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2009年湖北省高考数学试卷(理科)【word版本、可编辑、附详细答案和解释】

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第 1页 共 14页 ◎ 第 2页 共 14页 2009 年湖北省高考数学试卷(理科) 一、选择题(共 10 小题,每小题 5 分,满分 50 分) 1. 已知 r n r 晦䁡ሻ ൅晦䁡ሻ൅ , r n r 晦䁡䁡ሻ ൅晦 ݊ 䁡䁡ሻ൅ 是 两个向量集合,则 r 晦 ሻA. n晦䁡䁡ሻ B. n晦 ݊ 䁡䁡ሻ C. n晦䁡ሻ D. n晦䁡ሻ2. 设 为非零实数,函数 r 䁡݊ 䁡 晦 ,且 ݊ 䁡 ሻ 的反函数是( ) A. r 䁡݊ 䁡 晦 ,且 ݊ 䁡 ሻB. r 䁡 䁡݊ 晦 ,且 䁡 ሻC. r 䁡 晦䁡݊ሻ 晦 ,且 䁡ሻD. r 䁡݊ 晦䁡ሻ 晦 ,且 ݊ 䁡ሻ3. 投掷两颗骰子,得到其向上的点数分别为 ൅ 和 ൅ ,则复数 晦൅ ൅ሻ晦൅ ݊ ൅ሻ 为实 数的概率为( ) A. 䁡 B. 䁡 C. 䁡 D. 䁡 䁡4. 函数 r cos 晦 ሻ ݊ 的图象 按向量 平移到 , 的函数解析式为 r 晦ሻ ,当 r 晦ሻ 为奇函数时,向量 可以等于( ) A. 晦 ݊ ݊ ሻ B. 晦 ݊ ሻ C. 晦 ݊ ሻ D. 晦 ሻ5. 将甲、乙、丙、丁四名学生分到三个不同的班,每个班至少分到一名学生,且甲、 乙两名学生不能分到一个班,则不同分法的种数为( ) A. 䁡 B. C. D. 6. 设 晦 ሻ ൅ r 䁡 ൅݊䁡 ൅݊䁡 ൅ ൅ ,则 lim ൅ 晦 ǤǤǤ ൅ሻ ݊ 晦䁡 ǤǤǤ ൅݊䁡ሻ r 晦 ሻA. ݊ 䁡 B. C. 䁡 D. 䁡 7. 已知双曲线 ݊ r 䁡 的准线过椭圆 r 䁡 的焦点,则直线 r 䁮 与椭 圆至多有一个交点的充要条件是( ) A. 䁮 ݊ 䁡 䁡 B. 䁮 ݊ ݊ 䁡 䁡 C. 䁮 ݊ D. 䁮 ݊ ݊ 8. 在“家电下乡”活动中,某厂要将 䁡 台洗衣机运往邻近的乡镇.现有 辆甲型 货车和 辆乙型货车可供使用.每辆甲型货车运输费用 元,可装洗衣机 台; 每辆乙型货车运输费用 元,可装洗衣机 䁡 台.若每辆车至多只运一次,则该厂 所花的最少运输费用为 晦 ሻA. 元 B. 元 C. 元 D. 元 9. 设球的半径为时间 的函数 晦ሻ .若球的体积以均匀速度 增长,则球的表面积 的增长速度与球半径. A.成正比,比例系数为 B.成正比,比例系数为 C.成反比,比例系数为 D.成反比,比例系数为 10. 古希腊人常用小石子在沙滩上摆成各种形状来研究数,例如: 他们研究过图 䁡 中的 䁡 , , , 䁡 ,…,由于这些数能够表示成三角形,将其称为三 角形数;类似地,称图 中的 䁡 , , , 䁡 …这样的数成为正方形数.