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- 2021-06-30 发布
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2013年全国统一高考数学试卷(文科)(新课标Ⅱ)
一、选择题:本大题共12小题.每小题5分,在每个小题给出的四个选项中,只有一项是符合要求的.
1.(5分)已知集合M={x|﹣3<x<1,x∈R},N={﹣3,﹣2,﹣1,0,1},则M∩N=( )
A.{﹣2,﹣1,0,1} B.{﹣3,﹣2,﹣1,0} C.{﹣2,﹣1,0} D.{﹣3,﹣2,﹣1}
2.(5分)=( )
A.2 B.2 C. D.1
3.(5分)设x,y满足约束条件 ,则z=2x﹣3y的最小值是( )
A.﹣7 B.﹣6 C.﹣5 D.﹣3
4.(5分)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知b=2,B=,C=,则△ABC的面积为( )
A.2+2 B. C.2﹣2 D.﹣1
5.(5分)设椭圆C:=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1、F2,P是C上的点PF2⊥F1F2,∠PF1F2=30°,则C的离心率为( )
A. B. C. D.
6.(5分)已知sin2α=,则cos2(α+)=( )
A. B. C. D.
7.(5分)执行如图的程序框图,如果输入的N=4,那么输出的S=( )
A.1+++
B.1+++
C.1++++
D.1++++
8.(5分)设a=log32,b=log52,c=log23,则( )
A.a>c>b B.b>c>a C.c>a>b D.c>b>a
9.(5分)一个四面体的顶点在空间直角坐标系O﹣xyz中的坐标分别是(1,0,1),(1,1,0),(0,1,1),(0,0,0),画该四面体三视图中的正视图时,以zOx平面为投影面,则得到正视图可以为( )
A. B. C. D.
10.(5分)设抛物线C:y2=4x的焦点为F,直线l过F且与C交于A,B两点.若|AF|=3|BF|,则l的方程为( )
A.y=x﹣1或y=﹣x+1 B.y=(x﹣1)或 y=﹣(x﹣1)
C.y=(x﹣1)或 y=﹣(x﹣1) D.y=(x﹣1)或 y=﹣(x﹣1)
11.(5分)已知函数f(x)=x3+ax2+bx+c,下列结论中错误的是( )
A.∃x0∈R,f(x0)=0
B.函数y=f(x)的图象是中心对称图形
C.若x0是f(x)的极小值点,则f(x )在区间(﹣∞,x0)上单调递减
D.若x0是f(x)的极值点,则f′(x0 )=0
12.(5分)若存在正数x使2x(x﹣a)<1成立,则a的取值范围是( )
A.(﹣∞,+∞) B.(﹣2,+∞) C.(0,+∞) D.(﹣1,+∞)
二、填空题:本大题共4小题,每小题4分.
13.(4分)从1,2,3,4,5中任意取出两个不同的数,其和为5的概率是 .
14.(4分)已知正方形ABCD的边长为2,E为CD的中点,则•= .
15.(4分)已知正四棱锥O﹣ABCD的体积为,底面边长为,则以O为球心,OA为半径的球的表面积为 .
16.(4分)函数y=cos(2x+φ)(﹣π≤φ<π)的图象向右平移个单位后,与函数y=sin(2x+)的图象重合,则φ= .
三、解答题:解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤.
17.(12分)已知等差数列{an}的公差不为零,a1=25,且a1,a11,a13成等比数列.
(Ⅰ)求{an}的通项公式;
(Ⅱ)求a1+a4+a7+…+a3n﹣2.
18.(12分)如图,直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,D,E分别是AB,BB1的中点
(Ⅰ)证明:BC1∥平面A1CD;
(Ⅱ)AA1=AC=CB=2,AB=,求三棱锥C﹣A1DE的体积.
19.(12分)经销商经销某种农产品,在一个销售季度内,每售出1t该产品获利润500元,未售出的产品,每1t亏损300元.根据历史资料,得到销售季度内市场需求量的频率分布直方图,如图所示.经销商为下一个销售季度购进了130t该农产品.以X(单位:t,100≤X≤150)表示下一个销售季度内的市场需求量,T(单位:元)表示下一个销售季度内经销该农产品的利润.
