
一、單選題
1.已知是全集的非空子集,且,則( )
A.B.
C.D.
【答案】D
【分析】根據(jù)韋恩圖以及集合與集合之間的關(guān)系可得答案.
【詳解】因?yàn)镸,N是全集U的非空子集,且,
所以韋恩圖為:
由韋恩圖可知,A不正確;B不正確;C不正確;D正確.
故選:D
2.若滿足,則( )
A.B.C.5D.
【答案】B
【分析】根據(jù)題意,由復(fù)數(shù)的運(yùn)算可求得,再由復(fù)數(shù)的模長(zhǎng)公式,即可得到結(jié)果.
【詳解】因?yàn)?,則,
則.
故選:B
3.已知非零平面向量,那么“”是“”的( )
A.充分而不必要條件B.必要而不充分條件
C.充要條件D.既不充分也不必要條件
【答案】B
【分析】在等式兩邊平方,結(jié)合平面向量數(shù)量積的運(yùn)算性質(zhì)可求出向量、的夾角的值,再結(jié)合充分條件、必要條件的定義判斷可得出結(jié)論.
【詳解】因?yàn)橄蛄?、為非零向量,設(shè)向量、的夾角為,
在等式兩邊平方可得,
所以,,則,
因?yàn)?,所以,,即、方向相同?br>所以,“”不能推出“、方向相同”, “、方向相同” 能推出“”,
因此,“”是“”的必要而不充分條件.
故選:B.
4.記的內(nèi)角所對(duì)的邊分別為,則邊上的高為( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】根據(jù)余弦定理求出,再根據(jù)面積公式列式可求出結(jié)果.
【詳解】由,得.
設(shè)邊上的高為,
因?yàn)?,所以?br>即邊上的高為.
故選:D
5.已知某物種年后的種群數(shù)量近似滿足函數(shù)模型:.自2023年初起,經(jīng)過(guò)年后,當(dāng)該物種的種群數(shù)量不足2023年初的時(shí),的最小值為(參考數(shù)據(jù):)( )
A.10B.11C.12D.13
【答案】D
【分析】確定2023年初的種群數(shù)量為時(shí)的函數(shù)值,根據(jù)題意可列不等式,結(jié)合對(duì)數(shù)運(yùn)算即可求得答案.
【詳解】由題意可知2023年初的種群數(shù)量為時(shí)的函數(shù)值,
故令,即,
則,
由于,故n的最小值為13,
故選:D
6.過(guò)點(diǎn)作曲線的兩條切線,切點(diǎn)分別為,,則( )
A.B.C.1D.2
【答案】B
【分析】求出導(dǎo)函數(shù),設(shè)出切點(diǎn)坐標(biāo),利用導(dǎo)數(shù)幾何意義建立斜率方程,利用韋達(dá)定理化簡(jiǎn)計(jì)算即可.
【詳解】由題意得,過(guò)點(diǎn)作曲線的兩條切線,
設(shè)切點(diǎn)坐標(biāo)為,則,即,
由于,故,,
由題意可知,為的兩個(gè)解,則,,
故.
故選:B
7.對(duì)于一個(gè)給定的數(shù)列,令,則數(shù)列稱為數(shù)列的一階商數(shù)列,再令,則數(shù)列是數(shù)列的二階商數(shù)列.已知數(shù)列為,,,,,,且它的二階商數(shù)列是常數(shù)列,則( )
A.B.C.D.
【答案】C
【分析】由數(shù)列的二階商數(shù)列是常數(shù)列可知數(shù)列的一階商數(shù)列是等比數(shù)列,再利用累乘法求得,即可得解.
【詳解】設(shè)數(shù)列的一階商數(shù)列為,二階商數(shù)列為,
則,,,
又?jǐn)?shù)列的二階商數(shù)列是常數(shù)列,
則,
則滿足,
所以數(shù)列是為首項(xiàng),為公比的等比數(shù)列,
則,
所以,
則,,,,,,
等式左右分別相乘可得,
所以,
則,
故選:C.
8.已知函數(shù),設(shè),則( )
A.B.C.D.
【答案】A
【分析】構(gòu)造函數(shù)以及可利用導(dǎo)數(shù)求證,進(jìn)而繼續(xù)構(gòu)造函數(shù),又導(dǎo)數(shù)求證,利用以及三角函數(shù)關(guān)系可證明,進(jìn)而根據(jù)函數(shù)的單調(diào)性求解.
