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- 2021-05-14 发布
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2019年黑龙江省齐齐哈尔市高考数学一模试卷(理科)
一、选择题:本题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.(5分)=( )
A. B. C. D.
2.(5分)设集合A={﹣1,0,1},B={x|2x>2},则A∩B=( )
A.∅ B.{﹣1} C.{﹣1,0} D.{0,1}
3.(5分)若x,y满足不等式组,则z=2x﹣3y的最小值为( )
A.﹣2 B.﹣3 C.﹣4 D.﹣5
4.(5分)已知双曲线=1(a>0,b>0)的离心率为e,抛物线y2=2px(p>0)的焦点坐标为(1,0),若e=p,则双曲线C的渐近线方程为( )
A.y=x B.y=x C.y=x D.y=x
5.(5分)随着计算机的出现,图标被赋予了新的含义,又有了新的用武之地.在计算机应用领域,图标成了具有明确指代含义的计算机图形.如图所示的图标是一种被称之为“黑白太阳”的图标,该图标共分为3部分.第一部分为外部的八个全等的矩形,每一个矩形的长为3、宽为1;第二部分为圆环部分,大圆半径为3,小圆半径为2;第三部分为圆环内部的白色区域.在整个“黑白太阳”图标中随机取一点,此点取自图标第三部分的概率为( )
A. B. C. D.
6.(5分)设等差数列{an}的前n项和为Sn,且S4=3S2,a7=15,则{an}的公差为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
7.(5分)运行如图程序,则输出的S的值为( )
A.0 B.1 C.2018 D.2017
8.(5分)已知函数f(x)=ln(x+1)﹣ax,若曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y=2x,则实数a的值为( )
A.﹣2 B.﹣1 C.1 D.2
9.(5分)在长方体ABCD﹣A1B1C1D1中,BC=CC1=1,∠AB1D=,则直线AB1与BC1所成角的余弦值为( )
A. B. C. D.
10.(5分)已知函数f(x)=cosx﹣sinx在(0,α)上是单调函数,且f(α)≥﹣1,则α的取值范围为( )
A.(0,] B.(0,] C.(0,] D.(0,]
11.(5分)已知半圆C:x2+y2=1(y≥0),A、B分别为半圆C与x轴的左、右交点,直线m过点B且与x轴垂直,点P在直线m上,纵坐标为t,若在半圆C上存在点Q使∠BPQ=,则t的取值范围是( )
A.[﹣,0)] B.[﹣,0)∪(0,]
C.[﹣,0)∪(0,] D.[﹣,0)∪(0,]
12.(5分)在边长为2的菱形ABCD中,BD=2,将菱形ABCD沿对角线AC对折,使二面角B﹣AC﹣D的余弦值为,则所得三棱锥A﹣BCD的内切球的表面积为( )
A. B.π C. D.
二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.
13.(5分)已知cosα=﹣,则cos2α= .
14.(5分)在(1+x)(2+x)5的展开式中,x3的系数为 (用数字作答).
15.(5分)已知函数f(x)是奇函数,且0≤x1<x2时,有<1,f(﹣2)=1,则不等式x﹣3≤f(x)≤x的解集为 .
16.(5分)已知数列{an}的前n项和Sn满足,Sn=3an﹣2,数列{nan}的前n项和为Tn,则满足Tn>100的最小的n值为 .
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.(12分)已知△ABC中,角A,B,C所对的边分别是a,b,c,△ABC的面积为S,且S=bccosA,C=.
(Ⅰ)求cosB的值;
(Ⅱ)若c=,求S的值.
18.(12分)如图,四棱锥P﹣ABCD中,AB∥CD,∠BCD=,PA⊥BD,AB=2,PA=PD=CD=BC=1.
(Ⅰ)求证:平面PAD⊥平面ABCD;
(Ⅱ)求直线PA与平面PBC所成角的正弦值.
19.(12分)某中学为研究学生的身体素质与体育锻炼时间的关系,对该校200名高三学生平均每天体育锻炼时间进行调查,如表:(平均每天锻炼的时间单位:分钟)
平均每天锻炼的时间/分钟
[0,10)
[10,20)
[20,30)
[30,40)
[40,50)
[50,60)
总人数
20
36
44
50
40
10
将学生日均体育锻炼时间在[40,60)的学生评价为“锻炼达标”.
(Ⅰ)请根据上述表格中的统计数据填写下面2×2列联表;
锻炼不达标
锻炼达标
合计
男
女
20
110
合计
并通过计算判断,是否能在犯错误的概率不超过0.025的前提下认为“锻炼达标”与性别有关?