(Ⅰ)将T表示为X的函数;
(Ⅱ)根据直方图估计利润T不少于57000元的概率.
20.(12分)在平面直角坐标系xOy中,已知圆P在x轴上截得线段长为2,在y轴上截得线段长为2.
(Ⅰ)求圆心P的轨迹方程;
(Ⅱ)若P点到直线y=x的距离为,求圆P的方程.
21.(12分)已知函数f(x)=x2e﹣x
(Ⅰ)求f(x)的极小值和极大值;
(Ⅱ)当曲线y=f(x)的切线l的斜率为负数时,求l在x轴上截距的取值范围.
选做题.请考生在第22、23、24题中任选择一题作答,如果多做,则按所做的第一部分,作答时请写清题号.
22.【选修4﹣1几何证明选讲】
如图,CD为△ABC外接圆的切线,AB的延长线交直线CD于点D,E、F分别为弦AB与弦AC上的点,且BC•AE=DC•AF,B、E、F、C四点共圆.
(1)证明:CA是△ABC外接圆的直径;
(2)若DB=BE=EA,求过B、E、F、C四点的圆的面积与△ABC外接圆面积的比值.
23.已知动点P、Q都在曲线(β为参数)上,对应参数分别为β=α与β=2α(0<α<2π),M为PQ的中点.
(1)求M的轨迹的参数方程;
(2)将M到坐标原点的距离d表示为α的函数,并判断M的轨迹是否过坐标原点.
24.(14分)【选修4﹣﹣5;不等式选讲】
设a,b,c均为正数,且a+b+c=1,证明:
(Ⅰ)
(Ⅱ).
2013年全国统一高考数学试卷(文科)(新课标Ⅱ)
参考答案与试题解析
一、选择题:本大题共12小题.每小题5分,在每个小题给出的四个选项中,只有一项是符合要求的.
1.(5分)已知集合M={x|﹣3<x<1,x∈R},N={﹣3,﹣2,﹣1,0,1},则M∩N=( )
A.{﹣2,﹣1,0,1} B.{﹣3,﹣2,﹣1,0} C.{﹣2,﹣1,0} D.{﹣3,﹣2,﹣1}
【分析】找出集合M与N的公共元素,即可求出两集合的交集.
【解答】解:∵集合M={x|﹣3<x<1,x∈R},N={﹣3,﹣2,﹣1,0,1},
∴M∩N={﹣2,﹣1,0}.
故选:C.
【点评】此题考查了交集及其运算,熟练掌握交集的定义是解本题的关键.
2.(5分)=( )
A.2 B.2 C. D.1
【分析】通过复数的分子与分母同时求模即可得到结果.
【解答】解:===.
故选:C.
【点评】本题考查复数的模的求法,考查计算能力.
3.(5分)设x,y满足约束条件 ,则z=2x﹣3y的最小值是( )
A.﹣7 B.﹣6 C.﹣5 D.﹣3
【分析】先画出满足约束条件:,的平面区域,求出平面区域的各角点,然后将角点坐标代入目标函数,比较后,即可得到目标函数z=2x﹣3y的最小值.
【解答】解:根据题意,画出可行域与目标函数线如下图所示,
由得,
由图可知目标函数在点A(3,4)取最小值z=2×3﹣3×4=﹣6.
故选:B.
【点评】用图解法解决线性规划问题时,分析题目的已知条件,找出约束条件和目标函数是关键,可先将题目中的量分类、列出表格,理清头绪,然后列出不等式组(方程组)寻求约束条件,并就题目所述找出目标函数.然后将可行域各角点的值一一代入,最后比较,即可得到目标函数的最优解.
4.(5分)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知b=2,B=,C=,则△ABC的面积为( )
A.2+2 B. C.2﹣2 D.﹣1
【分析】
由sinB,sinC及b的值,利用正弦定理求出c的值,再求出A的度数,由b,c及sinA的值,利用三角形的面积公式即可求出三角形ABC的面积.
