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高三年级数学测试题
一、单选题:本题共 8小题,每小题 5 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.有下列一组数据:2,17,33,15,11,42,34,13,22,则这组数据的第 30百分位数是( )
A.11 B.15 C.13 D.34
2.已知双曲线
2 2
2 2 1
x y
a b
的虚轴长为 4,离心率为 2,则该双曲线的方程为( )
A.
2
2 1
4
yx B.
2
2 1
4
x y C.
2 2
1
4 4
x y
D.
2 2
1
2 2
x y
3.记 nS 是等差数列 na 的前 n项和,若 3 6S , 6 21S ,则 12S ( )
A.27 B.36 C.45 D.78
4.已知 ,m n表示两条不同直线, 表示平面,则( )
A.若 / / , / /m n ,则 //m n
B.若 ,m n ,则m n
C.若 ,m m n ,则 / /n
D.若 / / ,m m n ^ ,则 n
5.6名同学排成一排,其中甲与乙互不相邻,丙与丁必须相邻的不同排法有( )
A.72种 B.144种 C.216种 D.256种
6.线段 AB长度为 4,其两个端点 A和 B分别在 x轴和 y轴上滑动,则线段 AB中点的轨迹所围成图形的面积
为( )
A.2 B.4 C. 2π D. 4π
7.已知 为锐角,且
πtan tan 1
4
,则
sin 2 1
cos2
( )
A. 12 B. 3 C. 2 D.
1
3
8.设椭圆
2 2
1 : 12
x yC
m
与椭圆
2 2
2 : 18
x yC
m
的离心率分别为 1 2,e e ,若 (2, 8)m ,则( )
A. 1 2e e 的最小值为
1
4
B. 1 2e e 的最小值为
1
2
C. 1 2e e 的最大值为
1
4
D. 1 2e e 的最大值为
1
2
二、多选题:本题共 3小题,每小题 6 分,共 18 分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目
要求。全部选对的得 6分,部分选对的得部分分,有选错的得 0分。
9.函数 ( ) sin( )f x A x ( 0A , 0 , | |
2
)的部分图象如图所示,下列结论中正确的是( )
A.
π
3
B.函数 ( )f x 的图象关于点
π ,0
6
对称
C.函数 ( )f x 在
5 ,
12 12
上单调递增
D.将函数 ( )f x 的图象向右平移
π
12
个单位得到函数
πsin 2)
4
( xg x
的图象
10.已知复数 z的共轭复数为 z,则下列命题正确的是( )
A. z z R B. z z 为纯虚数
C. z z D. 2 2z z
11.若函数 ( )f x 的定义域为R ,且 ( ) ( ) 2 ( ) ( )f x y f x y f x f y , (2) 1f ,则( )
A. (0) 0f B. ( )f x 为偶函数
C. ( )f x 的图象关于点 (1,0)对称 D.
30
1
( ) 1
i
f i
三、填空题:本题共 3 小题,每小题 5分,共 15 分。
12.集合 2 2 1 0 , 1 0A x x x B x ax ,若 A B B ,则 a
13.球 O的半径与圆锥 M的底面半径相等,且它们的表面积也相等,则圆锥 M的侧面展开图的圆心角大小
为 ,球 O的体积与圆锥 M的体积的比值为 .
14.设 xR ,则函数 ( ) min{4 1, 2 4, 2}f x x x x 的最大值为 .
四、解答题:本题共 5 小题,共 77 分。解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤。
15.(13分)
已知函数 21 , ln
2
f x x g x x .
(1)求函数 h x f x g x 的最小值;
(2)求函数 y f x 过点 1, 4 的切线;
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16.(15分)
有5双鞋子,每双标记上数字1,2,3,4,5从中取3只鞋子.
(1)求取出的3只鞋子都没有成对的概率;
(2)记取出的3只鞋子的最大数字为 X ,求 X 的分布列和数学期望 E X .
17.(15分)
如图,平行六面体 1 1 1 1ABCD ABC D 的底面 ABCD是正方形,点O为底面的中心, 1AO 平面 ABCD,
1 2AB AA .
(1)证明: 1AC 平面 1 1BB D D;
(2)求平面 1OCB与平面 1 1BB D D的夹角的大小.
