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  • 2021-06-16 发布

黑龙江省大庆市铁人中学2020届高三考前模拟训练(二)数学(文)试题 Word版含解析

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- 1 - 大庆铁人中学 2017 级高三学年考前模拟训练 数学试题(文) 一、选择题 1. 若全集 {1,2,3,4,5,6 {1,3,4} {2,3,4}, }U M N  , , 则集合( ) ( )U UC M C NÈ 等于 ( ) A. {5,6} B. {1,5,6} C. {2,5,6} D. {1 2 5 6},,, 【答案】D 【解析】 【分析】 根据补集、并集的定义计算即可; 【详解】解:因为 {1,2,3,4,5,6 {1,3,4} {2,3,4}, }U M N  , , 所以  2,5,6UC M  ,  1,5,6UC N  所以     1,2,5,6UUC NM C  故选:D 【点睛】本题考查集合的运算,属于基础题. 2. 已知单位向量 a  、b  满足 a b  ,则  a a b     ( ) A. 0 B. 1 2 C. 1 D. 2 【答案】C 【解析】 【分析】 本题首先可以通过题意得出 1a b  r r 以及 0a b   ,然后通过   2 a a b a a b          即可得 出结果. 【详解】因为单位向量 a  、b  满足 a b  , 所以 1a b  r r , 0a b   , 所以   22 1a a b a a b a a b                  , 故选:C. - 2 - 【点睛】本题考查单位向量以及向量垂直的相关性质,若向量 a b  ,则 0a b   ,考查计算 能力,体现了基础性,是简单题. 3. 欧拉公式 cos sinie i    ,把自然对数的底数 e,虚数单位 i,三角函数 cos 和sin 联系在一起,被誉为“数学的天桥”,若复数 z 满足 ( ) 1ie z i i     则 | z | =( ) A. 5 B. 2 C. 2 2 D. 3 【答案】A 【解析】 【分析】 由新定义将 ie  化为复数的代数形式,然后由复数的除法运算求出 z 后再求模. 【详解】由欧拉公式 cos sinie i    有: cos sin 1ie i      . 由 ( ) 1ie z i i     ,即 ( 1 ) 1z i i     所以 11 1iz ii      ,即 2z i   所以  2 22 1 5z     故选:A 【点睛】本题考查复数的新定义,考查复数的除法运算和求复数的模,解题关键是由新定义 化 ie  为代数形式,然后求解.属于中档题. 4. 某中学从甲、乙两个班中各选出 7 名学生参加数学竞赛,他们取得的成绩(满分 100 分) 的茎叶图如图所示,其中甲班学生成绩的众数是 83,乙班学生成绩的平均数是 86,则 x y 的 值为( ) A. 7 B. 8 C. 9 D. 10 【答案】B 【解析】 - 3 - 【分析】 对甲组数据进行分析,得出 x 的值,利用平均数求出 y 的值,解答即可. 【详解】由茎叶图可知,茎为 8 时,甲班学生成绩对应数据只能是 83,80+x,85,因为甲班 学生成绩众数是 83,所以 83 出现的次数最多,可知 x=3. 由茎叶图可知乙班学生的总分为 76+81+82+80+y+91+91+96=597+y, 又乙班学生的平均分是 86, 总分等于 86×7=602.所以 597+y=602,解得 y=5, 可得 x+y=8. 故选 B. 【点睛】本题主要考查统计中的众数与平均数的概念.解题时分别对甲组数据和乙组数据进 行分析,分别得出 x,y 的值,进而得到 x+y 的值. 5. 等比数列{an}中,a5、a7 是函数 f(x)=x2﹣4x+3 的两个零点,则 a3•a9 等于( ) A. ﹣3 B. 3 C. ﹣4 D. 4 【答案】B 【解析】 【分析】 根据根与系数关系关系列方程,结合等比数列的性质求得 3 9a a 的值. 【详解】∵a5、a7 是函数 f(x)=x2﹣4x+3 的两个零点,∴a5、a7 是方程 x2﹣4x+3=0 的两个 根, ∴a5•a7=3,由等比数列的性质可得:a3•a9=a5•a7=3. 故选:B 【点睛】本小题主要考查等比数列的性质,考查根与系数关系,属于基础题. 6. 