【解答】解:∵b=2,B=,C=,
∴由正弦定理=得:c===2,A=,
∴sinA=sin(+)=cos=,
则S△ABC=bcsinA=×2×2×=+1.
故选:B.
【点评】此题考查了正弦定理,三角形的面积公式,以及两角和与差的余弦函数公式,熟练掌握正弦定理是解本题的关键.
5.(5分)设椭圆C:=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1、F2,P是C上的点PF2⊥F1F2,∠PF1F2=30°,则C的离心率为( )
A. B. C. D.
【分析】设|PF2|=x,在直角三角形PF1F2中,依题意可求得|PF1|与|F1F2|,利用椭圆离心率的性质即可求得答案.
【解答】解:|PF2|=x,∵PF2⊥F1F2,∠PF1F2=30°,
∴|PF1|=2x,|F1F2|=x,
又|PF1|+|PF2|=2a,|F1F2|=2c
∴2a=3x,2c=x,
∴C的离心率为:e==.
故选:D.
【点评】本题考查椭圆的简单性质,求得|PF1|与|PF2|及|F1F2|是关键,考查理解与应用能力,属于中档题.
6.(5分)已知sin2α=,则cos2(α+)=( )
A. B. C. D.
【分析】所求式子利用二倍角的余弦函数公式化简,再利用诱导公式变形,将已知等式代入计算即可求出值.
【解答】解:∵sin2α=,
∴cos2(α+)=[1+cos(2α+)]=(1﹣sin2α)=×(1﹣)=.
故选:A.
【点评】此题考查了二倍角的余弦函数公式,以及诱导公式的作用,熟练掌握公式是解本题的关键.
7.(5分)执行如图的程序框图,如果输入的N=4,那么输出的S=( )
A.1+++
B.1+++
C.1++++
D.1++++
【分析】由程序中的变量、各语句的作用,结合流程图所给的顺序可知当条件满足时,用S+的值代替S得到新的S,并用k+1代替k,直到条件不能满足时输出最后算出的S值,由此即可得到本题答案.
【解答】解:根据题意,可知该按以下步骤运行
第一次:S=1,
第二次:S=1+,
第三次:S=1++,
第四次:S=1+++.
此时k=5时,符合k>N=4,输出S的值.
∴S=1+++
故选:B.
【点评】本题主要考查了直到型循环结构,循环结构有两种形式:当型循环结构和直到型循环结构,以及表格法的运用,属于基础题.
8.(5分)设a=log32,b=log52,c=log23,则( )
A.a>c>b B.b>c>a C.c>a>b D.c>b>a
【分析】判断对数值的范围,然后利用换底公式比较对数式的大小即可.
【解答】解:由题意可知:a=log32∈(0,1),b=log52∈(0,1),c=log23>1,
所以a=log32,b=log52=,
所以c>a>b,
故选:C.
【点评】本题考查对数值的大小比较,换底公式的应用,基本知识的考查.
9.(5分)一个四面体的顶点在空间直角坐标系O﹣xyz中的坐标分别是(1,0,1),(1,1,0),(0,1,1),(0,0,0),画该四面体三视图中的正视图时,以zOx平面为投影面,则得到正视图可以为( )
A. B. C. D.
【分析】由题意画出几何体的直观图,然后判断以zOx平面为投影面,则得到正视图即可.
【解答】解:因为一个四面体的顶点在空间直角坐标系O﹣xyz中的坐标分别是(1,0,1),(1,1,0),(0,1,1),(0,0,0),几何体的直观图如图,是正方体的顶点为顶点的一个正四面体,所以以zOx平面为投影面,则得到正视图为:
故选:A.
【点评】本题考查几何体的三视图的判断,根据题意画出几何体的直观图是解题的关键,考查空间想象能力.