18.(17分)
如图,已知抛物线 E: 2 2y x 与点 0 0,P x y ,过点 P作 E的两条切线,切点分别为 ,A B.
(1)若 2, 2A ,求切线 PA的方程;
(2)若 0 0 2 0x y ,求证:直线 AB恒过定点.
19.(17分)
已知函数 f x 在定义域内存在实数 0x 和非零实数D,使得 0 0f x D f x f D 成立,则称函数 f x 为
D “伴和函数”.
(1)判断是否存在实数D,使得函数 1f x
x
为D “伴和函数”?若存在,请求出D的范围;若不存在,请说明
理由;
(2)证明:函数 2 sin 1f x x x 在 0, 上为“ π伴和函数”;
(3)若函数 2lg 1
af x
x
在 0, 上为“1伴和函数”,求实数 a的取值范围.
答案第 1页,共 12页
参考答案:
1.C
【分析】根据百分位数的计算即可求解.
【详解】该组数据从小到大排列为 2,11,13,15,17,22,33,34,42,且共有 9个数据,
由于9 30% 2.7 ,因此第 30百分位数为从小到大排列的第三个数即 13.
故选:C.
2.C
【分析】根据题意,得到 2, 2
cb e
a
,结合 2 2 2c a b ,求得 a的值,即可求解.
【详解】由题意,双曲线
2 2
2 2 1
x y
a b
的虚轴长为 4,离心率为 2,
可得 2, 2
cb e
a
,即 2c a ,
因为 2 2 2c a b ,即 2 22 4a a ,解得: 2a .
所以曲线的方程为
2 2
1
4 4
x y
.
故选:C.
3.D
【分析】根据等差数列 na 的前 n项和 nS 的性质:对于 0, Nm m ,
2 3 2 4 3, , , ,m m m m m m mS S S S S S S ,成等差数列,取 3m ,列出方程组求解即得.
【详解】因 nS 是等差数列 na 的前 n项和,则 3 6 3 9 6 12 9, , ,S S S S S S S 成等差数列,
于是 6 3 3 9 62( ) ( )S S S S S ,代入 3 6S , 6 21S ,解得: 9 45S ,
又 9 6 6 3 12 92( ) ( ) ( )S S S S S S ,代入上述值,解得: 12 78S .
故选:D.
4.B
【分析】根据题意,结合线面位置关系的判定与性质定理,逐项判定,即可求解.
【详解】对于 A中,由 / / , / /m n ,则 ,m n相交或平行或异面,所以 A错误;
对于 B中,由 ,m n ,根据线面垂直的性质,可得m n ,所以 B正确;
对于 C中,由 ,m m n ,则 / /n 或n ,所以 C错误;
对于 D中,由 / / ,m m n ^ ,则 / /n 或 n 或n 或 n与 相交,所以 D错误.
故选:B.
答案第 2页,共 12页
5.B
【分析】要使元素不相邻,则用插空法,要使元素相邻,则运用捆绑法,分步完成即得.
【详解】先将丙与丁看成一“个”人,与除甲和乙之外的另外两个人留下 4个空,
在其中选 2个给甲和乙,有 24A 种方法;
再考虑丙丁这“个”人和另两个人进行全排,有 33A 种排法;
最后将丙丁“松绑”,有 22A 种方法,由分步计数原理,可得不同排法数为:
2 3 2
4 3 2A A A 144 种.
故选:B.
6.D
【分析】利用几何法直接求出轨迹方程,进而由圆的面积公式求解.
【详解】 OA OB ,设 P为线段 AB中点,
1| | | | 2
2
OP AB ,设 ( , )P x y ,则 2 2 2x y ,即 2 2 4x y .
则线段 AB中点的轨迹是以坐标原点为圆心,2为半径的圆;
故线段 AB中点的轨迹所围成图形的面积为 4π .
故选:D
7.C
【分析】根据已知条件结合两角和的正切公式可得出关于 tan 的方程,由已知可得出
tan 0 ,可得出关于 tan 的方程,求出 tan 的值,利用二倍角的正弦和余弦公式可求得
所求代数式的值.