【詳解】當(dāng)時(shí),,證明如下:
令在單調(diào)遞減,所以,故,因此,
設(shè)則當(dāng)時(shí)單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí),單調(diào)遞增,故當(dāng),故當(dāng)?shù)忍?hào)成立,
故
構(gòu)造函數(shù),則,
所以函數(shù)單調(diào)遞減,故,
則,進(jìn)而可得,
進(jìn)而可得,
又,(證明如下:故在單調(diào)遞減,故)
所以,進(jìn)而,
由于時(shí),,故,
從而
因此,進(jìn)而,
由于,所以在上單調(diào)遞增,
故,即
故選:A
【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:利用導(dǎo)數(shù)比較大小的基本步驟
(1)作差或變形;
(2)構(gòu)造新的函數(shù);
(3)利用導(dǎo)數(shù)研究的單調(diào)性或最值;
(4)根據(jù)單調(diào)性及最值,得到所證不等式.
常用的不等式:,,,,,
二、多選題
9.設(shè)正實(shí)數(shù)a,b滿足,則( )
A.有最大值4B.有最大值
C.D.
【答案】BCD
【分析】利用基本(均值)不等式進(jìn)行判斷.
【詳解】對(duì)于A,正實(shí)數(shù)a,b滿足,即有,可得,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),
所以,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),
所以當(dāng)時(shí),取得最小值4,無(wú)最大值,所以A錯(cuò)誤;
對(duì)于B,由選項(xiàng)A可知,,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào),所以B正確;
對(duì)于C,,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)等號(hào)成立,C正確;
對(duì)于D,,當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)等號(hào)成立,D正確.
故選:BCD
10.一半徑為2米的水輪,水輪圓心O距離水面1米(如圖).已知水輪按逆時(shí)針?lè)较蚶@圓心O做勻速轉(zhuǎn)動(dòng),每1分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)一圈,如果當(dāng)水輪上點(diǎn)P從水面浮現(xiàn)時(shí)開始計(jì)時(shí),則下列判斷正確的有( )
A.點(diǎn)P第一次到達(dá)最高點(diǎn)需要20秒
B.點(diǎn)P第一次到達(dá)最低點(diǎn)需要45秒
C.在水輪轉(zhuǎn)動(dòng)的一圈內(nèi),有20秒的時(shí)間,點(diǎn)P在水面的下方
D.當(dāng)水輪轉(zhuǎn)動(dòng)30秒時(shí),點(diǎn)P距離水面的高度是2米
【答案】ACD
【分析】以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系,如下圖,設(shè)點(diǎn)P距離水面的高度與時(shí)間的函數(shù)解析式為,利用最值和最小正周期,可求得解析式,利用和可求得A、B正誤,由可求得的范圍,求得C正誤,由可知D正確.
【詳解】以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系,如下圖,設(shè)點(diǎn)P距離水面的高度與時(shí)間的函數(shù)解析式為,
由題意知:,,最小正周期,
所以,,,
所以,即,
又由及題意,所以,
所以.
對(duì)于A,令,解得,
即點(diǎn)P第一次到達(dá)最高點(diǎn)需要20秒,故A正確;
對(duì)于B,令,解得,故B錯(cuò)誤;
對(duì)于C,令,即,
所以,解得,
所以水輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈內(nèi),點(diǎn)P在水面下方的時(shí)間為秒,故C正確;
對(duì)于D,因?yàn)椋?br>所以當(dāng)水輪轉(zhuǎn)動(dòng)30秒時(shí),點(diǎn)P距離水面的高度是2米,故D正確.
故選:ACD.
11.已知正三棱柱ABC-A1B1C1的各棱長(zhǎng)都為1,E為AB的中點(diǎn),則( )
A.BC1∥平面A1EC
B.二面角A1-EC-A的正弦值為
C.點(diǎn)A到平面A1BC1的距離為
D.若棱柱的各頂點(diǎn)都在同一球面上,則該球的半徑為
【答案】ACD
【分析】A選項(xiàng),連接,使相交于F,連接EF,通過(guò)證明即可判斷選項(xiàng)正誤;B選項(xiàng),通過(guò)證明平面,可得二面角A1-EC-A的平面角為;C選項(xiàng),利用等體積法結(jié)合可得答案;D選項(xiàng),利用正弦定理,可得外接圓半徑,后可得球的半徑.
