内容正文:
2023级高二年级第一学期开学考试
数学试题
时量:120分钟 分值:150分
命题人:周福、彭婧涵 审题人:赵耀华
一、单项选择题:本题共8小题,每小题5分,共40分.在每个小题绐岀的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.已知集合,则( )
A. B.
C. D.
2.已知复数满足,则复数( )
A. B.
C. D.
3.如图,中,为边的中点,为的中点,则( )
A. B.
C. D.
4.下列方程中表示圆心在直线上,半径为,且过原点的圆的是( )
A. B.
C. D.
5.将函数的图象先向左平移个单位,纵坐标不变,再将横坐标伸长为原来的2倍,得到函数的图象,则函数的解析式为( )
A. B.
C. D.
6.✭已知函数,关于的方程有4个不同的实数根,则实数的取值范围
是( )
A. B.
C. D.
7.如图,在平面四边形ABCD中,若,,,,则( )
A. B.2 C. D.
8.在中,,,,为中点,若将沿着直线翻折至,使得四面体的外接球半径为,则直线与平面所成角的正弦值是( )
A. B. C. D.
2、 多项选择题: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.设A,为两个随机事件,以下命题正确的是( )
A.若A,是对立事件,则
B.若A,是互斥事件,,,则
C.若,,且,则A,是独立事件
D.若A,是独立事件,,,则
10.以下四个命题叙述正确的是( )
A.直线在轴上的截距是1
B.直线和的交点为,且在直线上,则的值是
C.设点是直线上的动点,为原点,则的最小值是
D.直线,若,则或2
11. ✭已知正方体的边长为2,M为的中点,P为侧面上的动点,且满足平面,则下列结论正确的是( )
A. B.平面
C.与所成角的余弦值为 D.动点P的轨迹长为
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12.对任意的实数,直线所过的定点为 .
13.✭如图,已知正方形的边长为4,若动点在以为直径的半圆上(正方形内部,含边界),则的取值范围为 .
14.函数的值域为 .
3、 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)
已知直线,.
(1)若坐标原点O到直线m的距离为,求a的值;
(2)当时,直线l过m与n的交点,且它在两坐标轴上的截距相反,求直线l的方程.
16.(15分)
记的内角的对边分别为,满足.
(1)求角;
(2)若,,是中线,求的长.
17. (15分)
✭文明城市是反映城市整体文明水平的综合性荣誉称号,作为普通市民,既是文明城市的最大受益者,更是文明城市的主要创造者,某市为提高市民对文明城市创建的认识,举办了“创建文明城市”知识竞赛,从所有答卷中随机抽取100份作为样本,将样本的成绩(满分100分,成绩均为不低于40分的整数)分成六段:,得到如图所示的频率分布直方图.
(1)求频率分布直方图中的值,并求样本成绩的第80百分位数;
(2)已知落在的平均成绩是56,方差是7,落在的平均成绩
为65,方差是4,求两组成绩的总平均数和总方差.
18.(17分)
✭如图,四棱锥的底面为正方形,底面.设平面与平面的交线为.
(1)证明:平面;
(2)已知,为上的点,求与平面所成角的正弦值的最大值.
19.(17分)
一般地,元有序实数对称为维向量.对于两个维向量,定义:两点间距离,利用维向量的运算可以解决许多统计学问题.其中,依据“距离”分类是一种常用的分类方法:计算向量与每个标准点的距离,与哪个标准点的距离最近就归为哪类.某公司对应聘员工的不同方面能力进行测试,得到业务能力分值、管理能力分值、计算机能力分值、沟通能力分值(分值代表要求度,1分最低,5分最高)并形成测试报告.不同岗位的具体要求见下表:
岗位
业务能力分值
管理能力分值
计算机能力分值
沟通能力分值
合计分值
会计(1)
2
1
5
4
12
业务员(2)
5
2
3
5
15
后勤(3)
2
3
5
3
13
管理员(4)
4
5
4
4
17
对应聘者的能力报告进行四维距离计算,可得到其最适合的岗位.设四种能力分值分别对应四维向量的四个坐标.
(1)将这四个岗位合计分值从小到大排列得到一组数据,直接写出这组数据的第三四分位数;
(2)小刚与小明到该公司应聘,已知:只有四个岗位的拟合距离的平方均小于20的应聘者才能被招录.
