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- 2021-06-16 发布
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- 1 -
湖南师大附中 2020 届高三月考试卷(八)
理科数学(2020 年 6 月)
一、选择题:本大题共 12 个小题,每小题 5 分,共 60 分,在每小题的四个选项中,只有一
项是符合题目要求的.
1. 已知 i是虚数单位,
20202 3
1
iz i
i
, z的共轭复数为 z,则 z z ( )
A. 3 B. 5 C. 5 D. 3
【答案】C
【解析】
【分析】
首先可以根据复数的运算法则得出 2z i ,然后根据共轭复数的性质得出 2z i ,最
后根据复数的乘法法则即可得出结果.
【详解】因为
2020 2 12 3 3 1 3 2
1 1 1
i iiz i i i
i i i
,
所以 2z i , 2 22 2 2 5z z i i i ,
故选:C.
【点睛】本题考查共轭复数以及复数的运算法则,主要考查复数的乘法以及除法,复数
z a bi 的共轭复数为 z a bi ,考查计算能力,是简单题.
2. 已知全集U R,集合 2| 3 13 0A x x x , | 3 1xB y y ,则 UA B ð
( )
A.
131,
3
B. (0,1] C.
131,
3
D. (0,1)
【答案】B
【解析】
【分析】
利用一元二次不等式的解法求出集合 A ,利用指数函数的值域求出集合 B ,根据集合补集的定
义和集合的交运算求解即可.
【详解】依题意得,集合
130
3
A x x
, | 3 1 { | 1}xB y y y y ,
- 2 -
由集合补集的定义知, { | 1}UB y y ð ,
由集合的交运算可得, (0,1]UA B ð ,
故选:B
【点睛】本题考查一元二次不等式的解法、指数函数的值域、集合的交、补运算;考查运算
求解能力;属于基础题.
3. 为了贯彻素质教育,培养各方面人才,使每位学生充分发挥各自的优势,实现卓越发展,
某高校将其某- -学院划分为不同的特色专业,各专业人数比例相关数据统计.如图,每位学
生限修一门专业.若形体专业共 300 人,则下列说法错误的是( )
A. 智能类专业共有 630 人
B. 该学院共有 3000 人
C. 非文化类专业共有 1800 人
D. 动漫类专业共有 800 人
【答案】D
【解析】
【分析】
根据形体专业所占比例和人数可求出总人数,分别求出文化类和智能类所占比例,根据比例
和总人数可求出不同专业的人数,进而可得答案.
【详解】该学院共有
300 3000
10%
人,B正确;
由题意可知,文化类共有1 15% 18% 12% 10% 5% 40% ,
- 3 -
而智能类共有 40% 3% 6% 10% 21% ,
所以智能类专业共有3000 21% 630 人,A正确;
非文化类专业共有3000 60% 1800 人,C 正确;
动漫类专业共有15% 3000 450 人,故 D 错误.
故选:D.
【点睛】本题考查数据统计知识,考查数据分析,解决问题能力,命题陷阱:饼状图中信息
较多,容易分析错误,从而会导致出错.
4. 某同学让一弹性球从 128 米高处下落,每次着地后又跳回原来高度的一半再落下,则第 8
次着地时球所运动的路程的和为( )
A. 382m B. 510m C. 245m D. 638m
【答案】A
【解析】
【分析】
记第 n次落地到第 1n 次落地之间球运动的路程为 na ,则{ }na 是首项 1 128a 米,公比为
1
2
的等比数列,然后利用等比数列的求和公式计算可得答案.
【详解】记第 n次落地到第 1n 次落地之间球运动的路程为 na ,则{ }na 是首项 1 128a 米,
公比为
1
2
的等比数列,
所以第 8 次着地时球所运动的路程的和为 1 2 3 4 5 6 7128 a a a a a a a
71128 1
2
128 11
2
382 米.
故选:A.
【点睛】本题考查了等比数列模型,考查了等比数列的前n项和的公式,属于基础题.
5. 已知函数 2( ) cosf x x x ,则
3 1, (0),
5 2
f f f
的大小关系是( )
A.
3 1(0)
5 2
f f f
B.
1 3(0)
2 5
f f f
- 4 -
C.
3 1 (0)
5 2
f f f
D.
1 3(0)
2 5
f f f
【答案】B
【解析】
【分析】
先判断函数的奇偶性,再判断函数有 0,
2
上的单调性,利用函数的单调性和奇偶性可以判
断出
3 1, (0),
5 2
f f f
之间的大小关系.
