
一、單選題
1.一個(gè)圓臺(tái)的上?下底面的半徑分別為1和4,高為4,則它的表面積為( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】利用圓臺(tái)的表面積公式即可.
【詳解】
依題意,設(shè)圓臺(tái)的高為,所以圓臺(tái)的母線長(zhǎng)為,
則圓臺(tái)的表面積為,
故選:B.
2.某校高一年級(jí)有400名學(xué)生,高二年級(jí)有360名學(xué)生,現(xiàn)用分層抽樣的方法在這760名學(xué)生中抽取一個(gè)樣本.已知在高一年級(jí)中抽取了60名學(xué)生,則在高二年級(jí)中應(yīng)抽取的學(xué)生人數(shù)為
A.B.C.D.
【答案】B
【解析】先算出總?cè)藬?shù)中高二與高一學(xué)生人數(shù)之比,再由抽取的樣本中高二與高一學(xué)生人數(shù)之比不變求出高二應(yīng)抽取人數(shù).
【詳解】解:在總?cè)藬?shù)中高二與高一學(xué)生人數(shù)之比為360:400=9:10
所以在抽取的樣本中高二與高一學(xué)生人數(shù)之比仍為360:400=9:10
因?yàn)楦咭怀槿×?0人,所以高二應(yīng)抽取54人
故選B.
【點(diǎn)睛】本題考查了分層抽樣,屬于基礎(chǔ)題.
3.已知點(diǎn)F,A分別是橢圓的左焦點(diǎn)、右頂點(diǎn),滿足,則橢圓的離心率等于( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】首先根據(jù)推斷出,進(jìn)而根據(jù)勾股定理可知,把進(jìn)而整理關(guān)于a和c的方程求得即離心率e的值.
【詳解】 ,,
,即,
整理得,即,
等號(hào)兩邊同時(shí)除以得,即,求得,
,,
故選:B.
4.由數(shù)字1,2,3,4,5組成沒有重復(fù)數(shù)字的五位數(shù),其中偶數(shù)共有( )
A.60個(gè)B.48個(gè)C.36個(gè)D.24個(gè)
【答案】B
【分析】由題意得,可分兩步進(jìn)行求解:第一步,先對(duì)末位排序,第二步再對(duì)前四位排序,根據(jù)分步計(jì)數(shù)原理,可求得結(jié)果.
【詳解】由題意得,末位一定為2,4中的一個(gè),所以有2種排法,
前面四位數(shù)全排列共有種排法,
故沒有重復(fù)數(shù)字的五位偶數(shù)的個(gè)數(shù)為個(gè).
故選:B.
【點(diǎn)睛】本題考查排列知識(shí)的應(yīng)用,考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度,屬基礎(chǔ)題.
5.已知是定義在上的奇函數(shù),且在上單調(diào)遞增,,則的解集為( )
A.B.C.D.
【答案】C
【分析】根據(jù)函數(shù)的奇偶性以及在上單調(diào)遞增,判斷出的值的正負(fù)情況,解不等式即可得答案.
【詳解】由題意得,,在,上為增函數(shù),
當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,
由可得,或,
解得或,
綜上所述,或.
故選:C.
6.19世紀(jì)的法國(guó)數(shù)學(xué)家盧卡斯以研究斐波那契數(shù)列而著名,以他的名字命名的盧卡斯數(shù)列滿足,若其前項(xiàng)和為,則( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】根據(jù)遞推公式累加即可.
【詳解】因?yàn)樗?br>累加得:
即.
故選:D.
7.已知向量,,且,則向量與的夾角等于( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】利用向量垂直則數(shù)量積為零,可求出t,再由利用向量數(shù)量積的坐標(biāo)運(yùn)算求向量的夾角即可.
【詳解】由,,得,
由,得,解得,則,
則,,,
因此,而,
所以.
故選:D
8.設(shè)函數(shù),則
A.函數(shù)無極值點(diǎn)B.為的極小值點(diǎn)
C.為的極大值點(diǎn)D.為的極小值點(diǎn)
【答案】A
【解析】求出函數(shù)的導(dǎo)函數(shù),即可求得其單調(diào)區(qū)間,然后求極值.
【詳解】解:由函數(shù)可得:,
∴函數(shù)在R上單調(diào)遞增.
