数f(x)单调递减,故选D.4.解析:选A.法一:函数f(x)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),因为f(-x)=(-x)3-=-x3+=-=-f(x),所以函数f(x)为奇函数,排除C,D.因为函数y=x3,y=-在(0,+∞)上为增函数,所以f(x)=x3-在(0,+∞)上为增函数,排除B,故选A.法二:函数f(x)的定义域为(-∞,0)∪(0,+∞),因为f(-x)=(-x)3-=-x3+=-=-f(x),所以函数f(x)为奇函数,排除C,D.当x∈(0,+∞)时,由f(x)=x3-,得f′(x)=3x2+>0,所以f(x)=x3-在(0,+∞)上为增函数,排除B,故选A.5.解析:选A.因为23<32,所以2<3,所以log32<log33=,所以a<c.因为33>52,所以3>5,所以log53>log55=,所以b>c,所以a<c<b,故选A.6.解析:选A.由2x-2y<3-x-3-y,得2x-3-x<2y-3-y,即2x-<2y-.设f(x)=2x-,则f(x)<f(y).因为函数y=2x在R上为增函数,y=-在R上为增函数,所以f(x)=2x-在R上为增函数,则由f(x)<f(y),得x<y,所以y-x>0,所以y-x+1>1,所以ln(y-x+1)>0,故选A.7.解析:选B.法一:令f(x)=2x+log2x,因为y=2x在(0,+∞)上单调递增,y=log2x在(0,+∞)上单调递增,所以f(x)=2x+log2x在(0,+∞)上单调递增.又2a+log2a=4b+2log4b=22b+log2b<22b+log2(2b),所以f(a)<f(2b),所以a<2b.故选B.法二:(取特值法)由2a+log2a=4b+2log4b=4b+log2b,取b=1,得2a+log2a=4,令f(x)=2x+log2x-4,则f(x)在(0,+∞)上单调递增,且f(1)<0,f(2)>0,所以f(1)f(2)<0,f(x)=2x+log2x-4在(0,+∞)上存在唯一的零点,所以1<a<2,故a>2b=2,a<b2都不成立,排除A,D;取b=2,得2a+log2a=17,令g(x)=2x+log2x-17,则g(x)在(0,+∞)上单调递增,且g(3)<0,g(4)>0,所以g(3)g(4)<0,g(x)=2x+log2x-17在(0,+∞)上存在唯一的零点,所以3<a<4,故a>b2=4不成立,排除C.故选B.8.解析:选A.因为=log88,b=log85,(8)5=84>55,所以8>5,所以=log88>log85=b,即b<.因为=log1313,c=log138,(13)5=134<85,所以13<8,所以=log1313<log138=c,即c>.又2 187=37<55=3 125,所以lg 37<lg 55,所以7lg 3<5lg 5,所以<,所以a=<<,而85<57,所以5lg 8<7lg 5,所以>,所以b=>,所以c>b>a.9.解:(1)f′(x)=cos x(sin xsin 2x)+sin x(sin xsin 2x)′=2sin xcos xsin 2x+2sin2 xcos 2x=2sin xsin 3x.当x∈∪时,f′(x)>0;当x∈时,f′(x)<0.所以f(x)在区间,单调递增,在区间单调递减.(2)因为f(0)=f(π)=0,由(1)知,f(x)在区间[0,π]的最大值为f=,最小值为f=-.而f(x)是周期为π的周期函数,故|f(x)|≤.(3)由于(sin2 xsin2 2x…sin2 2nx)=|sin3 xsin3 2x…sin3 2nx|=|sin x||sin2 xsin3 2x…sin3 2n-1 xsin2n x||sin2 2nx|=|sin x||f(x)f(2x)…f(2n-1x)||sin2 2nx|≤|f(x)f(2x)…f(2n-1x)|,所以sin2 xsin2 2x…sin2 2n x≤=.10.解析:(1)f′(x)=3x2+b.依题意得f′=0,即+b=0.故b=-.(2)由(1)知f(x)=x3-x+c,f′(x)=3x2-.令f′(x)=0,解得x=-或x=.f′(x)与f(x)的情况为: x-f′(x)+0-0+f(x)c+c-因为f(1)=f=c+,所以当c<-时,f(x)只有大于1的零点.因为f(-1)=f=c-,所以当c>时,f(x)只有小于-1的零点.由题设可知-≤c≤.当c=-时,f(x)只有两个零点-和1.当c=时,f(x)只有两个零点-1和.当-<c<时,f(x)有三个零点x1,x2,x3,且x1∈,x2∈,x3∈.综上,若f(x)有一个绝对值不大于1的零点,则f(x)所有零点的绝对值都不大于1.11.解:(1)当a=1时,f(x)=ex+x2-x,f′(x)=ex+2x-1.故当x∈(-∞,0)时,f′(x)<0;当x∈(0,+∞)时,f′(x)>0.