【详解】因为 为锐角,则 tan 0 ,
则
πtan tanπ 4tan tan tan π4 1 tan tan
4
1 tantan 1
1 tan
,
整理可得 2tan 3 tan 0 ,解得 tan 3 ,
答案第 3页,共 12页
所以,
22 2
2 2
cos sinsin 2 1 cos 2sin cos sin
cos 2 cos sin cos sin cos sin
cos sin 1 tan 1 3 2
cos sin 1 tan 1 3
.
故选:C.
8.D
【分析】由椭圆的离心率,结合椭圆的性质及对勾函数的单调性求解.
【详解】已知椭圆
2 2
1 : 12
x yC
m
与椭圆
2 2
2 : 18
x yC
m
的离心率分别为 1e , 2e ,
又 (2, 8)m ,
则 1
2me
m
, 2
8
2 2
me ,
则
2
1 2
1610 ( )10 16
2 2 2 2
mm m me e
m
,
设
16( )f m m
m
, (2, 8)m ,
则根据对勾函数知 ( )f m 在 (2, 4)为减函数,在 (4,8)为增函数,
则 ( ) [8f m ,10),
则 1 2
1(0, ]
2
e e ,
即 1 2e e 的最大值为
1
2 ,无最小值.
故选:D.
9.ABC
【分析】借助图象周期求出、再由定点结合范围求出,得出解析式后结合正弦型函数性
质可得 A、B、C,结合函数图象的平移可得 D.
【详解】对于选项 A:由题意可得
7π π π
4 12 3 4
T
,故 πT ,
则
2π 2
π
,
7π 7πsin 2 1
12 12
f
,
即
π π7 2 ( )
6 2
πk k Z ,解得
5π 2 π
3
k ,
又 | |
2
,即
5 2
3 3
π ππ ,故 A正确;
对于选项 B:即
π( ) sin 2
3
f x x
,当
π
6
x 时,有
π2 0
3
x ,
答案第 4页,共 12页
故 ( )f x 的图象关于点
π ,0
6
对称,故 B正确;
对于选项 C:令
π2
3
t x ,则 siny t ,
当
5π π,
12 12
x
时,
π π π2 ,
3 2 2
t x
,
而 siny t 在
π π,
2 2
单调递增,故 C正确;
对于选项 D:将函数 ( )f x 的图象向由右平移
π
12
个单位得到
π π ππ sin 2 sin 2
12 12 3 6
g x f x x x
,故 D错误.
故选:ABC.
10.ACD
【分析】设复数 i( , R)z a b a b ,即可得其共轭复数,根据复数的加减运算,即可判断 A,
B;根据复数模的计算可判断 C;根据复数的乘方运算可判断 D.
【详解】设复数 i( , R)z a b a b ,则 i( , R)z a b a b ,故 2 Rz z a ,A正确;
2 iz z b ,当 0b 时, z z 为实数,B错误;
2 2 2 2,z a b z a b ,则 z z ,C正确;
2 2 2 2i 2 i,( , R)z a b a b ab a b ,
2 2 2 2 2 2 2( i) 2 i i 2 iz a b a ab b a b ab ,故 2 2 2 2 iz a b ab ,
则 2 2z z ,D正确,
故选:ACD
11.BCD
【分析】对于 A,令 2, 0x y ,可得 (0) 1f ;对于 B,令 0,x y x ,可得 ( ) ( )f x f x ,
即可判断;对于 C,令 1x y 得 1 0f ,再令 1,x y x 即可判断;对于 D,根据条件可
得 2f x f x ,继而 2f x f x ,进一步分析可得函数周期为 4,分析求值即可.
【详解】对于 A,令 2, 0x y ,则 2 2 2 2 0f f f ,
因为 (2) 1f ,所以 2 2 0f ,则 (0) 1f ,
故 A错误;
答案第 5页,共 12页
对于 B,令 0,x y x ,则 ( ) ( ) 2 (0) ( ) 2f x f x f f x f x ,
则 ( ) ( )f x f x ,故 B正确;
对于 C,令 1x y 得, 22 0 2 1 0f f f ,
所以 1 0f ,
令 1,x y x 得, (1 ) (1 ) 2 (1) ( ) 0f x f x f f x ,
则 ( )f x 的图象关于点 (1 )0, 对称,故 C正确;
对于 D,由 (1 ) (1 ) 0f x f x 得 2f x f x ,
又 ( ) ( )f x f x ,所以 2f x f x ,
则 2f x f x , 2 4f x f x ,
所以 4f x f x ,则函数 f x 的周期为 4,
又 1 0f , (2) 1f ,
则 3 3 1 0f f f ,
4 0 1f f ,
则 1 2 3 4 0f f f f ,
所以
30
1
( ) 1 2 7 0 1
i
f i f f
,
故 D正确,
故选:BCD.