从 2 名男同学和 3 名女同学中任选 2 人参加社区服务,则选中的 2 人都是女同学的概率为 A. 0.6 B. 0.5 C. 0.4 D. 0.3 【答案】D 【解析】 分析:分别求出事件“2 名男同学和 3 名女同学中任选 2 人参加社区服务”的总可能及事件 “选中的 2 人都是女同学”的总可能,代入概率公式可求得概率. 详解:设 2 名男同学为 1 2,A A ,3 名女同学为 1 2 3, ,B B B , - 4 - 从以上 5 名同学中任选 2 人总共有 1 2 1 1 1 2 1 3 2 1 2 2 2 3 1 2 1 3 2 3, , , , , , , , ,A A A B A B A B A B A B A B B B B B B B 共 10 种可能, 选中的 2 人都是女同学的情况共有 1 2 1 3 2 3, ,B B B B B B 共三种可能 则选中的 2 人都是女同学的概率为 3 0.310P   , 故选 D. 点睛:应用古典概型求某事件的步骤:第一步,判断本试验的结果是否为等可能事件, 设出事件 A ;第二步,分别求出基本事件的总数 n 与所求事件 A 中所包含的基本事件个 数 m ;第三步,利用公式 ( ) mP A n  求出事件 A 的概率. 7. 我国古代数学名著《九章算术》中“开立圆术”曰:置积尺数,以十六乘之,九而一,所 得开立方除之,即立圆径。“开立圆术”相当给出了一个已知球的体积 V,求这个球的直径 d 的近似公式,即 3 16 9d V .随着人们对圆周率π值的认知越来越精确,还总结出了其他类似 的近似公式.若取 3.14  ,试判断下列近似公式中最精确的一个是( ) A. 3 2d V B. 3 16 9d V C. 3 20 11d V D. 3 21 11d V 【答案】D 【解析】 【分析】 利用球体的体积公式得 3 3 34 4 3 3 2 6 d dV R          ,得出 d 的表达式,再将 的近似值 代入可得出 d 的最精确的表达式. 【详解】由球体的体积公式得 3 3 34 4 3 3 2 6 d dV R          , 3 6Vd  , 6 1.9108  , 16 1.77789  , 21 1.909111  , 20 1.818211  , 21 11 与 6  最为接近. 故选:D 【点睛】本题考查球体的体积公式,解题的关键在于理解题中定义,考查学生分析问题和理 - 5 - 解问题的能力. 8. 已知 ,a b 是两条直线, ,  是两个平面,则 a b r r 的一个充分条件是( ) A. a  , b / / ,  B. a  ,b  , / /  C. a  ,b  , / /  D. a  , b / / ,  【答案】C 【解析】 【分析】 在 A 中,a 与 b 可以成任意角;在 B 中 a 与 b 是平行的;在 C 中,可得b  ,从而得到 a b r r ; 在 D 中,可得 a 与 b 可以成任意角,从而得到正确结果. 【详解】由 a,b 是两条不同的直线, ,  是两个不同的平面, 在 A 中, a  ,b / / ,  ,因为b 的方向不确定,则 a 与 b 可以成任意角,故 A 错 误; 在 B 中, a  ,b  , / /  ,根据对应的性质可知,可知 a 与 b 是平行的,故 B 错误; 在 C 中,由 a  ,b  , / /  ,可知 b  ,由线面垂直的性质可知 a b r r ,故 C 正确; 在 D 中, a  , b / / ,  ,可得 a 与 b 可以成任意角,故 D 错误. 故选:C. 【点睛】该题考查线线垂直的充分条件的判断,考查空间中线线、线面、面面间的位置关系 等基础知识,在解题的过程中,注意结合图形去判断,属于中档题目. 9. 若直线 2 2( 0, 0)mx ny m n     被圆 2 2 2 4 1 0x y x y     截得弦长为 4,则 4 1 m n  的最小值是( ) A. 9 B. 4 C. 1 2 D. 1 4 【答案】A 【解析】 【分析】 圆方程配方后求出圆心坐标和半径,知圆心在已知直线上,代入圆心坐标得 ,m n 满足的关系, - 6 - 用“1”的代换结合基本不等式求得 4 1 m n  的最小值. 【详解】圆标准方程为 2 2( 1) ( 2) 4x y    ,圆心为 ( 1,2)C  ,半径为 2r = , 直线被圆截得弦长为 4,则圆心在直线上,∴ 2 2 2m n    , 1m n  , 又 0, 0m n  , ∴ 4 1 4 1 4( )( ) 5 n mm nm n m n m n        45 2 9n m m n     ,当且仅当 4n m m n  ,即 2 1,3 3m n  时等号成立. ∴ 4 1 m n  的最小值是 9. 故选 A. 