
第I卷(選擇題)
一、單項選擇題: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中,只有一項是符合要求的。
1.已知集合,,則集合( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】化簡集合,分析集合中的元素,即可得到結(jié)果.
【詳解】由題意得,.
對于集合,當(dāng)時,,當(dāng)為其他整數(shù)時,,
所以.
故選:D.
2.“關(guān)于的不等式的解集為”的一個必要不充分條件是( )
A.B.C.D.或
【答案】C
【分析】求出滿足題意的充要條件為,然后根據(jù)充分條件以及必要條件的定義,即可得出答案.
【詳解】因為不等式的解集為,所以應(yīng)有,
解得.
選擇的必要不充分條件的范圍,應(yīng)該大于包含的范圍,顯然只有C項滿足.
故選:C.
3.在平面直角坐標(biāo)系中,點(diǎn),,,若,則( )
A.1B.C.D.2
【答案】A
【分析】由題意,求出,的坐標(biāo),利用向量垂直的坐標(biāo)表示列示求出,進(jìn)而求出.
【詳解】因為,,所以,,
又,所以,
所以,
因為,所以,即,
解得,所以,所以.
故選:A.
4.已知為數(shù)列的前項和,且,若對任意正整數(shù)恒成立,則實數(shù)的最小值為( )
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】利用關(guān)系及等比數(shù)列定義得,將問題化為恒成立,研究右側(cè)的單調(diào)性并求其最大值,即可得答案.
【詳解】由,令,解得,
當(dāng)時,由,得,即,
所以數(shù)列是以為首項,為公比的等比數(shù)列,所以,
由,即恒成立,令,則,
而,所以,即數(shù)列單調(diào)遞減,故,
所以,所以的最小值為.
故選:B
5.已知,,,則( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】根據(jù)指數(shù)函數(shù)與對數(shù)函數(shù)的函數(shù)圖像進(jìn)行大小比較.
【詳解】∵且,∴,
∵且,∴,
∵且,∴,
∴,,,即且,
又∵, ,,∴,
故,故.
故選:D.
6.已知且,則( )
A.B.C.D.
【答案】C
【分析】利用和角公式先把的分子、分母展開,再弦化切,代入已知條件即可.
【詳解】因為.
故選:C
7.如圖所示,在三棱錐中,,且平面平面,則該三棱錐的外接球的表面積為( )
A.B.C.D.
【答案】D
【分析】先證,取的中點(diǎn)分別為,再證平面,推得點(diǎn)為三棱錐外接球的球心,即可求得該三棱錐外接球的半徑,計算即得表面積.
【詳解】在中,,
,則,
取的中點(diǎn)分別為,則分別為的外心,且,
平面平面,平面平面平面,
平面,因平面,故,
在中,又
在中,
在中,
故為三棱錐外接球的球心,外接球的半徑,
故外接球的表面積.
故選:D.
8.對,不等式恒成立,則( )
A.若,則B.若,則
C.若,則D.若,則
【答案】D
【分析】令,通過舉反例說明選項A、B錯誤;對于選項C、D,通過分析可得在
上恒成立,問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)有相同的零點(diǎn),計算可得選項D正確.
【詳解】由得,
對于選項A、B,若,可令,不等式可化為,
當(dāng)時,,
要使恒成立,則需,即恒成立,
∴,
當(dāng)時,,
要使恒成立,則需,即恒成立,
∴,
∴,
當(dāng)時,,
要使恒成立,則需,即恒成立,
∴,
綜上可得,不存在使得不等式恒成立,選項A、B錯誤.
對于選項C、D,若,
∵
∴,
∴,
要使不等式恒成立,則需,
∵函數(shù)在為增函數(shù),
∴函數(shù)有相同的零點(diǎn),
由得,由得,,
∴,即,
∴,
∴,選項D正確.
故選D.
【點(diǎn)睛】思路點(diǎn)睛:本題考查不等式恒成立問題,具體思路如下:
(1)不等式變形為.
(2)對于選項A、B,若,對,與符號不確定,可取,通過分類討論得到不存在使得不等式恒成立,即可說明選項A、B錯誤.
