专题六 复数、计数原理、概率、随机变量及其分布
第一讲 复数、计数原理、二项式定理
考点一 复数
一、基础知识要记牢
(1)复数的模:
复数 z=a+bi 的模|z|= a2+b2.
(2)复数相等的充要条件:
a+bi=c+di⇔a=c 且 b=d(a,b,c,d∈R).
特别地,a+bi=0⇔a=0 且 b=0(a,b∈R).
(3)复数的除法一般是将分母实数化,即分子、分母同乘以分母的共轭复数再进一步化
简.
二、经典例题领悟好
例 1] (1)(2017·全国卷Ⅲ)设复数 z 满足(1+i)z=2i,则|z|=( )
A.1
2 B.
2
2 C. 2 D.2
(2)(2017·浙江高考)已知 a,b∈R,(a+bi) 2 =3+4i(i 是虚数单位),则 a 2 +b 2 =
________,ab=________.
解析] (1)因为 z= 2i
1+i= 2i(1-i)
(1+i)(1-i)=i(1-i)=1+i,所以|z|= 2.
(2)∵(a+bi)2=a2-b2+2abi=3+4i,
∴Error!∴Error!或Error!
∴a2+b2=5,ab=2.
答案] (1)C (2)5 2
1.复数的相关概念及运算的技巧
(1)解决与复数的基本概念和性质有关的问题时,应注意复数和实数的区别与联系,把
复数问题实数化是解决复数问题的关键.
(2)复数相等的问题一般通过实部与虚部对应相等列出方程或方程组求解.
(3)复数代数运算的基本方法是运用运算法则,但可以通过对代数式结构特征的分析,
灵活运用 i 的幂的性质、运算法则 优化运算过程.
2.与复数几何意义、模有关问题的解题技巧
(1)只要把复数 z=a+bi(a,b∈R)与向量 OZ
―→
对应起 ,就可以根据平面向量的知识理
解复数的模、加法、减法的几何意义,并根据这些几何意义解决问题.
(2)有关模的运算要注意灵活运用模的运算性质.
三、预测押题不能少
1.(1)若复数(1-i)(a+i)在复平面内对应的点在第二象限,则实数 a 的取值范围是( )
A.(-∞,1) B.(-∞,-1)
C.(1,+∞) D.(-1,+∞)
解析:选 B 因为 z=(1-i)(a+i)=a+1+(1-a)i,
所以它在复平面内对应的点为(a+1,1-a),
又此点在第二象限,
所以Error!解得 a<-1.
(2)已知 a∈R,i 为虚数单位,若a-i
2+i为实数,则 a 的值为________.
解析:由a-i
2+i=
(a-i)(2-i)
(2+i)(2-i)=2a-1
5 -2+a
5 i 是实数,得-2+a
5 =0,所以 a=-2.
答案:-2
考点二 计数原理
一、基础知识要记牢
1.(1)分类计数原理:完成一件事情有 n 类方法,只需用其中一类就能完成这件事.
(2)分步计数原理:完成一件事情共分 n 个步骤,必须经过这 n 个步骤才能完成.缺少
任何一步不能完成这件事.
2.区分某一问题是排列还是组合问题,关键看选出的元素与顺序是否有关.排列问题
与选取元素的顺序有关,组合问题与选取元素的顺序无关.
3.排列数、组合数公式:
(1)Amn=n(n-1)(n-2)…(n-m+1)= n!
(n-m)!;
(2)Cmn=n(n-1)(n-2)…(n-m+1)
m! = n!
m!(n-m)!.
二、经典例题领悟好
例 2] (1)(2017·浙江高考)从 6 男 2 女共 8 名学生中选出队长 1 人,副队长 1 人,普通
队员 2 人组成 4 人服务队,要求服务队中至少有 1 名女生,共有________种不同的选法.(用
数字作答)
(2)(2017·天津高考)用数字 1,2,3,4,5,6,7,8,9 组成没有重复数字,且至多有一个数字是偶
数的四位数,这样的四位数一共有________个.(用数字作答)
解析] (1)法一:分两步,第一步,选出 4 人,由于至少 1 名女生,故有 C48-C46=55
种不同的选法;第二步,从 4 人中选出队长、副队长各 1 人,有 A24=12 种不同的选法.根
据分步乘法计数原理知共有 55×12=660 种不同的选法.
法二:不考虑限制条件,共有 A28C 26种不同的选法,而没有女生的选法有 A26C 24种,故
至少有 1 名女生的选法有 A28C26-A26C24=840-180=660(种).
(2)一个数字是偶数、三个数字是奇数的四位数有 C14C35A44=960(个),四个数字都是奇数
的 四 位 数 有 A45= 120( 个 ) , 则 至 多 有 一 个 数 字 是 偶 数 的 四 位 数 一 共 有 960 + 120 = 1
080(个).
答案] (1)660 (2)1 080
解排列组合综合应用题的解题流程
三、预测押题不能少
2.(1)安排 3 名志愿者完成 4 项工作,每人至少完成 1 项,每项工作由 1 人完成,则不
同的安排方式共有( )
A.12 种 B.18 种
C.24 种 D.36 种
解析:选 D 因为安排 3 名志愿者完成 4 项工作,每人至少完成 1 项,每项工作由 1 人
完成,所以必有 1 人完成 2 项工作.先把 4 项工作分成 3 组,即 2,1,1,有C24C12C11
A22 =6 种,
再分配给 3 个人,有 A33=6 种,所以不同的安排方式共有 6×6=36(种).
(2)某班主任准备请 2018 届毕业生做报告,要从甲、乙等 8 人中选 4 人发言,要求甲、
乙两人至少有一人参加,若甲、乙同时参加,则他们发言中间需恰好间隔一人,那么不同
的发言顺序共有________种.(用数字作答)
解析:若甲、乙同时参加,不同的发言顺序有 2C26A22A22=120 种;若甲、乙有一人参加,
不同的发言顺序有 C12C36A44=960 种.由分类加法计数原理知,共有 120+960=1 080 种不同
的发言顺序.
答案:1 080
考点三 二项式定理
一、基础知识要记牢
(1)通项与二项式系数:
Tr+1=Crnan-rbr(r=0,1,2,…,n),其中 C rn叫做二项式系数.
(2)各二项式系数之和:
①C0n+C1n+C2n+…+Cnn=2n.
②C1n+C3n+…=C0n+C2n+…=2n-1.
二、经典例题领悟好
例 3] (1)(2017·温州模拟)在 (x+ 3
x)n 的展开式中,各项系数和与二项式系数和之比
为 64,则 x3 的系数为( )
A.15 B.45 C.135 D.405
(2)(2017·浙江高考)已知多项式(x+1) 3(x+2)2=x5+a1x4+a2x3+a3x2+a4x+a5,则 a4=
________,a5=________.
解析] (1)令 (x+ 3
x)n 中 x 为 1,得各项系数和为 4n,展开式的各项二项式系数和为
2n.
∵各项系数的和与各项二项式系数的和之比为 64,
∴4n
2n=64,解得 n=6,
∴二项式的展开式的通项公式为 Tr+1=Cr6·3r·x ,
令 6-3
2r=3,解得 r=2,故展开式中含 x3 项的系数为 C26·32=135.
(2)由题意知 a4 为含 x 的项的系数,根据二项式定理得 a4=C23×12×C22×22+C33×13×C
12×2=16,a5 是常数项,所以 a5=C33×13×C22×22=4.