【点睛】本题考查用基本不等式求最值,解题时需根据直线与圆的位置关系求得 ,m n 的关系 1m n  ,然后用“1”的代换法把 4 1 m n  凑配出可用基本不等式的形式,从而可求得最值. 10. 已知函数   21 cos4f x x x  ,  f x 是函数  f x 的导函数,则  f x 的图象大致是 ( ) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【分析】 首先求得导函数解析式,根据导函数的奇偶性可排除 ,B D ,再根据 02f      ,可排除C , 从而得到结果. - 7 - 【详解】由题意得:   1 sin2f x x x      1 sin2f x x x f x        f x 为奇函数,图象关于原点对称 可排除 ,B D 又当 2x  时, 1 02 4f         ,可排除C 本题正确选项: A 【点睛】此题考查函数图象的识别,考查对函数基础知识的把握程度以及数形结合的思维能 力,关键是能够利用奇偶性和特殊位置的符号来排除错误选项,属于中档题. 11. 双曲线 2 2 2: 19 x yC b   的左、右焦点分别为 1F 、 2 ,F P 在双曲线 C 上,且 1 2PF F 是等腰 三角形,其周长为 22,则双曲线 C 的离心率为( ) A. 8 9 B. 8 3 C. 14 9 D. 14 3 【答案】C 【解析】 【分析】 由题意画出图形,分类由三角形周长列式求得b ,进一步求得 c ,则双曲线的离心率可求. 【详解】如图,由 2 2 2 19 x y b   ,得 2 2 9c b  , 2 9c b  . 设 1| |PF m , 2| |PF n , 由题意, 6m n  , - 8 - 若 22 2 9n c b   , 26 6 2 9m n b     , 则 22 6 6 9 22m n c b      ,解得 b ; 若 22 2 9m c b   , 26 2 9 6n m b     . 则 22 6 9 6 22m n c b      ,解得 2 115 9b  .  2 2 2 115 1969 9 9c a b     , 14 3c  . 14 143 3 9 ce a     . 【点睛】本题考查了双曲线的简单性质,考查了运算求解能力和推理论证能力,属于中档题. 12. 众所周知的“太极图”,其形状如对称的阴阳两鱼互抱在一起,因此被称为“阴阳鱼太 极图”.如图是放在平面直角坐标系中的“太极图”的一个示意图,整个图形是一个圆面, 其中黑色区域在 y 轴右侧部分的边界为一个半圆.给出以下命题: ①在太极图中随机取一点,此点取自黑色部分的概率是 1 2 ; ②当 3 2a   时,直线 2y ax a  与白色部分有公共点; ③黑色阴影部分中一点  ,x y ,则 x y 的最大值为 2; ④设点  2,P b ,点Q 在此太极图上,使得 45OPQ  ,b 的范围是 2 2 , . 其中所有正确结论的序号是( ) A. ①② B. ②③ C. ①③ D. ①④ 【答案】D - 9 - 【解析】 【分析】 根据几何概型概率计算,判断①的正确性; 根据直线 3 32y x   和圆  22 1 1x y   的位置关系,判断②的正确性; 根据线性规划的知识求得 x y 的最大值,由此判断③的正确性; 将 45OPQ   转化为过 P 的两条切线所成的角大于等于 90 ,由此求得 OP 的取值范围,进 而求得b 的取值范围,从而判断出④的正确性. 【详解】对于①,将 y 轴右侧黑色阴影部分补到左侧,即可知黑色阴影区域占圆的面积的一 半, 根据几何概型的计算公式,所以在太极图中随机取一点, 此点取自黑色阴影部分的概率是 1 2 ,①正确; 对于②,当 3 2a   时,直线    3 32 2 2 32 2y ax a a x x x          , 过点   2,0 , 0, 3  ,所以直线 2y ax a  与白色部分在第 I 和第 IV 象限部分没有 公共点.圆  22 1 1x y   的圆心为 0, 1 ,半径为1,圆心 0, 1 到直线 3 32y x   ,即直线 3 2 6 0x y   的距离为 2 2 4 4 1 133 2    , 所以直线 2y ax a  与白色部分在第 III 象限的部分没有公共点. 综上所述,直线 y=ax+2a 与白色部分没有公共点,②错误; 对于③,设 l:z=x+y,由线性规划知识可知,当直线 l 与圆 x2+(y﹣1)2=1 相切时, z 最大,由 1 1 2 z  解得 z 2 1  ( 1 2z   舍去),③错误; 对于④,要使得∠OPQ=45°,即需要过点 P 的两条切线所成角大于等于90 , 所以 2 2sin 45 2OP    ,即 OP≤2 2 ,于是 22+b2≤8,解得 2 2b ≤ ≤ ,④正确. 