∴函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間為.
∴函數(shù)無極值點(diǎn).
故選A.
【點(diǎn)睛】本題主要考查了利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的極值,屬于基礎(chǔ)題.
二、多選題
9.午飯時(shí)間;B同學(xué)從教室到食堂的路程與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系如圖,記時(shí)刻的瞬時(shí)速度為,區(qū)間上的平均速度分別為,則下列判斷正確的有( )
A.
B.
C.對(duì)于,存在,使得
D.整個(gè)過程小明行走的速度一直在加快
【答案】AC
【分析】可通過題意,分別表示出,,,再根據(jù)選項(xiàng)A,B進(jìn)行比大小,即可確定;選項(xiàng)C可根據(jù)圖像,由線與直線的交點(diǎn),即可判斷,選項(xiàng)D,可以觀察曲線在各點(diǎn)處的切線方程的斜率,即可判斷.
【詳解】由題意可知;,,,
由圖像可知,,即,因此,,
所以,因此,此時(shí),故A正確;
由,可化為,故,故B不正確;
由圖像可知,直線與曲線的交點(diǎn)為,,故存在,使得,即當(dāng)時(shí),,故C正確;
時(shí)刻的瞬時(shí)速度為判斷平均速度的快慢,可以看整個(gè)曲線在各點(diǎn)處的切線方程的斜率,
由圖象可知,當(dāng)時(shí),切線方程的斜率最大,
故而在此時(shí),速度最快,故D不正確.
故選:AC.
10.對(duì)于函數(shù),下列說法正確的是( )
A.在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增
B.當(dāng)時(shí),
C.若函數(shù)有兩個(gè)零點(diǎn),則
D.設(shè),若對(duì),,使得成立,則
【答案】BD
【分析】根據(jù)函數(shù)的定義域即可判斷A;利用導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)在上的單調(diào)性即可判斷B;求出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,作出函數(shù)的圖象,結(jié)合圖象即可判斷C;結(jié)合C選項(xiàng)即可判斷D.
【詳解】對(duì)于A選項(xiàng),的定義域?yàn)椋訟選項(xiàng)錯(cuò)誤;
對(duì)于B選項(xiàng),,當(dāng)時(shí),,遞減,
由于,所以,
由于,
所以由兩邊乘以得 ,所以B選項(xiàng)正確;
對(duì)于C選項(xiàng),令,
由于,所以在區(qū)間遞減,
在區(qū)間遞增,
當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,,
函數(shù)的定義域?yàn)椋?br>又,所以函數(shù)為偶函數(shù),
由此畫出的圖象如圖所示,
由圖可知,當(dāng)或時(shí),直線與的圖象有兩個(gè)交點(diǎn),
即當(dāng)或時(shí),函數(shù)有兩個(gè)零點(diǎn),所以C選項(xiàng)錯(cuò)誤;
對(duì)于D選項(xiàng),由上述分析可知,,
則,,,
要使“對(duì),,使得成立”,
則需,所以D選項(xiàng)正確.
故選:BD.
【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:利用導(dǎo)數(shù)解決函數(shù)零點(diǎn)問題的方法:
(1)直接法:先對(duì)函數(shù)求導(dǎo),根據(jù)導(dǎo)數(shù)的方法求出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間與極值,根據(jù)函數(shù)的基本性質(zhì)作出圖象,然后將問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)圖象與軸的交點(diǎn)問題,突出導(dǎo)數(shù)的工具作用,體現(xiàn)了轉(zhuǎn)化與化歸思想、數(shù)形結(jié)合思想和分類討論思想的應(yīng)用;
(2)構(gòu)造新函數(shù)法:將問題轉(zhuǎn)化為研究?jī)珊瘮?shù)圖象的交點(diǎn)問題;
(3)參變量分離法:由分離變量得出,將問題等價(jià)轉(zhuǎn)化為直線與函數(shù)的圖象的交點(diǎn)問題.
11.已知為坐標(biāo)原點(diǎn),焦點(diǎn)為的拋物線過點(diǎn),過且與垂直的直線與拋物線的另一交點(diǎn)為,則( )
A.B.