答案] (1)C (2)16 4
解决此类问题的 5 个关键
(1)Tr+1 表示二项展开式中的任意项,只要 n 与 r 确定,该项就随之确定;
(2)Tr+1 是展开式中的第 r+1 项,而不是第 r 项;
(3)公式中 a,b 的指数和为 n,且 a,b 不能颠倒位置;
(4)要将通项中的系数和字母分离开,以便于解决问题;
(5)对二项式(a-b)n 展开式的通项公式要特别注意符号问题.
三、预测押题不能少
3.(1)二项式( 3x+3 2)n(n∈N )的展开式中只有一项的系数为有理数,则 n 的可能取
值为( )
A.6 B.7 C.8 D.9
解析:选 B 由题意,展开式中项的系数为 Crn·3 ·2 ,由系数为有理数,知 n-r 是
r36 2-
n r
2
- r
3
2 的倍数,r 是 3 的倍数,易知 n=7,r=3 时满足题意.故选 B.
(2)若 (x2+1
x)n 的二项展开式中,所有二项式系数之和为 64,则 n=________;该展开
式中的常数项为________(用数字作答).
解析:由题意,得 2n=64⇒n=6,由二项展开通项公式可知 Tr+1=Cr6x2(6-r)-r=Cr6x12-
3r,令 12-3r=0,解得 r=4,故常数项为 C46=15.
答案:6 15
知能专练(十九)]
一、选择题
1.(2017·全国卷Ⅱ)(1+i)(2+i)=( )
A.1-i B.1+3i
C.3+i D.3+3i
解析:选 B (1+i)(2+i)=2+i2+3i=1+3i.
2.(2017·全国卷Ⅰ)下列各式的运算结果为纯虚数的是( )
A.i(1+i)2 B.i2(1-i)
C.(1+i)2 D.i(1+i)
解析:选 C A 项,i(1+i)2=i·2i=-2,不是纯虚数;
B 项,i2(1-i)=-(1-i)=-1+i,不是纯虚数;
C 项,(1+i)2=2i,2i 是纯虚数;
D 项,i(1+i)=i+i2=-1+i,不是纯虚数.故选 C.
3.(2017·云南模拟)在 (x-1
x )10 的二项展开式中,x4 的系数为( )
A.-120 B.-60
C.60 D.120
解析:选 A (x-1
x )10 的展开式的通项 Tr+1=C r10x10-r·(-1
x )r=(-1)rC r10x10-2r,令 10
-2r=4,得 r=3,所以该二项展开式中 x4 的系数为-C 310=-120.
4.旅游体验师小李受某旅游 站的邀约,决定对甲、乙、丙、丁这四个景区进行体验
式旅游,若甲景区不能最先旅游,乙景区和丁景区不能最后旅游,则小李旅游的方案有( )
A.24 种 B.18 种
C.16 种 D.10 种
解析:选 D 若甲景区在最后一个体验,则有 A 33种方案;若甲景区不在最后一个体验,
则有 A12A 22种方案.所以小李旅游的方案共有 A33+A12A22=10(种).
5.(2017·全国卷Ⅰ)(1+ 1
x2)(1+x)6 展开式中 x2 的系数为( )
A.15 B.20
C.30 D.35
解析:选 C (1+x)6 展开式的通项 Tr+1=Cr6xr,所以(1+ 1
x2)(1+x)6 的展开式中 x2 的系
数为 1×C26+1×C46=30.
6.现有 4 名教师参加说课比赛,共有 4 道备选题目,若每位教师从中有放回地随机选
出一道题目进行说课,其中恰有一道题目没有被这 4 位教师选中的情况有( )
A.288 种 B.144 种
C.72 种 D.36 种
解析:选 B 首先选择题目,从 4 道题目中选出 3 道,选法有 C 34种;其次将获得同一
道题目的 2 位教师选出,选法有 C 24种;最后将选出的 3 道题目分配给 3 组教师,分配方式
有 A 33种.由分步乘法计数原理,知满足题意的情况共有 C34C24A33=144(种).
7.(2017·长沙调研)(1
2x-2y)5 的展开式中 x2y3 的系数是( )
A.-20 B.-5
C.5 D.20
解析:选 A (1
2x-2y)5 展开式的通项 Tr+1=Cr5(1
2x )5-r·(-2y) r=Cr5·(1
2 )5-r·(-
2)r·x5-r·yr,令 r=3,得 x2y3 的系数为 C35·(1
2 )2·(-2)3=-20.
8.学校组织学生参加社会调查,某小组共有 5 名男同学,4 名女同学.现从该小组中
选出 3 名同学分别到 A,B,C 三地进行社会调查,若选出的同学中男女均有,则不同的安
排方法有( )
A.70 种 B.140 种
C.840 种 D.420 种
解析:选 D 从 9 名同学中任选 3 名分别到 A,B,C 三地进行社会调查有 C39A 33种安
排方法,3 名同学全是男生或全是女生有(C35+C34)A 33种安排方法,故选出的同学中男女均有
的不同安排方法有 C39A33-(C34+C35)A33=420(种).
9.(2017·合肥质检)已知(ax+b)6 的展开式中 x4 项的系数与 x5 项的系数分别为 135 与-
18,则(ax+b)6 的展开式中所有项系数之和为( )
A.-1 B.1
C.32 D.64
解析:选 D 由二项展开式的通项公式可知 x4 项的系数为 C26a4b2,x5 项的系数为 C16
a5b,则由题意可得Error!解得 a+b=±2,令 x=1,得(ax+b)6 的展开式中所有项的系数之
和为(a+b)6=64,故选 D.
10.(2017·全国卷Ⅲ)(x+y)(2x-y)5 的展开式中 x3y3 的系数为( )
A.-80 B.-40
C.40 D.80
解析:选 C 当第一个括号内取 x 时,第二个括号内要取含 x2y3 的项,即 C35(2x)2(-
y)3,当第一个括号内取 y 时,第二个括号内要取含 x3y2 的项,即 C25(2x)3(-y)2,所以 x3y3 的
系数为 C25×23-C35×22=10×(8-4)=40.
二、填空题
11.(2018 届高三·金丽衢十二校联考)设 a∈R,若复数 z=a+i
1+i(i 为虚数单位)的实部和
虚部相等,则 a=________,| z
-
|=________.
解析:依题意,得a+i
1+i=
(a+i)(1-i)
2 =a+1
2 +1-a
2 i.
则a+1
2 =1-a
2 ,解得 a=0.∴z=1
2+1
2i, z
-
=1
2-1
2i.
∴| z
-
|= 1
4+1
4= 2
2 .
答案:0 2
2
12.(2017·四川泸州模拟)在 ( x+a
x)6(a>0)的展开式中常数项是 60,则 a 的值为
________,各项的系数之和为________.
解析:Tr+1=Cr6( x)6-r(a
x )r=arCr6x ,令 3-3r
2 =0,解得 r=2,∴a2C26=60,
a>0,解得 a=2.在 ( x+2
x)6 中,令 x=1,得 ( x+2
x)6=729.所以展开式中各项的系数之
和为 729.
答案:2 729
13.(2017·河北唐山调研)在 (2x3- 1
x)n 的展开式中,各二项式系数的和为 128,则常
数项是________,第五项是________.
解析:依题意有 2n=128=27,解得 n=7.因为 2x3- 1
x
7 展开式的通项为 Tr+1=Cr7(2x3)7
-r(-x )r=(-1)r27-rCr7x21-3.5r,令 21-3.5r=0,解得 r=6,故常数项为(-1) 627-6C67=
14,第五项是 T5=(-1)427-4C47x21-3.5×4=280x7.
答案:14 280x7
14.(2017·河北张家口模拟)(x-2
x )6(x-2)的展开式中,常数项为________,x2 的系数
r33 2-
为________.