故选:D 【点睛】本小题主要考查直线和圆的位置关系,考查几何概型概率计算,属于中档题. 二、填空题 - 10 - 13. 求值: 3 3 1log 15 log 252   _________. 【答案】1 【解析】 【分析】 根据对数运算,化简即可得解. 【详解】由对数运算,化简可得 3 3 1log 15 log 252  1 2 3 3=log 15 log 25 3 3=log 15 log 5 3=log 3=1 故答案为:1 【点睛】本题考查了对数的基本运算,属于基础题. 14. 在正方体 1 1 1 1ABCD A B C D 中, E 为棱 1CC 的中点,则异面直线 AE 与CD 所成角的正 切值为______ 【答案】 5 2 【解析】 【分析】 直接利用异面直线所成的角的求法及解三角形的知识即可求出结果. 【详解】如图所示: 在正方体体 1 1 1 1ABCD A B C D 中,连接 BE , - 11 - 所以异面直线 AE 与 CD 所成角,即为直线 AE 和 AB 所成的角或其补角. 设正方体的棱长为 2 ,由于 AB  平面 BCE , 所以 ABE 为直角三角形. 所以 2 22 1 5BE    , 所以 5 2 BEtan BAE AB    . 故答案为 5 2 【点睛】本题主要考查异面直线所成的角的求法,涉及转化思想及运算求解能力,属于基础 题型. 15. 已知数列 na 的各项均为正数,其前 n 项和 nS 满足  2 *4 2n n nS a a n N   ,设   11 n n n nb a a    , nT 为数列 nb 的前 n 项和,则 20T  ______. 【答案】880 【解析】 【分析】 令 1n  求出 1a 的值,令 2n  ,由 24 2n n nS a a  得 2 1 1 14 2n n nS a a    ,两式作差可推导出 数列 na 为等差数列,确定该数列的首项和公差,利用等差数列的通项公式可求得数列 na 的通项公式,然后计算出 2 1 2n nb b  ,利用等差数列求和公式可求得 20T 的值. 【详解】由于正项数列 na 的前 n 项和为 nS ,且 24 2n n nS a a  . 当 1n  时, 2 1 1 1 14 4 2a S a a   ,得 2 1 12 0a a  , 1 0a  ,解得 1 2a  ; 当 2n  时,由 24 2n n nS a a  得 2 1 1 14 2n n nS a a    , 两式作差得 2 2 1 14 2 2n n n n na a a a a     ,可得 2 2 1 12 2 0n n n na a a a     ,   1 1 2 0n n n na a a a      , 对任意的 n N , 0na  ,则 1 0n na a   , 1 2n na a    , 所以,数列 na 是以 2 为首项,以 2 为公差的等差数列,  2 2 1 2na n n     . - 12 -      11 1 4 1n n n n nb a a n n       ,    2 1 2 4 2 1 2 4 2 2 1 16n nb b n n n n n          , 所以, 20T 可视为数列 2 1 2n nb b  的前10项和,因此,   20 10 16 16 10 8802T     . 故答案为:880 . 【点睛】本题考查利用 nS 与 na 之间的关系求通项,同时也考查了并项求和法,考查计算能力, 属于中等题. 16. 下列说法正确的是: ①在做回归分析时,残差图中残差点分布的带状区域的宽度越窄表示回归效果越差; ②回归分析模型中,残差平方和越小,说明模型的拟合效果越好; ③在回归直线方程  0.1 10y x  中,当解释变量每增加 1 个单位时,预报变量 y 平均增加 0.1 个单位 ④若   1sin 2    ,   1sin 3    ,则 tan 5tan    ; ⑤已知正方体 1 1 1 1ABCD A B C D , P 为底面 ABCD 内一动点, P 到平面 1 1AA D D 的距离与到 直线 1CC 的距离相等,则 P 点的轨迹是抛物线的一部分. 正确的序号是:______. 【答案】②③④⑤ 【解析】 【分析】 根据回归分析概念及回归系数的含义,可判定①不正确;②是正确的;③是正确的;由三角 恒等变换的公式,可判定④是正确的;根据正方体结构特征和抛物线的定义以⑤是正确的. 