
一、選擇題(本題共8小題,每小題5分,共40分.在每小題給出的四個選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的)
1. 命題“,”的否定是( )
A. ,B. ,
C. ,D. ,
【答案】A
【解析】
【分析】由存在量詞命題的否定全稱量詞命題,得到命題的否定.
【詳解】命題“,”的否定是“,”.
故選:A
2. 已知集合,,且,則實(shí)數(shù)的所有取值集合是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】利用集合交集結(jié)果得到,從而分類討論的取值即可得解.
【詳解】因?yàn)椋裕?br>而, ,
當(dāng)時,集合,滿足;
當(dāng)時,集合,
由,得或,解得或,
綜上,實(shí)數(shù)的取值集合為.
故選:C.
3. 若的展開式中共有個有理項(xiàng),則的值是( )
A. 1B. 2C. 3D. 4
【答案】C
【解析】
【分析】利用二項(xiàng)展開式通項(xiàng)即可得解.
【詳解】的展開式通項(xiàng)為,,
當(dāng)時,為有理項(xiàng),故.
故選:C.
4. 底面半徑是1的圓錐,側(cè)面積是,則圓錐的體積是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】結(jié)合扇形的面積公式可求得圓錐的母線長,進(jìn)而求得圓錐的高,進(jìn)而根據(jù)圓錐的體積公式計(jì)算即可.
【詳解】設(shè)圓錐的母線長為,則,解得,
所以圓錐的高為,
則圓錐的體積為.
故選:D.
5. 柯西不等式(Caulhy-Schwarz Lnequality)是法國數(shù)學(xué)家柯西與德國數(shù)學(xué)家施瓦茨分別獨(dú)立發(fā)現(xiàn)的,它在數(shù)學(xué)分析中有廣泛的應(yīng)用.現(xiàn)給出一個二維柯西不等式:,當(dāng)且僅當(dāng)時等號成立.根據(jù)柯西不等式可以得知函數(shù)的最大值為( )
A. B. C. 12D. 20
【答案】A
【解析】
【分析】運(yùn)用柯西不等式直接求解即可.
【詳解】由,解得,
所以函數(shù)定義域?yàn)椋?br>由柯西不等式得,,
當(dāng)且僅當(dāng),即時等號成立,
所以的最大值為.
故選:A.
6. 設(shè)曲線在處的切線為,若的傾斜角小于,則實(shí)數(shù)的取值范圍是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù),利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義,結(jié)合切線傾斜角范圍建立不等式,再求解不等式即得.
【詳解】令,求導(dǎo)得,則切線的斜率為,
由的傾斜角小于,得切線的斜率或,
即或,
解得,解得或,
所以實(shí)數(shù)的取值范圍是.
故選:B
7. 已知角,且,,則( )
A. B. C. D. 2
【答案】C
【解析】
【分析】根據(jù)兩角差的正弦、余弦、正切公式化簡求解即可.
【詳解】因?yàn)椋?br>所以,
所以,
則,
又,則,
則,
所以.
故選:C.
8. 如圖,已知直三棱柱的底面是等腰直角三角形,,,點(diǎn)在上底面(包括邊界)上運(yùn)動,則三棱錐外接球表面積的最大值為( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】由條件確定球心位置,引入變量表示球的半徑,由此確定球的表面積及其最大值.
【詳解】因?yàn)闉榈妊苯侨切?,?br>所以的外接圓的圓心為的中點(diǎn),且,
設(shè)的中點(diǎn)為,連接,則,則平面,
設(shè)三棱錐外接球的球心為,由球的性質(zhì)可得在上,
設(shè),,外接球的半徑為,
因?yàn)?,所以?br>即,又,則,
因?yàn)?,所?br>所以三棱錐外接球表面積的最大值為.
故選:B.
【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:常見幾何體的外接球半徑求法:
(1)棱長為的正方體的外接球半徑為;
(2)長方體的長,寬,高分別為,則其外接球的半徑為;
(3)直棱柱的高為,底面多邊形的外接圓半徑為,則其外接球的半徑為.