(Ⅱ)在“锻炼达标”的学生中,按男女用分层抽样方法抽出10人,进行体育锻炼体会交流,
(i)求这10人中,男生、女生各有多少人?
(ii)从参加体会交流的10人中,随机选出2人作重点发言,记这2人中女生的人数为X,求X的分布列和数学期望.
参考公式:K2=,其中n=a+b+c+d
临界值表
P(K2≥k0)
0.10
0.05
0.025
0.010
k0
2.706
3.841
5.024
6.635
20.(12分)已知O为坐标原点,椭圆C:=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1(﹣c,0),F2(c,0),过焦点且垂直于x轴的直线与椭圆C相交所得的弦长为3,直线y=﹣与椭圆C相切.
(Ⅰ)求椭圆C的标准方程;
(Ⅱ)是否存在直线l:y=k(x+c)与椭圆C相交于E,D两点,使得()<1?若存在,求k的取值范围;若不存在,请说明理由!
21.(12分)已知函数f(x)=ex﹣ax.
(Ⅰ)若函数f(x)在x∈(,2)上有2个零点,求实数a的取值范围.(注e3>19)
(Ⅱ)设g(x)=f(x)﹣ax2,若函数g(x)恰有两个不同的极值点x1,x2证明:.
(二)选考题:共10分.请考生在第22、23题中任选一题作答.如果多做,则按所做的第一题计分.[选修4-4:坐标系与参数方程](10分)
22.(10分)已知曲线C1的参数方程为(α为参数),P是曲线C1上的任一点,过P作y轴的垂线,垂足为Q,线段PQ的中点的轨迹为C2.
(Ⅰ)求曲线C2的直角坐标方程;
(Ⅱ)以原点为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,若直线l:sinθ﹣cosθ=交曲线C2于M,N两点,求|MN|.
[选修4-5:不等式选讲](10分)
23.已知函数f(x)=|x﹣2|.
(Ⅰ)解不等式f(x)+f(2x+1)≥6;
(Ⅱ)对a+b=1(a,b>0)及∀x∈R,不等式f(x﹣m)﹣(﹣x)≤恒成立,求实数m的取值范围.
2019年黑龙江省齐齐哈尔市高考数学一模试卷(理科)
参考答案与试题解析
一、选择题:本题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.(5分)=( )
A. B. C. D.
【考点】A5:复数的运算.菁优网版权所有
【专题】38:对应思想;4A:数学模型法;5N:数系的扩充和复数.
【分析】直接利用复数代数形式的乘除运算化简得答案.
【解答】解:=.
故选:B.
【点评】本题考查复数代数形式的乘除运算,是基础的计算题.
2.(5分)设集合A={﹣1,0,1},B={x|2x>2},则A∩B=( )
A.∅ B.{﹣1} C.{﹣1,0} D.{0,1}
【考点】1E:交集及其运算.菁优网版权所有
【专题】11:计算题;37:集合思想;49:综合法;5J:集合.
【分析】可解出集合B,然后进行交集的运算即可.
【解答】解:B={x|x>1};
∴A∩B=∅.
故选:A.
【点评】考查描述法、列举法的定义,交集的运算,空集的定义.
3.(5分)若x,y满足不等式组,则z=2x﹣3y的最小值为( )
A.﹣2 B.﹣3 C.﹣4 D.﹣5
【考点】7C:简单线性规划.菁优网版权所有
【专题】11:计算题;31:数形结合;35:转化思想;49:综合法;5F:空间位置关系与距离.
【分析】画出不等式组表示的平面区域,平移目标函数,找出最优解,求出z的最小值.
【解答】解:画出x,y满足不等式组表示的平面区域,
如图所示;
平移目标函数z=2x﹣3y知,A(2,3),B(1,0),C(0,1)
当目标函数过点A时,z取得最小值,
∴z的最小值为2×2﹣3×3=﹣5.
故选:D.
【点评】本题考查了简单的线性规划问题,是基本知识的考查.
4.(5分)已知双曲线=1(a>0,b>0)的离心率为e,抛物线y2=2px(p>0)的焦点坐标为(1,0),若e=p,则双曲线C的渐近线方程为( )
A.y=x B.y=x C.y=x D.y=x
【考点】KI:圆锥曲线的综合.菁优网版权所有
【专题】11:计算题;35:转化思想;49:综合法;5D:圆锥曲线的定义、性质与方程.
【分析】求出抛物线的焦点坐标,得到双曲线的离心率,然后求解a,b关系,即可得到双曲线的渐近线方程.
【解答】解:抛物线y2=2px(p>0)的焦点坐标为(1,0),则p=2,
又e=p,所以e==2,可得c2=4a2=a2+b2,可得:b=a
,所以双曲线的渐近线方程为:y=±.
