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2016-2017学年河南省许昌市三校联考高二(下)第一次月考数学试卷(理科)
一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1.命题“对任意x∈R,都有x2≥0”的否定为( )
A.存在x0∈R,使得x02<0 B.对任意x∈R,使得x2<0
C.存在x0∈R,都有 D.不存在x∈R,使得x2<0
2.椭圆=1的离心率为,则k的值为( )
A.﹣21 B.21 C.﹣或21 D.或21
3.如图,在长方体ABCD﹣A1B1C1D1中,AB=BC=2,AA1=1,则AC1与平面A1B1C1D1所成角的正弦值为( )
A. B. C. D.
4.已知命题p:f(x)=ax(a>0且a≠1)是单调增函数:命题q:∀x∈(,),sinx>cosx,则下列命题为真命题的是( )
A.p∧q B.p∨¬q C.¬p∧¬q D.¬p∧q
5.“(m﹣1)(a﹣1)>0”是“logam>0”的一个( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
6.设△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.若a=2,c=2,cosA=.且b<c,则b=( )
A.3 B.2 C.2 D.
7.已知数列{an}满足•••…•=(n∈N*),则 a10=( )
A.e30 B.e C.e D.e40
8.若实数x、y满足条件,则z=x+3y的最大值为( )
A.9 B.11 C.12 D.16
9.在△ABC中,若sin(A﹣B)=1+2cos(B+C)sin(A+C),则△ABC的形状一定是( )
A.等边三角形 B.不含60°的等腰三角形
C.钝角三角形 D.直角三角形
10.已知斜率为3的直线l与双曲线C: =1(a>0,b>0)交于A,B两点,若点P(6,2)是AB的中点,则双曲线C的离心率等于( )
A. B. C.2 D.
11.已知正项等比数列{an}满足:a7=a6+2a5,若存在两项am,an使得=4a1,则+的最小值为( )
A. B. C. D.不存在
12.如图,F1,F2是双曲线C:﹣=1(a>0,b>0)的左、右两个焦点.若直线y=x与双曲线C交于P、Q两点,且四边形PF1QF2为矩形,则双曲线的离心率为( )
A.2+ B.2+ C. D.
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分)
13.已知A(2,﹣5,1),B(2,﹣2,4),C(1,﹣4,1),则向量与的夹角等于 .
14.若关于x的不等式ax2﹣6x+a2<0的解集为(1,m),则实数m= .
15.在等比数列{an}中,a1+an=82,a3•an﹣2=81,且数列{an}的前n项和Sn=121,则此数列的项数n等于 .
16.椭圆的左焦点为F,直线x=m与椭圆相交于点A、B,当△FAB的周长最大时,△FAB的面积是 .
三、解答题(解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)
17.△ABC的面积是30,内角A,B,C所对边长分别为a,b,c,cosA=.
(Ⅰ)求•;
(Ⅱ)若c﹣b=1,求a的值.
18.已知p:∃x∈R,cos2x﹣sinx+2≤m;q:函数y=()在[2,+∞)上单调递减,若p∨q为真命题,p∧q为假命题,求实数m的取值范围.
19.在公比为正数的等比数列{an}中,a3﹣a1=,a2=﹣,数列{bn}的前n项和Sn=n2.
(1)求数列{an}和{bn}的通项公式;
(2)求数列{anbn}的前n项和Tn.
20.如图,F1、F2分别是椭圆C:(a>b>0)的左、右焦点,A是椭圆C的顶点,B是直线AF2与椭圆C的另一个交点,∠F1AF2=60°.
(Ⅰ)求椭圆C的离心率;
(Ⅱ)已知△AF1B的面积为40,求a,b 的值.
21.如图,矩形ABCD和梯形BEFC所在平面互相垂直,BE∥CF,∠BCF=∠CEF=90°.AD=,EF=2
(1)求证:AE∥平面DCF;
(2)当AB的长为何值时,二面角A﹣EF﹣C的大小为60°.