(i)小刚测试报告上的四种能力分值为,将这组数据看成四维向量中的一个点,将四种职业的分值要求看成样本点,分析小刚最适合哪个岗位;
(ii)小明已经被该公司招录,其测试报告经公司计算得到四种职业的推荐率分别为,试求小明的各项能力分值.
2
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$$1
2023 级高二年级第一学期开学考试
数学试题参考答案
1.A
【分析】分别求得集合M 和N ,根据交集的定义即可求解.
【详解】由题可知, | 2 1M x x , 0,1,2Q ,
所以 0,1M Q ,
故选:A.
2.D
【分析】由已知等式化简求出 z,从而可求出复数 z .
【详解】因为
3 5i 1 i3 5i 2 8i 1 4i
1 i 1 i 1 i 2
z
,
所以 1 4iz .
故选:D.
3.A
【分析】利用向量的基本定理与混合运算,结合图形即可得解.
【详解】在 ABCV 中,D为 BC边的中点, E为 AD的中点,
则 1 1 1 3 12 2 2 4 4BE AE AB AD AB AB AC AB AB AC
.
故选:A.
4.D
【分析】假设圆的标准方程,根据题意列出方程求解圆心和半径即可.
【详解】因为圆心在 y x 上,所以设圆心为 ,a a ,
因为圆的半径为 2,
所以设圆的标准方程为 2 2 2x a y a ,
因为该圆过原点,
所以 2 2 2a a ,
解得 1a ,
所以圆心为 1,1 或 1, 1 ,
2
当圆心为 1,1 时,圆的标准方程为 2 21 1 2x y ,D对;
当圆心为 1, 1 时,圆的标准方程为 2 21 1 2x y .
故选:D.
5.C
【分析】根据正弦函数的平移伸缩得出解析式即可.
【详解】 πsin 2 3f x x
的图象先向左平移
π
6
可得函数
π πsin 2 =sin2
6 3
y x x
,
纵坐标不变,再将横坐标伸长为原来的 2倍可得函数 sing x x .
故选:C.
6. B
【分析】利用分段函数的解析式,作出 ( )f x 的图象,将方程 2[ ( )] ( ) 1f x mf x 有 4个不同的实数根,转化为方程
2 1 0x mx 必有一正一负两个根,即可得到
1m b
b
, 0,2b ,再根据函数的性质计算可得;
【详解】解:因为
2
2 , 0
( )
log , 0
x x
f x
x x
,函数图象如下所示:
要使关于 x的方程 2[ ( )] ( ) 1f x mf x 有 4个不同的实数根,即 2[ ( )] ( ) 1 0f x mf x 有 4个不同的实数根,
令 ( )f x a , ( )f x b , a b ,
则
0
0 2
a
b
或
0
2
a
b
或
2
2
a
b
,
3
因为方程 2 1 0x mx 必有一正一负两个根,所以
0
0 2
a
b
,
且 a b m , 1ab ,所以
1a
b
,
所以
1m b
b
, 0,2b
函数
1y x
x
在 0,2 上单调递增,当 2x 时, max
3
2
y ,
所以
3
2
m ,即
3,
2
m
故选:B
7.D
【分析】先由余弦定理得出
2π
3
ABC ,再应用正弦定理求边长即可.
【详解】在 ABCV 中,由余弦定理,
得
22 22 2 2 2 4 2 7 1cos
2 2 2 4 2
BA BC ACABC
BA BC
,所以
2π
3
ABC ,
因为 AB BD ,所以 CBD
π
6
,
在 BCD△ 中,
π π 7π π
6 4 12
BDC ,
由正弦定理,得
sin sin
BD BC
BCD BDC
,所以
24sin 2 4 3 4
sin 6 2
4
BC BCDBD
BDC
.
故选:D.
8.D
【分析】由直角三角形性质和翻折关系可确定 BC D△ 为等边三角形,利用正弦定理可确定 ABD△ 外接圆半径,由
此可知 ABD△ 外接圆圆心O即为四面体C ABD 外接球球心,由球的性质可知OG平面 BC D ,利用
C OBD O C BDV V 可求得点C到平面 ABD的距离,由此可求得线面角的正弦值.