C.D.直線與拋物線的準(zhǔn)線相交于點(diǎn)
【答案】ACD
【分析】將點(diǎn)代入拋物線方程可確定拋物線方程,可判斷A;由拋物線定義可求,可判斷B;求出直線的方程,與拋物線方程聯(lián)立解得點(diǎn),從而求出,可判斷C;易求出直線與準(zhǔn)線交點(diǎn),可判斷D.
【詳解】由拋物線過點(diǎn),
可得,則,故A正確;
由上可知拋物線,準(zhǔn)線方程為,
所以,故B錯(cuò)誤;
由已知可得,所以直線的方程為,即,
聯(lián)立方程組,得,
解得或,故,
所以,故C正確;
由直線的方程,令,得,
所以直線與拋物線的準(zhǔn)線相交于點(diǎn),故D正確.
故選:ACD
三、填空題
12.若函數(shù)存在唯一極值點(diǎn),則實(shí)數(shù)的取值范圍是 .
【答案】
【分析】由,可得出,可知直線與函數(shù)的圖象有一個(gè)交點(diǎn)(非切點(diǎn)),利用導(dǎo)數(shù)分析函數(shù)的單調(diào)性與極值,數(shù)形結(jié)合可得出實(shí)數(shù)的取值范圍.
【詳解】,則,
若函數(shù)存在唯一極值點(diǎn),
則在上有唯一的根,
所以由可得,則有唯一的根,
直線與函數(shù)的圖象有一個(gè)交點(diǎn)(非切點(diǎn)),
又,
所以當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞增,當(dāng)時(shí),,單調(diào)遞減,
所以,函數(shù)的極大值為,且當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,
則函數(shù)得圖象如下圖所示:
所以,當(dāng)時(shí),即當(dāng)時(shí),直線與函數(shù)的圖象有一個(gè)交點(diǎn)(非切點(diǎn)),
因此,實(shí)數(shù)的取值范圍是.
故答案為:.
13.在正方體中,點(diǎn)P、Q分別在、上,且,,則異面直線與所成角的余弦值為
【答案】/
【分析】以D為原點(diǎn),為x軸,為y軸,為z軸,建立空間直角坐標(biāo)系,利用向量法能求出異面直線與所成角的余弦值.
【詳解】設(shè)正方體中棱長(zhǎng)為3,
以D為原點(diǎn),為x軸,為y軸,為z軸,建立如圖所示空間直角坐標(biāo)系,
則,,,,,,
設(shè)異面直線與所成角為,則.
即異面直線與所成角的余弦值為.
故答案為:.
14.已知等差數(shù)列的公差,且、、成等比數(shù)列,則的值是 .
【答案】
【分析】根據(jù)、、成等比數(shù)列得出與的等量關(guān)系,代入可求得的值.
【詳解】等差數(shù)列的公差,且、、成等比數(shù)列,,
即,解得,,
因此,.
故答案為:.
【點(diǎn)睛】本題考查等差數(shù)列基本量的計(jì)算,同時(shí)也考查了等比中項(xiàng)性質(zhì)的應(yīng)用,考查計(jì)算能力,屬于基礎(chǔ)題.
四、解答題
15.如圖,在三棱錐中,,,為中點(diǎn).
(1)證明:平面;
(2)若點(diǎn)在棱上,,且,求二面角的大?。?br>【答案】(1)證明見解析
(2)
【分析】(1)證得和,然后根據(jù)線面垂直的判定定理即可得出結(jié)論;
(2)建立空間直角坐標(biāo)系,利用空間向量的夾角坐標(biāo)公式即可求出結(jié)果.
【詳解】(1)解:(1)證明:因?yàn)?,且為中點(diǎn),所以,
因?yàn)?,且為中點(diǎn),所以,因?yàn)?,且為中點(diǎn),
所以,因?yàn)?,,,所以,所以?br>,所以平面.
(2)解:因?yàn)?,且為中點(diǎn),所以,從而,,兩兩垂直,
如圖,建立以為原點(diǎn),以,,分別為,,軸的空間直角坐標(biāo)系,
易知,,,,
設(shè),由,即,可求得,
所以,,
不妨設(shè)平面的一個(gè)法向量為,則,
即,
令,則,,所以,
取平面的一個(gè)法向量為,
所以,
所以二面角的大小為.
16.已知實(shí)數(shù)滿足.