下列数中既是 三角形数又是正方形数的是( ) 第 3页 共 14页 ◎ 第 4页 共 14页 A. B. 䁡 C. 䁡 D. 䁡䁞二、填空题(共 5 小题,每小题 5 分,满分 25 分) 11. 已知关于 的不等式 ݊䁡 䁡 的解集 n ݊ 䁡 或 -݊ 䁡 ,则实数 r ________. 12. 如图是样本容量为 的频率分布直方图.根据样本的频率分布直方图估计, 样本数落在 䁡 内的频数为________,数据落在 晦䁡ሻ 内的概率约为________. 13. 如图,卫星和地面之间的电视信号沿直线传播,电视信号能够传送到达的地面 区域,称为这个卫星的覆盖区域.为了转播 年北京奥运会,我国发射了“中星 九号”广播电视直播卫星,它离地球表面的距离约为 ________.已知地球半径 约为 ________,则“中星九号”覆盖区域内的任意两点的球面距离的最大值约 为________.(结果中保留反余弦的符号). 14. 已知函数 晦ሻ = 晦 ሻ cos sin ,则 晦 ሻ 的值为________. 15. 已知数列 n൅ 满足: 䁡 r ൅ ( ൅ 为正整数), ൅䁡 r ൅ ,当 ൅ 为偶数时, ൅ 䁡 ,当 ൅ 为奇数时, 若 r 䁡 ,则 ൅ 所有可能的取值为________. 三、解答题(共 6 小题,满分 75 分) 16. 一个盒子里装有 张大小形状完全相同的卡片,分别标有数 , , , ;另一 个盒子也装有 张大小形状完全相同的卡片,分别标有数 , , , .现从一个盒 子中任取一张卡片,其上面的数记为 ;再从另一盒子里任取一张卡片,其上面的数 记为 ,记随机变量 r ,求 的分布列和数学期望. 17. 已知向量 r 晦 cos sin ሻ , r 晦 cos sin ሻ , r 晦 ݊ 䁡ሻ . (1)求向量 的长度的最大值; (2)设 r ,且 晦 ሻ ,求 cos 的值. 18. 如图,四棱锥 ݊ 䁞 的底面是正方形, 平面 䁞 , = , 䁞 r ,点 是 上的点,且 = 晦 ሻ 晦 Ⅰ ሻ 求证:对任意的 晦ሻ ,都有 䁞 晦 Ⅱ ሻ 设二面角 ݊ 䁞 ݊ 的大小为 ,直线 与平面 䁞 所成的角为 ,若 tan tan = 䁡 ,求 的值. 第 5页 共 14页 ◎ 第 6页 共 14页 19. 已知数列 n൅ 的前 ൅ 项和 ൅ r݊ ൅ ݊ 晦 䁡 ሻ ൅݊䁡 晦൅ ሻ . (1)令 ൅ r ൅ ൅ ,求证:数列 n൅ 是等差数列,并求数列 n൅ 的通项公式. (2)令 ൅ r ൅䁡 ൅ ൅ , ൅ r 䁡 ൅ ,试比较 ൅ 与 ൅ ൅䁡 的大小,并予以证明. 20. 过抛物线 r 晦 - ሻ 的对称轴上一点 䁞晦ሻ晦 - ሻ 的直线与抛物线相交于 、 两点,自 、 向直线 Ͳ r݊ 作垂线,垂足分别为 䁡 、 䁡 . 晦㤱ሻ 当 r 时,求证: 䁞䁡 䁞䁡 ; 晦㤱㤱ሻ 记 䁞䁡 、 䁞䁡䁡 、 䁞䁡 的面积分别为 䁡 、 、 ,是否存在 ,使得对任 意的 - ,都有 r 䁡 成立?若存在,求出 的值,否则说明理由. 