解析:(x-2
x )6 展开式的通项公式为 Tr+1=Cr6x6-r(-2
x )r=Cr6(-2)rx6-2r.令 6-2r=2,
解得 r=2;令 6-2r=1,解得 r=5
2,舍去;令 6-2r=0,解得 r=3;令 6-2r=-1,解得
r=7
2,舍去.∴(x-2
x )6(x-2)的展开式中,常数项为(-2)C 36(-2)3=320,x2 的系数为(-
2)C26×(-2)2=-120.
答案:320 -120
15.“污染治理”“延迟退休”“楼市新政”“共享单车”“中印对峙”成为现在社
会关注的 5 个热点.小王想利用暑假时间调查一下社会公众对这些热点的关注度.若小王
准备按照顺序分别调查其中的 4 个热点,则“共享单车”作为其中的一个调查热点,但不
作为第一个调查热点的调查顺序有________种.
解析:先从“污染治理”“延迟退休”“楼市新政”“中印对峙”这 4 个热点中选出 3
个,有 C 34种不同的选法,在调查时“共享单车”安排的顺序有 A 13种可能情况,其余 3 个
热点安排的顺序有 A 33种可能情况,故有 C34A13A33=72 种不同的调查顺序.
答案:72
16.若 (ax+1
x)(2x+1
x)5 展开式中的常数项为-40,则 a=________.
解析:(2x+1
x)5 展开式的通项 Tr+1=Cr5(2x)5-r·(1
x )r=Cr525-rx5-2r,因为 (ax+1
x)2x
+1
x
5 的展开式中的常数项为-40,所以 axC3522x-1+1
xC2523x=-40,即 40a+80=-40,解
得 a=-3.
答案:-3
17.编号为 A,B,C,D,E 的五个小球放在如图所示的五个盒子
里,要求每个盒子只能放一个小球,且 A 球不能放在 4 号,5 号,B
球必须放在与 A 球相邻的盒子中,则不同的放法的种数为________.
解析:根据 A 球所在的位置可分三类情况:①若 A 球放在 1 号盒
子内,则 B 球只能放在 2 号盒子内,余下的三个盒子放 C,D,E 球,有 A33=6 种不同的放
法;②若 A 球放在 3 号盒子内,则 B 球只能放在 2 号盒子内,余下的三个盒子放 C,D,E
球,有 A33=6 种不同的放法;③若 A 球放在 2 号盒子内,则 B 球可以放在 1 号,3 号,4 号
中的任何一个盒子内,余下的三个盒子放 C,D,E 球,有 C13·A33=18 种不同的放法.综上
可得不同的放法共有 6+6+18=30(种).
答案:30
选做题]
1.(2017·武昌调研)若 ( 3
x
-3 x)n 的展开式中所有项系数的绝对值之和为 1 024,则该
展开式中的常数项为( )
A.-270 B.270
C.-90 D.90
解析:选 C ( 3
x
-3 x)n 的展开式中所有项系数的绝对值之和等于 ( 3
x
+3 x)n 的展
开式中所有项系数之和.令 x=1,得 4n=1 024,∴n=5.则 ( 3
x
-3 x)n=( 3
x
-3 x)5,其
通项 Tr+1=Cr5 3
x
5-r·(- 3 x)r=Cr5·35-r·(-1)r·x ,令r-5
2 +r
3=0,解得 r=3,∴该展开
式中的常数项为 T4=C35·32·(-1)3=-90,故选 C.
2.(2016·全国卷Ⅲ)定义“规范 01 数列”{an}如下:{an}共有 2m 项,其中 m 项为 0,m
项为 1,且对任意 k≤2m,a1,a2,…,ak 中 0 的个数不少于 1 的个数.若 m=4,则不同
的“规范 01 数列”共有( )
A.18 个 B.16 个
C.14 个 D.12 个
解析:选 C 由题意知:当 m=4 时,“规范 01 数列”共含有 8 项,其中 4 项为 0,4 项
为 1,且必有 a1=0,a8=1.不考虑限制条件“对任意 k≤2m,a1,a2,…,ak 中 0 的个数不
少于 1 的个数”,则中间 6 个数的情况共有 C36=20(种),其中存在 k≤2m,a1,a2,…,ak
中 0 的个数少于 1 的个数的情况有:①若 a2=a3=1,则有 C14=4(种);②若 a2=1,a3=0,
则 a4=1,a5=1,只有 1 种;③若 a2=0,则 a3=a4=a5=1,只有 1 种.综上,不同的“规
范 01 数列”共有 20-6=14(种).故共有 14 个.故选 C.
3.福州大学的 8 名学生准备拼车去湘西凤凰古城旅游,其中大一、大二、大三、大四
每个年级各 2 名,分乘甲、乙两辆汽车.每车限坐 4 名同学(乘同一辆车的 4 名同学不考虑
位置),其中大一的孪生姐妹需乘同一辆车,则乘坐甲车的 4 名同学中恰有 2 名同学是 自同
一年级的乘坐方式共有________种.
解析:可分两类:第一类,大一的孪生姐妹乘坐甲车,则可再分三步:第一步,从大二、
大三、大四三个年级中任选两
个年级,有 C 23种不同的选法;第二步,从所选出的两个年级中各抽取一名同学,有 C12
C 12种不同的选法;第三步,余下的 4 名同学乘乙车有 C 44种不同的选法,根据分步乘法计数
原理,可知有 C23C12C12C 44种不同的乘坐方式.第二类,大一的孪生姐妹乘坐乙车,则可再分
三步:第一步,从大二、大三、大四三个年级中任选一个年级(此年级的 2 名同学乘甲车),
有 C 13种不同的选法;第二步,余下的两个年级中各抽取一名同学,有 C12C 12种不同的选法;
第三步,余下的 2 名同学乘乙车有 C 22种不同的选法,根据分步乘法计数原理,可知有 C13C
− +r 5 r
2 3
12C12C 22种不同的乘坐方式.根据分类加法计数原理,满足要求的乘坐方式种数为 C23C12C12C44+C
13C12C12C22=24.
答案:24
第二讲 概率、随机变量及其分布
考点一 随机事件及其概率
一、基础知识要记牢
1.概率的几个基本性质
(1)概率的取值范围:0≤P(A)≤1.
(2)必然事件的概率:P(A)=1.
(3)不可能事件的概率:P(A)=0.
(4)概率的加法公式
如果事件 A 与事件 B 互斥,则 P(A∪B)=P(A)+P(B).
(5)对立事件的概率
若事件 A 与事件 B 互为对立事件,则 A∪B 为必然事件.即 P(A∪B)=1,P(A)=1-P(B).
2.互斥事件和对立事件
事件 定义 性质
互斥
事件
在一个随机试验中,我们把一次试验
下不能同时发生的两个事件 A 与 B
称作互斥事件
P(A∪B)=P(A)+P(B)(事件 A,B 是
互斥事件);
P(A1∪A2∪…∪An)=P(A1)+P(A2)
+…+P(An)(事件 A1,A2,…,An 任
意两个互斥)
对立
事件
在一个随机试验中,两个试验不会同
时发生,并且一定有一个发生的事件
A 和A称为对立事件
P(A)=1-P(A)
二、经典例题领悟好
例 1] (1)甲、乙两人进行象棋比赛,甲获胜的概率是 0.4,两人下成和棋的概率是
0.2,则甲不输的概率是( )
A.0.6 B.0.8
C.0.2 D.0.4
(2)从 3 个红球、2 个白球中随机取出 2 个球,则取出的 2 个球不全是红球的概率是( )
A. 1
10 B. 3
10
C. 7
10 D.3
5
解析] (1)甲获胜的概率是 0.4,两人下成和棋的概率是 0.2,所以甲不输的概率为 0.4+
0.2=0.6,故选 A.
