高二训练题 4-“枫叶新希望杯”高中数学竞赛训练题

2024-08-05
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!"#$%! 31  高二训练题(四) 一、选择题 1. 1 C22􀅰C 1 3 + 1 C23􀅰C 1 4 + 1 C24􀅰C 1 5 +􀆺+ 1 C210􀅰C 1 11 的值最接近于(  ). A.0.4989 B.0.4951 C.0.4939 D.0.4909 2.定义复数族:z=a+f(x)i,􀭵z=a-f(x )i,若f(x)是复平面上的函数关系, 称z与􀭵z为共轭复数族,其中f(x)称为虚部函数.若复数族z1=1+ ex -2( )i, 则其共轭复数族的虚部函数图象大致为(  ). 3.科进软件股份有限公司是由甲、乙、丙、丁四个子公司组成的总公司.在总公司的 利润方案下,每个子公司承担的利润份额与每年该子公司员工所占科进软件股 份有限公司总员工数的份额相等.但是去年该公司的财务报告却显示,甲公司在 员工数量增加的同时向总公司上缴利润的比例却下降了.如果上述陈述为真,财 务报告还能够说明(  ). A.在四个子公司中,甲的员工数量最少 B.甲公司员工增长的比例比前一年小 C.乙、丙、丁公司员工增长的比例都超过了甲公司员工增长的比例 D.甲公司员工增长的比例至少比其他三个子公司中的一个小 4.我们用 maxA 表示A 的最大值.已知复数z1 =3- 7i,maxz1+z2 =6,则 z2 =(  ). A.1 B.2 C.3 D.4 5.田忌和齐王赛马是历史上有名的故事.设齐王的3匹马分别为A、B、C,田忌的3 匹马分别为a,b,c,6匹马的奔跑速度由快到慢的顺序依次为:A,a,B,b,C,c. 两人约定:6匹马均需参赛,共赛3场,每场比赛双方各出1匹马,最终至少胜两 场者获胜.颇有心计的田忌赛前派探子到齐王处打探实情,得知齐王第一场必出 A 马,则田忌获胜的概率最大是(  ). NEWHOPECUP 32  A.12 B. 1 3 C. 1 4 D. 1 5 6.三个半径都为r 的球O1,O2,O3 彼此相切地靠紧放在水平桌面上.正四面体 D-ABC 的底面ABC 紧贴桌面,其他三个面与三个球分别相切,则正四面体 的棱长为(  ). A.2r3 B.2r C.(2+ 6-32 2 )r D.(4- 6)r 7.某批袋装大米质量服从正态分布 N(10,0.12)(单位:kg).任选一袋大米,它的质 量在9.8kg~10.2kg内的概率是(  ).(参考数据:Φ(2)=0.9772) A.22.8%  B.45.6% C.95.44% D.97.22% 8.函数f(θ)=sinnθ- (eθ+1-1)n ,n∈N∗ ,在(0, π 2 )上的实根个数为(  )个. A.0 B.1 C.2 D.随n值变动,无法确定 二、填空题 9.如图所示的程序运行后输出的k的值是 . (第9题图) 10.向量a=(1,sinθ),b=(cosθ,3),θ∈R,则|a-b|的 取值范围是 . 11.我们把平面内两条相交但不垂直的数轴构成的坐标系 (两条数轴的原点重合且单位长度相同)称为斜坐标系. 平面上任意一点 P 的斜坐标定义为:若OP→ =xe1 + ye2(其中e1、e2 分别为斜坐标系的x 轴、y 轴正方向上 的单位向量,x,y∈R),则点P 的斜坐标为(x,y).在平 面斜 坐 标 系 xOy 中,若 ∠xOy =60°,则 圆 x2 + (y-1)2=1的斜坐标系方程为 . 12.一个袋中有若干个大小相同的黑球、白球和红球.已知 从袋中任意摸出1个球,得到黑球的概率是25 ;设从袋中任意摸出2个球,至少 得到1个黑球的概率为p,则p 的最大值是 . 13.∑ n-1 i=1 ∏ i k=1 ln(k+1) k+1 与21- 6 3n æ è ç ö ø ÷ (n∈N∗ )的大小关系为 .