故选:A.
【点评】本题考查双曲线的离心率以及双曲线渐近线方程的求法,抛物线的简单性质的应用.
5.(5分)随着计算机的出现,图标被赋予了新的含义,又有了新的用武之地.在计算机应用领域,图标成了具有明确指代含义的计算机图形.如图所示的图标是一种被称之为“黑白太阳”的图标,该图标共分为3部分.第一部分为外部的八个全等的矩形,每一个矩形的长为3、宽为1;第二部分为圆环部分,大圆半径为3,小圆半径为2;第三部分为圆环内部的白色区域.在整个“黑白太阳”图标中随机取一点,此点取自图标第三部分的概率为( )
A. B. C. D.
【考点】CF:几何概型.菁优网版权所有
【专题】11:计算题;38:对应思想;4R:转化法;5I:概率与统计.
【分析】以面积为测度,根据几何概型的概率公式即可得到结论.
【解答】解:图标第一部分的面积为8×3×1=24,图标第二部分的面积和第三部分的面积为π×32=9π,
图标第三部分的面积为π×22=4π,
故此点取自图标第三部分的概率为,
故选:B.
【点评】本题考查几何概型的计算,关键是正确计算出阴影部分的面积,属于基础题.
6.(5分)设等差数列{an}的前n项和为Sn,且S4=3S2,a7=15,则{an}的公差为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【考点】83:等差数列的性质.菁优网版权所有
【专题】11:计算题;34:方程思想;35:转化思想;54:等差数列与等比数列.
【分析】根据题意,设等差数列{an}的公差为d,分析可得4a1+6d=3(2a1+d),a1+6d=15,解可得d的值,即可得答案.
【解答】解:根据题意,设等差数列{an}的公差为d,
若S4=3S2,a7=15,则4a1+6d=3(2a1+d),a1+6d=15,
解可得a1=3,d=2;
故选:B.
【点评】本题考查等差数列的前n项和,关键是掌握等差数列的前n项和公式的形式,属于基础题.
7.(5分)运行如图程序,则输出的S的值为( )
A.0 B.1 C.2018 D.2017
【考点】EF:程序框图.菁优网版权所有
【专题】11:计算题;27:图表型;4B:试验法;5K:算法和程序框图.
【分析】由已知中的程序语句可知:该程序的功能是利用循环结构计算并输出变量S的值,模拟程序的运行过程,分析循环中各变量值的变化情况,可得答案.
【解答】解:模拟程序的运行,可得程序的功能是利用循环结构计算并输出变量S=2017+(sin+sin)+(sin+sin)+…+(sin+sin)的值,
可得:S=2017+(sin+sin)+(sin+sin)+…+(sin+sin)=2017.
故选:D.
【点评】本题考查了程序框图的应用问题,解题时应模拟程序框图的运行过程,以便得出正确的结论,是基础题.
8.(5分)已知函数f(x)=ln(x+1)﹣ax,若曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y=2x,则实数a的值为( )
A.﹣2 B.﹣1 C.1 D.2
【考点】6H:利用导数研究曲线上某点切线方程.菁优网版权所有
【专题】11:计算题;35:转化思想;49:综合法;53:导数的综合应用.
【分析】求出函数的导数,利用切线方程通过f′(0),求解即可;
【解答】解:f (x)的定义域为(﹣1,+∞),
因为f′(x)=﹣a,曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y=2x,
可得1﹣a=2,解得a=﹣1,
故选:B.
【点评】本题考查函数的导数的应用,切线方程的求法,考查计算能力.
9.(5分)在长方体ABCD﹣A1B1C1D1中,BC=CC1=1,∠AB1D=,则直线AB1与BC1所成角的余弦值为( )
A. B. C. D.
【考点】LM:异面直线及其所成的角.菁优网版权所有
【专题】11:计算题;31:数形结合;41:向量法;5G:空间角.
【分析】以D为原点,DA为x轴,DC为y轴,DD1为z轴,建立空间直角坐标系,利用向量法能求出直线AB1与BC1所成角的余弦值.
【解答】解:以D为原点,DA为x轴,DC为y轴,DD1为z轴,建立空间直角坐标系,
设AB=a,则A(1,0,0),D(0,0,0),B1(1,a,1),
=(﹣1,﹣a,﹣1),=(0,﹣a,﹣1),
∵∠AB1D=,∴cos==,
解得a=,B1(1,,1),B(1,0),C1(0,,1),
=(0,),=(﹣1,0,1),
设直线AB1与BC1所成角为θ,
则cosθ===.
∴直线AB1与BC1所成角的余弦值为.
故选:D.
