
數(shù)學(xué)
一、單項(xiàng)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(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求.
1. 已知,,則等于( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
首先求出集合、,再利用集合的交運(yùn)算即可求解.
【詳解】,,
所以,
故選:A
2. 已知,則( )
A. B. C. 0D. 1
【答案】A
【解析】
【分析】根據(jù)復(fù)數(shù)的除法運(yùn)算求出,再由共軛復(fù)數(shù)的概念得到,從而解出.
【詳解】因?yàn)?,所以,即?br>故選:A.
3. 已知是兩個(gè)單位向量,若向量在向量上的投影向量為,則向量與向量的夾角為( )
A. 30°B. 60°C. 90°D. 120°
【答案】B
【解析】
【分析】由條件結(jié)合投影向量的定義可求,再根據(jù)向量夾角余弦公式求結(jié)論.
【詳解】因?yàn)橄蛄吭谙蛄可系耐队跋蛄繛?,是兩個(gè)單位向量,
所以,
所以,又,
所以,
所以,
又,
所以,又,
所以向量與向量的夾角為,即.
故選:B.
4. 已知點(diǎn)在圓的外部,則實(shí)數(shù)m的取值范圍為( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】根據(jù)圓的方程及點(diǎn)在圓外有且,即可求參數(shù)范圍.
【詳解】由題設(shè),圓,則①,
由點(diǎn)在圓外,則有②,
聯(lián)立①②得:或
所以實(shí)數(shù)m的取值范圍為
故選:C
5. 已知甲袋里只有紅球,乙袋里只有白球,丙袋里只有黑球,丁袋里這三種球都有.現(xiàn)從這四個(gè)袋子中隨機(jī)抽取一個(gè)袋子,設(shè)事件為“所抽袋子里有紅球”,事件為“所抽袋子里有白球”,事件為“所抽袋子里有黑球”,則下列說法正確的是( )
A. 事件與事件互斥B. 事件與事件相互獨(dú)立
C. 事件與事件相互對(duì)立D. 事件與事件相互獨(dú)立
【答案】B
【解析】
【分析】根據(jù)要寫條件,利用互斥事件、對(duì)立事件和相互獨(dú)立的定義,逐一判斷選項(xiàng)即可.
【詳解】對(duì)于A,事件和事件可以同時(shí)發(fā)生,即抽取丁袋,事件與事件不互斥,A錯(cuò)誤;
對(duì)于B,,,,事件與事件相互獨(dú)立,B正確;
對(duì)于C,事件與事件可以同時(shí)發(fā)生,即抽取丁袋,事件與事件不對(duì)立,C錯(cuò)誤;
對(duì)于D,,,,事件與事件不獨(dú)立,D錯(cuò)誤.
故選:B
6. 已知在棱長(zhǎng)為的正四面體中,,則直線和夾角的余弦值為( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】根據(jù)條件,利用線線角的向量法,即可求解.
【詳解】如圖,設(shè),易知,,
因?yàn)?,所以,?br>則,
又,得到,
,得到,
設(shè)和的夾角為,則,
故選:C.
7. 已知定義域?yàn)榈暮瘮?shù),其導(dǎo)函數(shù)為,且,則( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】構(gòu)造函數(shù),對(duì)求導(dǎo),結(jié)合條件,得到在上單調(diào)遞減,再對(duì)各個(gè)選項(xiàng)逐一分析判斷,即可求解.
【詳解】令,則,
又,,所以,即在上單調(diào)遞減,
對(duì)于選項(xiàng)A,因?yàn)?,所以,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,
對(duì)于選項(xiàng)B,因?yàn)?,所以,故選項(xiàng)B正確,
對(duì)于選項(xiàng)C,因?yàn)?,所以,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,
對(duì)于選項(xiàng)D,,所以,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤,
故選:B.