二、選擇題(本題共4小題,每小題5分,共20分.在每小題給出的選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求.全部選對的得5分,部分選對的得2分,有選錯的得0分.)
9. 已知函數(shù),下列結(jié)論正確的是( )
A. 的周期是
B. 的圖象關(guān)于點(diǎn)對稱
C. 的單調(diào)遞增區(qū)間為
D. 要得到的圖象,只需把的圖象向右平移的單位
【答案】AC
【解析】
【分析】根據(jù)三角恒等變換化簡,進(jìn)而結(jié)合正弦函數(shù)的性質(zhì)及平移變換判斷各選項(xiàng)即可.
【詳解】由
,
對于A,的周期為,故A正確;
對于B,當(dāng)時,,
所以的圖象不關(guān)于點(diǎn)對稱,故B錯誤;
對于C,令,,
解得,,
所以的單調(diào)遞增區(qū)間為,故C正確;
對于D,的圖象向右平移的單位后,解析式為,故D錯誤.
故選:AC.
10. 已知直線:和圓:,下列結(jié)論成立的是( )
A. 直線:過定點(diǎn)
B. 當(dāng)直線與圓相交時,直線:被圓所截的弦長最大值為4
C. 當(dāng)直線與圓相切時,則實(shí)數(shù)
D. 當(dāng)實(shí)數(shù)的值為3時,直線與圓相交,且所得弦長為
【答案】AD
【解析】
【分析】求出直線過的定點(diǎn)判斷A;由直線是否過圓心判斷B;利用點(diǎn)到直線距離公式計(jì)算判斷C;利用圓的弦長公式計(jì)算判斷D.
【詳解】圓:的圓心,半徑
對于A,對于任意實(shí)數(shù),當(dāng)時,恒有,即直線過定點(diǎn),A正確;
對于B,顯然圓心的坐標(biāo)不滿足直線的方程,即直線不過圓心,
因此,當(dāng)直線與圓相交時,直線被圓所截的弦長小于4,B錯誤;
對于C,當(dāng)直線與圓相切時,圓心到直線的距離,解得,C錯誤;
對于D,當(dāng)時,由選項(xiàng)C知,,直線與圓相交,
所得弦長為,D正確.
故選:AD
11. 設(shè)數(shù)列前項(xiàng)和為,滿足,且,,則下列選項(xiàng)正確的是( )
A.
B. 數(shù)列為等差數(shù)列
C. 當(dāng)時,有最大值
D. 設(shè),則當(dāng)或時,數(shù)列的前項(xiàng)和取最大值
【答案】ABD
【解析】
【分析】根據(jù)和的關(guān)系可得數(shù)列為等差數(shù)列,進(jìn)而求得即可判斷A,根據(jù)等差數(shù)列的前項(xiàng)和公式求得,進(jìn)而得到,進(jìn)而根據(jù)等差數(shù)列的定義判斷B;根據(jù)二次函數(shù)的性質(zhì)判斷C;分析可得時,,,,時,,再結(jié)合,即可判斷D.
【詳解】由,,且,
當(dāng)時,,即,
當(dāng)時,,
則,
即,
即,
因?yàn)?,所以?br>則數(shù)列為等差數(shù)列,公差為,首項(xiàng)為,
所以,故A正確;
而,則,
當(dāng)時,,
所以,所以數(shù)列為等差數(shù)列,故B正確;
因?yàn)椋?br>所以當(dāng)時,取得最大值,故C錯誤;
令,得,
令,得,
則當(dāng)時,,
當(dāng)時,,
當(dāng)時,,
當(dāng)時,,
又,,
所以當(dāng)或時,數(shù)列的前項(xiàng)和取最大值,故D正確.
故選:ABD.
12. 點(diǎn)是的外心,則下列選項(xiàng)正確的是( )
A. 若,則
B. 若且,則
C. 若,則為的垂心
D. 若,,則的取值范圍為
【答案】ACD
【解析】
【分析】由平面向量數(shù)量積的定義,即可判斷A,由平面向量基本定理,代入計(jì)算,即可判斷BC,建立平面直角坐標(biāo)系,結(jié)合平面向量的坐標(biāo)運(yùn)算,即可判斷D.