(2)“取出的 2 个球全是红球”记为事件 A,则 P(A)=C23
C25= 3
10.因为“取出的 2 个球不全
是红球”为事件 A 的对立事件,所以其概率为 P(A)=1-P(A)=1- 3
10= 7
10.
答案] (1)A (2)C
求复杂互斥事件概率的 2 种方法
(1)直接求法:将所求事件分解为一些彼此互斥的事件的和,运用互斥事件概率的加法
公式计算.
(2)间接求法:先求此事件的对立事件,再用公式 P(A)=1-P(A)求得,即运用逆向思维
(正难则反),特别是“至多”“至少”型题目,用间接求法就会较简便.
提醒] 应用互斥事件概率的加法公式,一定要注意首先确定各个事件是否彼此互斥,
然后求出各事件发生的概率,再求和(或差).
三、预测押题不能少
1.(1)甲、乙独立地解决同一数学问题,甲解决这个问题的概率是 0.8,乙解决这个问
题的概率是 0.6,那么其中至少有 1 人解决这个问题的概率是( )
A.0.48 B.0.52 C.0.8 D.0.92
解析:选 D 由题意可得,甲、乙二人都不能解决这个问题的概率是 0.2×0.4=0.08,
那么其中至少有 1 人解决这个问题的概率是 1-0.08=0.92,故选 D.
(2)袋中有红球、黑球、黄球、绿球若干,从中任取一球,得到红球的概率为1
3,得到黑
球或黄球的概率为 5
12,得到黄球或绿球的概率为 5
12,求得到黑球、得到黄球、得到绿球的
概率分别是________.
解析:记“得到红球”为事件 A,“得到黑球”为事件 B,“得到黄球”为事件 C,“得
到绿球”为事件 D,事件 A,B,C,D 显然彼此互斥,则由题意可知,P(A)=1
3,
P(B∪C)=P(B)+P(C)= 5
12,①
P(C∪D)=P(C)+P(D)= 5
12,②
由事件 A 和事件 B∪C∪D 是对立事件可得
P(A)=1-P(B∪C∪D)
=1- P(B)+P(C)+P(D)],
即 P(B)+P(C)+P(D)=1-P(A)=1-1
3=2
3,③
①②③联立可得 P(B)=1
4,P(C)=1
6,P(D)=1
4.
即得到黑球、得到黄球、得到绿球的概率分别是1
4,1
6,1
4.
答案:1
4,1
6,1
4
考点二 古典概型
一、基础知识要记牢
1.古典概率模型
(1)试验中所有可能出现的基本事件只有有限个;
(2)每个基本事件出现的可能性相等.我们将具有这两个特点的概率模型称为古典概率
模型,简称古典概型.
2.古典概型的概率公式
P(A)=m
n=A中所含的基本事件数
基本事件总数 .
提醒] 求事件包含的基本事件数,常用计数原理与排列、组合的相关知识.
二、经典例题领悟好
例 2] (1)(2017·天津高考)有 5 支彩笔(除颜色外无差别),颜色分别为红、黄、蓝、绿、
紫.从这 5 支彩笔中任取 2 支不同颜色的彩笔,则取出的 2 支彩笔中含有红色彩笔的概率
为( )
A.4
5 B.3
5
C.2
5 D.1
5
(2)(2017·山东高考)从分别标有 1,2,…,9 的 9 张卡片中不放回地随机抽取 2 次,每次
抽取 1 张,则抽到的 2 张卡片上的数奇偶性不同的概率是( )
A. 5
18 B.4
9
C.5
9 D.7
9
解析] (1)从 5 支彩笔中任取 2 支不同颜色的彩笔,有 10 种不同取法:(红,黄),(红,
蓝),(红,绿),(红,紫),(黄,蓝),(黄,绿),(黄,紫),(蓝,绿),(蓝,紫),(绿,
紫).而取出的 2 支彩笔中含有红色彩笔的取法有(红,黄),(红,蓝),(红,绿),(红,紫),
共 4 种,故所求概率 P= 4
10=2
5.
(2)所求概率为 P=C15C14+C14C15
C19C18 =5
9.
答案] (1)C (2)C
计算古典概型事件的概率 3 个步骤
步骤一:算出基本事件的总个数 n;
步骤二:求出事件 A 所包含的基本事件个数 m;
步骤三:代入公式求出概率 P.
三、预测押题不能少
2.(1)先后两次抛掷同一个骰子,将得到的点数分别记为 a,b,则 a,b,5 能够构成等
腰三角形的概率是( )
A.1
6 B.1
2 C. 7
18 D.2
3
解析:选 C 基本事件的总数是 36,
当 a=1 时,b=5 符合要求,有 1 种情况;
当 a=2 时,b=5 符合要求,有 1 种情况;
当 a=3 时,b=3,5 符合要求,有 2 种情况;
当 a=4 时,b=4,5 符合要求,有 2 种情况;
当 a=5 时,b=1,2,3,4,5,6 均符合要求,有 6 种情况;
当 a=6 时,b=5,6 符合要求,有 2 种情况.
所以能够构成等腰三角形的共有 14 种情况,所求概率为14
36= 7
18.
(2)从两名男生和两名女生中任意选取两人在星期六、星期日参加某公益活动,每天一
人,则星期六安排一名女生,星期日安排一名男生的概率为________.
解析:法一:两名男生分别记为 A1,A2,两名女生分别记为 B1,B2,任意选取两人在
星期六、星期日参加某公益活动,有 A1A2,A1B1,A1B2,A2B1,A2B2,B1B2,A2A1,B1A1,
B2A1,B1A2,B2A2,B2B1,共 12 种情况,而星期六安排一名女生,星期日安排一名男生,
有 B1A1,B2A1,B1A2,B2A2,共 4 种情况,故所求概率为 P= 4
12=1
3.
法二:两名男生分别记为 A1,A2,两名女生分别记为 B1,B2,任意选取两人在星期六、
星期日参加某公益活动,共有 C24A22=12 种情况,而星期六安排一名女生,星期日安排一名
男生,有 B1A1,B2A1,B1A2,B2A2,共 4 种情况,故所求概率为 P= 4
12=1
3.
答案:1
3
考点三 随机变量及其分布
一、基础知识要记牢
1.独立重复试验、二项分布
(1)如果事件 A 在一次试验中发生的概率是 p,那么它在 n 次独立重复试验中恰好发生
k 次的概率为 Pn(k)=Cknpk(1-p)n-k,k=0,1,2,…,n.
(2)一般地,在 n 次独立重复试验中,用 X 表示事件 A 发生的次数,设每次试验中事件
A 发生的概率为 p,则 P(X=k)=Cknpkqn-k,其中 0
D(ξ2)
C.E(ξ1)>E(ξ2),D(ξ1)E(ξ2),D(ξ1)>D(ξ2)
(2)若 X~B(n,p),且 E(X)=6,D(X)=3,则 P(X=1)的值为( )
A.3×2-2 B.2-4
C.3×2-10 D.2-8
解 析 ] (1)根据题意得,E(ξ i)=p i ,D(ξ i)=p i(1-p i),i=1,2,∵01.75,则 p 的取值范围是( )
A.(0, 7
12) B.( 7
12,1)
C.(0,1
2 ) D.(1
2,1 )
解析:选 C 由已知条件可得 P(X=1)=p,P(X=2)=(1-p)p,P(X=3)=(1-p)2p+(1
-p)3=(1-p)2,则 E(X)=P(X=1)+2P(X=2)+3P(X=3)=p+2(1-p)p+3(1-p) 2=p2-3p
+3>1.75,解得 p>5
2或 p<1
2,又由 p∈(0,1),可得 p∈(0,1
2 ).