21. 在 上定义运算: r݊ 䁡 晦 ݊ ሻ晦 ݊ ሻ ( 、 是常数),已知 䁡晦ሻ r ݊ , 晦ሻ r ݊ , 晦ሻ r 䁡晦ሻ晦ሻ . ①如果函数 晦ሻ 在 r 䁡 处有极值 ݊ ,试确定 、 的值; ②求曲线 r 晦ሻ 上斜率为 的切线与该曲线的公共点; ③记 晦ሻ r 晦ሻ晦 ݊ 䁡 䁡ሻ 的最大值为 ,若 䁮 对任意的 、 恒成立, 试求 䁮 的取值范围.(参考公式: ݊ r 晦 ሻ晦 ݊ ሻ ) 第 7页 共 14页 ◎ 第 8页 共 14页 参考答案与试题解析 2009 年湖北省高考数学试卷(理科) 一、选择题(共 10 小题,每小题 5 分,满分 50 分) 1.A 2.D 3.C 4.B 5.C 6.B 7.A 8.B 9.D 10.C 二、填空题(共 5 小题,每小题 5 分,满分 25 分) 11. ݊ 12. , Ǥ13. 䁮൅ , 䁮൅ , 䁡 arccos 䁮൅14. 䁡15. , , 三、解答题(共 6 小题,满分 75 分) 16.解:随机变量 r ,依题意 的可能取值是 , , 䁞 , , , 䁡 , 䁡䁡 . 得到 晦 r ሻ r 䁡 䁡 r 䁡 䁡 ; 晦 r ሻ r 䁡 , 晦 r 䁞ሻ r 䁡 ; 晦 r ሻ r 䁡 , 晦 r ሻ r 䁡 ; 晦 r 䁡ሻ r 䁡 , 晦 r 䁡䁡ሻ r 䁡 䁡 . ∴ 的分布列为: 䁞 䁡 䁡䁡 䁡 䁡 䁡 䁡 䁡 䁡 䁡 䁡 䁡∴ r 䁡 䁡 䁡 䁞 䁡 䁡 䁡 䁡 䁡 䁡䁡 䁡 䁡 r . 17.解: 晦䁡ሻ r 晦 cos ݊ 䁡 sin ሻ ,则 r 晦 cos ݊ 䁡ሻ sin r 晦䁡 ݊ cos ሻ . ∵ ݊ 䁡 cos 䁡 , ∴ ,即 . 当 cos r݊ 䁡 时,有 r , 所以向量 的长度的最大值为 . (2)由(1)可得 r 晦 cos ݊ 䁡 sin ሻ , 晦 ሻ r cos cos sin sin ݊ cos r cos 晦 ݊ ሻ ݊ cos . ∵ 晦 ሻ , ∴ 晦 ሻ r ,即 cos 晦 ݊ ሻ r cos . 由 r ,得 cos 晦 ݊ ሻ r cos , 即 ݊ r 䁮 晦䁮 ሻ , ∴ r 䁮 或 r 䁮 , 䁮 ,于是 cos r 或 cos r 䁡 . 18.(1)证法 䁡 :如图 䁡 ,连接 、 ,由地面 䁞 是正方形可得 䁞 . ∵ 平面 䁞 ,∴ 是 在平面 䁞 上的射影,∴ 䁞 (2)解法 䁡 :如图 䁡 ,由 平面 䁞 知, = , ∵ 平面 䁞 , 平面 䁞 ,∴ . 第 9页 共 14页 ◎ 第 10页 共 14页 又底面 䁞 是正方形,∴ 䁞 ,而 䁞 = , 平面 䁞 . 连接 䁞 、 ,过点 在平面 䁞 内作 䁞 于 ,连接 ,则 䁞 , 故 是二面角 ݊ 䁞 ݊ 的平面角,即 = . 在 中,∵ = , = ∴ tan r r 在 䁞 中,∵ 䁞 r , = ∴ 䁞 = 从而 r 䁞 䁞 r 在 中,tan r r . 