所以f(x)在(-∞,0)单调递减,在(0,+∞)单调递增.(2)f(x)≥x3+1等价于(x3-ax2+x+1)e-x≤1.设函数g(x)=(x3-ax2+x+1)e-x(x≥0),则g′(x)=-(x3-ax2+x+1-x2+2ax-1)e-x=-x[x2-(2a+3)x+4a+2]e-x=-x(x-2a-1)(x-2)e-x.(i)若2a+1≤0,即a≤-,则当x∈(0,2)时,g′(x)>0.所以g(x)在(0,2)单调递增,而g(0)=1,故当x∈(0,2)时,g(x)>1,不合题意.(ii)若0<2a+1<2,即-<a<,则当x∈(0,2a+1)∪(2,+∞)时,g′(x)<0;当x∈(2a+1,2)时,g′(x)>0.所以g(x)在(0,2a+1),(2,+∞)单调递减,在(2a+1,2)单调递增.由于g(0)=1,所以g(x)≤1当且仅当g(2)=(7-4a)e-2≤1,即a≥.所以当≤a<时,g(x)≤1.(iii)若2a+1≥2,即a≥,则g(x)≤(x3+x+1)e-x.由于0∈[,),故由(ii)可得(x3+x+1)e-x≤1.故当a≥时,g(x)≤1.综上,a的取值范围是[,+∞).专题三 三角函数、解三角形1.解析:选D.通解:由题意,知-+2kπ<α<2kπ(k∈Z),所以-π+4kπ<2α<4kπ(k∈Z),所以cos 2α≤0或cos 2α>0,sin 2α<0,故选D.优解:当α=-时,cos 2α=0,sin 2α=-1,排除A,B,C,故选D.2.解析:选C.通解:由题图知,f(-)=0,所以-ω+=+kπ(k∈Z),解得ω=-(k∈Z).设f(x)的最小正周期为T,易知T<2π<2T,所以<2π<,所以1<|ω|<2,当且仅当k=-1时,符合题意,此时ω=,所以T==.故选C.秒解:由题图知,f(-)=0且f(-π)<0,f(0)>0,所以-ω+=-(ω>0),解得ω=,所以f(x)的最小正周期T==.故选C.3.解析:选A.由余弦定理得AB2=AC2+BC2-2AC×BC×cos C=16+9-2×4×3×=9,AB=3,所以cos B==,故选A.4.解析:选A.因为3cos 2α-8cos α=5,所以3(2cos2α-1)-8cos α=5,所以6cos2α-8cos α-8=0,所以3cos2α-4cos α-4=0,解得cos α=2(舍去)或cos α=-,因为α∈(0,π),所以sin α==.故选A.5.解析:选D.由已知得2tan θ-=7,得tan θ=2.6.解析:因为sin x=-,所以由二倍角公式,得cos 2x=1-2sin2x=1-2×=.答案:7.解析:由题意知f(x)的定义域为{x|x≠kπ,k∈Z},且关于原点对称.又f(-x)=sin(-x)+=-=-f(x),所以函数f(x)为奇函数,其图象关于原点对称,所以①为假命题,②为真命题.因为f=sin+=cos x+,f=sin+=cos x+,所以f=f,所以函数f(x)的图象关于直线x=对称,③为真命题.当sin x<0时,f(x)<0,所以④为假命题.答案:②③8.解:(1)由正弦定理和已知条件得BC2-AC2-AB2=AC·AB. ①由余弦定理得BC2=AC2+AB2-2AC·ABcos A. ②由①,②得cos A=-.因为0<A<π,所以A=.(2)由正弦定理及(1)得===2,从而AC=2sin B,AB=2sin(π-A-B)=3cos B-sin B.故BC+AC+AB=3+sin B+3cos B=3+2sin.又0<B<,所以当B=时,△ABC周长取得最大值3+2.9.解:方案一:选条件①.由C=和余弦定理得=.由sin A =sin B及正弦定理得a=b.于是=,由此可得b=c.由①ac=,解得a=,b=c=1.因此,选条件①时问题中的三角形存在,此时c=1.方案二:选条件②.由C=和余弦定理得=.由sin A =sin B及正弦定理得a=b.于是=,由此可得b=c,B=C=,A=.由②csin A=3,所以c=b=2,a=6.因此,选条件②时问题中的三角形存在,此时c=2.方案三:选条件③.由C=和余弦定理得=.由sin A=sin B及正弦定理得a=b.于是=,由此可得b=c.由③c=b,与b=c矛盾.因此,选条件③时问题中的三角形不存在.专题四 平面向量、数系的扩充与复数的引入1.解析:选D.通解:因为z=1+i,所以|z2-2z|=|(1+i)2-2(1+i)|=|2i-2i-2|=|-2|=2.故选D.光速解:因为z=1+i,所以|z2-2z|=|z||z-2|=×|-1+i|=×=2.故选D.2.解析:选D.===+i,所以虚部为.3.解析:选D.法一:===-i,选D.法二:利用i2=-1进行替换,则====-i,选D.4.解析:选D.通解:由题意,得a·b=|a|·|b|cos 60°=.