10.(5分)设抛物线C:y2=4x的焦点为F,直线l过F且与C交于A,B两点.若
|AF|=3|BF|,则l的方程为( )
A.y=x﹣1或y=﹣x+1 B.y=(x﹣1)或 y=﹣(x﹣1)
C.y=(x﹣1)或 y=﹣(x﹣1) D.y=(x﹣1)或 y=﹣(x﹣1)
【分析】根据题意,可得抛物线焦点为F(1,0),由此设直线l方程为y=k(x﹣1),与抛物线方程联解消去x,得﹣y﹣k=0.再设A(x1,y1),B(x2,y2),由根与系数的关系和|AF|=3|BF|,建立关于y1、y2和k的方程组,解之可得k值,从而得到直线l的方程.
【解答】解:∵抛物线C方程为y2=4x,可得它的焦点为F(1,0),
∴设直线l方程为y=k(x﹣1)
由消去x,得﹣y﹣k=0
设A(x1,y1),B(x2,y2),
可得y1+y2=,y1y2=﹣4…(*)
∵|AF|=3|BF|,
∴y1+3y2=0,可得y1=﹣3y2,代入(*)得﹣2y2=且﹣3y22=﹣4,
消去y2得k2=3,解之得k=
∴直线l方程为y=(x﹣1)或y=﹣(x﹣1)
故选:C.
【点评】
本题给出抛物线的焦点弦AB被焦点F分成1:3的两部分,求直线AB的方程,着重考查了抛物线的标准方程、简单几何性质和直线与圆锥曲线的位置关系等知识,属于中档题.
11.(5分)已知函数f(x)=x3+ax2+bx+c,下列结论中错误的是( )
A.∃x0∈R,f(x0)=0
B.函数y=f(x)的图象是中心对称图形
C.若x0是f(x)的极小值点,则f(x )在区间(﹣∞,x0)上单调递减
D.若x0是f(x)的极值点,则f′(x0 )=0
【分析】对于A,对于三次函数f(x )=x3+ax2+bx+c,由于当x→﹣∞时,y→﹣∞,当x→+∞时,y→+∞,故在区间(﹣∞,+∞)肯定存在零点;
对于B,根据对称变换法则,求出对应中心坐标,可以判断;
对于C:采用取特殊函数的方法,若取a=﹣1,b=﹣1,c=0,则f(x)=x3﹣x2﹣x,利用导数研究其极值和单调性进行判断;
D:若x0是f(x)的极值点,根据导数的意义,则f′(x0 )=0,正确.
【解答】解:
A、对于三次函数f (x )=x3+ax2+bx+c,
A:由于当x→﹣∞时,y→﹣∞,当x→+∞时,y→+∞,
故∃x0∈R,f(x0)=0,故A正确;
B、∵f(﹣﹣x)+f(x)=(﹣﹣x)3+a(﹣﹣x)2+b(﹣﹣x)+c+x3+ax2+bx+c=﹣+2c,
f(﹣)=(﹣)3+a(﹣)2+b(﹣)+c=﹣+c,
∵f(﹣﹣x)+f(x)=2f(﹣),
∴点P(﹣,f(﹣))为对称中心,故B正确.
C、若取a=﹣1,b=﹣1,c=0,则f(x)=x3﹣x2﹣x,
对于f(x)=x3﹣x2﹣x,∵f′(x)=3x2﹣2x﹣1
∴由f′(x)=3x2﹣2x﹣1>0得x∈(﹣∞,﹣)∪(1,+∞)
由f′(x)=3x2﹣2x﹣1<0得x∈(﹣,1)
∴函数f(x)的单调增区间为:(﹣∞,﹣),(1,+∞),减区间为:(﹣,1),
故1是f(x)的极小值点,但f(x )在区间(﹣∞,1)不是单调递减,故C错误;
D:若x0是f(x)的极值点,根据导数的意义,则f′(x0 )=0,故D正确.
由于该题选择错误的,故选:C.
【点评】本题考查了导数在求函数极值中的应用,利用导数求函数的单调区间,及导数的运算.
12.(5分)若存在正数x使2x(x﹣a)<1成立,则a的取值范围是( )
A.(﹣∞,+∞) B.(﹣2,+∞) C.(0,+∞) D.(﹣1,+∞)
【分析】转化不等式为,利用x是正数,通过函数的单调性,求出a的范围即可.