(3)對于選項C、D,若,確定恒成立,轉(zhuǎn)化為,則與同號,利用函數(shù)的單調(diào)性可知函數(shù)有相同的零點(diǎn),利用零點(diǎn)相同可得.
二、選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分.在每小題給出的選項中,有多項符合題目要求.全部選對的得6分,部分選對的得部分分,有選錯的得0分.
9.某校舉行了交通安全知識主題演講比賽,甲、乙兩位同學(xué)演講后,6位評委對他們的演講分別進(jìn)行打分(滿分10分),得到如圖所示的統(tǒng)計圖,則( )
A.甲得分的中位數(shù)大于乙得分的中位數(shù)
B.甲得分的極差大于乙得分的極差
C.甲得分的第75百分位數(shù)小于乙得分的第75百分位數(shù)
D.甲得分的方差大于乙得分的方差
【答案】ABD
【分析】運(yùn)用極差、中位數(shù)及百分位數(shù)的公式計算,和方差的意義即可判斷選項.
【詳解】甲、乙的得分從小到大排列如下:
故可得如下表格:
故選:ABD
10.在棱長為2的正方體中,點(diǎn)E,F(xiàn)分別為棱,的中點(diǎn),點(diǎn)G在底面內(nèi)運(yùn)動(含邊界),且平面,則( )
A.若,則平面
B.點(diǎn)G到直線的距離為
C.若,則
D.直線與平面所成角的正弦值為
【答案】ACD
【分析】分別取棱,,,的中點(diǎn)M,N,P,Q作出圖形,確定平面,及點(diǎn)G的軌跡.對于A,由條件得點(diǎn)G為棱的中點(diǎn)P,根據(jù)線面平行的性質(zhì)判定即可;對于B,由,可得點(diǎn)G到的距離即為與間的距離,求解即可判斷;對于C,連,與的交點(diǎn)即為點(diǎn)G,求解即可得出;對于D,設(shè)面,根據(jù)對稱性可知,為的中點(diǎn),由已知得為直線與平面所成的角,即可求解判斷.
【詳解】分別取棱,,,的中點(diǎn)M,N,P,Q,
∵點(diǎn)E,F(xiàn)分別為棱,的中點(diǎn),∴,
∵,∴,
∵平面,平面,∴,
∵平面,∴平面,
∵平面,∴,同理,
∵平面,∴平面,
根據(jù)條件平面,可得平面即為平面,
于是點(diǎn)G的軌跡即為線段
對于A,若,則點(diǎn)G在上,
又點(diǎn)G的軌跡即為線段,則點(diǎn)G為棱的中點(diǎn)P,
連,∵,∴為平行四邊形,
∴,又平面,平面,
所以平面,故A正確;
對于B,∵點(diǎn)F,Q分別為棱,的中點(diǎn),∴,
∴正六邊形的邊長為,
設(shè)正六邊形的中心,
則均是邊長為的正三角形,
∵,
∴,即與間的距離,
因為,所以點(diǎn)G到的距離即為與間的距離,
所以點(diǎn)G到的距離為,所以 B錯誤;
對于C,連,交點(diǎn)為,
∵,則點(diǎn)G在上,
又點(diǎn)G的軌跡即為線段,則點(diǎn)G為與的交點(diǎn),
∵分別為的中點(diǎn),則,
此時,于是滿足,所以C正確;
對于D,設(shè)平面,根據(jù)對稱性可知,為的中點(diǎn),
∴,
∵平面,∴為直線與平面所成的角,
又,
∴,
所以直線與平面所成角的正弦值為,故D正確,
故選:ACD.
11.已知橢圓和雙曲線有公共焦點(diǎn),左,右焦點(diǎn)分別為,設(shè)兩曲線在第一象限的交點(diǎn)為為的角平分線,,點(diǎn)均在軸上,設(shè)橢圓的離心率為,雙曲線的離心率為,則下列說法正確的是( )
A.