【详解】
π
6
A ,
π
2
B , 1BC , 2AC ,又D为 AC中点,
1AD CD BD ,则 1BC C D BD ,即 BC D△ 为等边三角形,
设 BC D△ 的外接圆圆心为G, ABD△ 的外接圆圆心为O,取 BD中点H,连接 , , , , ,C H OH OG OB OC OD ,
π
6
A , 1BD ,
1 1
2 sin
BDOB
A
,即 ABD△ 外接圆半径为1,
又四面体C ABD 的外接球半径为1, O 为四面体C ABD 外接球的球心,
4
由球的性质可知:OG平面 BC D ,又C H 平面 BC D , OG CH ,
2
22 2 1 31
3 3 2 3
C G CH
, 1OC ,
1 61
3 3
OG ;
设点C到平面 ABD的距离为 d,
由 C OBD O C BDV V 得:
1 1
3 3OBD C BD
S d S OG ,
又 OBD 与 C BD 均为边长为1的等边三角形, 6
3
d OG ,
直线 BC与平面 ABD所成角的正弦值为 6
3
d
BC
.
故选:D.
【点睛】关键点点睛;本题考查几何体的外接球、线面角问题的求解;本题求解线面角的关键是能够确定外接球球
心的位置,结合球的性质,利用体积桥的方式构造方程求得点到面的距离,进而得到线面角的正弦值.
9.BCD
【分析】利用互斥事件、对立事件与相互独立事件的性质逐一判断即可
【详解】对于 A,因为 A, B是对立事件,所以事件 A, B是不可能同时发生的,则 0P AB ,故 A错误;
对于 B,因为 A, B是互斥事件,则 5
6
P A B P A P B ,故 B正确;
对于 C,若 13P A ,
1
2
P B ,则 2
3
P A , 1
2
P B ,所以 P AB P A P B ,所以 A,B是独立事件,故
C正确;
对于 D,因为 A, B是独立事件,所以 A, B是独立事件,又
2
3
P B ,所以 2 11 1 3 3P B P B ,所以
1 1 13 3 9P AB P A P B ,故 D正确.
故选:BCD
10.BC
【分析】求出直线的横截距判断 A;解方程组求出 k判断 B;求出点到直线的距离判断 C;验证判断 D.
【详解】对于 A,直线2 1 0x y 在 x轴上的截距是
1
2
,A错误;
对于 B,由
2 3 8 0
1 0
x y
x y
解得
1
2
x
y
,即 ( 1, 2)P ,则 1 2 0k ,解得
1
2
k ,B正确;
对于 C,依题意, min 2 2
2
2
1 1
OM
,C正确;
对于 D,当 2a 时,直线 1 2: 2 3 1 0, : 2 3 1 0L x y L x y 重合,D错误.
5
故选:BC
11. BCD
【分析】建立空间直角坐标系,利用空间夹角公式、空间向量数量积的运算性质逐一判断即可.
【详解】如图建立空间直角坐标系,设正方体棱长为 2,
则 1(0,0,2), (0,2,2), (0,0,0), (2,1,0), ( , ,0)A A B M P x y ,
所以 1 (0, 2, 2), ( , ,0), (2,1, 2)AB BP x y AM
,
由 //AM 平面 1A BP,得 1AM aA B bBP
,即
0 2
2 1
2 2
bx
a by
a
,
化简可得:3 2 0x y ,
所以动点 P在直线3 2 0x y 上,
对于选项 A: 1 1(2,1, 2), (2, 1,0), 2 2 1 ( 1) ( 2) 0 3 0AM B M AM B M
,所以 AM
与 1B M
不垂直,所
以 A选项错误;
对于选项 B: 1 1 1// ,CD A B A B 平面 1 1,A BP CD 平面 1A BP,所以 1 //CD 平面 1A BP,B选项正确;
对于选项 C: 1 1 1 1 2 2 2
4 2(0,0, 2),cos ,
32 2 1 ( 2)
A B AM AB
,C选项正确;
对于选项 D:动点 P在直线3 2 0x y 上,且 P为侧面 1 1BCC B 上的动点,则 P在线段 1PB上, 1
4 ,2,0
3
P
,所以
2
2 2
1
4 2 132 0
3 3
PB
,D选项正确;
故选:BCD.