【解答】解:因为2x(x﹣a)<1,所以,
函数y=是增函数,x>0,所以y>﹣1,即a>﹣1,
所以a的取值范围是(﹣1,+∞).
故选:D.
【点评】本题考查不等式的解法,函数单调性的应用,考查分析问题解决问题的能力.
二、填空题:本大题共4小题,每小题4分.
13.(4分)从1,2,3,4,5中任意取出两个不同的数,其和为5的概率是 0.2 .
【分析】由题意结合组合数公式可得总的基本事件数,再找出和为5的情形,由古典概型的概率公式可得答案.
【解答】解:从1,2,3,4,5中任意取出两个不同的数共有=10种情况,
和为5的有(1,4)(2,3)两种情况,
故所求的概率为:=0.2
故答案为:0.2
【点评】本题考查古典概型及其概率公式,属基础题.
14.(4分)已知正方形ABCD的边长为2,E为CD的中点,则•= 2 .
【分析】根据两个向量的加减法的法则,以及其几何意义,可得要求的式子为()•(),再根据两个向量垂直的性质,运算求得结果.
【解答】解:∵已知正方形ABCD的边长为2,E为CD的中点,则 =0,
故 =( )•()=()•()=﹣+﹣=4+0﹣0﹣=2,
故答案为 2.
【点评】本题主要考查两个向量的加减法的法则,以及其几何意义,两个向量垂直的性质,属于中档题.
15.(4分)已知正四棱锥O﹣ABCD的体积为,底面边长为,则以O为球心,OA为半径的球的表面积为 24π .
【分析】
先直接利用锥体的体积公式即可求得正四棱锥O﹣ABCD的高,再利用直角三角形求出正四棱锥O﹣ABCD的侧棱长OA,最后根据球的表面积公式计算即得.
【解答】解:如图,正四棱锥O﹣ABCD的体积V=sh=(×)×OH=,
∴OH=,
在直角三角形OAH中,OA===
所以表面积为4πr2=24π;
故答案为:24π.
【点评】本题考查锥体的体积、球的表面积计算,考查学生的运算能力,属基础题.
16.(4分)函数y=cos(2x+φ)(﹣π≤φ<π)的图象向右平移个单位后,与函数y=sin(2x+)的图象重合,则φ= .
【分析】根据函数图象平移的公式,可得平移后的图象为y=cos[2(x﹣)+φ]的图象,即y=cos(2x+φ﹣π)的图象.结合题意得函数y=sin(2x+)=的图象与y=cos(2x+φ﹣π)图象重合,由此结合三角函数的诱导公式即可算出φ的值.
【解答】解:函数y=cos(2x+φ)(﹣π≤φ<π)的图象向右平移 个单位后,得平移后的图象的函数解析式为
y=cos[2(x﹣)+φ]=cos(2x+φ﹣π),
而函数y=sin(2x+)=,
由函数y=cos(2x+φ)(﹣π≤φ<π)的图象向右平移 个单位后,与函数y=sin(2x+)的图象重合,得
2x+φ﹣π=,解得:φ=.
符合﹣π≤φ<π.
故答案为.
【点评】本题给出函数y=cos(2x+φ)的图象平移,求参数φ的值.着重考查了函数图象平移的公式、三角函数的诱导公式和函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换等知识,属于基础题.
三、解答题:解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤.
17.(12分)已知等差数列{an}的公差不为零,a1=25,且a1,a11,a13成等比数列.
(Ⅰ)求{an}的通项公式;
(Ⅱ)求a1+a4+a7+…+a3n﹣2.
【分析】(I)设等差数列{an}的公差为d≠0,利用成等比数列的定义可得,,再利用等差数列的通项公式可得,化为d(2a1+25d)=0,解出d即可得到通项公式an;
(II)由(I)可得a3n﹣2=﹣2(3n﹣2)+27=﹣6n+31,可知此数列是以25为首项,﹣6为公差的等差数列.利用等差数列的前n项和公式即可得出a1+a4+a7+…+a3n﹣2.