对于A,(a+2b)·b=a·b+2b2=+2=≠0,故A不符合题意;对于B,(2a+b)·b=2a·b+b2=1+1=2≠0,故B不符合题意;对于C,(a-2b)·b=a·b-2b2=-2=-≠0,故C不符合题意;对于D,(2a-b)·b=2a·b-b2=1-1=0,所以(2a-b)⊥b,故选D.优解一:不妨设a=,b=(1,0),则a+2b=,2a+b=(2,),a-2b=,2a-b=(0,),易知,只有(2a-b)·b=0,即(2a-b)⊥b,故选D.优解二:根据条件,分别作出向量b与A,B,C,D四个选项对应的向量的位置关系,如图所示:由图易知,只有选项D满足题意,故选D.5.解析:选C.因为a-1+(a-2)i是实数,所以a-2=0,所以a=2.故选C.6.解析:选D.法一:===-i,选D.法二:利用i2=-1进行替换,则====-i,选D.7.解析:选D.由题意,得a·(a+b)=a2+a·b=25-6=19,|a+b|===7,所以cosa,a+b===,故选D.8.解析:由题意,得a·b=|a|·|b|cos 45°=.因为向量ka-b与a垂直,所以(ka-b)·a=ka2-a·b=k-=0,解得k=.答案:9.解析:法一:设z1=x1+y1i(x1,y1∈R),z2=x2+y2i(x2,y2∈R),则由|z1|=|z2|=2,得x+y=x+y=4.因为z1+z2=x1+x2+(y1+y2)i=+i,所以|z1+z2|2=(x1+x2)2+(y1+y2)2=x+y+x+y+2x1x2+2y1y2=8+2x1x2+2y1y2=()2+12=4,所以2x1x2+2y1y2=-4,所以|z1-z2|=|x1-x2+(y1-y2)i|====2.法二:设z1=a+bi(a,b∈R),则z2=-a+(1-b)i,则即所以|z1-z2|2=(2a-)2+(2b-1)2=4(a2+b2)-4(a+b)+4=4×4-4×2+4=12,所以|z1-z2|=2.法三:题设可等价转化为向量a,b满足|a|=|b|=2,a+b=(,1),求|a-b|.因为(a+b)2+(a-b)2=2|a|2+2|b|2,所以4+(a-b)2=16,所以|a-b|=2,即|z1-z2|=2.法四:设z1+z2=z=+i,则z在复平面上对应的点为P(,1)所以|z1+z2|=|z|=2,由平行四边形法则知OAPB是边长为2,一条对角线也为2的菱形,则另一条对角线的长为|z1-z2|=2××2=2.答案:210.解析:复数z=(1+i)(2-i)=3+i,实部是3.答案:3专题五 数 列1.解析:选C.由题意知,由天心石开始向外的每环的扇面形石板块数构成一个等差数列,记为{an},易知其首项a1=9、公差d=9,所以an=a1+(n-1)d=9n.设数列{an}的前n项和为Sn,由等差数列的性质知Sn,S2n-Sn,S3n-S2n也成等差数列,所以2(S2n-Sn)=Sn+S3n-S2n,所以(S3n-S2n)-(S2n-Sn)=S2n-2Sn=-2×=9n2=729,得n=9,所以三层共有扇面形石板的块数为S3n===3 402,故选C.2.解析:选C.令m=1,则由am+n=aman,得an+1=a1an,即=a1=2,所以数列{an}是首项为2、公比为2的等比数列,所以an=2n,所以ak+1+ak+2+…+ak+10=ak(a1+a2+…+a10)=2k×=2k+1×(210-1)=215-25=25×(210-1),解得k=4,故选C.3.解析:选B.通解:设等比数列{an}的公比为q,则由解得所以Sn==2n-1,an=a1qn-1=2n-1,所以==2-21-n,故选B.优解:设等比数列{an}的公比为q,因为====2,所以q=2,所以===2-21-n,故选B.4.解析:设bn=2n-1,cn=3n-2,bn=cm,则2n-1=3m-2,得n===+1,于是m-1=2k,k∈N,所以m=2k+1,k∈N,则ak=3(2k+1)-2=6k+1,k∈N,得an=6n-5,n∈N*.故Sn=×n=3n2-2n.答案:3n2-2n5.解析:解:(1)设{an}的公比为q,由题设得2a1=a2+a3, 即2a1=a1q+a1q2.所以q2+q-2=0, 解得q=1(舍去)或q=-2.故{an}的公比为-2.(2)记Sn为{nan}的前n项和.由(1)及题设可得,an=(-2)n-1.所以Sn=1+2×(-2)+…+n×(-2)n-1,-2Sn=-2+2×(-2)2+…+(n-1)×(-2)n-1+n×(-2)n.可得3Sn=1+(-2)+(-2)2+…+(-2)n-1-n×(-2)n=-n×(-2)n. 所以Sn=-.6.解:(1)a2=5,a3=7.猜想an=2n+1.由已知可得an+1-(2n+3)=3[an-(2n+1)],an-(2n+1)=3[an-1-(2n-1)],……a2-5=3(a1-3).因为a1=3,所以an=2n+1.(2)由(1)得2nan=(2n+1)2n,所以Sn=3×2+5×22+7×23+…+(2n+1)×2n.①从而2Sn=3×22+5×23+7×24+…+(2n+1)×2n+1.