【点评】本题考查异面直线所成角的余弦值的求法,考查空间中线线、线面、面面间的位置关系等基础知识,考查运算求解能力,是中档题.
10.(5分)已知函数f(x)=cosx﹣sinx在(0,α)上是单调函数,且f(α)≥﹣1,则α的取值范围为( )
A.(0,] B.(0,] C.(0,] D.(0,]
【考点】H5:正弦函数的单调性.菁优网版权所有
【专题】35:转化思想;49:综合法;56:三角函数的求值.
【分析】利用两角和的余弦公式化简函数的解析式,利用余弦函数的单调性以及余弦函数的图象,可得 cos(α+)≥﹣,则 α+∈(,],由此可得α的取值范围.
【解答】解:函数f(x)=cosx﹣sinx=2cos(x+) 在(0,α)上是单调函数,∴+α≤π,∴0<α≤.
又f(α)≥﹣1,即 cos(α+)≥﹣,则 α+∈(,],∴α∈(0,],
故选:C.
【点评】本题主要考查两角和的余弦公式,余弦函数的单调性以及余弦函数的图象,属于基础题.
11.(5分)已知半圆C:x2+y2=1(y≥0),A、B分别为半圆C与x轴的左、右交点,直线m过点B且与x轴垂直,点P在直线m上,纵坐标为t,若在半圆C上存在点Q使∠BPQ=,则t的取值范围是( )
A.[﹣,0)] B.[﹣,0)∪(0,]
C.[﹣,0)∪(0,] D.[﹣,0)∪(0,]
【考点】JE:直线和圆的方程的应用.菁优网版权所有
【专题】11:计算题;34:方程思想;35:转化思想;5B:直线与圆.
【分析】根据题意,设PQ与x轴交于点T,分析可得在Rt△PBT中,|BT|=|PB|=|t|,分p在x轴上方、下方和x轴上三种情况讨论,分析|BT|的最值,即可得t的范围,综合可得答案.
【解答】解:根据题意,设PQ与x轴交于点T,则|PB|=|t|,
由于BP与x轴垂直,且∠BPQ=,则在Rt△PBT中,
|BT|=|PB|=|t|,
当P在x轴上方时,PT与半圆有公共点Q,PT与半圆相切时,|BT|有最大值3,此时t有最大值,
当P在x轴下方时,当Q与A重合时,|BT|有最大值2,|t|有最大值﹣,则t取得最小值﹣,
t=0时,P与B重合,不符合题意,
则t的取值范围为[﹣,0)];
故选:A.
【点评】本题考查直线与圆方程的应用,涉及直线与圆的位置关系,属于基础题.
12.(5分)在边长为2的菱形ABCD中,BD=2,将菱形ABCD沿对角线AC
对折,使二面角B﹣AC﹣D的余弦值为,则所得三棱锥A﹣BCD的内切球的表面积为( )
A. B.π C. D.
【考点】LR:球内接多面体.菁优网版权所有
【专题】11:计算题;21:阅读型;35:转化思想;4A:数学模型法;5U:球.
【分析】作出图形,利用菱形对角线相互垂直的性质得出DN⊥AC,BN⊥AC,可得出二面角B﹣AC﹣D的平面角为∠BND,再利用余弦定理求出BD,可知三棱锥B﹣ACD为正四面体,根据内切球的半径为其棱长的倍得出内切球的半径R,再利用球体的表面积公式可得出答案.
【解答】解:如下图所示,
易知△ABC和△ACD都是等边三角形,取AC的中点N,则DN⊥AC,BN⊥AC.
所以,∠BND是二面角B﹣AC﹣D的平面角,过点B作BO⊥DN交DN于点O,可得BO⊥平面ACD.
因为在△BDN中,,所以,BD2=BN2+DN2﹣2BN•DN•cos∠BND=,
则BD=2.
故三棱锥A﹣BCD为正四面体,则其内切球半径.
因此,三棱锥A﹣BCD的内切球的表面积为.
故选:C.
【点评】本题考查几何体的内切球问题,解决本题的关键在于计算几何体的棱长确定几何体的形状,考查了二面角的定义与余弦定理,考查计算能力,属于中等题.
二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.
13.(5分)已知cosα=﹣,则cos2α= .
【考点】GS:二倍角的三角函数.菁优网版权所有
【专题】11:计算题;35:转化思想;56:三角函数的求值.
【分析】由已知利用二倍角的余弦函数公式即可计算得解.
【解答】解:∵cosα=﹣,
∴cos2α=2cos2α﹣1=2×(﹣)2﹣1=.
故答案为:.
【点评】本题主要考查了二倍角公式在三角函数化简求值中的应用,属于基础题.