8. 如圖,已知半橢圓與半橢圓組成的曲線稱為“果圓”,其中.“果圓”與軸的交點(diǎn)分別為,與軸的交點(diǎn)分別為,點(diǎn)為半橢圓上一點(diǎn)(不與重合),若存在,則半橢圓的離心率的取值范圍為( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】利用橢圓上點(diǎn)的坐標(biāo)從而得到向量坐標(biāo),利用向量坐標(biāo)表示數(shù)量積得到相應(yīng)等量關(guān)系,再由點(diǎn)的變化范圍得到相應(yīng)不等式,進(jìn)而求得取值范圍.
【詳解】
設(shè),
因?yàn)椋?br>又點(diǎn)為半橢圓上一點(diǎn),所以,
所以
,
因?yàn)榇嬖冢?br>所以,
即在上有解,
因?yàn)椋?br>且,
所以在上有解,
即在上有解,所以
又因?yàn)椋?
所以,
即,解得,
故選:D
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:本題的關(guān)鍵是采用設(shè)點(diǎn)法,再代入計(jì)算相關(guān)向量數(shù)量積,轉(zhuǎn)化為在上有解,從而得到不等式組,解出即可
二、多項(xiàng)選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得6分,部分選對(duì)的得部分分,有選錯(cuò)的得0分.
9. 下列說法正確的是( )
A. 用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣的方法從51個(gè)個(gè)體中抽取2個(gè)個(gè)體,則每個(gè)個(gè)體被抽到的概率都是.
B. 已知一組數(shù)據(jù)1,2,3,3,4,5的眾數(shù)大于中位數(shù).
C. 數(shù)據(jù)2,4,6,8,10,12,14,16的第60百分位數(shù)為10.
D. 甲乙丙三種個(gè)體按3:1:2的比例分層抽樣,若抽取的甲個(gè)體數(shù)為9,則樣本容量為18.
【答案】ACD
【解析】
【分析】對(duì)于A,結(jié)合古典概型的概率公式,即可求解;對(duì)于B,結(jié)合眾數(shù)、中位數(shù)的定義,即可求解;對(duì)于C,結(jié)合百分位數(shù)的定義,即可求解;對(duì)于D,結(jié)合分層抽樣的定義,即可求解.
【詳解】對(duì)于A,用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣的方法從含有50個(gè)個(gè)體的總體中抽取一個(gè)容量為2的樣本,
則每個(gè)個(gè)體被抽到的概率都是,故A正確;
對(duì)于B,一組數(shù)據(jù)1,2,3,3,4,5的眾數(shù)為3,中位數(shù)為3,故B不正確;
對(duì)于C,數(shù)據(jù)2,4,6,8,10,12,14,16,因?yàn)椋?br>所以該組數(shù)據(jù)的第60百分位數(shù)是10,故C正確;
對(duì)于D,令樣本容量為,則,解得,故D正確.
故選:ACD.
10. 已知數(shù)列滿足,則下列結(jié)論正確的有( )
A. 為等比數(shù)列
B. 的通項(xiàng)公式為
C. 為遞增數(shù)列
D. 的前n項(xiàng)和
【答案】ABD
【解析】
【分析】根據(jù)已知證明為定值即可判斷A;由A選項(xiàng)結(jié)合等比數(shù)列通項(xiàng)即可判斷B;作差判斷的符號(hào)即可判斷C;利用分組求和法即可判斷D.
【詳解】因?yàn)椋?br>所以+3,所以,
又因?yàn)椋?br>所以數(shù)列是以4為首項(xiàng),2為公比的等比數(shù)列,故A正確;
,即,故B正確;
因?yàn)椋?br>因?yàn)?,所以?br>所以,所以為遞減數(shù)列,故C錯(cuò)誤;
,
則,故D正確.
故選:ABD.
11. 已知正四棱柱的底面邊長(zhǎng)為,點(diǎn)分別滿足.甲?乙?丙?丁四名同學(xué)利用《空間向量與立體幾何》這一章的知識(shí)對(duì)其進(jìn)行研究,各自得出一個(gè)結(jié)論:
甲:當(dāng)時(shí),存在,使得;
乙:當(dāng)時(shí),存在,,使得;
丙:當(dāng)時(shí),滿足的的關(guān)系為;
丁:當(dāng)時(shí),滿足點(diǎn)的軌跡長(zhǎng)度為.