B.以橢圓和雙曲線四個交點(diǎn)為頂點(diǎn)的四邊形的面積的最大值為
C.若,則的取值范圍為
D.若,則的最小值為
【答案】BCD
【分析】由橢圓和雙曲線定義有,將兩式平方相加后由余弦定理和向量的數(shù)量積計算可得A錯誤;由對稱性得到四邊形的頂點(diǎn)的坐標(biāo),再結(jié)合基本不等式求出面積可得B正確;由離心率的定義和邊長關(guān)系得到,再結(jié)合對勾函數(shù)的單調(diào)性可得C正確;由角平分線的定理將問題轉(zhuǎn)化為求的最小值,再由橢圓和雙曲線的性質(zhì)結(jié)合余弦定理得到,再用基本不等式的乘“1”法分析可得D正確;
【詳解】
對于A,設(shè),
由橢圓和雙曲線定義有,
將兩式平方得,
相加整理得,
又在中,由余弦定理有,
則,即,
則,故A選項錯誤;
對于B,橢圓和雙曲線一個交點(diǎn),由橢圓和雙曲線的對稱性可知,
另外三個點(diǎn)的坐標(biāo)為,,
以它們?yōu)轫旤c(diǎn)的四邊形為矩形,面積,又點(diǎn)在橢圓上,
所以滿足,則有,
當(dāng)且僅當(dāng)時等式成立,故B選項正確;
對于C,即,所以,則,
又,所以,即,
又,所以,
,則.
令,則,
函數(shù)在上單調(diào)遞減,所以,故C選項正確;
對于D,由為的角平分線,,易知為的外角平分線,
則由角平分線性質(zhì)定理有即,
由外角平分線性質(zhì)定理有,即,
求的最小值即求的最小值;
由可得,
代入即,整理可得,
所以,
則,
當(dāng)且僅當(dāng)時取等號,所以的最小值為,故D選項正確;
故選:BCD.
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:
本題D選項關(guān)鍵在于利用角平分定理將所求轉(zhuǎn)換成求的最小值,再結(jié)合基本不等式的乘“1”法分析.
第II卷(非選擇題)
三、填空題:本題共3小題,每小題5分,共15分。
12.已知,,點(diǎn)C,D滿足,,則D點(diǎn)的軌跡方程為 .
【答案】
【分析】根據(jù)題意設(shè)的坐標(biāo),利用平面向量線性運(yùn)算與模的坐標(biāo)表示,結(jié)合求軌跡的相關(guān)點(diǎn)法即可得解.
【詳解】依題意,設(shè),又,,
則,,,
因為,所以,
則,故,
因為,所以,
所以,則,
所以D點(diǎn)的軌跡方程為.
故答案為:.
13.記數(shù)列的前項和為,若對任意的正整數(shù),函數(shù)均存在兩個極值點(diǎn),,且滿足,則 .
【答案】
【分析】根據(jù)導(dǎo)數(shù)法求極值,得,設(shè),因為,結(jié)合已知得,再利用裂項相消法求和.
【詳解】函數(shù)定義域為0,+∞,且,
令,得,
如圖所示,不妨設(shè),
因為,所以,
解得,代入條件得,
化簡得:,
即,
所以
.
故答案為:.
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:根據(jù)導(dǎo)數(shù)法求極值,得,設(shè),因為,從而得,代入已知化簡得:,從而可得,可解問題.
14.已知拋物線的焦點(diǎn)為,Ax1,y1,Bx2,y2,為拋物線上的任意三點(diǎn)(異于坐標(biāo)原點(diǎn)),,且,若直線AB,AD,BD的斜率分別為,,,則的值為 ; .
【答案】 2 0
【分析】根據(jù)三角形重心公式以及拋物線焦半徑公式求解即可;根據(jù)題意求得直線的斜率,代入等式計算即可求解.
【詳解】因為為拋物線上任意三點(diǎn),且,
所以F為的重心,,
所以,
又,即.
因此拋物線的方程為,
則,,
兩式相減得:,
所以,
同理可得,,
所以.
故答案為:2;0.
四、解答題:本題共5小題,共77分,解答應(yīng)寫出必要的文字說明、證明過程及驗算步驟。
15.(13分)在斜中,角A,B,C所對的邊分別為a,b,c,且,
(1)求的值;
(2)點(diǎn)D是邊AB的中點(diǎn),連接CD,且,求的面積.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由正弦定理化簡得,,結(jié)合,根據(jù)可求;
(2)根據(jù),兩邊平方之后結(jié)合正弦定理可得,,再求出,即可得三角形面積.