②①-②得-Sn=3×2+2×22+2×23+…+2×2n-(2n+1)×2n+1.所以Sn=(2n-1)2n+1+2.7.解:(1)设{an}的公比为q.由题设得a1q+a1q3=20,a1q2 =8.解得q=(舍去),q=2.由题设得a1=2.所以{an}的通项公式为an=2n.(2)由题设及(1)知b1=0,且当2n≤m<2n+1时,bm=n.所以S100=b1+(b2+b3)+(b4+b5+b6+b7)+…+(b32+b33+…+b63)+(b64+b65+…+b100)=0+1×2+2×22+3×23+4×24+5×25+6×(100-63) =480.专题六 不等式、算法1.解析:选ABD.对于选项A,因为a2+b2≥2ab,所以2(a2+b2)≥a2+b2+2ab=(a+b)2=1,所以a2+b2≥,正确;对于选项B,易知0<a<1,0<b<1,所以-1<a-b<1,所以2a-b>2-1=,正确;对于选项C,令a=,b=,则log2+log2=-2+log2<-2,错误;对于选项D,因为=,所以[]2-(+)2=a+b-2=(-)2≥0,所以+≤,正确.故选ABD.2.解析:选C.由程序框图知S等于正奇数数列1,3,5,…的前k项和,其中k=,k∈N*,当前k项和大于100时退出循环,则S=1+3+5+…+(2k-1)==k2,当k=10时,S=100;当k=11时,S=121,退出循环.则输出的n的值为2×11-1=21,故选C.3.解析:选B.画出可行域如图中阴影部分所示,作出直线x+2y=0,平移该直线,易知当直线经过点A(2,1)时,z取得最小值,zmin=2+2×1=4,再数形结合可得z=x+2y的取值范围是[4,+∞).4.解析:选C.法一:若a,b,2a+b互不相等,则当时,原不等式在x≥0时恒成立,又因为ab≠0,所以b<0;若a=b,则当时,原不等式在x≥0时恒成立,又因为ab≠0,所以b<0;若a=2a+b,则当时,原不等式在x≥0时恒成立,又因为ab≠0,所以b<0;若b=2a+b,则a=0,与已知矛盾;若a=b=2a+b,则a=b=0,与已知矛盾.综上,b<0,故选C.法二:特殊值法:当b=-1,a=1时,(x-1)(x+1)(x-1)≥0在x≥0时恒成立;当b=-1,a=-1时,(x+1)(x+1)(x+3)≥0在x≥0时恒成立;当b=1,a=-1时,(x+1)(x-1)(x+1)≥0在x≥0时不一定成立.故选C.5.解析:通解:作出可行域,如图中阴影部分所示,由得故A(1,0).作出直线x+7y=0,数形结合可知,当直线z=x+7y过点A时,z=x+7y取得最大值,为1.优解:作出可行域,如图中阴影部分所示,易得A(1,0),B(0,-1),C(,-1),当直线z=x+7y过点A时,z=1;当直线z=x+7y过点B时,z=-7;当直线z=x+7y过点C时,z=-7=-.所以z=x+7y的最大值为1.答案:16.解析:法一:作出不等式组表示的平面区域如图中阴影部分所示,画出直线3x+2y=0,平移该直线,由图可知当平移后的直线经过点A(1,2)时,z=3x+2y取得最大值,zmax=3×1+2×2=7.法二:易知z=3x+2y的最大值在可行域的顶点处取得,只需求出可行域的顶点坐标,分别将各顶点坐标代入z=3x+2y,即可求得最大值.联立得解得代入z=3x+2y中可得z=0;联立得解得代入z=3x+2y中可得z=1;联立得解得代入z=3x+2y中可得z=7.通过比较可知,z的最大值为7.答案:77.解析:依题意得++=+=+≥2=4,当且仅当即时取等号.因此,++的最小值为4.答案:48.解析:由流程图可得y=则当y=-2时,可得或得x= -3.答案:-3专题七 立体几何1.解析:选C.设正四棱锥的高为h,底面正方形的边长为2a,斜高为m,依题意得h2=×2a×m,即h2=am ①,易知h2+a2=m2 ②,由①②得m=a,所以==.故选C.2.解析:选A.由三视图知,该几何体是由两个长方体组合而成的,其直观图如图所示,由图知该端点在侧视图中对应的点为E,故选A.3.解析:选C.由三视图知该几何体为如图所示的三棱锥PABC,其中PA⊥平面ABC,AB⊥AC,AB=AC=AP=2,故其表面积S=×3+×(2)2×sin 60°=6+2.4.解析:选C.由等边三角形ABC的面积为,得AB2=,得AB=3,则△ABC的外接圆半径r=×AB=AB=.设球的半径为R,则由球的表面积为16π,得4πR2=16π,得R=2,则球心O到平面ABC的距离d==1,故选C.5.解析:选A.如图所示,设球O的半径为R,⊙O1的半径为r,因为⊙O1的面积为4π,所以4π=πr2,解得r=2,又AB=BC=AC=OO1,所以=2r,解得AB=2,故OO1=2,所以R2=OO+r2=(2)2+22=16,所以球O的表面积S=4πR2=64π.故选A.6.解析:易知半径最大的球即为该圆锥的内切球.