【详解】 函数 2 2( ) ( ) cos( ) cos ( )f x x x x x f x , ( )f x 为偶函数,
(0.5) ( 0.5)f f , ( ) 2 sinf x x x ,
当 0
2
x
时, ( ) 2 sin 0f x x x , 函数在 0,
2
上递增,
(0) (0.5) (0.6)f f f ,
即 (0) ( 0.5) (0.6)f f f ,
故选 B.
【点睛】本题考查了函数的奇偶性和用导数研究函数的单调性,掌握函数的奇偶性的判断和
利用导数研究函数的单调性是解题的关键.
6. 在 ABC 中,D,E 分别为 AB, BC上的点,且 AD DB , 2BE EC ,若
DE mAB nAC
,则
m
n
( )
A.
1
4
B.
5
8
C.
1
8
D.
5
4
【答案】A
【解析】
【分析】
由平面向量的三角形法则和共线定理,可得
1 2
6 3
DE DA AC CE AB AC
,即可求出
,m n值,进而求出结果.
【详解】由题意,作出草图,如下图所示:
- 5 -
由平面向量的三角形法则和共线定理,可知
1 1
2 3
DE DA AC CE AB AC CB
uuur uuur uuur uur uuur uuur uur
1 1 1 2
2 3 6 3
AB AC AB AC AB AC
uuur uuur uuur uuur uuur uuur
,
所以
1
6
m ,
2
3
n ,故
1
4
m
n
.
故选:A.
【点睛】本题主要考查了平面向量的加法运算、共线定理和平面向量基本定理的应用,属于
基础题.
7. 已知底面是等腰直角三角形的三棱锥 P-ABC 的三视图如图所示,俯视图中的两个小三角形
全等,则( )
A. PA,PB,PC 两两垂直 B. 三棱锥 P-ABC 的体积为
8
3
C. | | | | | | 6PA PB PC D. 三棱锥 P-ABC 的侧面积为3 5
【答案】C
【解析】
【分析】
- 6 -
根据三视图,可得三棱锥 P-ABC 的直观图,然后再计算可得.
【详解】解:根据三视图,可得三棱锥 P-ABC 的直观图如图所示,
其中 D 为 AB 的中点, PD 底面 ABC.
所以三棱锥 P-ABC 的体积为
1 1 42 2 2
3 2 3
,
2AC BC PD ,
2 2 2 2AB AC BC , | | | | | | 2DA DB DC ,
22| | | | | | 2 2 6,PA PB PC
2 2 2PA PB AB , PA 、 PB不可能垂直,
即 ,PA ,PB PC不可能两两垂直,
1 2 2 2 2 2
2PBAS , 2 21 6 1 2 5
2PBC PACS S .
三棱锥 P-ABC 的侧面积为 2 5 2 2 .
故正确的为 C.
故选:C.
【点睛】本题考查三视图还原直观图,以及三棱锥的表面积、体积的计算问题,属于中档题.
8. 已知 F 是抛物线 2y x 的焦点,点 A,B在该抛物线上且位于 x轴的两侧, 2OA OB
(其
中O为坐标原点),则 ABO 与 AFO 面积之和的最小值是( )
A. 2 B. 3 C.
17 2
8
D. 10
【答案】B
【解析】
【详解】试题分析:据题意得
1( ,0)
4
F ,设 1 1 2 2( , ), ( , )A x y B x y ,则
2 2
1 1 2 2,x y x y ,
- 7 -
2 2
1 2 1 2 1 22, 2y y y y y y 或 1 2 1y y ,因为 ,A B位于 x轴两侧所以.所以 1 2 2y y 两面积
之 和 为
1 2 2 1 1
1 1 1
2 2 4
S x y x y y 2 2
1 2 2 1 1 2 1 1
1 1 1 1
2 2 4 8
y y y y y y y y
1 1
1
2 1
8
y y
y
1
1
2 9
8
y
y
1
1
2 9 3
8
y
y
.
9. 已知函数
2
( ) ( 1) 2( )
2
xxf x m e m R 有两个极值点,则实数m的取值范围为( )
A.
1[ ,0]
e
B.
1( 1 , 1)
e
C.
1( , )
e
D. (0, )
【答案】B
【解析】
【分析】
函数定义域是 R,函数
2
1 2
2
xxf x m e m R 有两个极值点,其导函数有两个不
同的零点;将导函数分离参数 m 后构造出的关于 x 的新函数与关于 m 的函数有两个不同交点,
借助函数单调性即可确定 m 的范围.