14.(5分)在(1+x)(2+x)5的展开式中,x3的系数为 120 (用数字作答).
【考点】DA:二项式定理.菁优网版权所有
【专题】11:计算题;5P:二项式定理.
【分析】根据(2+x)5的展开式的通项公式,计算在(1+x)(2+x)5的展开式中含x3的项是什么,从而求出x3的系数.
【解答】解:(2+x)5的展开式的通项是
,
所以在(1+x)(2+x)5=(2+x)5+x(2+x)5的展开式中,
含x3的项为,
所以x3的系数为120.
故答案为:120.
【点评】本题考查了二项式展开式的通项公式的应用问题,也考查了逻辑推理与计算能力,是基础题目.
15.(5分)已知函数f(x)是奇函数,且0≤x1<x2时,有<1,f(﹣2)=1,则不等式x﹣3≤f(x)≤x的解集为 [0,2] .
【考点】3N:奇偶性与单调性的综合.菁优网版权所有
【专题】35:转化思想;4M:构造法;51:函数的性质及应用.
【分析】根据条件构造函数g(x)=f(x)﹣x,判断函数g(x)的奇偶性和单调性,结合函数奇偶性和单调性的性质进行转化求解即可.
【解答】解:由x﹣3≤f(x)≤x等价为﹣3≤f(x)﹣x≤1
设g(x)=f(x)﹣x,
又由函数f(x)是定义在R上的奇函数,则有f(﹣x)=﹣f(x),
则有g(﹣x)=f(﹣x)﹣(﹣x)=﹣f(x)+x=﹣[f(x)﹣x]=﹣g(x),
即函数g(x)为R上的奇函数,
则有g(0)=0;
又由对任意0≤x1<x2时,有<1,
则==﹣1,
∵<1,
∴=﹣1<0,
即g(x)在[0,+∞)上为减函数,
∵g(x)是奇函数,
∴g(x)在(﹣∞,+∞)上为减函数,
∵f(﹣2)=1,∴g(﹣2)=f(﹣2)﹣(﹣2)=1+2=3;
g(2)=﹣3,g(0)=f(0)﹣0=0,
则﹣3≤f(x)﹣x≤0等价为g(2)≤g(x)≤g(0),
∵g(x)是减函数,
∴0≤x≤2,
即不等式x﹣3≤f(x)≤x的解集为[0,2];
故答案为:[0,2].
【点评】本题考查函数的奇偶性与单调性的综合应用,关键是构造函数g(x),利用特殊值转化分析不等式,利用函数奇偶性和单调性进行转化是解决本题的关键.
16.(5分)已知数列{an}的前n项和Sn满足,Sn=3an﹣2,数列{nan}的前n项和为Tn,则满足Tn>100的最小的n值为 7 .
【考点】8H:数列递推式.菁优网版权所有
【专题】11:计算题;34:方程思想;35:转化思想;54:等差数列与等比数列.
【分析】根据题意,将Sn=3an﹣2变形可得Sn﹣1=3an﹣1﹣2,两式相减变形可得2an=3an﹣1,令n=1求出a1的值,即可得数列{an}是以a1=1为首项,公比为的等比数列,即可得数列{an}的通项公式,进而可得Tn=1+2×+3×()2+……+n×()n﹣1,由错位相减法分析求出Tn的值,若Tn>100,即4+(2n﹣4)×()n>100,验证分析可得n的最小值,即可得答案.
【解答】解:根据题意,数列{an}满足Sn=3an﹣2,①
当n≥2时,有Sn﹣1=3an﹣1﹣2,②,
①﹣②可得:an=3an﹣3an﹣1,变形可得2an=3an﹣1,
当n=1时,有S1=a1=3a1﹣2,解可得a1=1,
则数列{an}是以a1=1为首项,公比为的等比数列,则an=()n﹣1,
数列{nan}的前n项和为Tn,则Tn=1+2×+3×()2+……+n×()n﹣1,③
则有Tn=+2×()2+3×()3+……+n×()n,④
③﹣④可得:﹣Tn=1+()+()2+……×()n﹣1﹣n×()n=﹣2(1﹣)﹣n×()n,
变形可得:Tn=4+(2n﹣4)×()n,
若Tn>100,即4+(2n﹣4)×()n>100,
分析可得:n≥7,故满足Tn>100的最小的n值为7;
故答案为:7.
【点评】本题考查数列的递推公式,关键是分析数列{an}的通项公式,属于基础题.
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.(12分)已知△ABC中,角A,B,C所对的边分别是a,b,c,△ABC的面积为S,且S=bccosA,C=.
(Ⅰ)求cosB的值;
(Ⅱ)若c=,求S的值.