由 tan tan = 䁡 ,得 r 䁡 即 r ,所以 = . 由 ,解得 r ,即为所求. (1)证法 :以 为原点,以 䁞 . . 的方向分别作为 , , 轴的正方向建 立如 图 所示的空间直角坐标系,则 晦ሻ , 䁞晦 ሻ , 晦 ሻ , 晦 ሻ , 晦ሻ , ∴ 䁞 r 晦 ݊ ሻ , r 晦 ݊ ሻ∴ 䁞 r ݊ ݊ r ,即 䁞 . (2)解法 : 由 晦㤱ሻ 得 䁞 r 晦 ݊ ሻ , r 晦 ݊ ሻ , r 晦 ݊ ݊ ሻ . 设平面 䁞 的法向量为 ൅ = 晦ሻ ,则由 ൅ 䁞 ൅ , 得 ൅ 䁞 r ൅ r 即 ݊ r ݊ r 取 r ,得 ൅晦 ሻ . 易知平面 䁞 与平面 䁞 的一个法向量分别为 r 晦ሻ 与 r 晦 ሻ . ∴ sin r r ,cos r ൅ ൅ r . ∵ , - ∴ tan tan = 䁡 r sin =cos r = . 由 ,解得 r ,即为所求. 19.解:(1)在 ൅ r݊ ൅ ݊ 晦 䁡 ሻ ൅݊䁡 晦൅ ሻ 中,令 ൅ r 䁡 ,可得 䁡 r݊ 䁡 ݊ 䁡 r 䁡 ,即 䁡 r 䁡 当 ൅ 时, ൅݊䁡 r݊ ൅݊䁡 ݊ 晦 䁡 ሻ ൅݊ 所以 ൅ r ൅ ݊ ൅݊䁡 r݊ ൅ ൅݊䁡 晦 䁡 ሻ ൅݊䁡 所以 ൅ r ൅݊䁡 晦 䁡 ሻ ൅݊䁡 ,即 ൅ ൅ r ൅݊䁡 ൅݊䁡 䁡因为 ൅ r ൅ ൅ ,所以 ൅ r ൅݊䁡 䁡 ,即当 ൅ 时, ൅ ݊ ൅݊䁡 r 䁡又 䁡 r 䁡 r 䁡 ,所以数列 ൅ 是首项和公差均为 䁡 的等差数列 于是 ൅ r 䁡 晦൅ ݊ 䁡ሻ 䁡 r ൅ r ൅ ൅ ,所以 ൅ r ൅ ൅ (2)由 䁡ሻ 得 ൅ r ൅䁡 ൅ ൅ r 晦൅ 䁡ሻ晦 䁡 ሻ ൅ 所以 ൅ r 䁡 晦 䁡 ሻ 晦൅ 䁡ሻ 晦 䁡 ሻ ൅ ① 䁡 ൅ r 晦 䁡 ሻ 晦 䁡 ሻ ൅ 晦 䁡 ሻ ൅ 晦൅ 䁡ሻ 晦 䁡 ሻ ൅䁡 ② 由①-②得 䁡 ൅ r ݊ ൅ ൅䁡 第 11页 共 14页 ◎ 第 12页 共 14页 所以 ൅ r ݊ ൅ ൅ ൅ ݊ ൅ ൅䁡 r ݊ ൅ ൅ ݊ ൅ ൅䁡 r 晦൅ሻ晦൅ ݊൅݊䁡ሻ ൅ 晦൅䁡ሻ于是确定 ൅ 与 ൅ ൅䁡 的大小关系等价于比较 ൅ 与 ൅ 䁡 的大小. 猜想当 ൅ r 䁡 , 时, ൅ ൅ 䁡 ,当 ൅ 时, ൅ - ൅ 䁡下面用数学归纳法证明: 当 ൅ r 时,显然成立 假设当 ൅ r 䁮晦䁮 ሻ 时, 䁮 - 䁮 䁡 成立 则当 ൅ r 䁮 䁡 时, 䁮䁡 r 䁮 - 晦䁮 䁡ሻ r 䁮 r 晦䁮 䁡ሻ 䁡 晦䁮 ݊ 䁡ሻ - 晦䁮 䁡ሻ 䁡所以当 ൅ r 䁮 䁡 时,猜想也成立. 于是,当 ൅ , ൅ 时, ൅ - ൅ 䁡 成立 综上所述,当 ൅ r 䁡 , 时, ൅ ൅ ൅䁡 , 当 ൅ 时, ൅ - ൅ ൅䁡20.解:依题意,可设直线 的方程为 r ൅ , 晦䁡䁡ሻ , 晦ሻ ,则有 䁡晦 ݊ 䁡ሻ , 䁡晦 ݊ ሻ . 