22.已知椭圆C: +=1(a>b>0)的上下两个焦点分别为F1,F2,过点F1与y轴垂直的直线交椭圆C于M,N两点,△MNF2的面积为,椭圆C的离心率为
(Ⅰ)求椭圆C的标准方程;
(Ⅱ)已知O为坐标原点,直线l:y=kx+m与y轴交于点P,与椭圆C交于A,B两个不同的点,若存在实数λ,使得+λ=4,求m的取值范围.
2016-2017学年河南省许昌市三校联考高二(下)第一次月考数学试卷(理科)
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,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)
1.命题“对任意x∈R,都有x2≥0”的否定为( )
A.存在x0∈R,使得x02<0 B.对任意x∈R,使得x2<0
C.存在x0∈R,都有 D.不存在x∈R,使得x2<0
【考点】命题的否定;全称命题.
【分析】根据全称命题“∀x∈M,p(x)”的否定为特称命题:“∃x0∈M,¬p(x)”即可得出.
【解答】解:根据全称命题的否定是特称命题可得:
命题“对任意x∈R,都有x2≥0”的否定为“∃x0∈R,使得”.
故选A.
2.椭圆=1的离心率为,则k的值为( )
A.﹣21 B.21 C.﹣或21 D.或21
【考点】椭圆的简单性质.
【分析】依题意,需对椭圆的焦点在x轴与在y轴分类讨论,从而可求得k的值.
【解答】解:若a2=9,b2=4+k,则c=,
由=,即=得k=﹣;
若a2=4+k,b2=9,则c=,
由=,即=,解得k=21.
故选C.
3.如图,在长方体ABCD﹣A1B1C1D1中,AB=BC=2,AA1=1,则AC1与平面A1B1C1D1所成角的正弦值为( )
A. B. C. D.
【考点】空间中直线与平面之间的位置关系.
【分析】由题意连接A1C1,则∠AC1A1为所求的角,在△AC1A1计算.
【解答】解:连接A1C1,在长方体ABCD﹣A1B1C1D1中,
∴A1A⊥平面A1B1C1D1,则∠AC1A1为AC1与平面A1B1C1D1所成角.
在△AC1A1中,sin∠AC1A1===.
故选D.
4.已知命题p:f(x)=ax(a>0且a≠1)是单调增函数:命题q:∀x∈(,),sinx>cosx,则下列命题为真命题的是( )
A.p∧q B.p∨¬q C.¬p∧¬q D.¬p∧q
【考点】复合命题的真假.
【分析】命题p:f(x)=ax(a>0且a≠1)的单调性与a的取值有关,即可判断出真假;命题q:利用三角函数的单调性即可判断出真假.再利用复合命题真假的判定方法即可得出.
【解答】解:命题p:f(x)=ax(a>0且a≠1)的单调性与a的取值有关,0<a<1时,函数f(x)单调递减,可知是假命题;
命题q:∀x∈(,),sinx>cosx,是真命题.
则下列命题为真命题的是:(¬p)∧q.
故选:D.
5.“(m﹣1)(a﹣1)>0”是“logam>0”的一个( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【考点】必要条件、充分条件与充要条件的判断.
【分析】根据对数函数的图象和性质,解对数不等式,利用充分条件和必要条件的定义进行判断.
【解答】解:当“(m﹣1)(a﹣1)>0”时,则或,此时logam可能无意义,故“logam>0”不一定成立,
而当“logam>0”时,则或,“(m﹣1)(a﹣1)>0”成立,
故“(m﹣1)(a﹣1)>0”是“logam>0”的一个必要不充分条件,
故选:B
6.设△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.若a=2,c=2,cosA=.且b<c,则b=( )
A.3 B.2 C.2 D.
【考点】正弦定理.
【分析】运用余弦定理:a2=b2+c2﹣2bccosA,解关于b的方程,结合b<c,即可得到b=2.