【详解】函数 f x 的定义域为 R, ' 1 xf x x m e .因为函数 f x 有两个极值点,
所以 ' 1 xf x x m e 有两个不同的零点,故关于 x的方程 1 x
xm
e
有两个不同的解,
令 x
xg x
e
,则 1' x
xg x
e
,当 ,1x 时, ' 0g x ,当 ,1x 时, ' 0g x ,
所以函数 x
xg x
e
在区间 ,1 上单调递增,在区间 1. 上单调递减,又当 x
时, g x ;当 x 时, 0g x ,且 11g
e
,故
10 1m
e
,所以
11 1m
e
,故选 B.
【点睛】本题考查了利用函数极值点性质求解参数范围,解题中用到了转化思想和分离参数
的方法,对思维能力要求较高,属于中档题;解题的关键是通过分离参数的方法,将问题转
化为函数交点个数的问题,再通过函数导数研究构造出的新函数的单调性确定参数的范围.
10. 在等腰直角三角形 ABC中,过直角顶点 C在 ACB 内部任作一条直线CM,交 AB边于
点 M,则 AM AC 的概率为( )
- 8 -
A.
1
2
B.
2
2
C.
1
3
D.
3
4
【答案】D
【解析】
【分析】
由于过直角顶点 C 在 ACB 内部任作一条射线CM,所有的可能结果的区域为 ACB ,事件 A
构成的区域为 ACC ,以“角度”为测度来计算几何概型的概率即可.
【详解】在 AB上取 AC AC ,则
180 45 67.5
2
ACC .
记事件 A 在“在 ACB 内部任作一条射线CM,与线段 AB交于点 M, AM AC”,
则所有可能结果的区域为 ACB ,事件 A 构成的区域为 ACC ,
又 90ACB , 67.5ACC ,∴ 67.5 3
90 4
P A
故选:D.
【点睛】本题考查了几何概型的概率问题,考查了理解辨析能力和数学运算能力,转化的数
学思维,属于中档题目.
11. 已知 , ,A B P为双曲线
2
2 1
4
yx 上不同三点,且满足 2PA PB PO
(O为坐标原点),
直线 ,PA PB的斜率记为 ,m n,则
2
2
4
nm 的最小值为( )
A. 8 B. 4 C. 2 D. 1
【答案】B
【解析】
由 2PA PB PO
有点O 为线段 AB 的中点,设 1 1 2 2( , ), ( , )A x y P x y ,则 1 1( , )B x y ,
- 9 -
所以
2 1 2 1
2 1 2 1
y y y ym n
x x x x
, ,故
2 2
2 1 2 1 2 1
2 2
2 1 2 1 2 1
( )( )
( )( )
y y y y y ymn
x x x x x x
,由于点 A,B,P 在双
曲线上,所以
2 2
2 21 2
1 21, 1
4 4
y yx x ,代入上式中,有
2 2
2 1
2 2
2 1
41 ( )
4
y ymn
y y
,所以
2 2
2 22 4
4 4
n nm m mn ,故最小值为 4.选 B.
点睛:本题主要考查了双曲线的有关计算,涉及到的知识点有平面向量中线定理,直线斜率的
计算公式,基本不等式等,属于中档题. 首先得出原点为线段 AB 的中点,再求出直线 PA,PB 斜
率的表达式, 算出mn为定值,再由基本不等式求出最小值.
12. 如图所示,在 ABC 中, 2AB BC , 120ABC .若平面 ABC外的点 P 和线段
AC上的点 D 满足PD DA ,PB BA ,则四面体 PBCD的体积的最大值为( )
A.
1
3
B.
1
2
C.
2
3
D. 1
【答案】B
【解析】
【分析】
根据题意, AD x ,表示出 BCD 的面积,进而表示出三棱锥 P BCD 的体积,根据不等
式成立的条件及二次函数的最值即可求得三棱锥P BCD 的体积的最大值.
【详解】因为 2AB BC , 120ABC
由余弦定理,可得 2 22 2 2 2 2cos120 2 3AC
所以 2 3AC , 30ACB CAB
- 10 -
设 AD x ,则 , 2 3DP x DC x , P到平面BCD的距离为 h ,则 h PD x
则
1 sin
2BCDS BC DC ACB
1 1 2 32 2 3
2 2 2
xx
则
1
3P BCD BCDV S h
1 2 3
3 2
x x
21 1( 3)
6 2
x
所以当 3x 时, 三棱锥 P BCD 的体积的最大值为
1
2
故选: B
【点睛】本题考查了空间几何体的综合应用,几何体体积的最值求法,分析出各线段的关系是
解决此类问题的关键,属于中档题.
二、填空题:本大题共 4 小题,每小题 5 分,共 20 分.