【考点】HP:正弦定理.菁优网版权所有
【专题】11:计算题;35:转化思想;49:综合法;58:解三角形.
【分析】(Ⅰ)由已知利用三角形面积公式可得tanA=2,利用同角三角函数基本关系式可求sinA,cosA,由三角形内角和定理,两角和的余弦函数公式可求cosB的值.
(Ⅱ)利用同角三角函数基本关系式可求sinB,利用正弦定理可得b的值,即可得解S的值.
【解答】解:(Ⅰ)∵S=bcsinA=bccosA,
∴sinA=2cosA,可得:tanA=2,
∵△ABC中,A为锐角,
又∵sin2A+cos2A=1,
∴可得:sinA=,cosA=,
又∵C=,
∴cosB=﹣cos(A+C)=﹣cosAcosC+sinAsinC=.
(Ⅱ)在△ABC中,sinB==,
由正弦定理,可得:b==3,
∴S=bccosA=3.
【点评】本题主要考查了三角形面积公式,同角三角函数基本关系式,三角形内角和定理,两角和的余弦函数公式,正弦定理在解三角形中的综合应用,考查了计算能力和转化思想,属于中档题.
18.(12分)如图,四棱锥P﹣ABCD中,AB∥CD,∠BCD=,PA⊥BD,AB=2,PA=PD=CD=BC=1.
(Ⅰ)求证:平面PAD⊥平面ABCD;
(Ⅱ)求直线PA与平面PBC所成角的正弦值.
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【专题】14:证明题;31:数形结合;49:综合法;5G:空间角.
【分析】(Ⅰ)推导出AD⊥BD,PA⊥BD,从而BD⊥平面PAD,由此能证明平面PAD⊥平面ABCD.
(Ⅱ)取AD中点O,连结PO,则PO⊥AD,以O为坐标原点,以过点O且平行于BC的直线为x轴,过点O且平行于AB的直线为y轴,直线PO为z轴,建立空间直角坐标系,利用职权向量法能求出直线PA与平面PBC所成角的正弦值.
【解答】证明:(Ⅰ)∵AB∥CD,∠BCD=,PA=PD=CD=BC=1,
∴BD=,∠ABC=,,∴,
∵AB=2,∴AD=,∴AB2=AD2+BD2,∴AD⊥BD,
∵PA⊥BD,PA∩AD=A,∴BD⊥平面PAD,
∵BD⊂平面ABCD,∴平面PAD⊥平面ABCD.
解:(Ⅱ)取AD中点O,连结PO,则PO⊥AD,且PO=,
由平面PAD⊥平面ABCD,知PO⊥平面ABCD,
以O为坐标原点,以过点O且平行于BC的直线为x轴,过点O且平行于AB的直线为y轴,
直线PO为z轴,建立如图所示的空间直角坐标系,
则A(,0),B(,0),C(﹣,0),P(0,0,),
=(﹣1,0,0),=(﹣,),
设平面PBC的法向量=(x,y,z),
则,取z=,得=(0,,),
∵=(,﹣),
∴cos<>==﹣,
∴直线PA与平面PBC所成角的正弦值为.
【点评】本题考查面面垂直的证明,考查满足线面角的正弦值的求法,考查空间中线线、线面、面面间的位置关系等基础知识,考查运算求解能力,考查数形结合思想,是中档题.
19.(12分)某中学为研究学生的身体素质与体育锻炼时间的关系,对该校200名高三学生平均每天体育锻炼时间进行调查,如表:(平均每天锻炼的时间单位:分钟)
平均每天锻炼的时间/分钟
[0,10)
[10,20)
[20,30)
[30,40)
[40,50)
[50,60)
总人数
20
36
44
50
40
10
将学生日均体育锻炼时间在[40,60)的学生评价为“锻炼达标”.
(Ⅰ)请根据上述表格中的统计数据填写下面2×2列联表;
锻炼不达标
锻炼达标
合计
男
女
20
110
合计
并通过计算判断,是否能在犯错误的概率不超过0.025的前提下认为“锻炼达标”与性别有关?
(Ⅱ)在“锻炼达标”的学生中,按男女用分层抽样方法抽出10人,进行体育锻炼体会交流,
(i)求这10人中,男生、女生各有多少人?
(ii)从参加体会交流的10人中,随机选出2人作重点发言,记这2人中女生的人数为X,求X的分布列和数学期望.
参考公式:K2=,其中n=a+b+c+d
临界值表
P(K2≥k0)
0.10
0.05
0.025
0.010
k0
2.706
3.841
5.024
6.635
【考点】BL:独立性检验;CG:离散型随机变量及其分布列;CH:离散型随机变量的期望与方差.菁优网版权所有
【专题】49:综合法;5I:概率与统计;5O:排列组合.