(请在横线 上填上 “≥、≤、<、>”这四个不等号中的一个) 14.已知 △ABC 的三边的长a,b,c均为整数,且a≤b≤c,若b为定值,则满足要 求的 △ABC 的个数是 个. !"#$%! 33  15.现定义命题演算的合式公式(wff),规定为: A.单个命题本身是一个合式公式; B.如果A 是合式公式,那么 A 是合式公式; C.如果A 和B是合式公式,那么(A ∧B),(A ∨B),(A →B),(A↔B)都是合 式公式; D.当且仅当能够有限次地运用A,B,C 所得到的命题是合式公式. 下列公式是合式公式的是: . ①((P →Q)→ (Q →P)),②(Q →R ∧S),③(RS →T), ④(P↔(R →S)),⑤((P → (Q →R))→ ((P →Q)→ (P →R))). 16.已知n次多项式Pn(x)=a0xn+a1xn-1+􀆺+an-1x+an.如果在一种算法中, 计算xk(k=2,3,4,􀆺,n)的值需要k-1次乘法,计算P3(x0)的值共需要9次 运算(6次乘法,3次加法).那么,运用上面的算法与不运用上面的算法计算 P2011(x0)的值共需要的运算次数分别为 次. 三、解答题 17.某保险公司新开设了一项保险业务,若在一年内事件E 发生,该公司要赔偿a 元,设在一年内E 发生的概率为p,为使公司收益的期望值等于a的百分之十, 公司应要求顾客交多少保险金? 18.已知椭圆C:x 2 a2 + y2 b2 = 1(a>b>0),直线l过点A(a,0)和B(0,b). (1)以AB为直径作圆M,连接MO并延长,与椭圆C在第三象限的部分交于点 N,若直线NB 是圆M 的切线,求椭圆的离心率; (2)已知三点D(4,0),E(0,3),G(4,3),若圆M 与 △DEG 恰有一个公共点,求 椭圆方程. NEWHOPECUP 34  19.已知函数f(x)= x 1+e 1 x ,x ≠0, 0,x=0. ì î í ï ï ï ï 其中e为自然对数的底数. (1)判断f(x)的单调性,并说明理由; (2)∀n∈N∗ ,若 1 nα-1 æ è ç ö ø ÷ 1 n ≤e恒成立,求α 的最小值. 20.求证: e2011 ≤ 2012 1 × 2012 2 × 2012 3 × 􀆺× 2012 2012≤ e 2011×2012 . NEWHOPECUP 60  所以 1 4k2 + 3 4k2 = 1,所以k=1, 椭圆方程为x 2 4 + y2 3 =1 ; (2)∀t∈R,2OA→􀅰OB→ ≤ (x-t)2 -3且 2OA→􀅰OB→ ≥sin2(t+1)-4, 所 以OA→ 􀅰OB→ ≤ min (x-t)2 -3 2[ ] = - 3 2 , OA→ 􀅰 OB→ ≥ max sin (t+1)2 -4 2[ ] = - 3 2 , 所以- 3 2 ≤OA →􀅰OB→ ≤- 32 ,OA→􀅰OB→ = - 3 2 ,若l垂直于x 轴,依题意可知l:x = ±1,不妨考虑x =1的情况,此时 A(1, 3 2 ),B(1,- 3 2 ),OA→􀅰OB→=1-94 = - 5 4 ≠- 3 2 ,所以直线l的斜率存在. 设l的直线方程为y=kx+m,A(x1,y1), B(x2,y2),因为原点到l的距离等于1,所 以 m 1+k2 = 1,则 m2 = 1+k2,由 x2 4 + y2 3 =1 , y =kx+m { 消去y,整理得(3+4k2)x2 +8kmx+4m2 -12=0(∗), 注意到 △ =64k2m2 -4(4k2 +3)(4m2 - 12)=192k2-48m2+144=144k2+96> 0, 所以A,B 必定存在,由(∗)可得 y1y2 = (kx1+m)(kx2+m)=k2x1x2+ km(x1 +x2)+ m2 = k2 􀅰 4m2 -12 3+4k2 + km - 8km 3+4k2( ) +m 2 = 3m2 -12k2 3+4k2 , ∴x1x2 +y1y2 = 4m2 -12 3+4k2 + 3m2 -12k2 3+4k2 = 7m2 -12k2 -12 3+4k2 , ∵m2 =1+k2, ∴x1x2 +y1y2 = - 5-5k2 3+4k2 , ∵OA→􀅰OB→ = -32 , ∴ -5-5k 2 3+4k2 = - 3 2 , ∴k2 = 1 2 ,k= ± 2 2. 