【详解】对于①中,在做回归分析时,由残差图中残差点分布的带状区域的宽度越窄表示回 归效果越好,所以①不正确; 对于②中,回归分析模型中,残差平方和越小,说明模型的拟合效果越好是正确的,所以② 是正确的; 对于③中,在回归直线方程  0.1 10y x  中,当解释变量每增加 1 个单位时,预报变量 y 平 - 13 - 均增加 0.1 个单位,所以③是正确的. 对于④中,若   1sin 2    ,   1sin 3    , 可得 1sin cos cos sin 2      , 1sin cos cos sin 3      , 解得 5 1sin cos ,cos sin12 12      ,所以 tan sin cos 5tan cos sin        ,所以④是正确的; ⑤在正方体 1 1 1 1ABCD A B C D ,则 PC 是点 P 到直线 1CC 的距离,过 P 作 PE 垂直于直线 AD ,则 PE 到平面 1 1AA D D 的距离为 PE , 因为 P 到平面 1 1AA D D 的距离到直线 1CC 的距离,所以 PC PE , 根据抛物线的定义,可得点 P 的轨迹是抛物线的一部分,所以⑤是正确的. 故答案为:②③④⑤. 【点睛】本题主要考查了命题的真假判定,其中解答中涉及到回归直线分析,以及三角函数 的恒等变换,以及抛物线的定义等知识点的综合应用,涉及到的知识点较多,着重考查分析 问题和解答问题的能力,属于中档试题. 三、解答题 17. 如图,在四边形 ABCD 中, AB AD ,_________,DC=2,在下面给出的三个条件中任选 一个,补充在上面的问题中,并加以解答.(选出一种可行的方案解答,若选出多个方案分别 解答,则按第一个解答记分)① 23 4 ,sin 3AB BC ACB   ;② tan 36BAC       ; ③ 2 cos 2 3BC ACB AC AB   . - 14 - (1)求 DAC 的大小; (2)求△ADC 面积的最大值. 【答案】(1) 3  ;(2) 3 . 【解析】 【分析】 (1)若选①,利用正弦定理得出 6BAC   ,再结合 2BAD   ,即可得出 DAC ; 若选②,由 tan 36BAC       ,得出 6BAC   ,再结合 2BAD   ,即可得出 DAC ; 若选③,利用正弦定理的边化角公式化简得出得出 6BAC   ,再结合 2BAD   ,即可 得出 DAC ; (2)由余弦定理结合基本不等式得出 4AC AD  ,最后由三角形的面积公式得出△ADC 面 积的最大值. 【详解】(1)解:若选①在 ABC ,由正弦定理可得: sin sin AB BC ACB BAC   又 23 4 ,sin 3AB BC ACB   ,可得: 1sin ,2 6BAC BAC     又 AB AD , 2BAD   , 3DAC   (2)在 ACD△ 中, =2DC ,由余弦定理可得: 2 2 24DC AC AD AC AD AC AD       即 4AC AD  1 1 3sin 4 32 2 2ADCS AC AD DAC       △ 当且仅当 AC AD 时取“=” 若选择② - 15 - (1)由 tan 36BAC       可得: 6BAC   又 AB AD , ,2 3BAD DAC     (2)在 ACD△ 中, 2DC  ,由余弦定理可得: 2 2 24DC AC AD AC AD AC AD       即 4AC AD  1 1 3sin 4 32 2 2ADCS AC AD DAC       △ 当且仅当 AC AD 时取“=”. 若选③(1) 2 cos 2 3BC ACB AC AB   ,由正弦定理得: 2sin cos 2sin 3sinBAC ACB ABC ACB       2sin cos 2sin 3sinBAC ACB ACB BAC ACB         2sin cos 2sin cos 2cos sin 3sinBAC ACB ACB BAC ACB BAC ACB           即 2sin cos 3sinACB BAC ACB    sin 0ACB  3cos 2BAC    0,BAC   6BAC   又 AB AD ,所以 ,2 3BAD DAC     ; (2)在 ACD△ 中, 2DC  ,由余弦定理可得: 2 2 24DC AC AD AC AD AC AD       即 4AC AD  1 1 3sin 4 32 2 2ADCS AC AD DAC       △ - 16 - 当且仅当 AC AD 时取“=” 【点睛】本题主要考查了正弦定理,余弦定理,三角形面积公式的应用,涉及了基本不等式 的应用,属于中档题. 18. 