【解答】解:(I)设等差数列{an}的公差为d≠0,
由题意a1,a11,a13成等比数列,∴,
∴,化为d(2a1+25d)=0,
∵d≠0,∴2×25+25d=0,解得d=﹣2.
∴an=25+(n﹣1)×(﹣2)=﹣2n+27.
(II)由(I)可得a3n﹣2=﹣2(3n﹣2)+27=﹣6n+31,可知此数列是以25为首项,﹣6为公差的等差数列.
∴Sn=a1+a4+a7+…+a3n﹣2=
=
=﹣3n2+28n.
【点评】熟练掌握等差数列与等比数列的通项公式及其前n项和公式是解题的关键.
18.(12分)如图,直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,D,E分别是AB,BB1的中点
(Ⅰ)证明:BC1∥平面A1CD;
(Ⅱ)AA1=AC=CB=2,AB=,求三棱锥C﹣A1DE的体积.
【分析】(Ⅰ)连接AC1 交A1C于点F,则DF为三角形ABC1的中位线,故DF∥BC1.再根据直线和平面平行的判定定理证得
BC1∥平面A1CD.
(Ⅱ)由题意可得此直三棱柱的底面ABC为等腰直角三角形,由D为AB的中点可得CD⊥平面ABB1A1.求得CD的值,利用
勾股定理求得A1D、DE和A1E的值,可得A1D⊥DE.进而求得的值,再根据三棱锥C﹣A1DE的体积
为••CD,运算求得结果.
【解答】解:(Ⅰ)证明:连接AC1 交A1C于点F,则F为AC1的中点.
∵直棱柱ABC﹣A1B1C1中,D,E分别是AB,BB1的中点,故DF为三角形ABC1的中位线,故DF∥BC1.
由于DF⊂平面A1CD,而BC1不在平面A1CD中,故有BC1∥平面A1CD.
(Ⅱ)∵AA1=AC=CB=2,AB=2,故此直三棱柱的底面ABC为等腰直角三角形.
由D为AB的中点可得CD⊥平面ABB1A1 ,∴CD==.
∵A1D==,同理,利用勾股定理求得 DE=,A1E=3.
再由勾股定理可得+DE2=,∴A1D⊥DE.
∴==,
∴=••CD=1.
【点评】本题主要考查直线和平面平行的判定定理的应用,求三棱锥的体积,体现了数形结合的数学思想,属于中档题.
19.(12分)经销商经销某种农产品,在一个销售季度内,每售出1t该产品获利润500元,未售出的产品,每1t亏损300元.根据历史资料,得到销售季度内市场需求量的频率分布直方图,如图所示.经销商为下一个销售季度购进了130t该农产品.以X(单位:t,100≤X≤150)表示下一个销售季度内的市场需求量,T(单位:元)表示下一个销售季度内经销该农产品的利润.
(Ⅰ)将T表示为X的函数;
(Ⅱ)根据直方图估计利润T不少于57000元的概率.
【分析】(I)由题意先分段写出,当X∈[100,130)时,当X∈[130,150)时,和利润值,最后利用分段函数的形式进行综合即可.
(II)由(I)知,利润T不少于57000元,当且仅当120≤X≤150.再由直方图知需求量X∈[120,150]的频率为0.7,利用样本估计总体的方法得出下一个销售季度的利润T不少于57000元的概率的估计值.
【解答】解:(I)由题意得,当X∈[100,130)时,T=500X﹣300(130﹣X)=800X﹣39000,
当X∈[130,150]时,T=500×130=65000,
∴T=.
(II)由(I)知,利润T不少于57000元,当且仅当120≤X≤150.
由直方图知需求量X∈[120,150]的频率为0.7,
所以下一个销售季度的利润T不少于57000元的概率的估计值为0.7.
【点评】本题考查用样本的频率分布估计总体分布及识图的能力,求解的重点是对题设条件及直方图的理解,了解直方图中每个小矩形的面积的意义.
20.(12分)在平面直角坐标系xOy中,已知圆P在x轴上截得线段长为2,在y轴上截得线段长为2.