【詳解】A選項(xiàng),連接,使相交于F,連接EF,因F,E分別為中點(diǎn),
則,因平面,平面,則BC1平面A1EC,故A正確;
B選項(xiàng),由題可得平面ABC,又平面ABC,則.又,
,平面,平面,則平面.
又平面,則,結(jié)合,可知二面角A1-EC-A的平面角為,則,故B錯(cuò)誤;
C選項(xiàng),設(shè)點(diǎn)A到平面A1BC1的距離為d,取AC中點(diǎn)為G,連接BG.
則,
又,,,由余弦定理可得,則,
得.則,故C正確.
D選項(xiàng),設(shè)外接圓半徑為,由正弦定理,.
又設(shè)三棱錐外接球半徑為,則三棱錐外接球與以外接圓為底面的圓柱外接球相同,則.故D正確
故選:ACD
12.設(shè)定義在R上的函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)為,若與均為偶函數(shù),則下列說(shuō)法正確的是( )
A.的圖象關(guān)于直線對(duì)稱B.2為函數(shù)的周期
C.的圖象關(guān)于點(diǎn)中心對(duì)稱D.為偶函數(shù)
【答案】ABC
【分析】根據(jù)函數(shù)的性質(zhì)結(jié)合復(fù)合函數(shù)導(dǎo)數(shù)法則逐項(xiàng)判斷即可.
【詳解】因?yàn)闉榕己瘮?shù),所以,
所以的圖象關(guān)于直線對(duì)稱,故選項(xiàng)A正確;
因?yàn)椋裕?br>又因?yàn)闉榕己瘮?shù),所以,所以,
所以,所以2為的一個(gè)周期,故選項(xiàng)B正確;
因?yàn)?,所以?br>所以的圖象關(guān)于點(diǎn)中心對(duì)稱,故選項(xiàng)C正確;
因?yàn)?為的一個(gè)周期,又因?yàn)?,所以?br>所以,所以為奇函數(shù),故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
故選:ABC.
【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:①如果,則關(guān)于直線對(duì)稱;
②如果或,則關(guān)于點(diǎn)對(duì)稱;
③如果,則關(guān)于.
三、填空題
13.已知函數(shù),則的值為 .
【答案】1
【分析】根據(jù)分段函數(shù)的性質(zhì)計(jì)算出答案.
【詳解】.
故答案為:1
14.已知為銳角且滿足,則 .
【答案】
【分析】由同角三角函數(shù)的關(guān)系和輔助角公式倍角公式化簡(jiǎn)等式,得,可求.
【詳解】為銳角且滿足,
,
為銳角,所以,則.
故答案為:.
15.已知各項(xiàng)均不為0的數(shù)列滿足,且,則 .
【答案】/
【分析】將取倒數(shù)化簡(jiǎn)可得,即判斷為等差數(shù)列,即可求得的通項(xiàng)公式,即可得答案.
【詳解】由題意知數(shù)列滿足,即,
即,
即為首項(xiàng)是,公差為1的等差數(shù)列,
故,
故,
故答案為:
16.在四棱錐中,,則三棱錐外接球的表面積為 .
【答案】
【分析】取的兩個(gè)三等分點(diǎn),連接,求出相關(guān)線段的長(zhǎng),確定的外接圓圓心,從而確定三棱錐外接球球心的位置,列式計(jì)算求得外接球半徑,即可求得答案.
【詳解】如圖,取的兩個(gè)三等分點(diǎn),連接,
設(shè),連接,則,,
又,則四邊形為平行四邊形,
因?yàn)椋蔋為的中點(diǎn),而,,
則,
,
在中,,
,
又為等邊三角形,故,
即為的外接圓圓心,
又,H為BD的中點(diǎn),所以,
又,≌,
,
又平面,故平面,
而平面,故,則,
設(shè)O為三棱錐的外接球球心,連接,
過(guò)點(diǎn)O作,垂足為F,則,則四邊形為矩形,
則,,,
又H為的中點(diǎn),則;
設(shè)外接球半徑為R,則,即,
解得,則,
故三棱錐外接球的表面積為,
故答案為:
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)睛:解答此類球與多面體的切接問(wèn)題的關(guān)鍵在于發(fā)揮空間想象,明確空間的位置關(guān)系,確定球心位置,進(jìn)而求得球的半徑,即可求解答案.