圆锥PE及其内切球O如图所示,设内切球的半径为R,则sin∠BPE===,所以OP=3R,所以PE=4R===2, 所以R=,所以内切球的体积V=πR3=π,即该圆锥内半径最大的球的体积为π.答案:π7.解析:依题意得,AE=AD=,在△AEC中,AC=1,∠CAE=30°,由余弦定理得EC2=AE2+AC2-2AE·ACcos∠EAC=3+1-2cos 30°=1,所以EC=1,所以CF=EC=1.又BC===2,BF=BD==,所以在△BCF中,由余弦定理得cos∠FCB===-.答案:-8.证明:(1)因为E,F分别是AC,B1C的中点,所以EF∥AB1.又EF⊄平面AB1C1,AB1⊂平面AB1C1,所以EF∥平面AB1C1.(2)因为B1C⊥平面ABC,AB⊂平面ABC,所以B1C⊥AB.又AB⊥AC,B1C⊂平面AB1C,AC⊂平面AB1C,B1C∩AC=C,所以AB⊥平面AB1C.又因为AB⊂平面ABB1,所以平面AB1C⊥平面ABB1.9.解:(1)由题设可知,PA=PB=PC,由于△ABC是正三角形,故可得△PAC≌△PAB,△PAC≌△PBC.又∠APC=90°,故∠APB=90°,∠BPC=90°.从而PB⊥PA,PB⊥PC,故PB⊥平面PAC,所以平面PAB⊥平面PAC.(2)设圆锥的底面半径为r,母线长为l.由题设可得rl=,l2-r2=2.解得r=1,l=.从而AB=.由(1)可得PA2+PB2=AB2,故PA=PB=PC=.所以三棱锥PABC的体积为××PA×PB×PC=××()3=.10.解:(1)证明:设DO=a,由题设可得PO=a,AO=a,AB=a,PA=PB=PC=a.因此PA2+PB2=AB2,从而PA⊥PB.又PA2+PC2=AC2,从而PA⊥PC.又PB∩PC=P,PB,PC⊂平面PBC,所以PA⊥平面PBC.(2)以O为坐标原点,的方向为y轴正方向,为单位长度,建立如图所示的空间直角坐标系Oxyz.由题设可得E(0,1,0),A(0,-1,0),C(-,,0),P(0,0,).所以=(-,-,0),=(0,-1,).设m=(x,y,z)是平面PCE的法向量,则,即,可取m=(-,1,).由(1)知=(0,1,)是平面PCB的一个法向量,记n=,则cos〈n,m〉==.所以二面角BPCE的余弦值为.11.解:(1)证明:因为M,N分别为BC,B1C1的中点,所以MN∥CC1.又由已知得AA1∥CC1,故AA1∥MN.因为△A1B1C1是正三角形,所以B1C1⊥A1N.又B1C1⊥MN,故B1C1⊥平面A1AMN.所以平面A1AMN⊥平面EB1C1F.(2)AO∥平面EB1C1F,AO⊂平面A1AMN,平面A1AMN∩平面EB1C1F=PN,故AO∥PN.又AP∥ON.故四边形APNO是平行四边形,所以PN=AO=6,AP=ON=AM=,PM=AM=2,EF=BC=2.因为BC∥平面EB1C1F,所以四棱锥BEB1C1F的顶点B到底面EB1C1F的距离等于点M到底面EB1C1F的距离.如图,作MT⊥PN,垂足为T,则由(1)知,MT⊥平面EB1C1F,故MT=PMsin∠MPN=3.底面EB1C1F的面积为×(B1C1+EF)×PN=(6+2)×6=24.所以四棱锥BEB1C1F的体积为×24×3=24.12.解:设AB=a,AD=b,AA1=c,如图,以C1为坐标原点,的方向为x轴正方向,建立空间直角坐标系C1xyz.(1)连接C1F,则C1(0,0,0),A(a,b,c),E(a,0,c),F(0,b,c),=(0,b,c),=(0,b,c),得=,因此EA∥C1F,即A,E,F,C1四点共面,所以点C1在平面AEF内.(2)由已知得A(2,1,3),E(2,0,2),F(0,1,1),A1(2,1,0),=(0,-1,-1),=(-2,0,-2),=(0,-1,2),=(-2,0,1).设n1=(x,y,z)为平面AEF的法向量,则即可取n1=(-1,-1,1).设n2为平面A1EF的法向量,则同理可取n2=.因为cos〈n1,n2〉==-,所以二面角A-EF-A1的正弦值为.13.解:(1)因为M,N分别为BC,B1C1的中点,所以MN∥CC1.又由已知得AA1∥CC1,故AA1∥MN.因为△A1B1C1是正三角形,所以B1C1⊥A1N.又B1C1⊥MN,故B1C1⊥平面A1AMN.所以平面A1AMN⊥平面EB1C1F.(2)由已知得AM⊥BC.以M为坐标原点,的方向为x轴正方向,||为单位长,建立如图所示的空间直角坐标系M-xyz,则AB=2,AM=.连接NP,则四边形AONP为平行四边形,故PM=,E.由(1)知平面A1AMN⊥平面ABC.作NQ⊥AM,垂足为Q,则NQ⊥平面ABC.设Q(a,0,0),则NQ=,B1,故=,||=.又n=(0,-1,0)是平面A1AMN的法向量,故sin =cos 〈n,〉==.所以直线B1E与平面A1AMN所成角的正弦值为.专题八 平面解析几何1.解析:选C.通解:因为点A到y轴的距离为9,所以可设点A(9,yA),所以y=18p.