如图,三棱锥 P ABC 中,底面△ ABC 是边长为 2 的正三角形, 2PA  , PA  底面 ABC ,点 ,E F 分别为 AC , PC 的中点. (1)求证:平面 BEF  平面 PAC ; (2)在线段 PB 上是否存在点G ,使得三棱锥 B AEG 体积为 3 6 ?若存在,确定点G 的位 置;若不存在,请说明理由. 【答案】(1)证明见解析.(2)存在,G 为 PB 中点. 【解析】 【分析】 (1)由 PA  底面 ABC 推出 PA BE ,结合 BE AC 可推出 BE 平面 PAC ,线面垂直 推出面面垂直;(2)过 G 作GH AB ,由面面垂直的性质证明GH  平面 ABC,再利用等体 积法由 3 6B AEG G ABEV V   即可求得 GH ,根据线面垂直的性质及中位线的性质即可求得 点 G 的位置. 【详解】(1)因为 PA  底面 ABC , BE  底面 ABC ,所以 PA BE , 因为△ ABC 是等边三角形且 E 为 AC 的中点,所以 BE AC , 又 PA AC A , PA  平面 PAC, AC  平面 PAC, 所以 BE 平面 PAC , 因为 BE  平面 BEF ,所以平面 BEF  平面 PAC ; (2)过 G 作GH AB , - 17 - PA  平面 ABC, PA  平面 PAB,平面 PAB  平面 ABC 又 平面 PAB平面 ABC=AB, GH  平面 ABC, 3 6B AEG G ABEV V   , 1 3 3 6ABEGH S  V , 1 3 32 =2 2 2ABES    , 1GH  , PA  平面 ABC,GH  平面 ABC, //PA GH , 1 2GH PA , G 为 PB 中点. 【点睛】本题考查面面垂直的判定及性质、线面垂直的性质、等体积法求点到平面的距离, 属于中档题. 19. 某科研课题组通过一款手机 APP 软件,调查了某市 1000 名跑步爱好者平均每周的跑步量 (简称“周跑量”),得到如下的频数分布表 周跑 量 (km/ 周)  10 15,  15 20,  20 25,  25 30,  30 35,  35 40,  40 45,  45 50,  50 55, 人数 100 120 130 180 220 150 60 30 10 (1)在答题卡上补全该市 1000 名跑步爱好者周跑量的频率分布直方图: - 18 - 注:请先用铅笔画,确定后再用黑色水笔描黑 (2)根据以上图表数据计算得样本的平均数为 28.5km ,试求样本的中位数(保留一位小数), 并用平均数、中位数等数字特征估计该市跑步爱好者周跑量的分布特点 (3)根据跑步爱好者的周跑量,将跑步爱好者分成以下三类,不同类别的跑者购买的装备的 价格不一样,如下表: 周跑量 小于 20 公里 20 公里到 40 公里 不小于 40 公里 类别 休闲跑者 核心跑者 精英跑者 装备价格(单位:元) 2500 4000 4500 根据以上数据,估计该市每位跑步爱好者购买装备,平均需要花费多少元? 【答案】(1)见解析;(2) 中位数为 29.2,分布特点见解析; (3)3720 元 【解析】 【分析】 (1)根据频数和频率之间的关系计算,即可得到答案; (2)根据频率分布直方图利用中位数两边频率相等,列方程求出中位数的值,进而得出结论; (3)根据频率分布直方图求出休闲跑者,核心跑者,精英跑者分别人数,进而求出平均值. 【详解】(1)补全该市 1000 名跑步爱好者周跑量的频率分布直方图,如下: - 19 - (2)中位数的估计值: 由5 0.02 5 0.024 5 0.026 0.35 0.5       , 0.35 5 0.036 0.53 0.5    所以中位数位于区间 25 30, 中, 设中位数为 x ,则  0.35 25 0.036 0.5x    , 解得 29.2x  ,因为 28.5 29.2 , 所以估计该市跑步爱好者多数人的周跑量多于样本的平均数. (3)依题意可知,休闲跑者共有 5 0.02 5 0.024 1000 220     人, 核心跑者  5 0.026 5 0.036 5 0.044 5 0.030 1000 680         人, 精英跑者1000 220 680 100   人, 所以该市每位跑步爱好者购买装备,平均需要 220 2500 680 4000 100 4500 37201000       元. 【点睛】本题主要考查了平均数、中位数的求法,以及频率分布直方图的性质等相应知识的 综合应用,着重考查了化简能力,推理计算能力,以及数形结合思想的应用,属于基础题. 20. 