【分析】(I)列出列联表,利用独立性检验计算公式及其判定定理即可得出结论.
(Ⅱ)(i)在“锻炼达标”的学生50中,男女生人数比为3:2,用分层抽样方法抽出10人,男生有6人,女生有4人.
【解答】解:(I)列出列联表,
课外体育不达标
课外体育达标
合计
男
60
30
90
女
90
20
110
合计
150
50
200
K2==≈6.061>5.021.
所以在犯错误的概率不超过0.01的前提下不能判断“课外体育达标”与性别有关.(6分)
(Ⅱ)(i)在“锻炼达标”的学生50中,男女生人数比为3:2,
用分层抽样方法抽出10人,男生有6人,女生有4人.
(ii)从参加体会交流的10人中,随机选出2人作重点发言,2人中女生的人数为X,则X的可能值为0,1,2.
则P((X=0)==,P((X=1)==,P((X=2)==,
可得X的分布列为:
X
0
1
2
P
可得数学期望E(X)=0×+1×+2×=.
【点评】本题考查了独立性检验计算公式及其原理、超几何分布列的应用,考查了推理能力与计算能力,属于中档题.
20.(12分)已知O为坐标原点,椭圆C:=1(a>b>0)的左、右焦点分别为F1(﹣c,0),F2(c,0),过焦点且垂直于x轴的直线与椭圆C相交所得的弦长为3,直线y=﹣与椭圆C相切.
(Ⅰ)求椭圆C的标准方程;
(Ⅱ)是否存在直线l:y=k(x+c)与椭圆C相交于E,D两点,使得()<1?若存在,求k的取值范围;若不存在,请说明理由!
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【专题】15:综合题;38:对应思想;4R:转化法;5E:圆锥曲线中的最值与范围问题.
【分析】(Ⅰ)由题意可得=3,以及直线y=﹣与椭圆C相切,可得b=,解之即得a,b,从而写出椭圆C的方程;
(Ⅱ)联立方程组,根据韦达定理和向量的运算,即可求出k的取值范围.
【解答】解:(Ⅰ)∵在=1(a>b>0)中,令x=c,可得y=±,
∵过焦点且垂直于x轴的直线与椭圆C相交所得的弦长为3,
∴=3,
∵直线y=﹣与椭圆C相切,
∴b=,
∴a=2
∴a2=4,b2=3.
故椭圆C的方程为+=1;
(Ⅱ)由(Ⅰ)可知c=1,则直线l的方程为y=k(x+1),
联立,可得(4k2+3)x2+8k2x+4k2﹣12=0,
则△=64k4﹣4(4k2+3)(4k2﹣12)=144(k2+1)>0,
∴x1+x2=﹣,x1x2=,
∴y1y2=k2(x1+1)(x2+1)=﹣,
∵()<1,
∴•<1,
∴(x2﹣1,y2)(x1﹣1,y1)=x1x2﹣(x1+x2)+1+y1y2<1,
即++1﹣<1,
整理可得k2<4,
解得﹣2<k<2,
∴直线l存在,且k的取值范围为(﹣2,2).
【点评】本题考查了直线方程,椭圆的简单性质、向量的运算等基础知识与基本技能方法,考查了运算求解能力,转化与化归能力,属于中档题.
21.(12分)已知函数f(x)=ex﹣ax.
(Ⅰ)若函数f(x)在x∈(,2)上有2个零点,求实数a的取值范围.(注e3>19)
(Ⅱ)设g(x)=f(x)﹣ax2,若函数g(x)恰有两个不同的极值点x1,x2证明:.
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【专题】33:函数思想;4R:转化法;53:导数的综合应用.
【分析】(Ⅰ)问题转化为a=,令h(x)=,x∈(,2),根据函数的单调性求出a的范围即可;
(Ⅱ)求出2a=,问题转化为证(x1﹣x2)﹣+1>0,令x1﹣x2
=t(t<0),即证不等式t﹣et+1>0,当t<0时恒成立,设h(t)=t﹣et+1,则h′(t)=﹣[﹣(+1)],根据函数的单调性证明即可.