将 r ൅ 代入 r 晦 - ሻ 消去 可得 ݊ ൅ ݊ r 从而有 䁡 r ൅ , 䁡 r݊ ① 于是 䁡 r ൅晦䁡 ሻ r 晦൅ ሻ② 又由 䁡 r 䁡 , r 可得 䁡 r 晦䁡ሻ r 晦݊ሻ r ③ 晦㤱ሻ 证:如图,当 r 时,点 䁞晦 ሻ 即为抛物线的焦点, 为其准线,其方程为 r݊ 此时 䁡晦 ݊ 䁡ሻ , 䁡晦 ݊ ሻ .并由 ①可得 䁡 r݊ ∵ 䁞䁡 r 晦 ݊ 䁡ሻ , 䁞䁡 r 晦 ݊ ሻ , ∴ 䁞䁡 䁞䁡 r 晦 ݊ 䁡ሻ 晦 ݊ ሻ r 䁡 r ,故有 䁞䁡 䁞䁡 ; 晦㤱㤱ሻ 存在 r ,使得对任意的 - ,都有 r 䁡 成立,证明如下: 证:记直线 与 轴的交点为 䁞䁡 ,则 ܱ䁞 r ܱ䁞䁡 r . 于是有 䁡 r 䁡 䁡䁞䁡䁡 r 䁡 晦䁡 ሻ䁡 , r 䁡 䁡䁡䁞䁞䁡 r 䁡 ݊ , r 䁡 䁡䁞䁡䁡 r 䁡 晦 ሻ , ∴ r 䁡 晦䁡 ݊ ሻ ) r 晦 䁡 晦䁡 ሻ䁡ሻ 晦 䁡 晦 ሻሻ 晦䁡 ሻ ݊ 䁡 r 䁡 晦䁡 ሻ 䁡将①、②、③代入上式化简可得 晦൅ ሻ r 晦൅ ሻ 上式恒成立,即对任意的 - , r 䁡 成立 21.解:①依题意 晦ሻ r݊ 䁡 , 解 晦䁡ሻ r݊ 晦䁡ሻ r 得 r 䁡 r݊ 䁡 或 r݊ 䁡 r . 第 13页 共 14页 ◎ 第 14页 共 14页 若 r 䁡 r݊ 䁡 , 晦ሻ r݊ 䁡 ݊ ݊ 䁡 , 晦ሻ r݊ ݊ 䁡 r݊ 晦 ݊ 䁡ሻ 晦ሻ 在 上单调递减, 在 r 䁡 处无极值;若 r݊ 䁡 r , 晦ሻ r݊ 䁡 ݊ ݊ , 晦ሻ r݊ ݊ r݊ 晦 ݊ 䁡ሻ晦 ሻ ,直接讨论知, 晦ሻ 在 r 䁡 处有极大值,所以 r݊ 䁡 r 为所求. ②解 晦ሻ r 得 r 或 r ,切点分别为 晦ሻ 、 晦 ሻ , 相应的切线为 r 或 r . 解 r݊ 䁡 得 r 或 r ; 解 r݊ 䁡 即 ݊ r 得 r݊ 或 r . 综合可知, r 时,斜率为 的切线只有一条,与曲线的公共点只有 晦ሻ , 时, 斜率为 的切线有两条,与曲线的公共点分别为 晦ሻ 、 晦ሻ 和 晦 ሻ 、 晦 ݊ ሻ . ③ 晦ሻ r ݊ 晦 ݊ ሻ .若 - 䁡 ,则 晦ሻ 在 ݊ 䁡䁡 是单调函数, r max n晦 ݊ 䁡ሻ晦䁡ሻ r n ݊ 䁡 ݊ 䁡 ݊ , 因为 晦䁡ሻ 与 晦 ݊ 䁡ሻ 之差的绝对值 晦䁡ሻ ݊ 晦 ݊ 䁡ሻ r - ,所以 - . 若 䁡 , 晦ሻ 在 r ݊ 䁡䁡 取极值, 则 r max n晦 ݊ 䁡ሻ晦䁡ሻ晦ሻ , 晦ሻ ݊ 晦 䁡ሻ r 晦 ∓ 䁡ሻ . 若 ݊ 䁡 , 晦䁡ሻ 晦 ݊ 䁡ሻ 晦 r max n 晦䁡ሻ , 晦ሻ 䁡 晦䁡ሻ ݊ 晦ሻ r 䁡 晦 ݊ 䁡ሻ - 䁡 ; 若 䁡 , 晦 ݊ 䁡ሻ 晦䁡ሻ 晦ሻ , r max n晦 ݊ 䁡ሻ晦ሻ 䁡 晦 ݊ 䁡ሻ ݊ 晦ሻ r 䁡 晦 䁡ሻ 䁡 . 当 r , r 䁡 时, 晦ሻ r 晦ሻ r ݊ 䁡 在 ݊ 䁡䁡 上的最大值 r 䁡 . 所以, 䁮 的取值范围是 晦 ݊ 䁡 .