20.证明:注意到 tan xk 2 = sin xk 2 cos xk 2 = 2cos xk 2 􀅰sin xk 2 2cos2 xk 2 = sinxk 2cos2 xk 2 -1( ) +1 = sinxk cosxk +1 , 因为0<cosθ=3a<1, 所以tan xk 2 = sinxk cosxk +1> 1 2sinxk , 构造函数f(x)=sinx-3ax, 则f′(x)=cosx-3a , 所以当x ∈ [0,θ)时,f′(x)>0, 所以f(x)>f(0)=0,x ∈ (0,θ), 因此当x ∈ (0,θ)时,sinx >3ax , 所以tan xk 2 > 1 2sinxk > 3a 2xk , 因此∑ n k=1 tan xk 2 > 3a 2∑ n k=1 xk = 3a 2θ , 因此1 θ 􀅰∑ n k=1 tan xk 2 > 3a 2. 高二训练题(四)答案 一、选择题 1.D 提示:注意到 1 C2n􀅰C1n+1 = 2 (n+1)n(n-1) = 1 n(n-1)- 1 (n+1)n ,所 以 1 C22􀅰C13 + 1 C23􀅰C14 + 1 C24􀅰C15 + 􀆺 + 1 C210􀅰C111 = 1 2 - 1 110≈0.5-0.0091=0.4909 ,因此选择 D. 2.D  提示:运用函数图象的变换容易知道答 案为 D. 3.D  提示:这是一道数学推理题.题干说,“每 个子公司承担的利润份额与每年该子公司员 工所占科进软件股份有限公司员工数的份额 相等”,用数学式表达就是:甲公司向总公司 上缴利润份额 = 甲公司员工数/(总公司员 工总数+甲公司员工数增加),但甲公司向总 公司上缴的比例下降了,由数学式可以看出, 要使等式成立,总公司员工总数必然增加,并 且总公司员工总数增长的比例要超过甲公司 ! " # $! 61  员工增长的比例,也就是乙、丙、丁三个子公 司的员工总数增长的比例超过了甲公司员工 增长的比例,但并不能说明“乙、丙、丁公司员 工增长的比例都超过了甲公司员工增长的比 例”,所以,C不正确.只能说明“乙、丙、丁三个 子公司员工增长的比例至少有一个超过了甲 公司员工增长的比例”,即 D为正确答案. 4.B  提示:因为 z1 +z2 ≤ z1 + z2 = 4+ z2 =6,因此 z2 =2,选择B. 5.A  提示:已知齐王第一场必出上等马A,若 田忌第一场出上等马a或中等马b,则剩下二 场,田忌至少输一场,这时田忌必败.为了使 自己获胜的概率最大,田忌第一场应出下等 马c.后两场有两种情形:① 若齐王第二场派 出中等马B,可能的对阵为:(B,a),(C,b)或 (B,b),(C,a).田忌获胜的概率为 12.② 若 齐王第二场派出下等马C,可能的对阵为: (C,a),(B,b)或(C,b),(B,a).田忌获胜的 概率也为1 2. 所以,田忌按c,a ,b或c,b , a的顺序出马,才能使自己获胜的概率达到 最大1 2 ,因此选择 A. 6.D  提示:设正四面体D-ABC 的棱长为a, 如图,分别取AB,BC 中点E,F.由图形的对 称性知,球O1,O2 与桌面的切点P1,P2 应在 △ABC的两条中线延长线上,连接CP1,AP2 并相交于 △ABC中心I,且分别与AB,BC相 交于中点E,F.易知球O1 与面ABD 的切点 应在中线DE 上,故EO1 平分 ∠DEP1.在正 四面体D-ABC 中,易得cos∠DEC = 1 3 , 由万能公式,解得tan12∠CED= 2 2. 