13. 已知 x, y满足约束条件
4 0
3 3 0
1
x y
x y
x
,若可行域内任意 ( , )x y 使不等式 0x y k 恒
成立,则实数 k的取值范围为__.
【答案】[2, )
【解析】
【分析】
不等式 0x y k 恒成立,可转化为 ( )maxk x y ,然后画出满足题意的可行域,令
z x y ,求出目标函数 z x y 的最大值,即可求出实数 k的取值范围.
【详解】画出满足题意的可行域如下图:
- 11 -
不等式 0x y k 恒成立,可转化为 ( )maxk x y ,令 z x y ,
即: maxk z ,
由
4 0
1
x y
x
,得 ( )1,3B ,
当目标函数 z x y (图中虚线部分)经过点 B时, z有最大值, 1 3 2maxz ,
所以 2k ,即 [2, )k .
故答案为:[2, ) .
【点睛】本题考查线性规划,考查逻辑思维能力和计算能力,考查数形结合思想,属于常考
题.
14. 设数列{ }na 满足 1 23 (2 1) na a n a n ,若不等式 1 2 2 3 1 27logn na a a a a a n 对
任意 *n N 恒成立,则实数 的最小值是_____.
【答案】3
【解析】
【分析】
由数列的递推式可得
1
2 1na n
, 1
1 1 1 1( )
(2 1)(2 1) 2 2 1 2 1n na a
n n n n
,运用数列的裂
项相消求和和不等式恒成立问题解法,可得所求最小值.
【详解】解:数列{ }na 满足 1 23 (2 1) na a n a n ,①
可得 1 1a , 2n
时, 1 2 13 (2 3) 1na a n a n ,②
- 12 -
①②可得 (2 1) 1nn a ,即有
1
2 1na n
,对 1n 也成立,
则 1
1 1 1 1( )
(2 1)(2 1) 2 2 1 2 1n na a
n n n n
,
1 2 2 3 1 27logn na a a a a a n 即为
27
1 1 1 1 1 1 1 1(1 ) (1 ) log
2 3 3 5 2 1 2 1 2 2 1 2 1
n n
n n n n
,
可得 27
1log
2 1n
对任意 *n N 恒成立,
显然
1( )
2 1
f n
n
为递减数列, 1f 取得最大值
1
3
,
可得 27
1log
3
,解得 3
,
实数 的最小值为 3.
故答案为:3.
【点睛】本题考查数列的递推式的运用,数列的裂项相消求和,以及数列不等式恒成立的解
法,注意运用转化思想,考查化简运算能力、推理能力,属于中档题.
15. 从 2 个不同的红球,2 个不同的黄球,2 个不同的蓝球共 6 个球中任取 2 个,放入红、黄、
蓝色的三个袋子中,每个袋子至多放入 1 个球,且球色与袋色不同,则不同的放法有
_____________种.
【答案】42
【解析】
【分析】
根据题意,分 2 种情况讨论:①取出的两个球颜色相同;②取出的两个球颜色不同,有黄球
和蓝球,黄球和红球,红球和蓝球,共三种情况,分别求出每一类情况的放入方法种数,由
加法原理计算可得答案.
【详解】根据题意,分两类情况:
①若取出2个球全是同一种颜色,有3种可能,若为红色只需把它们放入蓝和黄即可,有
2
2 2A
(种),此时有3 2 6 (种);
②若取出的 2 个球为两种颜色的球,有
1 1
2 23 12C C (种),若为一红一黄,每个袋子至多放
入一个球,且球色与袋色不同,有 3 种方法,此时共有12 3 36 (种),
因此不同的放法有6 436 2 种.
故答案为:42.
- 13 -
【点睛】本题考查排列、组合的实际应用,注意按取出球的颜色相同与否分情况讨论.
16. 函数 ( ) sin 2 2cosf x x x 在区间[0, ]上的值域为________.
【答案】
3 3 3 3[ , ]
2 2
【解析】
【分析】
利用导数研究函数 sin2 2cosf x x x 的单调性,可得可得 sin2 2cosf x x x 的增区
间 为
50, , ,
6 6
, 减 区 间 为
5,
6 6
, 求 出
3 3 5 3 3, , 0 2, 2
6 2 6 2
f f f f
,从而可得结果.
【详解】 2' 2cos 2 2sin 2 2sin sin 1f x x x x x
2 2sin 1 sin 1x x ,
当
50, ,
6 6
x
时, ' 0f x ;
可得 sin2 2cosf x x x 的增区间为
50, , ,
6 6
,
当
5,
6 6
x
时, ' 0f x ,
可得 sin2 2cosf x x x 的减区间为
5,
6 6
,
3 3 5 3 3, , 0 2, 2
6 2 6 2
f f f f
,
3 3 3 3,
2 2
f x
,故答案为
3 3 3 3,
2 2
.