【詳解】因?yàn)?,故A正確;
由可知,三點(diǎn)共線,
又可知,點(diǎn)在的角平分線上,
所以為的角平分線,與不一定相等,故B錯誤;
若,則點(diǎn)是的中點(diǎn),又點(diǎn)是的外心,
所以,即為直角頂點(diǎn),所以為垂心,故C正確;
因?yàn)?,所以,建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)系,
設(shè),,,其中,
因?yàn)?,所以?br>得,
,,
則,則,
所以,故D正確;
故選:ACD
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)睛:本題主要考查了平面向量運(yùn)算,以及平面向量基本定理的應(yīng)用,難度較大,解答本題的關(guān)鍵在于應(yīng)用好平面向量基本定理,以及轉(zhuǎn)化為平面向量坐標(biāo)運(yùn)算.
三、填空題(本題共4小題,每小題5分,共20分)
13. 已知函數(shù)(且)為偶函數(shù),則________.
【答案】9
【解析】
【分析】求出函數(shù)的定義域,利用偶函數(shù)的定義,列式求解即得.
【詳解】函數(shù)中,由,得,
即函數(shù)的定義域?yàn)椋?br>由是偶函數(shù)得,對, 恒成立,
即,則,整理得,
因此對恒成立,
所以.
故答案為:9
14. 1889年7月由恩格斯領(lǐng)導(dǎo)的第二國際在巴黎舉行代表大會,會議上宣布將五月一日定為國際勞動節(jié).五一勞動節(jié)某單位安排甲、乙、丙3人在5天假期值班,每天只需1人值班,且每人至少值班1天,已知甲在五一假期期間值班2天,則甲連續(xù)值班的概率是________.
【答案】##0.4
【解析】
【分析】根據(jù)條件概率公式可求出結(jié)果.
【詳解】記“甲在五一假期期間值班2天”為事件,“甲連續(xù)值班”為事件,
則種,種,
所以,
所以已知甲在五一假期期間值班2天,則甲連續(xù)值班的概率為.
故答案為:.
15. 已知橢圓:的左、右焦點(diǎn)分別為、,點(diǎn)在上,且,直線與橢圓交于另一點(diǎn),與軸交于點(diǎn),,則橢圓的離心率為________.
【答案】##
【解析】
【分析】首先根據(jù)幾何性質(zhì)表示焦半徑,再結(jié)合余弦定理求焦半徑的長度,即可求解.
【詳解】如圖,為坐標(biāo)原點(diǎn),且為的中點(diǎn),,
所以,即為的中點(diǎn),
連接,由,得,
設(shè),則,,,,
則,
在中,由余弦定理得,,
即,整理得,
則,
則,即,
所以.
故答案為:.
16. 若是函數(shù)的極大值點(diǎn),則實(shí)數(shù)的取值范圍是________.
【答案】
【解析】
【分析】對函數(shù)求導(dǎo)整理可得,設(shè),,結(jié)合討論函數(shù)的取值正負(fù),進(jìn)而判斷函數(shù),進(jìn)而結(jié)合極值的定義求解即可.
【詳解】由,,
則,且,
設(shè),,
當(dāng),即時,
,則時,,時,,
此時函數(shù)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,
所以當(dāng)時,函數(shù)取得極小值,不符合題意;
當(dāng),即或時,
若,因?yàn)?,且,函?shù)的對稱軸為,
則方程的兩根為,且,,
當(dāng)時,,則,
當(dāng)時,,則,
當(dāng)時,,則,
當(dāng)時,,則,
所以函數(shù)在和上單調(diào)遞減,在和上單調(diào)遞增,
所以當(dāng)時,函數(shù)取得極大值,符合題意,即.