12. 2, 2
6
【详解】原方程可变形为 2 6 4 0x y x y ,由
2 6 0
4 0
x y
x y
,解得
2
2
x
y
,
于是有对 R , 2, 2 都满足方程 2 1 2 3 2 0x y ,
所以这些直线都经过同一定点,该定点坐标为 2, 2 .
13. 0,16
【分析】利用向量的数量积运算即可求解.
【详解】因为正方形 ABCD的边长为 4,取CD的中点 E,连接 PE,
当 P在A点或 B点时,
max
2 5PE
,
当当 P在弧 AB中点时,
min
2PE
,
所以 PE
的取值范围为 2,2 5 ,
由于 PC PD PE EC PE ED , 12EC ED DC
, 4DC
,
所以
2 2 22 21 1 4
4 4
PC PD PE DC PE DC PE
,
因为 2,2 5PE
,所以
2
4,20PE
,故
2
4 0,16PE
,
所以 0,16PC PD
,即PC PD
的取值范围为 0,16 .
故答案为: 0,16 .
14. 1,1 2
【分析】分析可知
π
2
为 ( )f x 的一个周期,利用换元法求 ( )f x 在
π0,
2
内的值域,进而可得结果.
【详解】由题意可知: ( )f x 的定义域为�,
且
π π π πsin cos sin 2
2 2 2 2
f x x x x
π πsin cos sin 2 π
2 2
x x x
| sin | | cos | | sin 2 | ( )x x x f x ,
可知
π
2
为 ( )f x 的一个周期,
若
π0,
2
x ,则 2 0, πx ,可知 sin 0,cos 0,sin 2 0x x x ,
7
可得 ( ) sin cos sin 2f x x x x ,
令
πsin cos 2 sin
4
t x x x
,则 2sin 2 1x t ,
且
π π 3π,
4 4 4
x
,可知
π2 sin 1, 2
4
t x
,
可得
2
2 1 51
2 4
g t t t t
,
可知 y g t 在 1, 2 内单调递增,且 1, 2 1 2g t g ,
则 1,1 2g t ,即 1,1 2f x ;
结合周期性可知: ( )f x 的值域为 1,1 2 .
故答案为: 1,1 2 .
【点睛】关键点点睛:本题解题关键是分析 ( )f x 的周期性,这样可以缩小定义域,方便去绝对值求值域.
15.(1)
1
4
a 或
7
3
a
(2)3 7 0x y 或 12 0x y
【分析】(1)依据点到直线的距离公式建立方程求解即可.
(2)联立求出直线交点,再分类讨论直线是否过原点,求解即可.
【详解】(1)设原点 O到直线 m的距离为 d,
则
2 2
6
5
1 2 3
a
d
a a
,解得
1
4
a 或
7
3
a ;
(2)由
3 6 0
2 3 0
x y
x y
解得
21
9
x
y
,即 m与 n的交点为 21, 9 .
当直线 l过原点时,此时直线斜率为
9 3
21 7
,
所以直线 l的方程为3 7 0x y ;
当直线 l不过原点时,设 l的方程为 1
x y
b b
,
将 21, 9 代入得 12b ,
所以直线 l的方程为 12 0x y .
故满足条件的直线 l的方程为3 7 0x y 或 12 0x y .
16.(1)
2 π
3
A
8
(2) 6
2
AD
【分析】(1)根据边角转化,将题干条件均化成角,结合诱导公式,三角恒等变换进行化简求值;
(2)利用
1 1
2 2
AD AB AC
,平方后求
2
AD
,结合余弦定理来处理.