【点睛】本题主要考查利用导数判断函数的单调性以及函数的极值与最值,属于难题. 求函
数 f x 极值与最值的步骤:(1) 确定函数的定义域;(2) 求导数 f x ;(3) 解方程
0,f x 求出函数定义域内的所有根;(4) 列表检查 f x 在 0f x 的根 0x 左右两侧值
- 14 -
的符号,如果左正右负(左增右减),那么 f x 在 0x 处取极大值,如果左负右正(左减右增),
那么 f x 在 0x 处取极小值. (5)如果只有一个极值点,则在该处即是极值也是最值;(6)
如果求闭区间上的最值还需要比较端点值的函数值与极值的大小.
三、解答题:共 70 分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.第 17~21 题为必考题,每
个试题考生都必须作答.第 22、23 题为选考题,考生根据要求作答.
(一)必考题:共 60 分.
17. 已知锐角 ABC ,同时满足下列四个条件中的三个:
①
3
A
② 13a ③ 15c ④
1sin
3
C
(1)请指出这三个条件,并说明理由;
(2)求 ABC 的面积.
【答案】(1) ABC 同时满足①,②,③,理由见解析.(2)30 3
【解析】
【分析】
(1)判断三角形的满足条件,推出结果即可.
(2)利用余弦定理求出b,利用面积公式求解 ABC 的面积.
【详解】(1) ABC 同时满足①,②,③.
理由如下:
若 ABC 同时满足①,④,则在锐角 ABC 中,
1 1sin
3 2
C ,所以0
6
C
又因为
3
A
,所以
3 2
A C
所以
2
B
,这与 ABC 是锐角三角形矛盾,
所以 ABC 不能同时满足①,④,
所以 ABC 同时满足②,③.
因为 c a 所以C A 若满足④.
则
6
A C
,则
2
B
,这与 ABC 是锐角三角形矛盾.
故 ABC 不满足④.
- 15 -
故 ABC 满足①,②,③.
(2)因为 2 2 2 2 cosa b c bc A ,
所以
2 2 2 113 15 2 15
2
b b .
解得 8b 或 7b .
当 7b 时,
2 2 27 13 15cos 0
2 7 13
C
所以C为钝角,与题意不符合,所以 8b .
所以 ABC 的面积
1 sin 30 3
2
S bc A .
【点睛】本题主要考查解三角形中余弦定理的应用及面积公式的应用,属于中档题目.
18. 如图,已知多面体 1 1 1 1 1 1 1 1, , , ,ABCD ABC D AA BB CC DD 均垂直于平面 ABCD,
//AD BC, 1 1 2AB BC CD AA CC , 1 11, 4BB AD DD .
(1)证明: 1 1AC 平面 1 1CDDC ;
(2)求直线 1BC 与平面 1 1 1A BC 所成角的正弦值.
【答案】(1)证明见解析(2)
1
4
【解析】
【分析】
(1)连接 AC,证出 AC CD , 1CC AC ,利用线面垂直的判定定理可得 AC 平面
1 1CDDC ,再利用平行线的性质即可证出.
(2)解法一:由题意得 1 2 2BC ,延长DC, 1 1DC ,AB, 1 1A B 交于点G,取CG 中点M ,
连接 ,BM AC ,由 1 1// //BM AC AC ,可得点 B到平面 1 1 1A BC 的距离和点M 到平面 1 1 1A BC 的
- 16 -
距离相等,求出点M 到平面 1 1 1A BC 的距离,找到线面角即可求解;解法二:以D为坐标原点,
DA所在直线为 x轴,过点D且垂直于平面 1 1ADD A的直线为 y轴, 1DD 所在直线为 z轴建
立空间直角坐标系,求出平面 1 1 1A BC 的一个法向量, 1sin cos ,BC n
,利用向量的数量
积即可求解.
【详解】解:(1)证明:如图,连接 AC,
因为 1 1//AA CC ,且 1 1AA CC ,
所以四边形 1 1ACC A 为平行四边形,即 1 1 //AC AC .
又底面 ABCD为等腰梯形,且 2AB BC CD , 4AD ,所以 AC CD .
因为 1CC 平面 ,ABCD AC Ì平面 ABCD,
所以 1CC AC .
又 1CD CC C ,所以 AC 平面 1 1CDDC ,
所以 1 1AC 平面 1 1CDDC .
(2)解法一:由题意得 1 2 2BC ,延长DC, 1 1DC , AB, 1 1A B 交于点G,
取CG 中点M ,连接 ,BM AC .