(1)證明:;
(2)證明:.
【答案】(1)證明見解析
(2)證明見解析
【分析】(1)直接利用即可證明.
(2)根據(jù)絕對(duì)值不等式并結(jié)合(1)中結(jié)論即可證明.
【詳解】(1)因?yàn)椋?br>當(dāng)時(shí)等號(hào)成立,則,
因?yàn)?,所?
(2)
17.如圖,在三棱錐P-ABC中,PA⊥底面ABC,AC⊥BC,H為PC的中點(diǎn),M為AH中點(diǎn),PA=AC=2,BC=1.
(Ⅰ)求證:AH⊥平面PBC;
(Ⅱ)求PM與平面AHB成角的正弦值;
(Ⅲ)在線段PB上是否存在點(diǎn)N,使得MN∥平面ABC,若存在,請(qǐng)說明點(diǎn)N的位置,若不存在,請(qǐng)說明理由.
【答案】(Ⅰ)見證明;(Ⅱ)(Ⅲ)點(diǎn)N是靠近B點(diǎn)的四等分點(diǎn)
【分析】(Ⅰ)根據(jù)線面垂直判定與性質(zhì)定理進(jìn)行論證,(Ⅱ)先根據(jù)條件建立空間直角坐標(biāo)系,設(shè)立各點(diǎn)坐標(biāo),列方程組解得平面AHB的一個(gè)法向量,根據(jù)向量數(shù)量積求向量夾角,最后根據(jù)向量夾角與線面角關(guān)系得結(jié)果,(Ⅲ)先設(shè)N坐標(biāo),再根據(jù)與平面ABC的法向量的數(shù)量積為零解得結(jié)果.
【詳解】(Ⅰ)證明:∵PA⊥底面ABC,
∴PA⊥BC,
又∵AC⊥BC,PA∩AC=A,
∴BC⊥平面PAC,
∵AH?平面PAC,
∴BC⊥AH.
∵H為PC的中點(diǎn),PA=AC,
∴AH⊥PC.
∵PC∩BC=C.
∴AH⊥平面PBC;
(Ⅱ)
由題意建立空間直角坐標(biāo)系.A(0,0,0),B(1,2,0),C(0,2,0),
P(0,0,2),H(0,1,1),M.
=(0,1,1),=(1,2,0),=.
設(shè)平面ABH的法向量為=(x,y,z),則,取=(2,-1,1).
設(shè)PM與平面AHB成角為,
則sin====.
所以PM與平面AHB成角的正弦值為
(Ⅲ)假設(shè)在線段PB上存在點(diǎn)N,使得MN∥平面ABC.
設(shè),=(1,2,-2),
∴.
∴==,
∵M(jìn)N∥平面ABC,平面ABC的法向量為=(0,0,2),
∴=-=0,解得.
∴點(diǎn)N是靠近B點(diǎn)的四等分點(diǎn).
【點(diǎn)睛】本題考查線面垂直判定與性質(zhì)定理以及利用空間向量研究線面角與線面平行,考查基本分析論證與求解能力,屬中檔題.
18.已知無窮數(shù)列(,),構(gòu)造新數(shù)列滿足,滿足,…,滿足(,),若為常數(shù)數(shù)列,則稱為k階等差數(shù)列;同理令,,……,(,),若為常數(shù)數(shù)列,則稱為k階等比數(shù)列.
(1)已知為二階等差數(shù)列,且,,,求的通項(xiàng)公式;
(2)若為階等差數(shù)列,為一階等比數(shù)列,證明:為階等比數(shù)列;
(3)已知,令的前n項(xiàng)和為,,證明:.
【答案】(1)
(2)證明見解析
(3)證明見解析
【分析】(1)由新定義得為公差為2,首項(xiàng)為3的等差數(shù)列,由等差數(shù)列的通項(xiàng)公式求解;
(2)設(shè)為k階等差數(shù)列,則(d為常數(shù)),則為一次多項(xiàng)式,猜測(cè)是關(guān)于n的k次多項(xiàng)式,用數(shù)學(xué)歸納法證明即可;
(3)設(shè),化簡(jiǎn)整理得,由裂項(xiàng)相消求和證明結(jié)論.
【詳解】(1)由,由,
則為公差為2,首項(xiàng)為3的等差數(shù)列,
則,則,
則.