若,因?yàn)?,且,函?shù)的對稱軸為,
所以,則時,,時,,
所以函數(shù)在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,
所以當(dāng)時,函數(shù)取得極小值,不符合題意.
綜上所述,實(shí)數(shù)的取值范圍為.
故答案為:.
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:本題關(guān)鍵在于對函數(shù)求導(dǎo)后,結(jié)合二次函數(shù)的判別式討論方程的根的情況,以此確定的取值正負(fù),從而確定的正負(fù),進(jìn)而求解.
四、解答題(本題共6小題,共70分.解答應(yīng)寫出文字說明、證明過程或演算步驟)
17. 已知的三個內(nèi)角,,所對的邊分別是,,,若.
(1)求角;
(2)若點(diǎn)在邊上,,,請?jiān)谙铝腥齻€條件中任選一個,求邊長.
①為的一條中線;②為的一條角平分線;③為的一條高線.
【答案】17.
18.
【解析】
【分析】(1)根據(jù)正弦定理邊化角公式得到,即可得到答案.
(2)若選①,根據(jù),平方得到,再利用余弦定理求解即可;若選②,根據(jù)得到,再利用余弦定理求解即可;若選③,根據(jù)得到,再利用余弦定理求解即可.
【小問1詳解】
,
因?yàn)橹?,?br>所以,
所以,
所以.
因?yàn)橹?,,所以?br>因?yàn)?,所?
【小問2詳解】
若選①,如圖所示:
設(shè),因?yàn)椋?br>所以,即,
化簡得,解得或(舍去).
所以.
若選②,如圖所示:
設(shè),因?yàn)椋?br>所以,解得.
所以.
若選③,如圖所示:
設(shè),,解得.
所以,即,解得或(舍).
所以.
18. 已知數(shù)列的前項(xiàng)和為,,當(dāng)時,.
(1)求數(shù)列的通項(xiàng)公式;
(2)設(shè)數(shù)列,求數(shù)列的前項(xiàng)和.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)根據(jù)和的關(guān)系,分和兩種情況討論求解即可;
(2)利用裂項(xiàng)相消法求和即可.
【小問1詳解】
由題意,當(dāng)時,,且,
若,則,即,
當(dāng)時,,
兩式相減得,,
整理得,即,
所以.
綜上所述,.
【小問2詳解】
因?yàn)椋?br>設(shè)數(shù)列的前項(xiàng)和為,
當(dāng)時,,
當(dāng)時,
,
此時時適合上式,
所以
19. 已知四棱錐的底面是邊長為2的正方形,且,.
(1)求點(diǎn)到平面的距離;
(2)求二面角的正弦值.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)取的中點(diǎn)為,由題意易得平面,進(jìn)而建立空間直角坐標(biāo)系,結(jié)合空間向量求解即可;
(2)求出平面和平面的一個法向量,進(jìn)而結(jié)合空間向量求解即可.
【小問1詳解】
因?yàn)榈酌媸沁呴L為2的正方形,
所以,又,,且平面,
所以平面,又平面,
所以平面平面,
又平面平面,且,
取的中點(diǎn)為,連接,則,平面
所以平面,
以為原點(diǎn),以所在直線為軸建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)系,
則,,,,
則,,,
設(shè)平面的一個法向量為,
則,即,
令,則,
所以點(diǎn)到平面的距離為.
【小問2詳解】
由(1)易知,平面的一個法向量為,
且,,
設(shè)平面的一個法向量為,
則,即,
令,則,
設(shè)二面角為,
則,
所以,
即二面角的正弦值為.
20. 一個袋子里有大小相同的黑球和白球共10個,其中白球有個,每次隨機(jī)摸出1個球,摸出的球再放回.設(shè)事件為“從袋子中摸出4個球,其中恰有兩個球是白球”.
(1)當(dāng)取時,事件發(fā)生的概率最大,求的值;
(2)以(1)中確定的作為的值,甲有放回地從袋子中摸球,如果摸到黑球則繼續(xù)摸球,摸到白球則停止摸球,摸球的次數(shù)記為,求的數(shù)學(xué)期望.