(Ⅰ)求圆心P的轨迹方程;
(Ⅱ)若P点到直线y=x的距离为,求圆P的方程.
【分析】(Ⅰ)由题意,可直接在弦心距、弦的一半及半径三者组成的直角三角形中利用勾股定理建立关于点P的横纵坐标的方程,整理即可得到所求的轨迹方程;
(Ⅱ)由题,可先由点到直线的距离公式建立关于点P的横纵坐标的方程,将此方程与(I)所求的轨迹方程联立,解出点P的坐标,进而解出圆的半径即可写出圆P的方程.
【解答】解:(Ⅰ)设圆心P(x,y),由题意得圆心到x轴的距离与半径之间的关系为2=﹣y2+r2,同理圆心到y轴的距离与半径之间的关系为3=﹣x2+r2,由两式整理得x2+3=y2+2,整理得y2﹣x2=1即为圆心P的轨迹方程,此轨迹是等轴双曲线
(Ⅱ)由P点到直线y=x的距离为得,=,即|x﹣y|=1,即x=y+1或y=x+1,分别代入y2﹣x2=1解得P(0,﹣1)或P(0,1)
若P(0,﹣1),此时点P在y轴上,故半径为,所以圆P的方程为(y+1)2+x2=3;
若P(0,1),此时点P在y轴上,故半径为,所以圆P的方程为(y﹣1)2+x2=3;
综上,圆P的方程为(y+1)2+x2=3或(y﹣1)2+x2=3
【点评】本题考查求轨迹方程的方法解析法及点的直线的距离公式、圆的标准方程与圆的性质,解题的关键是理解圆的几何特征,将几何特征转化为方程
21.(12分)已知函数f(x)=x2e﹣x
(Ⅰ)求f(x)的极小值和极大值;
(Ⅱ)当曲线y=f(x)的切线l的斜率为负数时,求l在x轴上截距的取值范围.
【分析】
(Ⅰ)利用导数的运算法则即可得出f′(x),利用导数与函数单调性的关系及函数的极值点的定义,即可求出函数的极值;
(Ⅱ)利用导数的几何意义即可得到切线的斜率,得出切线的方程,利用方程求出与x轴交点的横坐标,再利用导数研究函数的单调性、极值、最值即可.
【解答】解:(Ⅰ)∵f(x)=x2e﹣x,
∴f′(x)=2xe﹣x﹣x2e﹣x=e﹣x(2x﹣x2),
令f′(x)=0,解得x=0或x=2,
令f′(x)>0,可解得0<x<2;
令f′(x)<0,可解得x<0或x>2,
故函数在区间(﹣∞,0)与(2,+∞)上是减函数,在区间(0,2)上是增函数.
∴x=0是极小值点,x=2极大值点,又f(0)=0,f(2)=.
故f(x)的极小值和极大值分别为0,.
(Ⅱ)设切点为(),
则切线方程为y﹣=(x﹣x0),
令y=0,解得x==,
∵曲线y=f(x)的切线l的斜率为负数,
∴(<0,
∴x0<0或x0>2,
令,
则=.
①当x0<0时,0,即f′(x0)>0,∴f(x0)在(﹣∞,0)上单调递增,∴f(x0)<f(0)=0;
②当x0>2时,令f′(x0)=0,解得.
当时,f′(x0)>0,函数f(x0)单调递增;当时,f′(x0)<0,函数f(x0)单调递减.
故当时,函数f(x0)取得极小值,也即最小值,且=.
综上可知:切线l在x轴上截距的取值范围是(﹣∞,0)∪.
【点评】本题考查利用导数求函数的极值与利用导数研究函数的单调性、切线、函数的值域,综合性强,考查了推理能力和计算能力.
选做题.请考生在第22、23、24题中任选择一题作答,如果多做,则按所做的第一部分,作答时请写清题号.
22.【选修4﹣1几何证明选讲】
如图,CD为△ABC外接圆的切线,AB的延长线交直线CD于点D,E、F分别为弦AB与弦AC上的点,且BC•AE=DC•AF,B、E、F、C四点共圆.