在正四 面体D-ABC中,易知面CDE⊥ 面ABC,面 ADF ⊥ 面ABC.由题意知O1P1 ⊥ 面ABC, O2P2 ⊥ 面 ABC,P1E = O1P1 􀅰 cot∠O1EP1,则O1P1 ⊂ 面CDE,O2P2 ⊂ 面ADF,从而P1E=O1P1􀅰cot∠O1EP1 = O1P1,cot 1 2 (π - ∠CED) = r 􀅰 tan 1 2∠CED = 2 2r ,据对称性,有P1P2 ∥AC, 从而 ∠P2P1I = ∠ACE = 30°.作IG ⊥ P1P2 于 点 G,由IP1 =IP2,得 P1G = 1 2P1P2 = 1 2O1O2 = 1 2 􀅰2r=r,由平面几 何易知IE = 3 6a ,则IP1 = P1G cos∠GP1I = IE+EP1,即 r cos30°= 3 6a+ 2 2r ,解得a= (4- 6)r,选 D. 7.C  提示:μ=10,σ=0.1,P{9.8<X<10􀆰2} = F(10.2)- F(9.8)= Φ 10􀆰2-10 0.1( ) - Φ(9.8-100.1 )=Φ(2)-Φ(-2)=Φ(2)-[1 -Φ(2)]=2Φ(2)-1=95.44%,选择C. 8.A  提示:构造函数g(x)=ex+1-x2-1,0 <x < π 2 ,则g′(x)=ex+1 -2x =e􀅰ex - 2x, 再次构造函数s(x)=lnx -x,x >0,则 s′(x)= 1-x x ,因此当0<x <1时,s′(x) >0, 当x >1时,s′(x)<0,所以s(x)在x =1 时取得最大值,即最大值s(1)= -1, 所以s(x)≤s(1)<0,故lnx<x⇔x<ex , 又2<e,所以2x <e􀅰ex ,即g′(x)>0, 所以g(x)在 0, π 2( ) 上单调递增,有g(x) >g(0)=e-1>0,所以 ∀x ∈ 0, π 2( ) , ex+1-1>x2,构造函数λ(x)=sinx-x,0 <x < π 2 ,则λ′(x)=cosx-1<0, 因此λ(x)<λ(0)=0,即sinx<x,0<x< π 2 ,故 ∀θ∈ 0, π 2( ) ,e θ+1-1>θ2 >sin2θ, 所以sinnθ- eθ+1 -1( ) n <0,0<θ< π 2. 故f(θ)<0,无实根.选 A. 二、填空题 9.7  提示:因为1+2+22+􀆺+2k =2k+1- 1,而26-1=63,27-1=127,也就是说,当 k =5时,循环到S=S-25,此时S=100- (1+􀆺+25)=37>0,继续循环,k增1,之 NEWHOPECUP 62  后S =37-26 <0,k再增1,然后进入判断 框,退出循环,输出k=5+1+1=7. 10.[1,3]  提示:|a-b|2 = (1-cosθ)2 + (sinθ- 3)2 =5-4sinθ+ π 6( ) ,最大值是 3,最小值是1. 11.x2 +y2 +xy- 3y =0  提示:首先要确 定圆心在斜坐标系下的坐标表示,如图,根 据几何关系可以得到圆心A(- 1 3 ,2 3 ),取 圆上一点 P,记为(x,y),则OP→ =xe1 + ye2,OA→= -1 3 e1+ 2 3 e2,所以AP→=OP→- OA→ = (x+ 1 3 )e1 +(y- 2 3 )e2,圆的定义 为到定点的距离等于定长的点的轨迹,因此 AP→ = (x+ 1 3 )e1 +(y- 2 3 )e2é ë êê ù û úú 2 =1,化简后有x2 +y2 +xy- 3y =0. 12.710  提示:设袋中共有5n个球,则依题意有 2n个黑球,白球和红球的总数是3n,则可以 得到p= 2n􀅰3n+ 2n(2n-1) 2 5n(5n-1) 2 = 16n2-2n 25n2-5n = 2 5 􀅰8n 2 -n 5n2 -n = 2 5 1+ 3n2 5n2 -n( ) = 2 5+ 2 5 􀅰 3 5- 1 n ,因为0< 1 n ≤1 ,因此p≤ 7 10 , 因此答案为7 10. 