又点A到焦点(,0)的距离为12,所以 =12,所以(9-)2+18p=122,即p2+36p-252=0,解得p=-42(舍去)或p=6.故选C.光速解:根据抛物线的定义及题意得,点A到C的准线x=-的距离为12,因为点A到y轴的距离为9,所以=12-9,解得p=6.故选C.2.解析:选B.因为圆与两坐标轴都相切,点(2,1)在该圆上,所以可设该圆的方程为(x-a)2+(y-a)2=a2(a>0),所以(2-a)2+(1-a)2=a2,即a2-6a+5=0,解得a=1或a=5,所以圆心的坐标为(1,1)或(5,5),所以圆心到直线2x-y-3=0的距离为=或=,故选B.3.解析:选B.将直线方程与抛物线方程联立,可得y=±2,不妨设D(2,2),E(2,-2),由OD⊥OE,可得·=4-4p=0,解得p=1,所以抛物线C的方程为y2=2x,其焦点坐标为.4.解析:选B.将圆的方程x2+y2-6x=0化为标准方程(x-3)2+y2=9,设圆心为C,则C(3,0),半径r=3.设点(1,2)为点A,过点A(1,2)的直线为l,因为(1-3)2+22<9,所以点A(1,2)在圆C的内部,则直线l与圆C必相交,设交点分别为B,D.易知当直线l⊥AC时,直线l被该圆所截得的弦的长度最小,设此时圆心C到直线l的距离为d,则d=|AC|==2,所以|BD|min=2=2=2,即弦的长度的最小值为2,故选B.5.解析:选B.由题意知双曲线的渐近线方程为y=±x.因为D,E分别为直线x=a与双曲线C的两条渐近线的交点,所以不防设D(a,b),E(a,-b),所以S△ODE=×a×|DE|=×a×2b=ab=8,所以c2=a2+b2≥2ab=16,所以c≥4,所以2c≥8,所以C的焦距的最小值为8,故选B.6.解析:选D.法一:由题知y2=4x的焦点坐标为(1,0),则过焦点和点(0,b)的直线方程为x+=1,而-=1的渐近线方程为+=0和-=0,由l与一条渐近线平行,与一条渐近线垂直,得a=1,b=1,故选D.法二:由题知双曲线C的两条渐近线互相垂直,则a=b,即渐近线方程为x±y=0,排除B,C.又知y2=4x的焦点坐标为(1,0),l过点(1,0),(0,b),所以=-1,b=1,故选D.7.解析:选D.易知直线l的斜率存在,设直线l的方程为y=kx+b,则= ①,设直线l与曲线y=的切点坐标为(x0,)(x0>0),则y′|x=x0=x0-=k ②,=kx0+b ③,由②③可得b=,将b=,k=x0-代入①得x0=1或x0=-(舍去),所以k=b=,故直线l的方程为y=x+.8.解析:选A.通解:设|PF1|=m,|PF2|=n,P为双曲线右支上一点,则S△PF1F2=mn=4,m-n=2a,m2+n2=4c2,又e==,所以a=1,选A.优解:由题意得,S△PF1F2==4,得b2=4,又=5,c2=b2+a2,所以a=1.9.解析:选D.通解:由⊙M:x2+y2-2x-2y-2=0①,得⊙M:(x-1)2+(y-1)2=4,所以圆心M(1,1).如图,连接AM,BM,易知四边形PAMB的面积为|PM|·|AB|,欲使|PM|·|AB|最小,只需四边形PAMB的面积最小,即只需△PAM的面积最小.因为|AM|=2,所以只需|PA|最小.又|PA|==,所以只需直线2x+y+2=0上的动点P到M的距离最小,其最小值为=,此时PM⊥l,易求出直线PM的方程为x-2y+1=0.由得所以P(-1,0).易知P,A,M,B四点共圆,所以以PM为直径的圆的方程为x2+(y-)2=()2,即x2+y2-y-1=0②,由①②得,直线AB的方程为2x+y+1=0,故选D.优解:因为⊙M:(x-1)2+(y-1)2=4,所以圆心M(1,1).连接AM,BM,易知四边形PAMB的面积为|PM|·|AB|,欲使|PM|·|AB|最小,只需四边形PAMB的面积最小,即只需△PAM的面积最小.因为|AM|=2,所以只需|PA|最小.又|PA|==,所以只需|PM|最小,此时PM⊥l.因为PM⊥AB,所以l∥AB,所以kAB=-2,排除A,C.易求出直线PM的方程为x-2y+1=0,由得所以P(-1,0).因为点M到直线x=-1的距离为2,所以直线x=-1过点P且与⊙M相切,所以A(-1,1).因为点A(-1,1)在直线AB上,故排除B.故选D.10.解析:选B.通解:设F1,F2分别为双曲线C的左、右焦点,则由题意可知F1(-2,0),F2(2,0),又|OP|=2,所以|OP|=|OF1|=|OF2|,所以△PF1F2是直角三角形,所以|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2=16.不妨令点P在双曲线C的右支上,则有|PF1|-|PF2|=2,两边平方,得|PF1|2+|PF2|2-2|PF1|·|PF2|=4,又|PF1|2+|PF2|2=16,所以|PF1|·|PF2|=6,则S△PF1F2=|PF1|·|PF2|=×6=3,故选B.