12.1或 0
【分析】根据包含关系可求参数的值,注意讨论集合 B是否为空集即可.
【详解】 2 2 1 0 1A x x x ,
A B B , 1B 或B ,
故 1a 或 0a .
故答案为:1或 0
13.
2
3
/120° 2
【分析】设球 O的半径及圆锥 M的底面半径均为 R,圆锥 M的母线长为 l,再根据球与圆
答案第 6页,共 12页
锥的表面积公式求得 3l R ,即可得圆锥 M的侧面展开图的圆心角大小;根据勾股定理求
得 2 2h R ,再结合球与圆锥的体积公式分析体积比即可
【详解】设球O的半径及圆锥M的底面半径均为R,圆锥M的母线长为 l,则 2 24 R R lR ,
所以 3l R ,圆锥 M的侧面展开图的圆心角大小为 2 2
3
R
l
;球 O的体积为
34
3
R
,圆锥 M
的高 2 2 2 2h l R R ,圆锥 M的体积为
3
21 2 22 2
3 3
RR R ,所以球 O的体积与圆
锥 M的体积的比值为 2.
故答案为:
2
3
, 2
14.
8
3
【分析】把 f x 分
4 1 2
4 1 2 4
x x
x x
、
2 4 1
2 2 4
x x
x x
、
2 4 4 1
2 4 2
x x
x x
三种情况化简为
14 1,
3
1 2( ) 2,
3 3
22 4,
3
x x
f x x x
x x
,再结合一次函数的性质即可求解.
【详解】令
4 1 2
4 1 2 4
x x
x x
,解得
1
3
x ,
令
2 4 1
2 2 4
x x
x x
,解得
1 2
3 3
x ,
令
2 4 4 1
2 4 2
x x
x x
,解得
2
3
x ,
所以
14 1,
3
1 2( ) 2,
3 3
22 4,
3
x x
f x x x
x x
,
当
1
3
x 时,
7( )
3
f x ,
当
1 2
3 3
x 时,
7 8( )
3 3
f x ,
当
2
3
x 时,
8( )
3
f x ,
答案第 7页,共 12页
所以 ( )f x 的最大值是
8
3
.
综上所述, ( )f x 的最大值是
8
3
.
故答案为:
8
3
.
15.(1) 12
(2)2 2 0x y 或 4 8 0x y
【分析】(1)由题意对 h x 求导得函数单调性,由此即可求解;
(2)由题意设出切点,表示出切线方程(含参),从而 4 1b a a , 21
2
b a ,由此可
求得 a,b,进一步即可得解.
【详解】(1)由题意得, h x 的定义域为 0x ,
21 1xh x f x g x x
x x
,
令 0h x ,解得 1x ,或 1x (舍去); 0h x ,解得 1 1x ,所以 0 1x ,
所以 h x 在 0,1 上单调递减,在 1, 上单调递增,
所以 2sin
1 11 1 1 1 ln1
2 2x
h x h f g .
(2)设切点为 ,P a b ,切线的斜率 k f a a ,
所以 y b a x a ,
因为直线过点 1, 4 ,所以 4 1b a a ,又 21
2
b a ,
解得 4a 或 2a ,
所以直线方程为 2 2 0x y 或 4 8 0x y
16.(1) 23
(2)分布列答案见解析, 13
3
E X
【分析】(1)分析可知,只需在指定三双鞋子,每双鞋子各取一只,利用组合计数原理结合
古典概型的概率公式可求得所求事件的概率;
答案第 8页,共 12页
(2)分析可知,随机变量 X 的可能取值有 2、3、4、5,计算出 X 在不同取值下的概率,
可得出随机变量 X 的分布列,进而可求得 E X 的值.