9.甲、乙两人轮流投篮,每人每次投一球.约定甲先投且先投中者获胜,一直到有人
获胜或每人都已投球 3 次时投篮结束,设甲每次投篮投中的概率为1
3,乙每次投篮投中的概
率为1
2,且各次投篮互不影响,则乙获胜的概率为( )
A.1
2 B.1
3
C.13
27 D. 4
27
解析:选 C 设 Ak,Bk(k=1,2,3)分别表示甲、乙在第 k 次投篮投中,则 P(Ak)=1
3,P(Bk)
=1
2(k=1,2,3).
记“乙获胜”为事件 C,由互斥事件与概率计算公式知
P(C)=P(A1B1)+P(A1B1A2B2)+P(A1B1A2B2A3B3)
=P(A1)P(B1)+P(A1)P(B1)P(A2)P(B2)+P(A1)P(B1)P(A2)P(B2)P(A3)P(B3)
=2
3×1
2+(2
3 )2×(1
2 )2+(2
3 )3×(1
2 )3=13
27.
10.(2018 届高三·湖北七市(州)联考)从数字 1,2,3,4,5 中,随机抽取 3 个数字(允许重复)
组成一个三位数,其各位数字之和等于 12 的概率为( )
A. 2
25 B. 13
125
C. 18
125 D. 9
125
解析:选 A 从 5 个数字中任意抽取 3 个数字组成一个三位数,并且允许有重复的数字,
这样构成的数字有 53=125 个.则各位数字之和等于 12 且没有重复数字,则该数只能含有
3,4,5 三个数字,可构成 A33=6 个三位数;若三位数的各位数字均重复,则该数为 444;若
三位数中有 2 个数字重复,则该数为 552,525,255,有 3 个.因此,所求概率为 P=6+1+3
125
= 2
25,故选 A.
二、填空题
11.已知随机变量 ξ 的分布列为 P(ξ=k)=a
k,其中 k=1,2,3,4,5,6,则 a=________,E(ξ)
=________.
解析:根据题意可知 P(ξ=1)=a
1,P(ξ=2)=a
2,P(ξ=3)=a
3,P(ξ=4)=a
4,P(ξ=5)=a
5,
P(ξ=6)=a
6,∴a
1+a
2+a
3+a
4+a
5+a
6=1,∴a=20
49,E(ξ)=6a=120
49 .
答案:20
49 120
49
12.(2017·四川绵阳模拟)已知甲、乙二人能译出某种密码的概率分别为 1
2和1
3,现让他
们独立地破译这种密码,则两人都能译出密码的概率为________,两人中至少有 1 人能译
出密码的概率为________.
解析:两人都能译出密码的概率为1
2×1
3=1
6.至少有 1 人能译出密码的对立事件是两人都
不能译出密码, ∴至少有 1 人能译出密码的概率 p=1-1-1
21-1
3=2
3.
答案:1
6 2
3
13.(2018 届高三·温州十校联合体期末联考)袋中有 3 个大小、质量相同的小球,每个
小球上分别写有数字 0,1,2,随机摸出一个将其上的数字记为 a1,然后放回袋中,再次随机
摸出一个,将其上的数字记为 a2,依次下去,第 n 次随机摸出一个,将其上的数字记为 an,
记 ξn=a1a2…an,则:
(1)随机变量 ξ2 的数学期望是________;
(2)ξn=2n-1 时的概率是________.
解析:可以求得随机变量 ξ2 的分布列如表所示:
ξ 0 1 2 4
P 5
9
1
9
2
9
1
9
所以随机变量 ξ2 的数学期望为 1;当 ξn=2n-1 时,在 n 次取球中,有(n-1)次取到了
2,有 1 次取到了 1,故所求概率是 n
3n.
答案:1 n
3n
14.(2018 届高三·浙江名校联考)袋中有大小相同的 3 个红球,2 个白球,1 个黑球.若
不放回摸球,每次取 1 球,摸取 3 次,则恰有两次是红球的概率为________;若有放回摸
球,每次取 1 球,摸取 3 次,则摸到红球次数的期望为________.
解析:①每次取 1 球,摸取 3 次,则恰有两次是红球的概率 P=C23C13
C36 = 9
20.
②设摸到红球的次数为 X,则 X 的可能取值为 0,1,2,3,则每次摸到红球的概率为3
6=
1
2.P(X=k)=Ck3(1
2 )k1-1
2
3-k,(k=0,1,2,3).
∴P(X=0)=1
8,P(X=1)=3
8,P(X=2)=3
8,P(X=3)=1
8,
∴E(X)=0+1×3
8+2×3
8+3×1
8=3
2.
答案: 9
20 3
2
15.某班班会,准备从包括甲、乙两人的 7 名学生中选取 4 名学生发言,要求甲、乙
两人至少有 1 人参加,则甲、乙都被选中且发言时不相邻的概率为________.
解析:若无限制条件则有 A 47种情况;若甲、乙两人都不被选中则有 A 45种情况,因此
甲、乙两人至少有 1 人被选中有 A47-A 45种情况.甲、乙两人都被选中且发言时不相邻共有
A25·A 23种情况,故所求概率为 P= A25·A23
A47-A45=1
6.
答案:1
6
16.(2017·成都模拟)已知函数 f(x)= 1
3mx3+1
2nx2+x+2 017,其中 m∈{2,4,6,8},n∈
{1,3,5,7},从这些函数中任取两个不同的函数,则它们的图象在(1,f(1))处的切线相互平行
的概率是________.
解析:函数 f(x)=1
3mx3+1
2nx2+x+2 017,导函数为 f′(x)=mx2+nx+1,可得在(1,f(1))
处的切线斜率为 m+n+1.切线相互平行,即斜率相等,则(m,n)可为(2,7),(8,1),(4,5),
(6,3);(2,5),(4,3),(6,1);(2,3),(4,1);(4,7),(6,5),(8,3);(8,5),(6,7),共 C24+C23+1+C
23+1=14 组,又总共有 C 216=120 组,则它们的图象在(1,f(1))处的切线相互平行的概率是14
120
= 7
60.
答案: 7
60
17.如图,将一个各面都涂了油漆的正方体,切割为 125 个同样大小
的小正方体.经过搅拌后,从中随机取一个小正方体,记它的涂漆面数
为 X,则 X 的均值 E(X)等于________.
解析:由题意 X 可取 0,1,2,3,且 P(X=0)=33
125= 27
125,P(X=1)=9 × 6
125
= 54
125,P(X=2)=3 × 12
125 = 36
125,P(X=3)= 8
125.故 E(X)= 54
125+2× 36
125+3× 8
125=6
5.
答案:6
5
选做题]
1.经检测,有一批产品的合格率为3
4,现从这批产品中任取 5 件,设取得合格产品的
件数为 ξ,则 P(ξ=k)取得最大值时,k 的值为( )
A.5 B.4
C.3 D.2
解析:选 B 根据题意得,P(ξ=k)=Ck5(3
4 )k×(1-3
4 )5-k,k=0,1,2,3,4,5,则 P(ξ=
0)=C05(3
4 )0×(1
4 )5= 1
45,P(ξ=1)=C15(3
4 )1×(1
4 )4=15
45,P(ξ=2)=C25(3
4 )
2×(1
4 )3=90
45,P(ξ=3)=C35(3
4 )3×(1
4 )2=270
45 ,P(ξ=4)=C45(3
4 )4×(1
4 )1=
405
45 ,P(ξ=5)=C55(3
4 )5×(1
4 )0=243
45 ,故当 k=4 时,P(ξ=k)最大.