已知函数 ( ) sinxf x e x ,其中 x R , 2.71828e  为自然对数的底数. (Ⅰ)求函数 ( )f x 的单调区间; (Ⅱ)当 [0, ]2x  时, ( )f x kx ,求实数 k 的取值范围. 【答案】(1)单调递增区间: 3(2 ,2 )4 4k k    ,单调递减区间: 3 7(2 ,2 )4 4k k    , - 20 - k Z ;(2) ( ,1] . 【解析】 试 题 分 析 :( Ⅰ ) '( ) (sin cos )xf x e x x  , 令 sin cos 2 sin( )4y x x x     , 当 3(2 ,2 )4 4x k k     , '( ) 0f x  , ( )f x 单增, 3 7(2 ,2 )4 4x k k     , '( ) 0f x  , ( )f x 单 减 ; ( Ⅱ ) 令 ( ) ( ) sinxg x f x kx e x kx    , 即 ( ) 0g x  恒 成 立 , 而 '( ) (sin cos )xg x e x x k   ,利用导数的性质和零点存在定理,即可求出结果. 试题解析:(Ⅰ) '( ) sin cos (sin cos )x x xf x e x e x e x x    , 令 sin cos 2 sin( )4y x x x     , 当 3(2 ,2 )4 4x k k     , '( ) 0f x  , ( )f x 单增, 3 7(2 ,2 )4 4x k k     , '( ) 0f x  , ( )f x 单减; (Ⅱ)令 ( ) ( ) sinxg x f x kx e x kx    , 即 ( ) 0g x  恒成立,而 '( ) (sin cos )xg x e x x k   , 令 ( ) (sin cos ) '( ) (sin cos ) (cos sin ) 2 cosx x x xh x e x x h x e x x e x x e x        , ∵ [0, ]2x  , '( ) 0 ( )h x h x  在[0, ]2  上单调递增, 21 ( )h x e    , 当 1k  时, '( ) 0g x  , ( )g x 在[0, ]2  上单调递增, ( ) (0) 0g x g  ,符合题意; 当 2k e   时, '( ) 0 ( )g x g x  在[0, ]2  上单调递减, ( ) (0) 0g x g  ,与题意不合; 当 21 k e    时, ( )g x 为一个单调递增的函数,而 '(0) 1 0g k   , 2'( ) 02g e k     , 由零点存在性定理,必存在一个零点 0x ,使得 0'( ) 0g x  , 当 0[0, )x x 时, '( ) 0g x  ,从而 ( )g x 在 0[0, )x x 上单调递减, 从而 ( ) (0) 0g x g  ,与题意不合,综上所述: k 的取值范围为 ( ,1] . 考点:1.导数在函数单调性中的应用;2.函数的零点存在定理. 21. 已知抛物线 2: 2C y x ,过点  2,0 的直线l 交C 于 A , B 两点,圆 M 是以线段 AB 为 - 21 - 直径的圆. (1)证明:坐标原点O 在圆 M 上; (2)设圆 M 过点  4, 2P  ,求直线l 与圆 M 的方程. 【答案】(1)证明见解析;(2)当 1m  时,直线 l 的方程为 2 0x y   ,圆 M 的方程为    2 23 1 10x y    .当 1 2m   时,直线 l 的方程为 2 4 0x y   ,圆 M 的方程为 2 29 1 85 4 2 16x y             . 【解析】 【分析】 (1 ) 设 : 2l x my  ,  1 1,A x y ,  2 2,B x y , 与抛 物 线 方程 联 立可 得 1 2 4y y   ,  2 1 2 1 2 44 y yx x   ,可证OA的斜率与OB 的斜率之积为 1 2 1 2 4 14 y y x x     ,即可得证明结 论. (2)因为圆 M 的直径为 AB ,且过点  4, 2P  ,由圆的性质得出 ⃑ 0AP BP   ,结合(1) 中的韦达定理,代数化简求得 m 的值,因此得出直线 l 的方程和圆 M 的方程. 【详解】解:(1)证明:设  1 1,A x y ,  2 2,B x y , : 2l x my  , 由 2 2 2 x my y x     ,可得 2 2 4 0y my   ,则 1 2 4y y   . 又 2 1 1 2 yx  , 2 2 2 2 yx  ,故  2 1 2 1 2 44 y yx x   . 