13.<   提示:构造f(x)= lnx x ,x >0,f′(x) = 1-lnx x2 ,令f′(x)>0,得0<x <e, 令f′(x)< 0,得 x > e,因 此 数 列 lnn n{ } (n≥2)当n≥3时单调递减,又 ln2 2 = ln4 4 < ln3 3 ,因此数列 lnn n{ } (n≥2)的最 大值为ln3 3 ,因此∏ i k=1 ln(k+1) k+1 = ln2 2 × ln3 3 × 􀆺× ln(i+1) i+1 < ln3 3( ) i ,又ln3<lne2 =2, 所以 ln3 3( ) i < 2 3( ) i ,故∑ n-1 i=1 ∏ i k=1 ln(k+1) k+1 < ∑ n-1 i=1 2 3( ) i =2- 2n 3n-1 < 21- 6 3n( ) . 14.b 2 +b 2   提示:根据三角形三边的关系:c- a<b⇒a>c-b从而可以以a为纵轴,c为 横轴建立直角坐标系,画出满足条件的区域 a≤b, c≥b, a>c-b. { 如图所示,绘制出可行域, 下面只需要看在可行域内的整点个数就可 以了,先算整个正方形有(b+1)2 个整点, 扣除斜线上的(b+1)个整点,那么总共有 (b+1)2 -(b+1) 2 = b2 +b 2 个. 15.④⑤  提示:在 ① 中,满足A,B,C,D 所有 条件,但是由于其右边括号的影响(多添加 了一个括号),造成其不是合式公式;② 中没 有对(Q →R ∧S)进行具体划分,两种命题 运算符不知道哪个先,所以 ② 不是合式公 式;③ 中R 与S 之间缺少必要的命题运算 符,所以该式不是合式公式;④、⑤ 符合题目 要求,是合式公式. 16.2025077,4022  提示:(1)根据定义:计算 xn 的值需n-1次运算.故a0xn 的值共需n 次运算,所以计算Pn(x)需要 n(n+1) 2 +n = n(n+3) 2 次运算,所以按此种运算计算 P2011(x0)需要2011×1007次.(2)如果不运 用此种定义运算,计算Pn(x)需要an 次运 算, 计 算 Pn+1(x)需 要 an+1 次 运 算, Pn+1(x)=an+1+x􀅰Pn(x),则an+1 =an +2,a1 =2,则计算Pn(x)需要2n次运算, 所以计算P2011(x0)需要4022次. ! " # $! 63  三、解答题 17.解:设保险公司要求顾客交x元保险金,若以 ξ表示公司每年的收益额,则ξ的分布列为 ξ x x-a P 1-p p ∵ 公司每年收益ξ的期望值为:Eξ=x(1- p)+(x-a)p =x-ap, 要使公司收益的期望值等于a的10%, 只需Eξ=0.1a,即x-ap =0.1a, x = (0.1+p)a, ∴ 应交的保险金为(0.1+p)a. 18.解:(1)直线OM 的方程为y= b ax ,设N(t, b at ),则2t 2 a2 = 1,从而N(- a 2 ,- b 2 ), NB→ = (a 2 ,b+ b 2 ),AB→ = (-a,b), 由NB→􀅰AB→ =0得到a2 = (1+ 2)(a2 - c2),得到e= 2- 2; (2)当 a>4 b>3{ 时,如图(a),圆 M 与 △DEG 没有公共点,不符合题目要求,舍去; 当 3<a<4 b=3{ 时,如图(b),圆 M 与 △DEG 有三个公共点,不符合题目要求,舍去; 当 a=4 b=3{ 时,如图(c),圆 M 与 △DEG 有三 个公共点,不符合题目要求,舍去; 当 a>4 b=3{ 时,如图(d),圆M 与 △DEG 仅有 一个公共点,符合题目要求; 当 a=4 0<b<3{ 时,如图(e),圆 M 与三角形 有5个公共点,不符合题目要求,舍去 ; 当 a=4 3<b<4{ 时,如图(f),圆M 与三角形仅 有一个公共点,符合题目要求. 