其中得出正確結(jié)論的同學(xué)有( )
A. 甲B. 乙C. 丙D. 丁
【答案】ABD
【解析】
【分析】由題意分析可知:點(diǎn)為底面內(nèi)一點(diǎn)(包含邊界),建系,設(shè).對(duì)于甲丙丁:結(jié)合向量垂直的坐標(biāo)表示運(yùn)算求解;對(duì)于乙:取點(diǎn)關(guān)于平面的對(duì)稱點(diǎn)為,連接,結(jié)合對(duì)稱性分析判斷.
【詳解】以A為坐標(biāo)原點(diǎn),所在直線分別為軸?軸?軸,建立如圖1所示的空間直角坐標(biāo)系,
因?yàn)椋?br>可得,所以點(diǎn)為底面內(nèi)一點(diǎn)(包含邊界),
則,設(shè),
對(duì)于甲同學(xué),當(dāng)時(shí),,則,,
若,則,整理得,
得,則點(diǎn)存在,此時(shí),所以存在,使得,故選項(xiàng)A正確,
對(duì)于乙同學(xué),當(dāng)時(shí),,點(diǎn)關(guān)于平面的對(duì)稱點(diǎn)為,
連接,則,
所以,
所以存在點(diǎn),使得,即存在,使得,故B正確,
對(duì)于丙同學(xué),當(dāng)時(shí),,可得,
由,得,即,
所以點(diǎn)的軌跡為中平行于邊的中位線,
當(dāng)為該中位線的中點(diǎn)時(shí),,當(dāng)不為該中位線的中點(diǎn)時(shí),,故C錯(cuò)誤;
對(duì)于丁同學(xué),當(dāng)時(shí),,
可得,
由,得0,整理得,
所以點(diǎn)的軌跡為以為圓心,為半徑的圓與正方形相交的圓弧,如圖2所示,
取中點(diǎn),連接,因?yàn)?,則,
所以,由圓與正方形的對(duì)稱性知,,
所以,故點(diǎn)的軌跡長(zhǎng)度為,所以選項(xiàng)D正確,
故選:ABD.
【點(diǎn)晴】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)晴,本題的關(guān)鍵在于利用向量的線性運(yùn)算,得,點(diǎn)為底面內(nèi)一點(diǎn)(包含邊界).
三、填空題:本題共3小題,每小題5分,共15分.
12. 若雙曲線的離心率為3,則______.
【答案】
【解析】
【分析】根據(jù)雙曲線的離心率列方程,解方程求得的值.
【詳解】由題意,焦點(diǎn)在軸上,
;
故答案為:
13. 已知,分別是等差數(shù)列的前項(xiàng)和,且,則________
【答案】
【解析】
【分析】根據(jù)條件,利用等差數(shù)列的性質(zhì)得,再結(jié)合條件,即可求解.
【詳解】因?yàn)槭堑炔顢?shù)列,
所以,又,
所以,
故答案為:.
14. “布朗運(yùn)動(dòng)”是指微小顆粒永不停息的無規(guī)則隨機(jī)運(yùn)動(dòng),在如圖所示的試驗(yàn)容器中,容器由三個(gè)倉組成,某粒子作布朗運(yùn)動(dòng)時(shí)每次會(huì)從所在倉的通道口中隨機(jī)選擇一個(gè)到達(dá)相鄰倉或者容器外,一旦粒子到達(dá)容器外就會(huì)被外部捕獲裝置所捕獲,此時(shí)試驗(yàn)結(jié)束.已知該粒子初始位置在1號(hào)倉,則試驗(yàn)結(jié)束時(shí)該粒子是從1號(hào)倉到達(dá)容器外的概率為__________.
【答案】
【解析】
【分析】定義從出發(fā)最終從1號(hào)口出的概率為,結(jié)合獨(dú)立乘法、互斥加法列出方程組即可求解.
【詳解】設(shè)從出發(fā)最終從1號(hào)口出的概率為,所以,解得.
故答案為:.