(1)证明:CA是△ABC外接圆的直径;
(2)若DB=BE=EA,求过B、E、F、C四点的圆的面积与△ABC外接圆面积的比值.
【分析】(1)已知CD为△ABC外接圆的切线,利用弦切角定理可得∠DCB=∠A,及BC•AE=DC•AF,可知△CDB∽△AEF,于是∠CBD=∠AFE.
利用B、E、F、C四点共圆,可得∠CFE=∠DBC,进而得到∠CFE=∠AFE=90°即可证明CA是△ABC外接圆的直径;
(2)要求过B、E、F、C四点的圆的面积与△ABC外接圆面积的比值.只需求出其外接圆的直径的平方之比即可.由过B、E、F、C四点的圆的直径为CE,及DB=BE,可得CE=DC,利用切割线定理可得DC2=DB•DA,CA2=CB2+BA2,都用DB表示即可.
【解答】(1)证明:∵CD为△ABC外接圆的切线,∴∠DCB=∠A,
∵BC•AE=DC•AF,∴.
∴△CDB∽△AEF,∴∠CBD=∠AFE.
∵B、E、F、C四点共圆,∴∠CFE=∠DBC,∴∠CFE=∠AFE=90°.
∴∠CBA=90°,∴CA是△ABC外接圆的直径;
(2)连接CE,∵∠CBE=90°,
∴过B、E、F、C四点的圆的直径为CE,由DB=BE,得CE=DC,
又BC2=DB•BA=2DB2,
∴CA2=4DB2+BC2=6DB2.
而DC2=DB•DA=3DB2,
故过B、E、F、C四点的圆的面积与△ABC面积的外接圆的面积比值==.
【点评】熟练掌握弦切角定理、相似三角形的判定与性质、四点共圆的性质、直径的判定、切割线定理、勾股定理等腰三角形的性质是解题的关键.
23.已知动点P、Q都在曲线(β为参数)上,对应参数分别为β=α与β=2α(0<α<2π),M为PQ的中点.
(1)求M的轨迹的参数方程;
(2)将M到坐标原点的距离d表示为α的函数,并判断M的轨迹是否过坐标原点.
【分析】(1)利用参数方程与中点坐标公式即可得出;
(2)利用两点之间的距离公式、三角函数的单调性即可得出.
【解答】解:(1)依题意有P(2cosα,2sinα),Q(2cos2α,2sin2α),
因此M(cosα+cos2α,sinα+sin2α).
M的轨迹的参数方程为为参数,0<α<2π).
(2)M点到坐标原点的距离d=(0<α<2π).
当α=π时,d=0,故M的轨迹过坐标原点.
【点评】本题考查了参数方程与中点坐标公式、两点之间的距离公式、三角函数的单调性,考查了推理能力与计算能力,属于中档题.
24.(14分)【选修4﹣﹣5;不等式选讲】
设a,b,c均为正数,且a+b+c=1,证明:
(Ⅰ)
(Ⅱ).
【分析】(Ⅰ)依题意,由a+b+c=1⇒(a+b+c)2=1⇒a2+b2+c2+2ab+2bc+2ca=1,利用基本不等式可得3(ab+bc+ca)≤1,从而得证;
(Ⅱ)利用基本不等式可证得:+b≥2a,+c≥2b,+a≥2c,三式累加即可证得结论.
【解答】证明:(Ⅰ)由a2+b2≥2ab,b2+c2≥2bc,c2+a2≥2ca得:
a2+b2+c2≥ab+bc+ca,
由题设得(a+b+c)2=1,即a2+b2+c2+2ab+2bc+2ca=1,
所以3(ab+bc+ca)≤1,即ab+bc+ca≤.
(Ⅱ)因为+b≥2a,+c≥2b,+a≥2c,
故+++(a+b+c)≥2(a+b+c),即++≥a+b+c.
所以++≥1.
【点评】本题考查不等式的证明,突出考查基本不等式与综合法的应用,考查推理论证能力,属于中档题.
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