【解答】解:(Ⅰ)由f(x)=0,得a=,
令h(x)=,x∈(,2),
h′(x)=,
故h(x)在(,1)递减,在(1,2)递增,
又h()=2,h(2)=,h(1)=e,
故h(2)>h(),
故a∈(e,2);
(Ⅱ)g(x)=f(x)﹣ax2=ex﹣ax﹣ax2,
故g′(x)=ex﹣2ax﹣a,
∵x1,x2是函数g(x)的两个不同的极值点(不妨设x1<x2),
易知a>0(若a≤0,则函数f(x)没有或只有1个极值点,与已知矛盾),
且g′(x1)=0,g′(x2)=0,故﹣2ax1﹣a=0,﹣2ax2﹣a=0,
两式相减得2a=,
于是要证明<ln(2a),即证明<,
两边同除以,即证(x1﹣x2)>﹣1,
即证(x1﹣x2)﹣+1>0,
令x1﹣x2=t(t<0),
即证不等式t﹣et+1>0,当t<0时恒成立,
设h(t)=t﹣et+1,则h′(t)=﹣[﹣(+1)],
设k(t)=﹣(+1),则k′(t)=(﹣1),
当t<0时,k′(t)<0,k(t)递减,
故k(t)>k(0)=0,
即﹣(+1)>0,故h′(t)<0,
故h(t)在t<0时递减,h(t)在t=0处取最小值h(0)=0,
故h(t)>0得证,
故.
【点评】本题考查了函数的单调性,最值问题,考查导数的应用以及转化思想,换元思想,是一道综合题.
(二)选考题:共10分.请考生在第22、23题中任选一题作答.如果多做,则按所做的第一题计分.[选修4-4:坐标系与参数方程](10分)
22.(10分)已知曲线C1的参数方程为(α为参数),P是曲线C1上的任一点,过P作y轴的垂线,垂足为Q,线段PQ的中点的轨迹为C2.
(Ⅰ)求曲线C2的直角坐标方程;
(Ⅱ)以原点为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,若直线l:sinθ﹣cosθ=交曲线C2于M,N两点,求|MN|.
【考点】Q4:简单曲线的极坐标方程.菁优网版权所有
【专题】11:计算题;5S:坐标系和参数方程.
【分析】(Ⅰ)利用cos2α+sin2α=1消去α可得圆C1的普通方程,设PQ的中点坐标为(x,y),则P点坐标为(2x,y),将P的坐标代入C1的方程即可得;
(Ⅱ)先把l的极坐标方程化为直角坐标方程,再代入C2的直角坐标方程可得M,N的横坐标,再根据弦长公式可得弦长|MN|.
【解答】解:(Ⅰ)利用cos2α+sin2α=1消去α可得(x﹣3)2+(y﹣1)2=4,
设PQ的中点坐标为(x,y),则P点坐标为(2x,y),则PQ中点的轨迹方程为(2x﹣3)2+(y﹣1)2=4.
(Ⅱ)∵直线的直角坐标方程为y﹣x=1,
∴联立y﹣x=1与(2x﹣3)2+(y﹣1)2=4得 x=,∴|MN|==.
【点评】本题考查了简单曲线的极坐标方程,属中档题.
[选修4-5:不等式选讲](10分)
23.已知函数f(x)=|x﹣2|.
(Ⅰ)解不等式f(x)+f(2x+1)≥6;
(Ⅱ)对a+b=1(a,b>0)及∀x∈R,不等式f(x﹣m)﹣(﹣x)≤恒成立,求实数m的取值范围.
【考点】3R:函数恒成立问题;R6:不等式的证明.菁优网版权所有
【专题】15:综合题;35:转化思想;4R:转化法;5T:不等式.
【分析】(Ⅰ)根据绝对值不等式的解法,利用分类讨论进行求解即可.
(Ⅱ)利用1的代换,结合基本不等式先求出+的最小值是9,然后利用绝对值不等式的性质进行转化求解即可.
【解答】解:(Ⅰ)f(x)+f(2x+1)=|x﹣2|+|2x﹣1|=
当x<时,由3﹣3x≥6,解得x≤﹣1;
当≤x≤2时,x+1≥6不成立;
当x>2时,由3x﹣3≥6,解得x≥3.
所以不等式f(x)≥6的解集为(﹣∞,﹣1]∪[3,+∞).
(Ⅱ)∵a+b=1(a,b>0),
∴(a+b)(+)=5++≥5+2=9,
∴对于∀x∈R,恒成立等价于:对∀x∈R,|x﹣2﹣m|﹣|﹣x﹣2|≤9,
即[|x﹣2﹣m|﹣|﹣x﹣2|]max≤9
∵|x﹣2﹣m|﹣|﹣x﹣2|≤|(x﹣2﹣m)﹣(x+2)|=|﹣4﹣m|
∴﹣9≤m+4≤9,
∴﹣13≤m≤5.
【点评】本题主要考查绝对值不等式的解法,以及不等式恒成立问题,利用1的代换结合基本不等式,将不等式恒成立进行转化求解是解决本题的关键.
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