四、解答題:本題共5小題,共77分.解答應(yīng)寫出文字說明、證明過程或演算步驟.
15. 已知圓C的圓心為原點(diǎn),且與直線相切,直線過點(diǎn).
(1)求圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)若直線與圓C相切,求直線的方程.
(3)若直線被圓C所截得的弦長(zhǎng)為,求直線的方程.
【答案】(1)
(2),或
(3)或
【解析】
【分析】(1)利用點(diǎn)到直線的距離求出半徑,即可得到圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)分類討論直線斜率不存在與存在的情況,當(dāng)斜率存在時(shí),設(shè)出直線,利用點(diǎn)到直線距離等于半徑求出斜率,即可求解;
(3)分類討論直線斜率不存在與存在的情況,利用圓的垂徑定理,列出弦長(zhǎng)公式進(jìn)行求解.
【小問1詳解】
圓心到直線的距離,
所以圓的半徑為,
所以;
【小問2詳解】
當(dāng)直線斜率不存在時(shí),圓心到直線的距離為,不相切.
直線斜率存在,設(shè)直線,
由,得所以切線方程為,或.
【小問3詳解】
當(dāng)直線斜率不存在時(shí),,直線被圓所截得的弦長(zhǎng)為,符合題意;
當(dāng)直線斜率存在時(shí),設(shè)直線,
由,解得:,
故的方程是,即,
綜上所述,直線的方程為或
16. 已知橢圓C:過點(diǎn)M(2,3),點(diǎn)A為其左頂點(diǎn),且AM的斜率為 ,
(1)求C的方程;
(2)點(diǎn)N為橢圓上任意一點(diǎn),求△AMN的面積的最大值.
【答案】(1);(2)18.
【解析】
【分析】(1)由題意分別求得a,b的值即可確定橢圓方程;
(2)首先利用幾何關(guān)系找到三角形面積最大時(shí)點(diǎn)N的位置,然后聯(lián)立直線方程與橢圓方程,結(jié)合判別式確定點(diǎn)N到直線AM的距離即可求得三角形面積的最大值.
【詳解】(1)由題意可知直線AM的方程為:,即.
當(dāng)y=0時(shí),解得,所以a=4,
橢圓過點(diǎn)M(2,3),可得,
解得b2=12.
所以C的方程:.
(2)設(shè)與直線AM平行的直線方程為:,
如圖所示,當(dāng)直線與橢圓相切時(shí),與AM距離比較遠(yuǎn)的直線與橢圓的切點(diǎn)為N,此時(shí)△AMN的面積取得最大值.
聯(lián)立直線方程與橢圓方程,
可得:,
化簡(jiǎn)可得:,
所以,即m2=64,解得m=±8,
與AM距離比較遠(yuǎn)的直線方程:,
直線AM方程為:,
點(diǎn)N到直線AM的距離即兩平行線之間的距離,
利用平行線之間的距離公式可得:,
由兩點(diǎn)之間距離公式可得.
所以△AMN的面積的最大值:.
【點(diǎn)睛】解決直線與橢圓的綜合問題時(shí),要注意:
(1)注意觀察應(yīng)用題設(shè)中的每一個(gè)條件,明確確定直線、橢圓的條件;
(2)強(qiáng)化有關(guān)直線與橢圓聯(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(zhǎng)、斜率、三角形的面積等問題.
17. 已知銳角中,角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c,若.
(1)證明:;
(2)若,求的取值范圍.
【答案】(1)證明見解析
(2)
【解析】
【分析】(1)由正弦定理、兩角和差的正弦公式化簡(jiǎn)得,進(jìn)一步即可證明;
(2)由題意首先求得的取值范圍,進(jìn)一步將目標(biāo)式子轉(zhuǎn)換為只含有的式子即可求解.
【小問1詳解】
因?yàn)?,由正弦定理得?br>所以,
所以,
而,則或,
即或(舍去),故.
【小問2詳解】
因?yàn)殇J角三角形,所以,解得,
所以的取值范圍是,
由正弦定理可得:,則,
所以,所以,
因?yàn)椋?br>所以,所以,
所以,
因?yàn)椋裕?br>所以的取值范圍是.