【详解】(1)因为 2 2 cos 0 c b a B ,由正弦定理可知:2sin sin 2 sin cos 0 C B A B ,
由 πC A B ,故 sin sin π sinC A B A B ,
∴ 2sin sin 2sin cos 0A B B A B
∴ 2cos sin sin 0 (0,π),sin 0A B B B B ,
∴
1cos
2
A ,又 (0,π)A ,
所以
2 π
3
A ;
(2)根据数量积的定义,由
3
2
BA AC
,得
π 3cos 3
3 2
cb bc ,
又 2 3a ,在 ABCV 中由余弦定理得: 2 2 2 2 22 cos 9a b c bc A b c
∵
1 1
2 2
AD AB AC
,∴
2 2
2 2 22 1 1 3
4 4 4 2
AB AC AB ACAD b c bc
,
所以
6
2
AD
17. 【答案】(1) 0.030a ,第 80百分位数为 86
(2) 62z , 2 23s
【分析】(1)借助频率分布直方图的性质计算可得 a,借助百分位数的性质计算即可得第 80百分位数;
(2)借助分层抽样的平均数与方差计算公式计算即可得.
【详解】(1)由每组小矩形的面积之和为 1,
0.005 0.010 0.020 0.025 0.010 10 1a ,解得: 0.030a ,
成绩落在 40,80 内的频率为 0.005 0.010 0.020 0.030 10 0.65 .
落在 40,90 内的频率为 0.005 0.010 0.020 0.030 0.025 10 0.9 .
故第 80百分位数在 80,90 ,设第 80百分位数为m,
由 0.65 80 0.025 0.80m ,得 86m ,故第 80百分位数为 86;
9
(2)由图可知,成绩在 50,60 的市民人数为100 0.1 10 ,
成绩在 60,70 的市民人数为100 0.2 20 ,
故
10 56 65 20 62
10 20
z
,
2 22 1 10 56 62 10 7 20 65 62 20 4 23
10 20
s
,
所以两组市民成绩的总平均数是 62,总方差是 23.
18.
【答案】(1)证明见解析
(2) 6
3
【分析】(1)过 P在平面PAD内作直线 / /l AD,推得 l为平面 PAD和平面 PBC 的交线,由线面垂直的判定和性质,
即可得证;
(2)以D为坐标原点,直线DA,DC,DP所在的直线为 , ,x y z轴,建立空间直角坐标系D xyz ,设 ( ,0,1)Q m ,
运用向量法,求得平面QCD的法向量,结合向量的夹角公式,以及基本不等式可得所求最大值.
【详解】(1)过 P在平面PAD内作直线 / /l AD,
由 / /AD BC,可得 / /l BC,即 l为平面PAD和平面 PBC 的交线,
PD 平面 ABCD, BC 平面 ABCD, PD BC ,
又 BC CD ,CD PD D , BC 平面 PCD,
设平面 PCD中有任一直线 l,则 BC 直线 l,
/ /l BC , l 直线 l,
所以由线面垂直的定义得 l 平面 PCD;
(2)由(1)得如图,以D为坐标原点,直线DA,DC,DP所在的直线为 , ,x y z轴,建立空间直角坐标系D xyz
10
则 (0,0,0), (1,0,0), (0,1,0), (0,0,1), (1,1,0)D A C P B ,
设 ( ,0,1)Q m ,所以 ( ,0,1), (1,1, 1), (0,1,0)DQ m PB DC
,
设平面QCD的法向量为 ( , , )n a b c
,
则
0
0
n DC
n DQ
,所以
0
0
b
am c
,取 1a ,可得 ( 1,0, )n m
,
所以 2
1cos ,
3 1
n PB mn PB
n PB m
,
所以 PB与平面QCD所成角的正弦值为
2
22
1 3 1 2 3 21 13 1 33 1
m m m
mm m
m
,
因为
1 12 2m m
m m
,当且仅当
1 m
m
,即 1m 时取等号,
所以
3 2 61 13 3m
m
,
即 PB与平面QCD所成角的正弦值的最大值为 6
3
.
19.
【答案】(1)16
(2)(i)小刚最适合业务员岗位;(ii)小明业务能力分值、管理能力分值、计算机能力分值、沟通能力分值分别为 2, 4,3,5
【分析】(1)将合计分值从小到大排列,再利用百分位数的求法,即可求出结果;
(2)(i)根据条件,先求出各个岗位的样本点,再根据题设定义即可求出结果;(ii)先根据条件得到
2 N ( {1,2,3,4})nd n
的相关方程组,利用 2 2 2 21 2 3 4 80d d d d ,
2 N ( {1,2,3,4})nd n
,得到
2
1 2 3
2 2 2
414, 13, 9, 7d d d d ,再根据题设列出方程,利用
11
2 2 2 2 2 2 2 2( 2) ( 1) ( 5) ( 4) ( 2) ( 3) ( 5) ( 3) 5a b c d a b c d ,得出
2, 1
3, 3
4, 5
b d
b d
b d
,再对三种情况分析
讨论,即可求出结果.