因为 1 1// //BM AC AC ,
BM 平面 1 1 1A BC , 1 1AC 平面 1 1 1A BC ,
所以 //BM 平面 1 1 1A BC ,
所以点 B到平面 1 1 1A BC 的距离和点M 到平面 1 1 1A BC 的距离相等.
- 17 -
由(1)知 1 1AC 平面 1 1CDDC ,
又 1 1AC 平面 1 1 1A BC ,
所以平面 1 1 1ABC 平面 1 1CDDC .
过点M 作 1MH GD 于点H ,则MH 平面 1 1 1A BC ,
即点M 到平面 1 1 1A BC 的距离为
2
2
MH .
设直线 1BC 与平面 1 1 1A BC 所成的角为 ,
则
1
2
12sin
42 2
MH
BC
,
即直线 1BC 与平面 1 1 1A BC 所成角的正弦值为
1
4
.
解法二:以D为坐标原点,DA所在直线为 x轴,
过点D且垂直于平面 1 1ADD A的直线为 y轴,
1DD 所在直线为 z轴建立如图所示的空间直角坐标系,
则 1 1 1(3, 3,0), (4,0,2), (3, 3,1), (1, 3,2)B A B C ,
1 1 1( 2,0,2), ( 3, 3,0)BC AC
, 1 1 ( 2,0,1)B C
.
设平面 1 1 1A BC 的法向量 ( , , )n x y z
,
由
1 1
1 1
3 3 0,
2 0,
AC n x y
BC n x z
- 18 -
令 1x ,得 (1, 3, 2)n
.
设直线 1BC 与平面 1 1 1A BC 所成的角为 ,
则 1
2 1sin cos ,
42 2 2 2
BC n
,
即直线 1BC 与平面 1 1 1A BC 所成角的正弦值为
1
4
.
【点睛】本题考查直线与平面垂直的判定、线面角,考查空间想象能力和运算求解能力,属
于中档题.
19. 已知椭圆
2 2
2 2: 1( 0)x yC a b
a b
, 1F、 2F 为椭圆的左、右焦点,
21,
2
P
为椭圆
上一点,且 1
3 2| |
2
PF .
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设直线 : 2l x ,过点 2F 的直线交椭圆于 A、 B两点,线段 AB的垂直平分线分别交
直线 l、直线 AB于M 、 N 两点,当 MAN 最小时,求直线 AB的方程.
【答案】(1)
2
2 1
2
x y (2) 1 0x y 或 1 0x y .
【解析】
【分析】
(1)设椭圆的左焦点 1( ,0)F c ,由 1
3 2
2
PF ,解得 1c ,再结合椭圆的定义,求得 ,a b
的值,即可得到椭圆的方程;
(2)可设直线 : 1AB x ty ,联立方程组,求得 1 2 1 2,y y y y ,利用弦长公式,求得 | |MN
和 | |AN 的长,进而得到
2
2
2 3| |tan
| | 1
tMNMAN
AN t
,利用基本不等式,求得 t的值,
即可求解.
【详解】(1)设椭圆的左焦点 1( ,0)( 0)F c c ,则 2
1
1 3 2(1 )
2 2
PF c ,解得 1c ,
所以 2
2| |
2
PF ,则由椭圆定义 1 2 2 2 2PF PF a ,∴ 2a , 1b
- 19 -
故椭圆的标准方程为
2
2 1
2
x y .
(2)由题意直线 AB的斜率必定不为零,于是可设直线 : 1AB x ty ,
联立方程 2
2
1
1
2
x ty
x y
得 2 22 2 1 0t y ty ,
∵直线 AB交椭圆于 1 1,A x y , 2 2,B x y ,
∴ 2 2 24 4 2 8 1 0t t t
由韦达定理 1 2 2
2
2
ty y
t
, 1 2 2
1
2
y y
t
则 2 2N
ty
t
,∴
2
2 2
21 1
2 2N N
tx ty
t t
∵MN AB ,∴ MNk t ,∴
2
2 2
2 2
2 2 6| | 1 2 1
2 2
tMN t t
t t
又
2
2 2
1 2 2
1 1 2 1| | | | 1 1
2 2 2
tAN AB t y y t
t
∴
2
2
2 2
2 3| | 2tan 2 1 2 2 2 4
| | 1 1
tMNMAN t
AN t t
当且仅当
2
2
21
1
t
t
即 1t 时取等号.
此时直线 AB的方程为 1 0x y 或 1 0x y .