【解答】解:a=2,c=2,cosA=.且b<c,
由余弦定理可得,
a2=b2+c2﹣2bccosA,
即有4=b2+12﹣4×b,
解得b=2或4,
由b<c,可得b=2.
故选:C.
7.已知数列{an}满足•••…•=(n∈N*),则 a10=( )
A.e30 B.e C.e D.e40
【考点】数列的概念及简单表示法.
【分析】利用作差法求出lnan=,n≥2,进行求解即可
【解答】解:∵•••…•=(n∈N*),
∴•••…•=(n∈N*),
∴lnan=,n≥2,
∴an=e,
∴a10=e,
故选B.
8.若实数x、y满足条件,则z=x+3y的最大值为( )
A.9 B.11 C.12 D.16
【考点】简单线性规划.
【分析】作出不等式组对应的平面区域,利用z的几何意义,利用利用数形结合即可得到结论.
【解答】解:作出不等式组对应的平面区域如图:
由z=x+3y,得,
平移直线,由图象可知当
,经过点C时,直线截距最大,此时z最大.
由得,即C(2,3),
此时z=x+3y=2+3×3=11,
故选:B.
9.在△ABC中,若sin(A﹣B)=1+2cos(B+C)sin(A+C),则△ABC的形状一定是( )
A.等边三角形 B.不含60°的等腰三角形
C.钝角三角形 D.直角三角形
【考点】两角和与差的正弦函数.
【分析】利用三角形内角和定理、诱导公式、和差公式即可得出.
【解答】解:∵sin(A﹣B)=1+2cos(B+C)sin(A+C),
∴sinAcosB﹣cosAsinB=1﹣2cosAsinB,
∴sinAcosB+cosAsinB=1,
∴sin(A+B)=1,
∴sinC=1.
∵C∈(0,π),
∴.
∴△ABC的形状一定是直角三角形.
故选:D.
10.已知斜率为3的直线l与双曲线C: =1(a>0,b>0)交于A,B两点,若点P(6,2)是AB的中点,则双曲线C的离心率等于( )
A. B. C.2 D.
【考点】双曲线的简单性质.
【分析】设A(x1,y1),B(x2,y2),根据AB的中点P的坐标,表示出斜率,从而得到关于a、b的关系式,再求离心率.
【解答】解:设A(x1,y1),B(x2,y2),
则代入双曲线方程,相减可得﹣,
∵点P(6,2)是AB的中点,
∴x1+x2=12,y1+y2=4,
∵直线l的斜率为3,∴=3,
∴a2=b2,c2=2a2,
∴e=.
故选A.
11.已知正项等比数列{an}满足:a7=a6+2a5,若存在两项am,an使得=4a1,则+的最小值为( )
A. B. C. D.不存在
【考点】基本不等式在最值问题中的应用;数列与不等式的综合.
【分析】{an}为等比数列,可设首项为a1,公比为q,从而由a7=a6+2a5可以得出公比q=2,而由可以得出m+n=6,从而得到,从而便得到
,这样可以看出,根据基本不等式即可得出的最小值.
【解答】解:设数列{an}的首项为a1,公比为q,则由a7=a6+2a5得:
;
∴q2﹣q﹣2=0;
∵an>0;
∴解得q=2;
∴由得:;
∴2m+n﹣2=24;
∴m+n﹣2=4,m+n=6;
∴;
∴=,,即n=2m时取“=”;
∴的最小值为.
故选:A.
12.如图,F1,F2是双曲线C:﹣=1(a>0,b>0)的左、右两个焦点.若直线y=x与双曲线C交于P、Q两点,且四边形PF1QF2为矩形,则双曲线的离心率为( )
A.2+ B.2+ C. D.
【考点】双曲线的简单性质.
【分析】由题意,矩形的对角线长相等,由此建立方程,找出a,c的关系,即可求出双曲线的离心率.