【详解】(1)解:取出的3只鞋子都没有成对,只需在指定三双鞋子,每双鞋子各取一只,
所以,取出的3只鞋子都没有成对的概率为
3 3
5
3
10
C 2 80 2
C 120 3
P .
(2)解:由题意可知,随机变量 X 的可能取值有 2、3、 4、5,
则
1 2 1
2 2 2
3
10
C C C 12
C 30
P X ,
1 2 2 1
2 4 2 4
3
10
C C C C 23
C 15
P X ,
1 2 2 1
2 6 2 6
3
10
C C C C 34
C 10
P X ,
1 2 2 1
2 8 2 8
3
10
C C C C 85
C 15
P X ,
所以,随机变量 X 的分布列如下表所示:
X 2 3 4 5
P
1
30
2
15
3
10
8
15
所以, 1 2 3 8 132 3 4 5
30 15 10 15 3
E X .
17.(1)证明见解析
(2)
π
3
【分析】(1)建立合适的空间直角坐标系,证明 1 1 10, 0AC BD AC BB
,再利用线面垂直
的判定即可;
(2)求出相关法向量,利用面面角的空间向量法即可得到答案.
【详解】(1)因为底面是正方形,则OA OB ,又因为 1AO 平面 ABCD,
,OA OB 平面 ABCD,所以 1 1,AO OA AO OB ,
则 1 , ,AO OA OB两两垂直,则以O为原点建立如图所示的空间直角坐标系.
1 2 AB AA , 1 1OA OB OA ,
1(1,0,0), (0,1,0), ( 1,0,0), (0, 1,0), (0,0,1)A B C D A ,
答案第 9页,共 12页
则 1,1,0AB
uuur
,设 1 , ,B a b c ,则 1 1 , , 1A B a b c
1 1A B AB
,则 1, 1, 1a b c ,即 1 1 1 1B ( , , ).
1 1( 1,0, 1), (0, 2,0), ( 1,0,1)AC BD BB
,
, 1 1 10, 0AC BD AC BB
,
11 1,AC BD AC BB ,
又 1BD BB B , 1,BD BB 平面 1 1BB D D,
1AC 平面 1 1BB D D .
(2)设平面 1OCB的法向量 ( , , )n x y z
,
1( 1,0,0), ( 1,1,1)OC OB
,
1
0
0
n OC x
n OB x y z
,
0x
y z
,
取 (0,1, 1)n
,由(1)知, 1 ( 1,0, 1)AC
是平面 1 1BB D D的法向量,
设平面 1OCB 与平面 1 1BB D D的夹角为,
1
1
1
1 1cos cos ,
22 2
n AC
n AC
n AC
,
又
π0
2
,
π
3
.
18.(1) 2 2 0x y
(2)证明见详解
【分析】(1)由题意设切线 PA: 2 ( 2) y k x ,联立抛物线方程可得关于 y的一元二次
答案第 10页,共 12页
方程,由Δ 0 求出 k即可求解;
(2)易知直线 PA斜率不存在求得直线 1:
2
AB y x ,恒过定点 (2,1);当直线 PA斜率存在时,
设 1 1,A x y , 2 2,B x y ,切线 PA:
2
1
1 2
yy y k x
,联立抛物线方程得关于 y的一元二
次方程,由Δ 0 求出 k,则 PA: 1 1 0x y y x ,同理可得 PB: 2 2 0x y y x ,结合题意
可得 AB: 0 0 0x y y x ,根据直线恒过定点问题,即可证明.
【详解】(1)显然切线 PA的斜率存在且不为 0,设切线 PA: 2 ( 2) y k x ,
代入 2 2y x ,得 2 2 4 4 0ky y k ,
由 2( 2) 4 ( 4 4) 0k k ,解得
1
2
k
所以直线 PA的方程为
12 ( 2)
2
y x ,即 2 2 0x y .
(2)若直线 PA的斜率存在,设 1 1,A x y , 2 2,B x y , PA:
2
1
1 1 2
yy y k x x k x
,
代入 2 2y x ,得 2 21 12 2 0ky y y ky
由Δ 0 ,解得
1
1k
y
.