2.已知甲盒中仅有 1 个球且为红球,乙盒中有 m 个红球和 n 个蓝球(m≥3,n≥3),从
乙盒中随机抽取 i(i=1,2)个球放入甲盒中.
(1)放入 i 个球后,甲盒中含有红球的个数记为 ξi(i=1,2);
(2)放入 i 个球后,从甲盒中取 1 个球是红球的概率记为 pi(i=1,2).则( )
A.p1>p2,E(ξ1)E(ξ2)
C.p1>p2,E(ξ1)>E(ξ2) D.p1p2,E(ξ1)0,
P(ξ=2)-P(ξ=0)=
-t2+4t-2
4 >0,
P(ξ=2)-P(ξ=3)=2t-t2
4 >0,
又 0sin β”是“α>β”的( )
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
解析:选 D sinπ
3>sin13π
6 ,但π
3<13π
6 ,所以充分性不成立;α=13π
6 ,β=π
3满足 α>β,
但 sin13π
6 sin β”是“α>β”的既不充分也不必要条件,
故选 D.
4.已知平面 α 和共面的两条不同的直线 m,n,下列命题是真命题的是( )
A.若 m,n 与 α 所成的角相等,则 m∥n
B.若 m∥α,n∥α,则 m∥n
C.若 m⊥α,m⊥n,则 n∥α
D.若 m⊂α,n∥α,则 m∥n
解析:选 D A 中,m 与 n 平行或相交,A 是假命题;B 中,m 与 n 平行或相交,B 是
假命题;C 中,n∥α 或 n⊂α,C 是假命题;D 中,由 m⊂α,n⊄α 且 m,n 共面,得 m 为
m,n 所在的平面与平面 α 的交线,又因为 n∥α,所以 m∥n,D 是真命题,故选 D.
5.函数 f(x)=xecos x(x∈ -π,π])的图象大致是( )
解析:选 B 由题意得 f(-x)=-xecos(-x)=-xecos x=-f(x)(x∈ -π,π]),所以函数 f(x)
为奇函数,函数图象关于原点成中心对称,排除 A,C.又因为 f′(x)=ecos x+xecos x·(-sin x),
则 f′(0)=e,即函数 f(x)在原点处的切线的斜率为 e,排除 D,故选 B.
6.已知 x,y 满足条件Error!若 z=mx+y 取得最大值的最优解不唯一,则实数 m 的值
为( )
A.1 或-2 B.1 或-1
2
C.-1 或-2 D.-2 或-1
2
解析:选 A 在平面直角坐标系内画出题中的不等式组表示的
平面区域如图中阴影部分所示(包含边界),由图易得当目标函数 z=
mx+y 与直线 x+y=2 或 x- 1
2y+1=0 平行时,目标函数取得最
大值的最优解不唯一,所以 m=1 或 m=-2,故选 A.
7.袋子里有大小、形状相同的红球 m 个,黑球 n 个(m>n>2).从中任取 1 个球是红球
的概率记为 p1.若将红球、黑球个数各增加 1 个,此时从中任取 1 个球是红球的概率记为
p2;若将红球、黑球个数各减少 1 个,此时从中任取 1 个球是红球的概率记为 p3,则( )
A.p1>p2>p3 B.p1>p3>p2
C.p3>p2>p1 D.p3>p1>p2
解析:选 D 由题意得 p1= m
m+n,p2= m+1
m+n+2,p3= m-1
m+n-2,则 1
p1=m+n
m =1+n
m,
1
p2=m+n+2
m+1 =1+ n+1
m+1, 1
p3=m+n-2
m-1 =1+ n-1
m-1,则 1
p1- 1
p2=n
m-n+1
m+1= n-m
m(m+1)<0, 1
p1
- 1
p3=n
m-n-1
m-1= m-n
m(m-1)>0,所以 1
p2> 1
p1> 1
p3,所以 p3>p1>p2,故选 D.
8.设点 P 是椭圆x2
a2+y2
b2=1(a>b>0)上异于长轴端点的任意一点,F1,F2 分别是其左、
右焦点,O 为中心,|PF1|·|PF2|+|OP|2=3b2,则此椭圆的离心率为( )
A.1
2 B.
3
2 C.
2
2 D.
2
4
解析:选 C 由点 P 的任意性,则不妨设点 P 位于短轴的端点,此时|PF 1|=|PF2|=
b2+c2=a,|OP|=b,则由|PF1|·|PF2|+|OP|2=3b2,得 a2+b2=3b2,即b2
a2=1
2,所以椭圆的
离心率 e=c
a= 1-b2
a2= 2
2 ,故选 C.
9.如图,半径为 1 的扇形 AOB 中,∠AOB=2π
3 ,P 是弧 AB 上的
一点,且满足 OP⊥OB,M,N 分别是线段 OA,OB 上的动点,则
PM
―→
· PN
―→
的最大值为( )
A.
2
2 B.
3
2
C.1 D. 2
解析:选 C 由题意得∠POA=π
6,以点 O 为原点,OP 所在的直线为 x 轴,OB 所在的
直线为 y 轴建立平面直角坐标系(图略),则 P(1,0),设 ON=n,OM=m(n,m∈ 0,1]),则
N(0,n),M( 3m
2 ,-m
2),则 PM
―→
· PN
―→
= 3m
2 -1,-m
2·(-1,n)=1- 3m
2 -mn
2 ,则
当 m=n=0 时, PM
―→
· PN
―→
取得最大值 1,故选 C.
10.已知 a,b 是实数,关于 x 的方程 x2+ax=b|x|-1 有 4 个不同的实数根,则|a|+b
的取值范围为( )
A.(2,+∞) B.(-2,2)
C.(2,6) D.(-∞,2)
解析:选 A 方程 x2+ax=b|x|-1 有 4 个不同的实数根,等价于方程 x2+ax=bx-1
有两个不同的正实数根,且方程 x2+ax=-bx-1 有两个不同的负实数根,所以Error!化简
得Error!所以|a|+b>2,故选 A.
二、填空题(本大题共 7 小题,多空题每小题 6 分,单空题每小题 4 分,共 36 分.把答
案填在题中的横线上)
11.已知{an}是等比数列,且 an>0,a2a4+2a3a5+a4a6=25,则 a3+a5=________,a4
的最大值为________.
解析:由题意得 a2a4+2a3a5+a4a6=a23+2a3a5+a25=(a3+a5)2=25,又因为 an>0,所以 a3
+a5=5,则 a4= a3a5≤ (a3+a5
2 )2=5
2,当且仅当 a3=a5=5
2时,等号成立,所以 a4 的最
大值为5
2.
答案:5 5
2
12.某几何体的三视图如图所示(单位:cm),该几何体的表面积为________cm2,体积
为________cm3.
解析:由三视图得该几何体是一个底面为边长为 2 cm 的正方形,
高为 2 cm 的四棱锥,其直观图如图所示,其中 PA⊥平面 ABCD,则其表
面积为 2×2+2×1
2×2×2+2×1
2×2×2 2=8+4 2(cm2),体积为1
3
×2×2×2=8
3(cm3).
答案:8+4 2 8
3
13.若 ( x-1
x)n 的二项展开式中各项的二项式系数的和是 64,则 n=________,展开
式中的常数项为________(用数字作答).
解析:由题意得 2n=64,解得 n=6,则二项式 ( x-1
x)6 的展开式中的第 r+1 项为 Tr
+1=Cr6( x)6-r·(-1
x )r=(-1)rCr6x ,令6-3r
2 =0 得 r=2,所以二项式 ( x-1
x)6 的展
开式中的常数项为(-1)2C26=15.