四、問(wèn)答題
17.已知等差數(shù)列的前項(xiàng)和為,且.
(1)求的通項(xiàng)公式;
(2)若對(duì)任意正整數(shù),均有,求正整數(shù)的最大值.
【答案】(1)
(2)11
【分析】(1)根據(jù)等差數(shù)列的前n項(xiàng)和列出方程組,求得首項(xiàng)和公差,即可求得答案;
(2)由(1)可得的表達(dá)式,結(jié)合二次函數(shù)性質(zhì)求得其最小值,由任意正整數(shù),均有可得,解一元二次不等式即可得答案.
【詳解】(1)由題意知等差數(shù)列的前項(xiàng)和為,且,
設(shè)首項(xiàng)為,公差為d,
故,即,
解得,故;
(2)由(1)可得,
當(dāng)時(shí),取到最小值,
故對(duì)任意正整數(shù),均有,可得恒成立,
即,解得,
故正整數(shù)的最大值為11.
18.已知向量,向量,.
(1)求函數(shù)的單調(diào)增區(qū)間;
(2)若在上有唯一的零點(diǎn),求的取值范圍.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)利用向量數(shù)量積公式和三角恒等變換得到,整體法求出函數(shù)單調(diào)區(qū)間;
(2)求出,由得到,從而根據(jù)零點(diǎn)個(gè)數(shù)得到不等式,求出答案.
【詳解】(1)
,
令,解得,
故的單調(diào)增區(qū)間為;
(2),
當(dāng),,
因?yàn)樵谏嫌形ㄒ坏牧泓c(diǎn),
所以,解得.
19.已知函數(shù).
(1)若在上存在單調(diào)減區(qū)間,求實(shí)數(shù)m的取值范圍;
(2)若在區(qū)間上有極小值,求實(shí)數(shù)m的取值范圍.
【答案】(1);
(2).
【分析】(1)求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù),利用在上有解,分離參數(shù)求解作答.
(2)由(1)的信息,分析函數(shù)的極值情況,再建立不等式求解作答.
【詳解】(1)函數(shù),求導(dǎo)得,
因?yàn)楹瘮?shù)在上存在單調(diào)減區(qū)間,則不等式在上有解,
即在上能成立,而函數(shù)在上遞減,顯然,于是,
所以實(shí)數(shù)的取值范圍是.
(2)由(1)知,,即,解得,
當(dāng)或時(shí),,當(dāng)時(shí),,
即函數(shù)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,因此函數(shù)在處取得極小值,
于是,即,當(dāng)時(shí),不等式成立,當(dāng)時(shí),解得,則,
所以實(shí)數(shù)的取值范圍是.
五、證明題
20.如圖,圓臺(tái)的軸截面為等腰梯形為下底面圓周上異于的點(diǎn).
(1)在線段上是否存在一點(diǎn),使得平面?若存在,指出點(diǎn)的位置,并證明;若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由;
(2)若四棱雉的體積為,求平面與平面夾角的余弦值.
【答案】(1)為線段中點(diǎn)時(shí),平面.證明見解析;
(2)
【分析】(1)取中點(diǎn),取中點(diǎn),根據(jù)線面平行的判定和中位線定理即可求解;
(2)過(guò)點(diǎn)作于,結(jié)合棱錐體積公式可得點(diǎn)與重合,以為原點(diǎn),方向?yàn)檩S正方向建立空間直角坐標(biāo)系,求出平面與平面的法向量,利用空間向量夾角公式即可求解.
【詳解】(1)為線段中點(diǎn)時(shí),平面.
證明如下:
取中點(diǎn),連接,則有,
如圖,在等腰梯形中,,所以,
則四邊形為平行四邊形,所以,
又平面,平面,
所以平面.
(2)過(guò)點(diǎn)作于,
在等腰梯形中,,所以該梯形的高,
所以等腰梯形的面積為,
所以四棱錐的體積,解得,
所以點(diǎn)與重合,
以為原點(diǎn),方向?yàn)檩S正方向建立空間直角坐標(biāo)系,
則,
,
設(shè)平面的法向量為,
所以,取,則.
設(shè)平面的法向量為,
所以,取,則.
設(shè)平面與平面夾角為,
則.
故平面與平面夾角的余弦值為.
六、問(wèn)答題
21.如圖,在平面凸四邊形中,為邊的中點(diǎn).