18. 在三棱錐中,,平面,點(diǎn)在平面內(nèi),且滿足平面平面,.
(1)求證:;
(2)當(dāng)二面角的余弦值為時(shí),求三棱錐的體積.
【答案】(1)證明見解析
(2)
【解析】
【分析】(1)作,證得平面,得到,再由平面,證得,利用線面垂直的判定定理,證得平面,進(jìn)而證得;
(2)以為原點(diǎn),建立空間直角坐標(biāo),設(shè),由,得到,求得,在求得平面和的法向量和,結(jié)合向量的夾角公式,列出方程求得點(diǎn)的坐標(biāo),根據(jù)棱錐的體積公式,即可求解.
【小問1詳解】
解:作交于,
因?yàn)槠矫嫫矫?,且平面平面,平面?br>所以平面,
又因?yàn)槠矫?,所以?br>因?yàn)槠矫?,且平面,所以?br>又因?yàn)?,,且平面,?br>所以平面,
因?yàn)槠矫?,所?
【小問2詳解】
解:以為原點(diǎn),以所在的直線分別為,建立空間直角坐標(biāo),
如圖所示,則,
設(shè),因?yàn)?,所以?br>因?yàn)?,所以,即?br>又由,
設(shè)平面的一個(gè)法向量為,則,
取,可得,所以,
又因?yàn)闉槠矫娴囊粋€(gè)法向量,
設(shè)二面角的平面角為,
則,
因?yàn)?,解得(舍去)或?br>所以點(diǎn)或,
所以三棱錐的體積為.
19 已知函數(shù)
(1)若,且,求的最小值;
(2)證明:曲線是中心對(duì)稱圖形;
(3)若當(dāng)且僅當(dāng),求的取值范圍.
【答案】(1)
(2)證明見解析 (3)
【解析】
【分析】(1)求出后根據(jù)可求的最小值;
(2)設(shè)為圖象上任意一點(diǎn),可證關(guān)于的對(duì)稱點(diǎn)為也在函數(shù)的圖像上,從而可證對(duì)稱性;
(3)根據(jù)題設(shè)可判斷即,再根據(jù)在上恒成立可求得.
【小問1詳解】
時(shí),,其中,
則,
因?yàn)椋?dāng)且僅當(dāng)時(shí)等號(hào)成立,
故,而成立,故即,
所以最小值為.,
【小問2詳解】
的定義域?yàn)椋?br>設(shè)為圖象上任意一點(diǎn),
關(guān)于的對(duì)稱點(diǎn)為,
因?yàn)樵趫D象上,故,
而,
,
所以也在圖象上,
由的任意性可得圖象為中心對(duì)稱圖形,且對(duì)稱中心為.
【小問3詳解】
因?yàn)楫?dāng)且僅當(dāng),故為的一個(gè)解,
所以即,
先考慮時(shí),恒成立.
此時(shí)即為在上恒成立,
設(shè),則在上恒成立,
設(shè),
則,
當(dāng),,
故恒成立,故在上為增函數(shù),
故即在上恒成立.
當(dāng)時(shí),,
故恒成立,故在上為增函數(shù),
故即在上恒成立.
當(dāng),則當(dāng)時(shí),
故在上為減函數(shù),故,不合題意,舍;
綜上,在上恒成立時(shí).
而當(dāng)時(shí),
而時(shí),由上述過程可得在遞增,故的解為,
即的解為.
綜上,.
【點(diǎn)睛】思路點(diǎn)睛:一個(gè)函數(shù)不等式成立的充分必要條件就是函數(shù)不等式對(duì)應(yīng)的解,而解的端點(diǎn)為函數(shù)對(duì)一個(gè)方程的根或定義域的端點(diǎn),另外,根據(jù)函數(shù)不等式的解確定參數(shù)范圍時(shí),可先由恒成立得到參數(shù)的范圍,再根據(jù)得到的參數(shù)的范圍重新考慮不等式的解的情況.
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