秒解:设F1,F2分别为双曲线C的左、右焦点,则由题意可知F1(-2,0),F2(2,0),又|OP|=2,所以|OP|=|OF1|=|OF2|,所以△PF1F2是直角三角形,所以S△PF1F2===3(其中θ=∠F1PF2),故选B.11.解析:设B(c,yB),因为B为双曲线C:-=1上的点,所以-=1,所以y=.因为AB的斜率为3,所以yB=,=3,所以b2=3ac-3a2,所以c2-a2=3ac-3a2,所以c2-3ac+2a2=0,解得c=a(舍去)或c=2a,所以C的离心率e==2.答案:212.解:(1)由已知可设C2的方程为y2=4cx,其中c=.不妨设A,C在第一象限,由题设得A,B的纵坐标分别为,-;C,D的纵坐标分别为2c,-2c,故|AB|=,|CD|=4c.由|CD|=|AB|得4c=,即3×=2-2.解得=-2(舍去),=.所以C1的离心率为.(2)由(1)知a=2c,b=c,故C1:+=1.所以C1的四个顶点坐标分别为(2c,0),(-2c,0),(0,c),(0,-c),C2的准线为x=-c.由已知得3c+c+c+c=12,即c=2.所以C1的标准方程为+=1,C2的标准方程为y2=8x.13.解:(1)由题设可得=,得m2=,所以C的方程为+=1.(2)设P(xP,yP),Q(6,yQ),根据对称性可设yQ>0,由题意知yP>0.由已知可得B(5,0),直线BP的方程为y=-(x-5),所以|BP|=yP,|BQ|=.因为|BP|=|BQ|,所以yP=1,将yP=1代入C的方程,解得xP=3或-3.由直线BP的方程得yQ=2或8.所以点P,Q的坐标分别为P1(3,1),Q1(6,2);P2(-3,1),Q2(6,8).|P1Q1|=,直线P1Q1的方程为y=x,点A(-5,0)到直线P1Q1的距离为,故△AP1Q1的面积为××=.|P2Q2|=,直线P2Q2的方程为y=x+,点A到直线P2Q2的距离为,故△AP2Q2的面积为××=.综上,△APQ的面积为.专题九 计数原理、概率、统计1.解析:选A.根据题意作出图形,如图所示,在O,A,B,C,D中任取3点,有10种可能情况,分别为(OAB),(OAC),(OAD),(OBC),(OBD),(OCD),(ABC),(ABD),(ACD),(BCD),其中取到的3点共线有(OAC)和(OBD)2种可能情况,所以在O,A,B,C,D中任取3点,则取到的3点共线的概率为=,故选A.2.解析:选B.由题意知超市第二天能完成1 200份订单的配货,如果没有志愿者帮忙,则超市第二天共会积压超过500+(1 600-1 200)=900份订单的概率为0.05,因此要使第二天完成积压订单及当日订单的配货的概率不小于0.95,至少需要志愿者=18(名),故选B.3.解析:选B.对于A,当p1=p4=0.1,p2=p3=0.4时,随机量X1的分布列为 X11234P0.10.40.40.1E(X1)=1×0.1+2×0.4+3×0.4+4×0.1=2.5,D(X1)=(1-2.5)2×0.1+(2-2.5)2×0.4+(3-2.5)2×0.4+(4-2.5)2×0.1=1.52×0.1+0.52×0.4+0.52×0.4+1.52×0.1=0.65,所以=.对于B,当p1=p4=0.4,p2=p3=0.1时,随机变量X2的分布列为 X21234P0.40.10.10.4E(X2)=1×0.4+2×0.1+3×0.1+4×0.4=2.5,D(X2)=(1-2.5)2×0.4+(2-2.5)2×0.1+(3-2.5)2×0.1+(4-2.5)2×0.4=1.52×0.4+0.52×0.1+0.52×0.1+1.52×0.4=1.85,所以=.对于C,当p1=p4=0.2,p2=p3=0.3时,随机变量X3的分布列为 X31234P0.20.30.30.2E(X3)=1×0.2+2×0.3+3×0.3+4×0.2=2.5,D(X3)=(1-2.5)2×0.2+(2-2.5)2×0.3+(3-2.5)2×0.3+(4-2.5)2×0.2=1.52×0.2+0.52×0.3+0.52×0.3+1.52×0.2=1.05,所以=.对于D,当p1=p4=0.3,p2=p3=0.2时,随机变量X4的分布列为 X41234P0.30.20.20.3E(X4)=1×0.3+2×0.2+3×0.2+4×0.3=2.5,D(X4)=(1-2.5)2×0.3+(2-2.5)2×0.2+(3-2.5)2×0.2+(4-2.5)2×0.3=1.52×0.3+0.52×0.2+0.52×0.2+1.52×0.3=1.45,所以=.所以B中的标准差最大.4.解析:选C.因为(x+y)5的展开式的第r+1项Tr+1=Cx5-ryr,所以(x+)(x+y)5的展开式中x3y3的系数为C+C=15.故选C.5.解析:由题意,分两步进行安排,第一步,将4名同学分成3组,其中1组2人,其余2组各1人,有C=6种安排方法;第二步,将分好的3组安排到对应的3个小区,有A=6种安排方法,所以不同的安排方法有6×6=36(种).