(1)若,求的面積;
(2)求的最大值.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根據(jù)題意,由余弦定理可得的長(zhǎng),再由三角形為等腰直角三角形,即可得到結(jié)果;
(2)根據(jù)題意,取線段的中點(diǎn)為,連接,設(shè),由余弦定理以及正弦定理代入計(jì)算,再由輔助角公式,即可得到結(jié)果.
【詳解】(1)因?yàn)?,,由余弦定理可得?br>,
則,且,,所以,
則的面積為.
(2)
取線段的中點(diǎn)為,連接,
設(shè),,因?yàn)椋?br>由余弦定理可得,,
由正弦定理可得,,則,
因?yàn)榉謩e為的中點(diǎn),所以,且,
所以,且,所以,
在中,由余弦定理可得,
,
由可得,,
所以當(dāng)時(shí),即時(shí),取得最大值,
所以的最大值為.
七、證明題
22.已知函數(shù),其中.
(1)當(dāng)時(shí),求證:在上單調(diào)遞減;
(2)若有兩個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根.
(?。┣髮?shí)數(shù)的取值范圍;
(ⅱ)求證:.
【答案】(1)證明見詳解
(2)(i),(ii)證明見詳解
【分析】(1)當(dāng)時(shí),利用導(dǎo)數(shù)可證明函數(shù)單調(diào)性;
(2)(i)方程有兩個(gè)不等的實(shí)數(shù)根,即有兩個(gè)不等的實(shí)數(shù)根,令,利用導(dǎo)數(shù)研究單調(diào)性,求出最值可得解;
(ii)要證,即證,又,,即證,可得,
令,即證,構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)可證明.
【詳解】(1)當(dāng)時(shí),,,令,,
令,得,,得,
所以函數(shù)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,
,即,
所以函數(shù)在上單調(diào)遞減.
(2)(i)有兩個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根,,即方程有兩個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根,,
令,,
,當(dāng)時(shí),,即函數(shù)在上單調(diào)遞減,函數(shù)至多一個(gè)零點(diǎn),不合題意;
當(dāng)時(shí),,,,,
所以函數(shù)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,
,函數(shù)有兩個(gè)零點(diǎn),則,解得,
又,,不妨設(shè),,
所以實(shí)數(shù)的取值范圍為.
(ii)要證,即證,
又,,,即證,
將,兩式相減可得,,
只需證,
即證,令,即證;
設(shè)函數(shù),,則,
所以函數(shù)在上單調(diào)遞增,則,即,
所以原不等式得證.
【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:本題第二問(wèn)的第2小問(wèn)是雙變量不等式問(wèn)題,利用導(dǎo)數(shù)解決的方法如下:
(1)變更主元法:對(duì)于題目涉及到的兩個(gè)變?cè)?,,已知其中一個(gè)變?cè)陬}設(shè)給定的范圍內(nèi)任意變動(dòng),求另一外變?cè)娜≈捣秶鷨?wèn)題,可以構(gòu)造關(guān)于(或)的一元函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)判斷單調(diào)性,最值求解證明.
(2)換元法轉(zhuǎn)化為單變量:通過(guò)對(duì)所要證明式子結(jié)構(gòu)特征的分析,做適當(dāng)?shù)淖冃危ㄟ^(guò)換元將雙變量問(wèn)題轉(zhuǎn)化為單變量問(wèn)題來(lái)解決,如指數(shù)型函數(shù)構(gòu)造差值,對(duì)數(shù)型函數(shù)構(gòu)造比值化雙變量為單變量問(wèn)題,從而構(gòu)造函數(shù)求解;
(3)放縮法:通過(guò)巧妙的放縮變換,將給定的不等式轉(zhuǎn)化為更易證明的形式,常見的放縮有加減放縮,乘除,取對(duì)數(shù),去倒數(shù),切線放縮等.
這是一份山西省部分學(xué)校2023-2024學(xué)年高三上學(xué)期12月聯(lián)考數(shù)學(xué)試題,共2頁(yè)。
這是一份山西省部分學(xué)校2022-2023學(xué)年高三上學(xué)期11月聯(lián)考數(shù)學(xué)試題,共9頁(yè)。
這是一份2022-2023學(xué)年山西省部分學(xué)校高三上學(xué)期11月聯(lián)考數(shù)學(xué)試題PDF版含答案,共10頁(yè)。
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