【点睛】本题主要考查椭圆的标准方程的求解、及直线与圆锥曲线的位置关系的综合应用,解
答此类题目,通常联立直线方程与椭圆(圆锥曲线)方程,应用一元二次方程根与系数的关
系进行求解,此类问题易错点是复杂式子的变形能力不足,导致错解,能较好的考查考生的
逻辑思维能力、运算求解能力、分析问题解决问题的能力等.
20. 计算 的最为稀奇的方法之一,要数 18 世纪法国的博物学家蒲丰和他的投针实验:在一
个平面上,用尺画一组相距为 a的平行线,一根长度为 a的针,扔到画了平行线的平面上,如
果针与线相交,则该次扔出被认为是有利的,否则是不利的.如图①,记针的中点为 M,设 M
到平行线的最短距离为 y,针与平行线所成角度为 x,容易发现随机情况下满足 0,x ,
- 20 -
0,
2
ay
,且针与线相交时需 sin
2
ay x .
(1)记实验次数为 n,其中有利次数为m,
①结合图②,利用几何概率模型计算一次实验结果有利的概率值;
②求出该实验中 的估计值(用 m,n 表示).
(2)若实验进行了 10000 次,每次实验结果相互不受影响,以 X 表示有利次数,试求 X 的期
望(用 表示),并求当 的估计值与实际值误差小于 0.01 的概率.
附:
10000
10000
0
2 21
i ik
i
i
P k C
;
k 6345 6346 6385 6386
P k 0.3332 0.3408 0.6556 0.6632
参考数值:
1 0.3193
0.01
,
1 0.3173
0.01
.
【答案】(1)①
2
;②
2n
m
;(2)
20000
,0.3148 .
【解析】
【分析】
(1)①先定积分求阴影部分的面积 1S 0
sin d
2
a x x
,再利用几何概型面积型计算概率,②
根据频率与概率的关系,得到 的估计值;
(2)有利次数 X 服从二项分布
210000,B
,计算期望,再由 的估计值与实际值误差小
于 0.01,列出不等式,求得有利次数 X 的范围,再出参考值和附表,得到答案.
【详解】(1)①图②中阴影部分即为符合 sin
2
ay x 的区域,阴影部分的面积 1S
而 1S
0
sin d
2
a x x a
,矩形面积 S
2
a ,
- 21 -
所以试验结果有利的概率 P
1 2
2
a
S
S
a
②由
2 m
n
,得
2n
m
,故该实验中 的估计值为
2n
m
.
(2)由题意,
2~ 10000,X B
,所以
2 2000010000EX
,
则估计值
2 20000n
m X
,由
20000 0.01
X
,得
20000 20000
0.01 0.01
X
,
由参考数值知6346 6386X ,
故所求概率为 6346 6386 6385 6346 0.3148P X P P .
【点睛】本题考查了利用定积分求面积,几何概型概率公式,二项分布,还考查了学生的阅
读理解能力,分析能力,运算能力,难度较大.
21. 已知 ln 1f x a x x , xg x x e , a为实数.
(1)讨论 f x 的单调性;
(2)设 h x f x g x ,求所有的实数值 a,使得对任意的 0x ,不等式 1h x e
恒成立.
【答案】(1)若 0a ,在 0, 上单调递减;若 0a ,在 0,a 上单调递增,在 ,a 上
单调递减;(2)a e .
【解析】
【分析】
(1)求出 f x ,分类讨论 a,① 0a 时, 0f x 恒成立;②当 0a ,当 0,x a 时,
0f x ;当 ,x a 时, 0f x ,可得函数的单调区间.
(2)分 0a , 0a , 0a 三种情况讨论不等式恒成立问题,
当 0a 和 0a 时,通过反例,说明不等式不能恒成立;
当 0a 时,求导的方法研究导函数 h x 的单调性,得出 h x 存在唯一零点 0x , 0
0
xa x e ,
进而求出函数最大值 0max h x h x ,通过构造函数 1ln 1 0tF t t t e t ,求出函
- 22 -
数的最小值,即 01
0 0ln 1 0xx x e ,所进而求出 0 1x , a e .
【详解】(1) 0a xf x x
x
.
若 0a ,则 0f x ,即 f x 在 0, 上单调递减;
若 0a ,当 0,x a 时, 0f x ;当 ,x a 时, 0f x .
即 f x 在 0,a 上单调递增,在 ,a 上单调递减.
(2) ln 1xh x a x e .