因此OA的斜率与 OB 的斜率之积为 1 2 1 2 4 14 y y x x     , 所以OA OB ,故坐标原点 O 在圆 M 上. (2)由(1)可得 1 2 2y y m  ,   2 1 2 1 2 4 2 4x x m y y m      , 故圆心 M 的坐标为 2 2,m m ,圆 M 的半径  22 22r m m   . - 22 - 由于圆 M 过点  4, 2P  ,因此 0AP BP   , 故     1 2 1 24 4 2 2 0x x y y      , 即    1 2 1 2 1 2 1 24 2 20 0x x x x y y y y       , 由(1)可知 1 2 4y y   , 1 2 4x x  , 所以 22 1 0m m   ,解得 1m  ,或 1 2m   . 当 1m  时,直线l 的方程为 2 0x y   ,圆心 M 的坐标为 3,1 , 圆 M 的半径为 10 ,圆 M 的方程为   2 23 1 10x y    . 当 1 2m   时,直线 l 的方程为 2 4 0x y   ,圆心 M 的坐标为 9 1,4 2     , 圆 M 的半径为 85 4 ,圆 M 的方程为 2 29 1 85 4 2 16x y             . 【点睛】本题主要考查直线与抛物线的位置关系,联立方程并写出韦达定理,求圆的方程, 还结合运用圆的性质和向量垂直,以及直线方程和圆的标准方程,属于中档题. 22. 在直角坐标系 xOy 中,直线 l1 的参数方程为 2+ , , x t y kt    (t 为参数),直线 l2 的参数方程为 2 , , x m mmy k     ( 为参数).设 l1 与 l2 的交点为 P,当 k 变化时,P 的轨迹为曲线 C. (1)写出 C 的普通方程; (2)以坐标原点为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,设  3 : cos sin 2 0l      ,M 为 l3 与 C 的交点,求 M 的极径. 【答案】(1)  2 2 4 0x y y   (2) 5 【解析】 ( 1 ) 消 去 参 数 t 得 1l 的 普 通 方 程  1 : 2l y k x  ; 消 去 参 数 m 得 l2 的 普 通 方 程  2 1: 2l y xk   . - 23 - 设  ,P x y ,由题设得     2 1 2 y k x y xk      ,消去 k 得  2 2 4 0x y y   . 所以 C 的普通方程为  2 2 4 0x y y   . (2)C的极坐标方程为    2 2 2cos sin 4 0 2π, π         . 联立     2 2 2cos sin 4, cos sin 2 0             得  cos sin 2 cos sin      . 故 1tan 3    , 从而 2 29 1cos ,sin10 10    . 代入  2 2 2cos sin 4    得 2 5  , 所以交点 M 的极径为 5 . 【名师点睛】本题考查了极坐标方程的求法及应用,重点考查了转化与化归能力.遇到求曲线 交点、距离、线段长等几何问题时,求解的一般方法是分别化为普通方程和直角坐标方程后 求解,或者直接利用极坐标的几何意义求解.要结合题目本身特点,确定选择何种方程. 23. 选修 4-5 不等式选讲 设 a b c d, ,, 均为正数,且 a b c d   ,证明: (Ⅰ)若 ab cd ,则 a b c d   ; (Ⅱ) a b c d   是 a b c d   的充要条件. 【答案】(Ⅰ)详见解析;(Ⅱ)详见解析. 【解析】 (Ⅰ)因为 2( ) 2a b a b ab    , 2( ) 2c d c d cd    ,由题设 a b c d   , ab cd ,得 2 2( ) ( )a b c d   .因此 a b c d   . (Ⅱ)(ⅰ)若 a b c d   ,则 2 2( ) ( )a b c d   .即 2 2( ) 4 ( ) 4a b ab c d cd     .因 为 a b c d   ,所以 ab cd ,由(Ⅰ)得 a b c d   . (ⅱ)若 a b c d   ,则 2 2( ) ( )a b c d   ,即 - 24 - 2a b ab   2c d cd  .因为 a b c d   ,所以 ab cd ,于是 2 2( ) ( ) 4a b a b ab    2( ) 4c d cd   2( )c d  .因此 a b c d   ,综上, a b c d   是 a b c d   的充要条件. 考点:推理证明. - 25 -