答案:6 15
14.若实数 a>b>1,且 logab+logba=5
2,则 logab=________,b2
a =________.
解析:由 a>b>1 得 logab<1,又因为 logab+logba=logab+ 1
logab=5
2,解得 logab=1
2,所
以 a =b,即 b2=a,所以b2
a =1.
答案:1
2 1
15.教育装备中心新到 7 台同型号的电脑,共有 5 所学校提出申请.鉴于甲、乙两校
原 电脑较少,决定给这两校每家至少 2 台,其余学校协商确定,允许有的学校 1 台都没有,
则不同的分配方案有________种(用数字作答).
r6 3
2
-
1
2
解析:当甲、乙两校分到的电脑都为 2 台时,剩余三所学校分到的电脑数可以为(1,1,1),
(2,1,0),(3,0,0),所以此时共有 1+A23+C13=10 种不同的分配方案;当甲、乙两校分到的电
脑为一所学校 2 台,一所学校 3 台时,剩余三所学校分到的电脑数可以为(1,1,0),(2,0,0),
所以此时共有 A22(C23+C13)=12 种不同的分配方案;当甲、乙两校分到的电脑为一所学校 2
台,一所学校 4 台时,剩余三所学校分到的电脑数为(1,0,0),所以此时共有 A22C13=6 种不同
的分配方案;当甲、乙两校分到的电脑为一所学校 2 台,一所学校 5 台时,剩余三所学校分
到的电脑数为(0,0,0),所以此时共有 A22=2 种不同的分配方案;当甲、乙两校分到的电脑都
为 3 台时,剩余三所学校分到的电脑数为(1,0,0),所以此时共有 C13=3 种不同的分配方案;
当甲、乙两校分到的电脑为一所学校 3 台,一所学校 4 台时,剩余三所学校分到的电脑数为
(0,0,0),所以此时共有 A22=2 种不同的分配方案.综上所述,不同的分配方案种数为 10+12
+6+2+3+2=35.
答案:35
16.已知曲线 C:y= -x2+16x-15及点 A(1,0).若曲线 C 上存在相异两点 B,C,
其到直线 l:x+1=0 的距离分别为|AB|和|AC|,则|AB|+|AC|=________.
解析:因为点 B,C 到点 A(1,0)与直线 x=-1 的距离相等,所以点 B,C 在抛物线 y2=
4x 上,与 y= -x2+16x-15联立消去 y 得 x2-12x+15=0,则 xB+xC=12,所以|AB|+|AC|
=xB+1+xC+1=14.
答案:14
17.已知等腰直角三角形 ABC 中,AB=AC=2,D,E 分别为 AB,
AC 的中点,沿 DE 将△ABC 折成直二面角(如图),则四棱锥 ADECB
的外接球的表面积为________.
解析:因为△ADE 为等腰直角三角形,所以△ADE 的外接圆的圆心在 DE 上,即平面
ADE 截四棱锥 ADECB 的外接球所得的截面圆的圆心在 DE 上,即在平面 DECB 内,所以
等腰梯形 DECB 的外接圆的半径即为四棱锥 ADECB 的外接球的半径.以 BC 的中点为原
点,BC 所在的直线为 x 轴,线段 BC 的垂直平分线所在的直线为 y 轴建立平面直角坐标系
(图略),则易得 C( 2,0),E( 2
2 , 2
2 ),因为四边形 DECB 为等腰梯形,所以其外接圆
的圆心在线段 BC 的垂直平分线上,设其坐标为 P(0,y),则由|PC|=|PE|得 ( 2)2+(-y)2
= ( 2
2 )2+( 2
2 -y)2,解得 y=- 2
2 ,所以等腰梯形 DECB 的外接圆的半径 r=|PC|=
( 2)2+( 2
2 )2= 10
2 ,所以四棱锥 ADECB 的外接球的表面积为 4πr2=10π.
答案:10π
三、解答题(本大题共 5 小题,共 74 分.解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算
步骤)
18.(本小题满分 14 分)在△ABC 中,角 A,B,C 对边的边长分别是 a,b,c.已知 cos(A
-B)+cos C= 3sin(A-B)+ 3sin C.
(1)求角 B 的大小;
(2)若 b=2,求△ABC 面积的最大值.
解:(1)在△ABC 中,A+B+C=π,
则 cos(A-B)-cos(A+B)= 3sin(A-B)+ 3sin(A+B),化简得 2sin Asin B=2 3sin
Acos B,
由于 0b>0)的离心率 e=1
2,原点 O 到点 A(-
a,0),B(0,b)所在直线的距离为2 21
7 .
(1)求此椭圆 C 的方程;
(2)如图,设直线 l:x=my+ 3与椭圆 C 交于 P,Q 两点,点
P 关于 x 轴的对称点为 P′,直线 P′Q 与 x 轴是否交于一定点?若
是,求出该定点的坐标;若不是,请说明理由.
解:(1)由 e=c
a=1
2,得 c=1
2a,b= 3
2 a,则直线 AB 的方程为 y
= 3
2 x+ 3
2 a,原点 O 到直线 AB 的距离为 d=
| 3
2 a |
1+3
4
= 3a
7
=2 21
7 ,
解得 a=2,b= 3,所以椭圆 C 的方程为x2
4 +y2
3=1.
(2)是.联立Error!得(3m2+4)y2+6 3my-3=0.
设 P(x1,y1),Q(x2,y2),P′(x1,-y1),
则 y1+y2=
-6 3m
3m2+4 ,y1y2=
-3
3m2+4.
直线 P′Q 的方程为 y+y1=y2+y1
x2-x1(x-x1),
令 y=0,则 x=x1y2+x2y1
y1+y2 =
(my1+ 3)y2+(my2+ 3)y1
y1+y2
=2my1y2+ 3(y1+y2)
y1+y2 =4 3
3 ,
即直线 P′Q 与 x 轴交于定点(4 3
3 ,0).
22.(本小题满分 15 分)已知数列{an}满足 a1=1
2,an+1=an- a2n
n(n+1),数列{an+1
an }的前
n 项和为 Sn.证明:当 n∈N 时,
(1)0n-1
2.
证明:(1)由于 an+1-an=- a2n
n(n+1)≤0,则 an+1≤an.
若 an+1=an,则 an=0,与 a1=1
2矛盾,
故 an≠0,从而 an+1a2>a3>…>an.
又an+1
an =1- an
n(n+1)≥1- 1
2n(n+1)>0,
则 an+1 与 an 同号.
又 a1=1
2>0,则 an+1>0,故 01
n- 1
n+1.
当 n≥2 时, 1
an=( 1
an- 1
an-1)+( 1
an-1- 1
an-2)+…+ 1
a2- 1
a1+ 1
a1> 1
n-1-1
n+ 1
n-2- 1
n-1
+…+1-1
2+ 1
a1=3-1
n=3n-1
n >0,从而 an< n
3n-1.
当 n=1 时, a1=1
2= 1
3 × 1-1,从而 an≤ n
3n-1.
(3)由an+1
an =1- an
n(n+1)≥1- a1
n(n+1)
=1-1
2(1
n- 1
n+1)(当且仅当 n=1 时,取等号),
得 Sn=a2
a1+a3
a2+…+an+1
an
≥n-1
2(1- 1
n+1)
>n-1
2.
高考综合模拟(二)
(时间:120 分钟 满分:150 分)
一、选择题(本大题共 10 小题,每小题 4 分,共 40 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.已知集合 A={x|(2x-5)(x+3)>0},B={1,2,3,4,5},则(∁RA)∩B=( )
A.{1,2,3} B.{2,3}
C.{1,2} D.{1}
解析:选 C 由(2x-5)(x+3)>0 解得 x> 5
2或 x<-3,则集合 A=(-∞,-3)∪
(5
2,+∞),所以∁RA=[-3,5
2],(∁RA)∩B={1,2},故选 C.