【詳解】(1)由正弦定理可知,
所以,于是,
因為是斜三角形,所以,,于是,
因為,所以或,
因為,所以,因此,
因為,
于是;
(2)由條件知,兩邊同時平方得,
即,
根據(jù)正弦定理得,
即,代入,得,解得,,
又,
所以的面積為
16.(15分)已知函數(shù).
(1)當(dāng)時,求曲線在點(diǎn)處的切線方程;
(2)若在區(qū)間上恒成立,求的取值范圍;
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義求解函數(shù)在某點(diǎn)的切線方程;
(2)分類討論以及結(jié)合導(dǎo)數(shù)和函數(shù)的增減性,分別從,,三方面分類討論;
【詳解】(1)當(dāng)時,,
,
所以曲線在點(diǎn)處切線的斜率,
又,
所以曲線在點(diǎn)處切線的方程為即.
(2)因為在區(qū)間上恒成立,即,
對,即恒成立,
令,只需,
,,
當(dāng)時,有,則,
在上單調(diào)遞減,符合題意,
當(dāng)時,令,
其對應(yīng)方程的判別式,
若即時,有,即,
在上單調(diào)遞減,,符合題意,
若即時,,對稱軸,
又,
方程的大于1的根為,
,,即,
,,即,
所以函數(shù)在上單調(diào)遞增,,不合題意.
綜上,在區(qū)間上恒成立,
綜上,實數(shù)的取值范圍為.
17.(15分)如圖,在四棱錐中,平面平面,且.
(1)求四棱錐的體積.
(2)點(diǎn)滿足為棱的中點(diǎn),且平面.
①求的值;
②求平面與平面夾角的余弦值.
【答案】(1)
(2)①;②.
【分析】(1)分別求得四棱錐的高與底面積,再由錐體的體積公式代入計算,即可得到結(jié)果;
(2)①根據(jù)題意,取的中點(diǎn),連接,即可證明四邊形是平行四邊形,從而得到結(jié)果;②建立空間直角坐標(biāo)系,結(jié)合空間向量的坐標(biāo)運(yùn)算以及二面角的公式代入計算,即可得到結(jié)果.
【詳解】(1)平面平面的邊上的高為四棱錐的高.
由已知得底面是直角梯形,,
是等腰直角三角形,
邊上的高.
四棱錐的體積.
(2)①如圖,取的中點(diǎn),連接.
為棱的中點(diǎn),,
又,又四點(diǎn)共面,
平面,平面平面,
四邊形是平行四邊形.
,即.
②取的中點(diǎn),連接,由條件知四邊形為正方形.以為坐標(biāo)原點(diǎn),所在直線分別為軸?軸,過點(diǎn)且垂直于平面的直線為軸建立空間直角坐標(biāo)系,如圖.
易知.
.
設(shè)平面的法向量為n=x,y,z,
則
令,可得.
易知平面的一個法向量為.
,
平面與平面夾角的余弦值為.
18.(17分)甲、乙兩人各有張卡片,每張卡片上標(biāo)有一個數(shù),甲的卡片上分別標(biāo)有數(shù),乙的卡片上分別標(biāo)有數(shù),兩人進(jìn)行輪比賽,在每輪比賽中,兩人各自從自己持有的卡片中隨機(jī)選一張,并比較所選卡片上的數(shù)的大小,數(shù)大的人得分,數(shù)小的人得分,然后各自棄置此輪所選的卡片(棄置的卡片在此后的輪次中不能使用).
(1)當(dāng)時,求甲的總得分的分布列和數(shù)學(xué)期望;
(2)輪比賽后,求甲的總得分不小于的概率.
【答案】(1)分布列見解析;期望為
(2)
【分析】(1)根據(jù)題得的可能值為,分別求,,,的概率,列出分布列,再求期望;
(2)先求得和的概率,再由求解.
【詳解】(1)解:由題知甲的總得分的可能值為,
不妨設(shè)甲四輪出的卡片上的數(shù)依次為,則乙四輪出的卡片共有種情況,
當(dāng)時,乙出的卡片上的數(shù)依次為,所以.