【解答】解:由题意,矩形的对角线长相等,
y=x代入﹣=1,可得x=±,
∴•=c,
∴2a2b2=(b2﹣a2)c2,
∴2a2(c2﹣a2)=(c2﹣2a2)c2,
∴2(e2﹣1)=e4﹣2e2,
∴e4﹣4e2+2=0,
∵e>1,∴e2=2+,
∴e=.
故选:C.
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分)
13.已知A(2,﹣5,1),B(2,﹣2,4),C(1,﹣4,1),则向量与的夹角等于 .
【考点】数量积表示两个向量的夹角.
【分析】利用两个向量数量积公式求出 =3,再由两个向量的数量积的定义求出=6cosθ,故有3=
6cosθ,解出cosθ 的值,再由0≤θ≤π,可得 θ 的值.
【解答】解: =(2,﹣2,4)﹣(2,﹣5,1)=(0,3,3),
=(1,﹣4,1)﹣(2,﹣5,1)=(﹣1,1,0),
∴=(0,3,3)•(﹣1,1,0)=0+3+0=3.
再由||=3,||=,设向量与的夹角θ,
则有 =||•||cosθ=3• cosθ=6cosθ.
故有3=6cosθ,∴cosθ=.
再由 0≤θ≤π,可得 θ=.
故答案为.
14.若关于x的不等式ax2﹣6x+a2<0的解集为(1,m),则实数m= 2 .
【考点】一元二次不等式的解法.
【分析】根据一元二次不等式与对应一元二次方程的关系,结合根与系数的关系,求出m的值.
【解答】解:∵关于x的不等式ax2﹣6x+a2<0的解集为(1,m),
∴方程ax2﹣6x+a2=0的两个实数根1和m,且m>1;
由根与系数的关系得,
,
解得m=2或m=﹣3;
∴m=2.
故答案为:2.
15.在等比数列{an}中,a1+an=82,a3•an﹣2=81,且数列{an}的前n项和Sn=121,则此数列的项数n等于 5 .
【考点】等比数列的前n项和.
【分析】由题意易得a1和an是方程x2﹣82x+81=0的两根,求解方程得到两根,分数列递增和递减可得a1,an,再由Sn=121得q,进一步可得n值.
【解答】解:由等比数列的性质可得a1an=a3•an﹣2=81,
又a1+an=82,
∴a1和an是方程x2﹣82x+81=0的两根,
解方程可得x=1或x=81,
若等比数列{an}递增,则a1=1,an=81,
∵Sn=121,∴==121,
解得q=3,∴81=1×3n﹣1,解得n=5;
若等比数列{an}递减,则a1=81,an=1,
∵Sn=121,∴==121,
解得q=,∴1=81×()n﹣1,解得n=5.
综上,数列的项数n等于5.
故答案为:5.
16.椭圆的左焦点为F,直线x=m与椭圆相交于点A、B,当△FAB的周长最大时,△FAB的面积是 3 .
【考点】椭圆的简单性质.
【分析】先画出图象,结合图象得到△FAB的周长最大时对应的直线所在位置.即可求出结论.
【解答】解:设椭圆的右焦点为E.如图:
由椭圆的定义得:△FAB的周长:AB+AF+BF=AB+(2a﹣AE)+(2a﹣BE)=4a+AB﹣AE﹣BE;
∵AE+BE≥AB;
∴AB﹣AE﹣BE≤0,当AB过点E时取等号;
∴AB+AF+BF=4a+AB﹣AE﹣BE≤4a;
即直线x=m过椭圆的右焦点E时△FAB的周长最大;
此时△FAB的高为:EF=2.
此时直线x=m=c=1;
把x=1代入椭圆的方程得:y=±.
∴AB=3.
所以:△FAB的面积等于:S△FAB=×3×EF=×3×2=3.
故答案为:3.
三、解答题(解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)
17.△ABC的面积是30,内角A,B,C所对边长分别为a,b,c,cosA=.
(Ⅰ)求•;
(Ⅱ)若c﹣b=1,求a的值.
【考点】余弦定理的应用;平面向量数量积的运算;同角三角函数间的基本关系.