【详解】(1)将四个岗位合计分值从小到大排列得到数据12131517,,, ,
又 4 0.75 3i np ,所以这组数据的第三四分位数为
15 17 16
2
.
(2)(i)由图表知,会计岗位的样本点为 1 2,1,5, 4
,则
2 2 2 2 2
1 (2 4) (1 3) (5 2) (4 5) 18d ,
业务员岗位的样本点为 2 5, 2,3,5
,则
2 2 2 2 2
2 (5 4) (2 3) (3 2) (5 5) 3d ,
后勤岗位的样本点为 3 2,3,5,3
,则
2 2 2 2 2
3 (2 4) (3 3) (5 2) (3 5) 17d ,
管理员岗位的样本点为 4 4,5, 4, 4
,则
2 2 2 2 2
4 (4 4) (5 3) (4 2) (4 5) 9d ,
所以 2 4 3 1d d d d ,故小刚最适合业务员岗位.
(ii)四种职业1 2 3 4、 、 、 的推荐率 p 分别为 14 13 9 7, , ,
43 43 43 43
,且
2
2 2 2 2
1 2 3 4
n
n
dp
d d d d
,
所以
2
1
2 2 2 2
1 2 3 4
2
2
2 2 2 2
1 2 3 4
2
3
2 2 2 2
1 2 3 4
2
4
2 2 2 2
1 2 3 4
14
43
13
43
9
43
7
43
d
d d d d
d
d d d d
d
d d d d
d
d d d d
,得到
2 2 2 2 2
1 1 2 3 4
2 2 2 2 2
2 1 2 3 4
2 2 2 2 2
3 1 2 3 4
2 2 2 2 2
4 1 2 3 4
14 ( )
43
13 ( )
43
9 ( )
43
7 ( )
43
d d d d d
d d d d d
d d d d d
d d d d d
,
又
2 ( {1,2,3,4})nd n 均小于 20,所以
2 2 2 2
1 2 3 4 80d d d d ,且
2 N ( {1,2,3,4})nd n
,
故可得到
2
1 2 3
2 2 2
414, 13, 9, 7d d d d ,
设小明业务能力分值、管理能力分值、计算机能力分值、沟通能力分值分别为 a b c d, ,, ,且 , , , Na b c d ,1 , , , 5a b c d ,
依题有
2 2 2 2 2
1( 2) ( 1) ( 5) ( 4) 14a b c d d ①,
2 2 2 2 2
2( 5) ( 2) ( 3) ( 5) 13a b c d d ②,
2 2 2 2 2
3( 2) ( 3) ( 5) ( 3) 9a b c d d ③,
2 2 2 2 2
4( 4) ( 5) ( 4) ( 4) 7a b c d d ④,
12
由①③得,
2 2 2 2 2 2 2 2( 2) ( 1) ( 5) ( 4) ( 2) ( 3) ( 5) ( 3)a b c d a b c d 14 9 5 ,
整理得: 2 3b d ,
故有
2, 1
3, 3
4, 5
b d
b d
b d
三组正整数解,
对于第一组解,代入④式有 2 2( 4) 9 ( 4) 9 7a c ,不成立;
对于第二组解,代入①式有 2 2( 2) ( 5) 4a c ,
解得
4
5
a
c
或
2
3
a
c
,代入②④式均不成立;
对于第三组解,代入②式有 2 2( 5) ( 3) 9a c ,
解得
2
3
a
c
,代入①②③④均成立,故
2
4
3
5
a
b
c
d
;
故小明业务能力分值、管理能力分值、计算机能力分值、沟通能力分值分别为 2, 4,3,5 .
【点睛】关键点点晴:本题第(2)问的(ii)问的解决关键在于,根据题设定义列出 2 N ( {1,2,3,4})nd n
的相关
方程组,分析得
2
1 2 3
2 2 2
414, 13, 9, 7d d d d ,进而选择合适的式子得到 2 3b d ,从而分析得解.