參考:(1)若,則;(2).
【答案】(1)5 (2)2
【解析】
【分析】(1)根據(jù)二項(xiàng)分布的概率公式表示出,進(jìn)而根據(jù)基本不等式求解即可;
(2)根據(jù)題意可知,進(jìn)而結(jié)合錯位相減法求出,再根據(jù)求解即可.
【小問1詳解】
每次隨機(jī)摸出1個球,摸到白球的概率為,摸到黑球的概率為,
所以,
因?yàn)?,?dāng)且僅當(dāng),即時等號成立,
則,
所以當(dāng)時,事件發(fā)生的概率最大.
【小問2詳解】
由(1)知,每次隨機(jī)摸出1個球,摸到白球的概率為,摸到黑球的概率為,
則,,
,,
則,
,
則,
兩式相減得,,
所以,
所以.
21. 已知點(diǎn)在拋物線:上,、為拋物線上兩個動點(diǎn),不垂直于軸,為焦點(diǎn),且.
(1)求的值,并證明的垂直平分線過定點(diǎn);
(2)設(shè)(1)中的定點(diǎn)為,求面積的最大值.
【答案】21. ,證明見解析;
22.
【解析】
【分析】(1)根據(jù)題意,把點(diǎn)代入拋物線方程,即可求出,聯(lián)立直線與拋物線方程,消掉,得到關(guān)于的一元二次方程,利用韋達(dá)定理,求出的中點(diǎn),寫出的垂直平分線方程,根據(jù)方程判斷直線過定點(diǎn);
(2)根據(jù)弦長公式求出,點(diǎn)到直線的距離,利用面積公式求出面積,然后換元,利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的最值,即可求得結(jié)果.
【小問1詳解】
由點(diǎn)在拋物線上,得,解得,
所以拋物線的方程為,
設(shè)直線的方程為,,,,
由,得,
,
,,
因?yàn)?,所以,?br>所以,①
設(shè)的中點(diǎn)為,所以,,
所以的垂直平分線方程為,②
聯(lián)立①②,可得,
所以的垂直平分線過定點(diǎn).
【小問2詳解】
,
點(diǎn)到直線的距離為,
所以
,
,
令,則,,
,解得:(舍去),,
當(dāng)時,,當(dāng)時,,
所以在單調(diào)遞增,在單調(diào)遞減,
所以當(dāng)時,取最大值為,
所以面積最大值為.
【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:
解答直線與拋物線的題目時,時常把兩個曲線的方程聯(lián)立,消去x(或y)建立一元二次方程,然后借助根與系數(shù)的關(guān)系,并結(jié)合題設(shè)條件建立有關(guān)參變量的等量關(guān)系.強(qiáng)化有關(guān)直線與拋物線聯(lián)立得出一元二次方程后的運(yùn)算能力,重視根與系數(shù)之間的關(guān)系、弦長、斜率、三角形的面積等問題.
22. 設(shè)函數(shù),.
(1)求曲線平行于直線的切線;
(2)討論的單調(diào)性.
【答案】(1)
(2)答案見解析
【解析】
【分析】(1)根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義求解即可;
(2)設(shè),利用導(dǎo)數(shù)分析其單調(diào)性,對函數(shù)求導(dǎo),可得,進(jìn)而結(jié)合正、余弦函數(shù)的性質(zhì)求解即可.
【小問1詳解】
因?yàn)椋瑒t,
設(shè)平行于直線的切線與曲線相切與點(diǎn),
則,即,即切點(diǎn)為
所以所求切線方程為,即.
【小問2詳解】
設(shè),則,
所以函數(shù)在和上單調(diào)遞減,
由,
則,
而,,
令,則或,
即或或,;
令,則,
綜上所述,函數(shù),上單調(diào)遞增,
在上單調(diào)遞減.
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:本題關(guān)鍵在于構(gòu)造函數(shù),對函數(shù)求導(dǎo),提取結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性及正、余弦函數(shù)的性質(zhì)求解即可.
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