若 0a ,由于
1
0,1ae ,
1 1
1 1 1a ah e e e
,不符合题意;
若 0a , 1 xh x e ,
1 1 1
2
h e e
,不符合题意,
若 0a ,由于
x
xa xx e a eh
x x
单调递减且值域为 R,
则存在唯一的正实数 0x ,使得 0
0
xa x e ,
当 00,x x 时, 0h x ,
当 0 ,x x 时, 0h x ,
则 0 00
0 0 0 0max ln 1 ln 1 x x xh x h x a x e x e x e
由题设知,一定有:
0 0 0 01
0 0 0 0 0 0ln 1 1 ln 1 ln 1 0x x x xx e x e e e x x e x x e ①
令 1ln 1 0tF t t t e t .
则 11 ln tF t et , 1 0F ,且 F t 是单调增函数,
当 0,1t 时, 0F t ;当 1,t 时, 0F t .
所以, min
1 0F t F , 01
0 0ln 1 0xx x e ②
由①②知 0 1x ,故 a e .
【点睛】本题考查了导数的综合应用,考查数学运算能力和逻辑推理能力,分类讨论的数学
- 23 -
思想和转化的数学思想,属于难题.
(二)选考题:共 10 分.请考生在第 22、23 两题中任选一题作答.注意:只能做所选定的题
目.如果多做,则按所做的第一题计分,作答时请用 2B 铅笔在答题卡上将所选题号后的方框
涂黑.
22. 在平面直角坐标系 xOy中,曲线 1C 的参数方程为
2 2cos
2sin
x
y
( 为参数).以原点
O为极点, x轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线 2C 的极坐标方程为
2
2
3 cos 2 sin
.
(1)直接写出曲线 2C 的普通方程;
(2)设 A是曲线 1C 上的动点, B是曲线 2C 上的动点,求 AB 的最大值.
【答案】(1)
2
2 1
4
yx ;(2)
max
2 21 2
3
AB
【解析】
【分析】
(1)利用互化公式即可将曲线 2C 的极坐标方程化成普通方程;
(2)消去参数,求出曲线 1C 的普通方程为 2 22 4x y ( ) ,从而得出 2C 的参数方程,由
题可知, max max
2AB BC ,设 cos 2sinB ( , ),利用两点间的距离公式求出 BC ,运
用二次函数的性质求出 max
BC ,从而得出 AB 的最大值.
【详解】解:(1)曲线 2C 的普通方程为
2
2 1
4
yx ;
(2)由曲线 1C 的参数方程为
2 2cos
2sin
x
y
( 为参数),
得曲线 1C 的普通方程为 2 22 4x y ( ) ,
它是一个以 2 0C( ,)为圆心,半径等于 2的圆,
- 24 -
则曲线 2C 的参数方程为:
cos
(
2sin
x
y
为参数),
∵ A是曲线 1C 上的点, B是曲线 2C 上的点,
∴ max max
2AB BC .
设 cos 2sinB ( , ),
则 2 2 2= cos 2 4sin = 3cos 4cos 8BC ( )
22 28= 3 cos
3 3
,
∴当
2cos =
3
时,
max
28 2 21= =
3 3
BC ,
∴
max
2 21 2
3
AB .
【点睛】本题考查利用互化公式将极坐标方程转化为普通方程,利用消参法将参数方程化为
普通方程,运用曲线的参数方程表示点坐标,以及结合两点间的距离和二次函数的性质,求
出距离最值,考查转化思想和计算能力.
23. 已知实数正数 x, y 满足 1x y .
(1)解关于 x的不等式
52
2
x y x y ;
(2)证明: 2 2
1 11 1 9
x y
.
【答案】(1)
1 ,1
6
;(2)证明见解析.
【解析】
【分析】
(1)由已知得0 1x ,并把 1y x 代入不等式后利用绝对值的性质解不等式;
(2)把 2
1
x
和 2
1
y
中的分子 1 用 2( )x y 代换,然后化简后用基本不等式可证明.
【详解】(1) 1, 0, 0x y x y 且
- 25 -
0 1
52 52 2 2 1
2
x
x y x y
x x
0 10 1
1 11 2 12 1
2 22
xx
x x xx x
解得
1 1
6
x ,所以不等式的解集为
1 ,1
6
(2) 1,x y 且 0, 0x y ,
2 22 2
2 2 2 2
1 11 1
x y x x y y
x y x y
2 2
2 2
2 2xy y xy x
x y
2 2
2 2
2 2y y x x
x x y y
2 2 5x y
y x
2 22 5 9x y
y x
.
当且仅当
1
2
x y 时,等号成立.
【点睛】本题考查解绝对值不等式,考查不等式的证明.解题关键是“1”的代换,解不等式
是利用消元法,而不等式的证明用到了“1”的代换,代换时要注意次数的一致性,否则达不
到目的.
- 26 -
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