【分析】根据本题所给的条件及所要求的结论可知,需求bc的值,考虑已知△ABC的面积是30,cosA=,所以先求sinA的值,然后根据三角形面积公式得bc的值.第二问中求a的值,根据第一问中的结论可知,直接利用余弦定理即可.根据同角三角函数关系,由cosA=得sinA的值,再根据△ABC面积公式得bc=156;直接求数量积•.由余弦定理a2=b2+c2
﹣2bccosA,代入已知条件c﹣b=1,及bc=156求a的值.
【解答】解:由cosA=,得sinA==.
又sinA=30,∴bc=156.
(Ⅰ)•=bccosA=156×=144.
(Ⅱ)a2=b2+c2﹣2bccosA=(c﹣b)2+2bc(1﹣cosA)=1+2•156•(1﹣)=25,
∴a=5.
18.已知p:∃x∈R,cos2x﹣sinx+2≤m;q:函数y=()在[2,+∞)上单调递减,若p∨q为真命题,p∧q为假命题,求实数m的取值范围.
【考点】复合命题的真假.
【分析】分别求出p,q为真时的m的范围,通过讨论p,q的真假,确定m的范围即可.
【解答】解:由cos2x﹣sinx+2=﹣2+,
当sinx=1时,cos2x﹣sinx+2取最小值0,
若P为真命题,则m≥0,
若q为真命题,则≤2,m≤8,
由题意知,p,q中有且只有一个为真命题,
若p真q假,则m>8;
若 p假q真,则m<0
综上,实数m的取值范围为(﹣∞,0)∪(8,+∞).
19.在公比为正数的等比数列{an}中,a3﹣a1=,a2=﹣,数列{bn}的前n项和Sn=n2.
(1)求数列{an}和{bn}的通项公式;
(2)求数列{anbn}的前n项和Tn.
【考点】数列的求和;数列递推式.
【分析】(1)利用等比数列的通项公式可得an,利用数列递推关系可得bn.
(2)利用“错位相减法”、等比数列的求和公式即可得出.
【解答】解:(1)设数列{an}的公比为q>0,∵a3﹣a1=,a2=﹣,∴=,a1q=﹣.
可得q=或q=﹣3(舍去),则a1=﹣.
∴an=﹣×,
∵Sn=n2,∴b1=S1=1.
n≥2时,bn=Sn﹣Sn﹣1=n2﹣(n﹣1)2=2n﹣1.
当n=1时,b1=1也符合上式.
∴bn=2n﹣1.
综上,an=﹣×,bn=2n﹣1.
(2)由(1)知:anbn=﹣2(2n﹣1).
∴Tn=﹣2+…+(2n﹣1)×…①
=﹣2+…+(2n﹣3)+(2n﹣1)…②
①﹣②得: =﹣2+…+2×﹣(2n﹣1)×=﹣2,
∴Tn=﹣2+(2n+2).
20.如图,F1、F2分别是椭圆C:(a>b>0)的左、右焦点,A是椭圆C的顶点,B是直线AF2与椭圆C的另一个交点,∠F1AF2=60°.
(Ⅰ)求椭圆C的离心率;
(Ⅱ)已知△AF1B的面积为40,求a,b 的值.
【考点】椭圆的简单性质;余弦定理.
【分析】(Ⅰ)直接利用∠F1AF2=60°,求椭圆C的离心率;
(Ⅱ)设|BF2|=m,则|BF1|=2a﹣m,利用余弦定理以及已知△AF1B的面积为40,直接求a,b 的值.
【解答】解:(Ⅰ)∠F1AF2=60°⇔a=2c⇔e==.
(Ⅱ)设|BF2|=m,则|BF1|=2a﹣m,
在三角形BF1F2中,|BF1|2=|BF2|2+|F1F2|2﹣2|BF2||F1F2|cos120°
⇔(2a﹣m)2=m2+a2+am.⇔m=.