答案:366.解析:展开式的通项Tr+1=C(x2)6-r=C2rx12-3r,令12-3r=0,解得r=4,所以常数项为C24=240.答案:2407.解:(1)由试加工产品等级的频数分布表知,甲分厂加工出来的一件产品为A级品的概率的估计值为=0.4;乙分厂加工出来的一件产品为A级品的概率的估计值为=0.28.(2)由数据知甲分厂加工出来的100件产品利润的频数分布表为 利润6525-5-75频数40202020因此甲分厂加工出来的100件产品的平均利润为=15.由数据知乙分厂加工出来的100件产品利润的频数分布表为 利润70300-70频数28173421因此乙分厂加工出来的100件产品的平均利润为=10.比较甲、乙两分厂加工的产品的平均利润,应选甲分厂承接加工业务.8.解:(1)由所给数据,该市一天的空气质量等级为1,2,3,4的概率的估计值如表: 空气质量等级1234概率的估计值0.430.270.210.09(2)一天中到该公园锻炼的平均人次的估计值为(100×20+300×35+500×45)=350.(3)根据所给数据,可得2×2列联表: 人次≤400人次>400空气质量好3337空气质量不好228根据列联表得K2=≈5.820.由于5.820>3.841,故有95%的把握认为一天中到该公园锻炼的人次与该市当天的空气质量有关.9.解:(1)甲连胜四场的概率为.(2)根据赛制,至少需要进行四场比赛,至多需要进行五场比赛.比赛四场结束,共有三种情况:甲连胜四场的概率为;乙连胜四场的概率为;丙上场后连胜三场的概率为.所以需要进行第五场比赛的概率为1---=.(3)丙最终获胜,有两种情况:比赛四场结束且丙最终获胜的概率为.比赛五场结束且丙最终获胜,则从第二场开始的四场比赛按照丙的胜、负、轮空结果有三种情况:胜胜负胜,胜负空胜,负空胜胜,概率分别为,,.因此丙最终获胜的概率为+++=.10.解:(1)由已知得样本平均数y=yi=60,从而该地区这种野生动物数量的估计值为60×200=12 000.(2)样本(xi,yi)(i=1,2,…,20)的相关系数r===≈0.94.(3)分层抽样:根据植物覆盖面积的大小对地块分层,再对200个地块进行分层抽样.理由如下:由(2)知各样区的这种野生动物数量与植物覆盖面积有很强的正相关.由于各地块间植物覆盖面积差异很大,从而各地块间这种野生动物数量差异也很大,采用分层抽样的方法较好地保持了样本结构与总体结构的一致性,提高了样本的代表性,从而可以获得该地区这种野生动物数量更准确的估计.专题十 选考部分1.解:(1)当k=1时,C1:消去参数t得x2+y2=1,故曲线C1是圆心为坐标原点,半径为1的圆.(2)当k=4时,C1:消去参数t得C1的普通方程为+=1.C2的直角坐标方程为4x-16y+3=0.由解得.故C1与C2的公共点的直角坐标为(,).2.解:(1)C1的普通方程为x+y=4(0≤x≤4).由C2的参数方程得x2=t2++2,y2=t2+-2,所以x2-y2=4.故C2的普通方程为x2-y2=4.(2)由得所以P的直角坐标为.设所求圆的圆心的直角坐标为(x0,0),由题意得x=+,解得x0=.因此,所求圆的极坐标方程为ρ=cos θ.3.解:因为t≠1,由2-t-t2=0得t=-2,所以C与y轴的交点为(0,12);由2-3t+t2=0得t=2,所以C与x轴的交点为(-4,0).故|AB|=4.(2)由(1)可知,直线AB的直角坐标方程为+=1,将x=ρcos θ,y=ρsin θ代入,得直线AB的极坐标方程为3ρcos θ-ρsin θ+12=0.4.解:(1)由题设知f(x)=y=f(x)的图象如图所示.(2)函数y=f(x)的图象向左平移1个单位长度后得到函数y=f(x+1)的图象.y=f(x)的图象与y=f(x+1)的图象的交点坐标为(-,-).由图象可知当且仅当x<-时,y=f(x)的图象在y=f(x+1)的图象上方,故不等式f(x)>f(x+1)的解集为(-∞,-).5.解:(1)当a=2时,f(x)=因此,不等式f(x)≥4的解集为.(2)因为f(x)=|x-a2|+|x-2a+1|≥|a2-2a+1|=(a-1)2,故当(a-1)2≥4,即|a-1|≥2时,f(x)≥4,所以当a≥3或a≤-1时,f(x)≥4.当-1<a<3时,f(a2)=|a2-2a+1|=(a-1)2<4.所以a的取值范围是(-∞,-1]∪[3,+∞).6.解:(1)由题设可知,a,b,c均不为零,所以ab+bc+ca=[(a+b+c)2-(a2+b2+c2)]=-(a2+b2+c2)<0.(2)不妨设max{a,b,c}=a,因为abc=1,a=-(b+c),所以a>0,b<0,c<0.由bc≤,可得abc≤,故a≥,所以max{a,b,c}≥.
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