2.若复数 z 满足(1+i)z=2i,其中 i 为虚数单位,则 z
-
=( )
A.1-i B.1+i
C.2-2i D.2+2i
解析:选 A 由(1+i)z=2i 得 z= 2i
1+i= 2i(1-i)
(1+i)(1-i)=1+i,所以 z
-
=1-i,故选 A.
3.“x<0”是“ln(x+1)<0”的( )
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
解析:选 B 当 x<0 时,取 x=-1,则 ln(-1+1)=ln 0 无意义,充分性不成立;当 ln(x
+1)<0 时,有 ln(x+1)<0=ln 1,则 00,cos θ>0,且 sin θ>cos θ,所以(sin
θ+cos θ)2=1+sin 2θ=16+2 × 3 7
16 =(3+ 7
4 )2,所以 sin θ+cos θ=3+ 7
4 .同理可得 sin
θ-cos θ=3- 7
4 .所以 sin θ=3
4.因为 θ∈[π
4,π
2 ],sin 2θ=3 7
8 ,所以 cos 2θ=-1
8,所以
cos2θ+π
3=1
2cos 2θ- 3
2 sin 2θ=-3 21+1
16 .
答案:3
4 -3 21+1
16
14.已知抛物线 C:y2=ax(a>0)的焦点为 F,过焦点 F 和点 P(0,1)的射线 FP 与抛物线
C 相交于点 M,与其准线相交于点 N,O 为坐标原点.若|FM|∶ |MN|=1∶3,则 a=________,
S△FON=________.
解析:设点 M 的横坐标为 xM,由抛物线的定义可知,因为|FM|∶|MN|=1∶3,所以
xM+a
4
a
2
=3
4,所以 xM=a
8,所以 M(a
8, 2a
4 ).由 kMF=kPM 可知
2
4 a
-a
8
=
1- 2
4 a
-a
8
,解得 a= 2,则 M
( 2
8 ,1
2).所以yM
yN=
1
2
yN=1
4,解得 yN=2.所以 S△FON=1
2×|OF|·|yN|=1
2×2× 2
4 = 2
4 .
答案: 2 2
4
15.在平面直角坐标系中,已知点 F(3,0)在圆 C:(x-m)2+(y-2)2=40 内,动直线 AB
过点 F 且交圆于 A,B 两点,若△ABC 的面积的最大值为 20,则实数 m 的取值范围是
________.
解析:由题可得 C(m,2),点 F 在圆内,
所以有(3-m)2+4<40,解得-3π
2,则π
6<φ<π
2,
即 tan φ= 3
2λ-1>
3
3 ,
所以 0<2λ-1<3,解得1
2<λ<2.
答案:(1
2,2 )
17.设实数 x,y,z 满足Error!则|x|+|y|+|z|的最大值为________.
解析:因为实数 x,y,z 满足Error!
所以|x|+2|y|+3|z|=max{|x+2y-3z|,|x-2y+3z|,|x-2y-3z|,|x+2y+3z|}≤6,
所以|x|+|y|+|z|≤|x|+2|y|+3|z|≤6.
故当且仅当 x=6,y=z=0 时,|x|+|y|+|z|取最大值为 6.
答案:6
三、解答题(本大题共 5 小题,共 74 分.解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算
步骤)
18.(本小题满分 14 分)已知 a,b,c 分别为△ABC 三个内角 A,B,C 的对边,2b=3
asin B+bcos A,c=4.
(1)求 A;
(2)若 D 是 BC 的中点,AD= 7,求△ABC 的面积.
解:(1)由 2b= 3asin B+bcos A 及正弦定理可得
2= 3sin A+cos A,
即有 sin(A+π
6 )=1,
因为 01.求证:
(1) e1-x>2-x;
(2)1
2x2-1
x-ln x+e1-x>1
2.
证明:(1)证明 e1-x>2-x,等价于证明当 x>1 时,e1-x+x-2>0,
设 f(x)=e1-x+x-2,x>1,
则 f′(x)=e1-x(1-x)′+1=-e1-x+1,
当 x>1 时,f′(x)>0,则 f(x)在(1,+∞)上单调递增,
所以 f(x)>f(1)=0,
所以 e1-x>2-x.
(2)由(1)知,当 x>1 时,e1-x>2-x,
所以 1
2x2-1
x-ln x+e1-x>1
2x2-1
x-ln x+2-x,
下面证明 1
2x2-1
x-ln x+2-x>1
2,
设 g(x)=1
2x2-1
x-ln x+2-x,x>1,
g′(x)=x+ 1
x2-1
x-1=
(x-1)2(x+1)
x2 >0,
则 g(x)在(1,+∞)上单调递增,
所以 g(x)>g(1)=1
2,
所以 1
2x2-1
x-ln x+e1-x>1
2.
21.(本小题满分 15 分)已知抛物线 C1:x2=2py(p>0)与圆 C2:x2
+y2=8 的两个交点之间的距离为 4,A,B 为抛物线 C1 上的两点.
(1)求 p 的值;
(2)若 C1 在点 A,B 处切线垂直相交于点 P,且点 P 在圆 C2 内
部,直线 AB 与 C2 相交于 C,D 两点,求|AB|·|CD|的最小值.
解:(1)设抛物线与圆的两交点坐标分别为(x0,y0),(-x0,y0).
则Error!解得Error!又 y0≥0,所以Error!
即抛物线与圆的两个交点坐标为(-2,2),(2,2),
代入 x2=2py 得 p=1.
(2)由(1)知,抛物线的方程为 x2=2y.设 A(x1,x21
2 ),Bx2,x22
2 ,又 x21=2y1,则 PA 的斜率
为 y′1 =x1.
同理 PB 的斜率为 y′2 =x2,所以 x1·x2=-1,
两切线的方程分别为 y=x1x-1
2x21,y=x2x-1
2x22,
所以交点为 P(x1+x2
2 ,-1
2),
由点 P 在圆内得 x21+x22<33,
直线 AB 的方程为 y=x1+x2
2 x+1
2,则其过抛物线的焦点(0,1
2 ),
所以|AB|=x21
2 +x22
2 +p=1
2(x21+x22+2),
设 d 为圆心到直线 AB 的距离,
则|AB|·|CD|=1
2(x21+x22+2)·2 8-d2,
而 d= 1
x21+x22+2
,设 t=x21+x22+2∈ 4,35),
则|AB|·|CD|= 8t2-t,当 t=4 时取到最小值为 2 31.
所以|AB|·|CD|的最小值为 2 31.
22.(本小题满分 15 分)已知数列{an}满足 a1=1
2,an+1=an+a2n
n2,bn=an
n (n∈N ).证明:
(1)bn∈(0,1);
(2)bn+10,bk+1>0,
bk+1=ak+1
k+1=
ak+a2k
k2
k+1 1+ 1
1+k=k+2
k+1,
所以 1
bn-1≥( 1
b1-1)×3
2×4
3×…×n+1
n =n+1
2 ,
所以 bn≤ 2
n+3.
所以 an=a1+b21+b22+…+b 2n-1
≤a1+4[ 1
42+ 1
52+…+ 1
(n+2)2]
<1
2+4[ 1
3 × 4+ 1
4 × 5+…+ 1
(n+1)(n+2)]
=1
2+4(1
3-1
4 )+(1
4-1
5 )+…+ 1
n+1- 1
n+2
=1
2+4(1
3- 1
n+2)<1
2+4
3=11
6 ,
故对任意的 n∈N ,都有 an<11
6 .