综上,椭圆方程为x 2 a2 + y2 9 =1 (a>4)或 x2 4 + y2 b2 = 1(3<b<4). 19.解:(1)当x ≠0时,f′(x)= 1+e 1 x -(- 1 x2 e 1 x 􀅰x) (1+e 1 x )2 = 1+ 1 x( )e 1 x +1 (1+e 1 x )2 , 当x>0时,f′(x)>0,下面讨论x<0的 情况:因为 ∀x <0,(1+e 1 x )2 >0,因此只 需考虑 1+ 1 x( )e 1 x +1的取值情况便可. 设t= 1 x <0 ,g(t)= (1+t)et +1,则 g′(t)= (2+t)et, 因此,当-2<t<0时,g′(t)>0, 当t<-2时,g′(t)<0, 故 ∀t<0,g(t)≥g(-2)=1-e-2 >0, 所以 ∀x <0,1+ 1 x( )e 1 x +1>0,即 ∀x <0,f′(x)>0,又当x >0时,f (x)> f(0)=0,综上,f(x)在R上单调递增. (2)∀n∈N∗ ,0< 1 n ≤1 ,由(1)知f(x)在 (0,1]上递增,因此f( 1 n )= 1 n(1+en) ≤ f(1)= 1 1+e ,即 1 n(1+en) ≤ 1 1+e ,∀n∈ N∗ , 1nα-1( ) 1 n ≤e恒成立,则 1 nα-1≤e n 恒成立,因此有α≥ 1 n(1+en) 恒成立,所以 α ≥ 1 1+e ,因此α 的最小值为 11+e . NEWHOPECUP 64  20.证:猜想 en-1 ≤ nn n! ≤ e (n-1)n 对n ≥2 必成立,下面进行证明: 注 意 到 1- k n( ) n = 1- k n( ) n k [ ] k = 1 n n-k( ) n k é ë ê ê ê ù û ú ú ú k = 1 1+ k n-k( ) n k é ë ê ê ê ù û ú ú ú k = 1 1+ k n-k( ) n-k k 1+ k n-k( ) é ë ê ê ê ù û ú ú ú k ,其中k =1,2,3,􀆺,n-1, 构造函数f(x)=ln(1+x)-x,x >0,则 f′(x)= 1 1+x - 1= - x 1+x < 0,所 以 f(x)< f(0)= 0,ln(1 + x) < x⇔ (1+x) 1 x < e,从而 1+ k n-k( ) n-k k < e, 1- k n( ) n > 1 ek 􀅰 1- k n( ) k , 即 1- k n( ) n-k > 1 ek , 而 1- k n( ) ≥ 1- k n( ) n-k > 1 ek ,所 以 n-1 n( ) > 1 e , n-2 n( ) > 1 e2 ,􀆺, 1 n( ) > 1 en-1 ,相乘可以 得 到 (n-1)! nn-1 > 1 e n(n-1) 2 , 所 以 n n n! ≤ en(n-1); 另一方面,构造函数g(x)=ex -x,对 g(x)求导可以得到g′(x)=ex -1,故 g(x)在(0,+∞)上递增,在(-∞,0)上递 减,有g(x)=ex -x ≥g(0)=1, 因此e- k n ≥1- k n ⇒e -k ≥ 1- k n( ) n , 运用同样的方法就可以得到 en-1 ≤ nn n! , 因此 en-1 ≤ nn n! ≤ e (n-1)n , 取n=2012,代入上式,便可以得到结论: e2011 ≤ 2012 1 × 2012 2 × 2012 3 × 􀆺× 2012 2012≤ e2011×2012 .

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高二训练题 4-“枫叶新希望杯”高中数学竞赛训练题
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