所以直线 PA的方程为 1
1
1
2
yy x
y
,即 1 1 0x y y x
同理直线 PB的方程为 2 2 0x y y x
因为 0 0( , )P x y 在直线 PA和 PB上,
所以
0 1 0 1
0 2 0 2
0
0
x y y x
x y y x
,
可得点 1 1,A x y , 2 2,B x y 在直线 0 0 0x y y x 上,
所以直线 AB的方程为 0 0 0x y y x ,因为 0 0 2 0x y ,
所以 0 0 2y x ,则直线 AB的方程为 0(1 ) 2 0y x x y ,
由
1 0
2 0
y
x y
,得
2
1
x
y
,故直线 AB过定点 2,1 .
若直线 PA的斜率不存在,则 (0,0), (0, 2)A P ,设直线 : 2PB y kx ( 0)k ,
答案第 11页,共 12页
代入 2 2y x ,得 2 02 4y
k
y
k
,由Δ 0 ,解得 14k ,
此时 2 0
2 4y
k
y
k
2( 4) 0y ,解得 4y ,得 8x ,
即 (8, 4)B ,所以 1:
2
AB y x ,恒过定点 (2,1);
综上:直线 AB过定点 2,1 .
19.(1)不存在,理由见解析
(2)证明见解析
(3) 3 5,2 .
【分析】(1)假设 0 0f x D f x f D ,代入函数解析式可得出 2 20 0 0x Dx D ,计
算,即可得出结论;
(2)由 0 0π πf x f x f ,可得出 0 02π 2sin 1 0x x ,令 2π 2sin 1g x x x ,
利用零点存在定理证明出函数 g x 在 0, 内存在零点,即可证得结论成立;
(3)由已知可得 0 01 1f x f x f ,利用对数的运算性质可得 02
0 0
2 11
2 2 2
xa
x x
,令
02 1 1t x ,可得出
41 52 2
a
t
t
,利用基本不等式即可求得
a的取值范围.
【详解】(1)解:不存在,理由如下:
若 0 0f x D f x f D ,则
0 0
1 1 1
x D x D
,
整理得
2 2
0 0 0x Dx D ,
因为 2 2 24 3 0D D D ,该方程无解,
所以,不存在实数D使得函数 1f x
x
为“D伴和函数”.
答案第 12页,共 12页
(2)证明:由 0 0π πf x f x f ,
得 2 2 20 0 0 0π sin π 1 sin π 2x x x x ,整理得 0 02π 2sin 1 0x x ,
设 2π 2sin 1g x x x 因为 g x 在 0, 内连续不断,
且 0 1 0g , 2π π 3 0
2
g
,则 π0 0
2
g g
,
所以, g x 在 π0,
2
内存在零点,所以, g x 在 0, 内存在零点,
即方程2π 2sin 1 0x x 在 0, 内存在实根,
故函数 2 sin 1f x x x 在 0, 上为“ π伴和函数”.
(3)解:若函数 f x 在 0, 上为“1伴和函数”,则 0 01 1f x f x f ,
即
2
0
2 2 2
0 0 00
1lg lg lg lg
1 2 2 21 1
xa a a
x x xx
,
整理得
2
0 0
2 2
0 0 0 0
1 2 11
2 2 2 2 2
x xa
x x x x
,
令 02 1 1t x ,则 0
1
2
tx ,
所以,
2 2
4 41 1 1 52 2 51 1 22 2
2 2
a t t
t tt t t
t
.
因为
5 52 2 2 2 5 2t t
t t
,当且仅当
5t
t
,即 5t 时等号成立,
所以,
4 4 5 10 5 22 5 22t
t
,所以,
3 5 41 152 2 2
a
t
t
,
即3 5 2a ,所以,实数 a的取值范围为 3 5,2 .
【点睛】思路点睛:已知函数的零点或方程的根的情况,求解参数的取值范围问题的本质都
是研究函数的零点问题,求解此类问题的一般步骤:
(1)转化,即通过构造函数,把问题转化成所构造函数的零点问题;
(2)列式,即根据函数的零点存在定理或结合函数的图象列出关系式;
(3)得解,即由列出的式子求出参数的取值范围.