當(dāng)時,乙出的卡片上的數(shù)依次為;;;;;
;;;;;.
所以.
當(dāng)時,乙出的卡片上的數(shù)依次為;;;;;;
;;;;.
所以.
當(dāng)時,乙出的卡片上的數(shù)依次為,所以.
因此甲的總得分的分布列為
故甲的總得分的數(shù)學(xué)期望為.
(2)設(shè)輪比賽后甲的總得分為,則.
不妨設(shè)甲輪出的卡片上的數(shù)依次數(shù),
則乙輪出的卡片順序有種.
若,則乙出的卡片上的數(shù)依次為,所以.
若,即甲只有一張卡片上的數(shù)比乙的卡片上的數(shù)大,
不妨設(shè)甲輪出的卡片上的數(shù)依次為,
乙輪出的卡片上的數(shù)為:
中元素的一個排列:,,,…,,
故要滿足題意,則存在唯一的,使得,即,
且對任意的滿足,.(提示:觀察到,均為的倍數(shù),接下來可以將研究對象轉(zhuǎn)化到的排列中進(jìn)行研究,更容易理解)
令,則問題轉(zhuǎn)化為存在唯一的,使得,且對任意的滿足,.(注意:此處滿足的條件是從上面的滿足的條件轉(zhuǎn)化而來,且,,,…,的取值順序不確定)
易知,則.
當(dāng)時,.
當(dāng)時,,且,
設(shè)滿足,的序列,,…,,的個數(shù)為:
①當(dāng)時,,,…,,為的一個排列,
故滿足,的序列,,…,,的個數(shù)為;
②當(dāng)時,,,…,,為的一個排列,,
故滿足,的序列,,…,,的個數(shù)為.
(提示:注意出現(xiàn)的位置與等價)
綜上,,易得,故,
因為當(dāng)且僅當(dāng)序列,,…,,為時滿足任意的,,且,所以滿足,,且的序列,,…,,的個數(shù)為.
設(shè)第輪甲卡片上的數(shù)比乙卡片上的數(shù)大,,則根據(jù)以上推論可得滿足的情況有
(種).
故.
綜上,.
所以甲的總得分不小于的概率為.
19.(17分)橢圓左焦點(diǎn)和,構(gòu)成一個面積為的,且.
(1)求橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(2)點(diǎn)是在三象限的點(diǎn),與軸交于,與軸交于
①求四邊形的面積;②求面積最大值及相應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)
【答案】(1);
(2)①;②面積最大值為,.
【分析】(1)根據(jù)離心率和三角形面積公式列方程,結(jié)合關(guān)系即可求解.
(2)①設(shè)點(diǎn)Px0,y0,求出直線和的方程,寫出點(diǎn)和的坐標(biāo),計算和,即可證明四邊形的面積為定值;②要求面積最大值只需求出面積最大值,結(jié)合基本不等式及等號成立的條件可得結(jié)果.
【詳解】(1)
設(shè),由,得,為等腰直角三角形,
∴,
由面積為得,,
又∵,
∴,故橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程為
(2)
①設(shè)Px0,y0,則,
由(1)得,,
直線:,直線:,
故,,
四邊形的面積
.
②由①得,要求面積最大值只需求出面積最大值即可.
由,得,直線:,
∴點(diǎn)到的距離,
∴.
,
∴,
∴,解得
當(dāng)時,,此時,
由得,
由面積最大值為得面積最大值為.
【點(diǎn)睛】思路點(diǎn)睛:本題考查直線與橢圓綜合問題,具體思路如下:
(1)當(dāng)四邊形對角線互相垂直時,四邊形面積等于兩對角線乘積的一半;
(2)面積不易表達(dá),可借助四邊形面積為定值,把求面積最大值轉(zhuǎn)化為求面積最大值.
甲
7.0
8.3
8.9
8.9
9.2
9.3
乙
8.1
8.5
8.6
8.6
8.7
9.1
甲
乙
中位數(shù)
A正確
極差
B正確
第75百分位數(shù)
,故第75百分位數(shù)是第5個數(shù)
C錯誤
9.2
8.7
方差
由題圖可以看出甲得分的波動比乙大,故甲得分的方差大于乙得分的方差
D正確
0
1
2
3
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