△AF1B面积S=|BA||F1A|sin60°
⇔=40
⇔a=10,
∴c=5,b=5.
21.如图,矩形ABCD和梯形BEFC所在平面互相垂直,BE∥CF,∠BCF=∠CEF=90°.AD=,EF=2
(1)求证:AE∥平面DCF;
(2)当AB的长为何值时,二面角A﹣EF﹣C的大小为60°.
【考点】二面角的平面角及求法;直线与平面平行的判定.
【分析】(1)过E作EG⊥CF于G,连接DG,推导出四边形ADGE为平行四边形,从而AE∥DG,由此能证明AE∥平面DCF.
(2)分别以直线BE、BC、BA所在的直线为x轴,y轴,z轴,建立空间直角坐标系,利用向量法能求出当AB=时,二面角A﹣EF﹣C的大小为60°.
【解答】证明:(1)过E作EG⊥CF于G,连接DG,则四边形BCGE为矩形.
又ABCD为矩形,∴AD平行且等于EG,
∴四边形ADGE为平行四边形,∴AE∥DG,
∵AE⊄平面DCF,DG⊂平面DCF,∴AE∥平面DCF.
解:(2)分别以直线BE、BC、BA所在的直线为x轴,y轴,z轴,建立空间直角坐标系,
依题意可得:B(0,0,0),C(0,,0),E(3,0,0),F(4,,0),
设AB=m,则A(0,0,m).
=(3,0,﹣m),=(1,,0),
平面CEF的法向量=(0,0,1).
设平面AEF的法向量=(x,y,z),
则,取z=9,得=(3m,﹣m,9)
∵二面角A﹣EF﹣C的大小为60°,
∴cos60°==,解得m=.
∴当AB=时,二面角A﹣EF﹣C的大小为60°.
22.已知椭圆C: +=1(a>b>0)的上下两个焦点分别为F1,F2,过点F1与y轴垂直的直线交椭圆C于M,N两点,△MNF2的面积为,椭圆C的离心率为
(Ⅰ)求椭圆C的标准方程;
(Ⅱ)已知O为坐标原点,直线l:y=kx+m与y轴交于点P,与椭圆C交于A,B两个不同的点,若存在实数λ,使得+λ=4,求m的取值范围.
【考点】椭圆的简单性质.
【分析】(Ⅰ)根据已知设椭圆的焦距2c,当y=c时,|MN|=|x1﹣x2|=,由题意得,△MNF2的面积为|MN|×|F1F2|=c|MN|=,又∵,解得a、b即可.
(Ⅱ)设A(x1,y1),B(x2,y2),P(0,y0),分类讨论:当m=0时,利用椭圆的对称性即可得出;m≠0时,直线AB的方程与椭圆的方程联立得到△>0及根与系数的关系,再利用向量相等,代入计算即可得出.
【解答】解:(Ⅰ)根据已知设椭圆的焦距2c,当y=c时,|MN|=|x1﹣x2|=,
由题意得,△MNF2的面积为|MN|×|F1F2|=c|MN|=,
又∵,解得b2=1,a2=4,
椭圆C的标准方程为:x2+.
(Ⅱ)当m=0时,则P(0,0),由椭圆的对称性得,
∴m=0时,存在实数λ,使得+λ=4,
当m≠0时,由+λ=4,得,
∵A、B、p三点共线,∴1+λ=4,⇒λ=3⇒
设A(x1,y1),B(x2,y2)
由,得(k2+4)x2+2mkx+m2﹣4=0,
由已知得△=4m2k2﹣4(k2+4)(m2﹣4)>0,即k2﹣m2+4>0
且x1+x2=,x1x2=.
由得x1=﹣3x2
3(x1+x2)2+4x1x2=0,∴,⇒m2k2+m2﹣k2﹣4=0
显然m2=1不成立,∴
∵k2﹣m2+4>0,∴,即.
解得﹣2<m<﹣1或1<m<2.
综上所述,m的取值范围为(﹣2,﹣1)∪(1,2)∪{0}