(2)設(shè)為k階等差數(shù)列,則(d為常數(shù)),
則為一次多項(xiàng)式,
猜測(cè)是關(guān)于n的k次多項(xiàng)式,下用數(shù)學(xué)歸納法證明:
當(dāng)時(shí),顯然成立;
假設(shè)當(dāng)時(shí),是關(guān)于n的m次多項(xiàng)式,
當(dāng)時(shí),則是關(guān)于n的m次多項(xiàng)式,
由是次多項(xiàng)式,故是關(guān)于n的k次多項(xiàng)式,
又是一階等比,則,則,
由是關(guān)于n的k次多項(xiàng)式,則是關(guān)于n的次多項(xiàng)式,則是階等差數(shù)列.
故是常數(shù)列,故是階等比數(shù)列.
(3)由,
設(shè),
則,
故,
則,則,
則,得證!
【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:對(duì)于數(shù)列的新定義題型,關(guān)鍵是讀懂題目的意思,由新的定義來解決問題,一般地關(guān)于數(shù)列不等式的證明,可以利用放縮法去證明,或轉(zhuǎn)化為數(shù)列的求和問題,利用錯(cuò)位相減法,裂項(xiàng)相消法求和證明即可.
19.如果三個(gè)互不相同的函數(shù),,在區(qū)間上恒有或,則稱為與在區(qū)間上的“分割函數(shù)”.
(1)證明:函數(shù)為函數(shù)與在上的分割函數(shù);
(2)若函數(shù)為函數(shù)與在上的“分割函數(shù)”,求實(shí)數(shù)的取值范圍;
(3)若,且存在實(shí)數(shù),使得函數(shù)為函數(shù)與在區(qū)間上的“分割函數(shù)”,求的最大值.
【答案】(1)證明見解析;
(2);
(3).
【分析】(1)根據(jù)給定的定義,利用導(dǎo)數(shù)證明不等式和恒成立即可.
(2)由“分割函數(shù)”定義得恒成立,借助導(dǎo)數(shù)及二次函數(shù)性質(zhì)求解即得.
(3)利用導(dǎo)數(shù)求出函數(shù)的極值,再利用“分割函數(shù)”的定義確定圖象的切線及切點(diǎn)橫坐標(biāo)范圍,然后求出直線被函數(shù)圖象所截弦長(zhǎng),利用不等式性質(zhì)及導(dǎo)數(shù)求出最大值即得.
【詳解】(1)設(shè),則,當(dāng)時(shí),在上單調(diào)遞增,
當(dāng)時(shí),在單調(diào)遞減,則在處取得極大值,即為最大值,
即,則當(dāng)時(shí),;
設(shè),則,當(dāng)時(shí),在上單調(diào)遞咸,
當(dāng)時(shí),在上單調(diào)遞增,則在處取得極小值,即為最小值,
即,則當(dāng)時(shí),,
于是當(dāng)時(shí),,
所以函數(shù)為函數(shù)與在上的“分割函數(shù)”.
(2)因?yàn)楹瘮?shù)為函數(shù)與在上的“分割函數(shù)”,
則對(duì),恒成立,
而,于是函數(shù)在處的切線方程為,
因此函數(shù)的圖象在處的切線方程也為,又,
則,解得,
于是對(duì)恒成立,
即對(duì)恒成立,
因此,解得,
所以實(shí)數(shù)的取值范圍是.
(3)對(duì)于函數(shù),
當(dāng)和時(shí),,當(dāng)和時(shí),,
則為的極小值點(diǎn),為極大值點(diǎn),
函數(shù)的圖象如圖,
由函數(shù)為函數(shù)與在區(qū)間上的“分割函數(shù)”,
得存在,使得直線與函數(shù)的圖象相切,
且切點(diǎn)的橫坐標(biāo),
此時(shí)切線方程為,即,
設(shè)直線與的圖象交于點(diǎn),
則消去y得,則,
于是
令,則,
當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),,所以在上單調(diào)遞減,,
因此的最大值為,所以的最大值為.
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:涉及不等式恒成立問題,將給定不等式等價(jià)轉(zhuǎn)化,構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)探求函數(shù)單調(diào)性、最值是解決問題的關(guān)鍵.
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