内容正文:
高三数学
本试卷共4页,19题,满分150分,考试用时120分钟.
注意事项:
1.答卷前,考生务必填写答题卡上的有关项目.
2.作答选择题时,选出每小题答案后,用2B 铅笔在答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑;如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案,答案不能答在试卷上.
3.非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答,答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上;如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新的答案;不准使用铅笔和涂改液.不按以上要求作答无效.
4.考生必须保持答题卡的整洁.考试结束后,将答题卡交回.
一、选择题: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. 已知集合,则( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】根据元素与集合的关系,集合与集合的关系依次判断即可.
【详解】由题可知,
故A正确,BC错误,
集合不是集合的子集,故D错误.
故选:A.
2. 已知复数,则( )
A. 1 B. 2 C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】利用复数的除法运算求出可得,再求模长.
【详解】,,
则.
故选:D.
3. 已知双曲线C经过点,且对称轴都在坐标轴上,其渐近线方程为,则双曲线C的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】依题意设双曲线方程为,代入点的坐标,即可求出,从而得解.
【详解】解:依题意设双曲线方程为,又双曲线过点,
所以,解得,
所以双曲线方程为;
故选:B
4. 函数是定义在上的奇函数,当时,,则( )
A. 1 B. -1 C. D. 2021
【答案】A
【解析】
【分析】根据奇函数的定义可知,自变量互为相反数时,函数也互为 相反数.
【详解】解:因为函数是定义在上的奇函数,当时,,
则.
故选:A.
5. 已知直线.圆,则( )
A. l过定点 B. l与C一定相交
C. 若l平分C的周长,则 D. l被C截得的最短弦的长度为4
【答案】B
【解析】
【分析】根据方程的形式,联立方程,即可求定点,判断A,再根据定点与圆的关系,判断直线与圆的位置关系,判断B,根据直线平分圆的周长,可得直线与圆的关系,判断C,当定点为弦的中点时,此时弦长最短,结合弦长公式,即可判定D.
【详解】选项A:,
联立,解得,所以l过定点,故A错误;
选项B:因l过定点,且,
所以定点在圆内,即l与C一定相交,故B正确;
选项C:若l平分C的周长,则直线过圆心,所以,
即,故C错误;
选项D:当定点为弦的中点时,此时弦长最短,
此时圆心到弦所在直线的距离,
则弦长,故D错误;
故选:B.
6. 已知某几何体的三视图如图所示,则该几何体的表面积为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】由三视图知几何体为长方体中去掉一个圆锥体,结合棱柱、圆锥的表面积求法求几何体的表面积即可.
【详解】由三视图知:几何体为长方体中去掉一个圆锥体,如下图示,
所以圆锥底面半径为3,母线长为,侧面积为,底面积为,
则几何体的表面积为.
故选:A
7. 已知,,若,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】利用已知条件和两角和的正切公式,先求出角,再利用已知条件即可求解.
【详解】因为,
又因为,,
所以,
所以
因为,所以,
所以,
所以当为奇数时,,,
当为偶数时,,,
因为,所以,
因为,所以.
故选:C.
8. 已知,则实数的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】由函数单调性,零点存在性定理及画出函数图象,得到,得到,求出,根据单调性得到,从而得到答案.
【详解】令,其在R上单调递减,
又,
由零点存在性定理得,
则在上单调递减,
画出与的函数图象,
可以得到,
又在R上单调递减,画出与的函数图象,
可以看出,
因为,故,故,
因为,故,
由得,.
综上,.
故选:D.
【点睛】指数和对数比较大小的方法有:(1)画出函数图象,数形结合得到大小关系;
(2)由函数单调性,可选取适当的“媒介”(通常以“0”或“1”为媒介),分别与要比较的数比较大小,从而间接地得出要比较的数的大小关系;
(3)作差(商)比较法是比较两个数值大小的常用方法,即对两值作差(商),看其值与0(1)的关系,从而确定所比两值的大小关系.
二、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. 北京时间2024年7月27日,我国射击健将黄雨婷、盛李豪在奥运会上战胜韩国选手,摘夺了射击混合团体10米气步枪金牌,通过赛后数据记录得到其中一名选手的得分分别为7,12,13,18,18,20,32,则( )
A. 该组数据的极差为26
B. 该组数据的众数为18
C. 该组数据的75%分位数为19
D. 若该组数据去掉一个最高分和最低分,则这组数据的方差变小
【答案】BD
【解析】
【分析】由统计的数据分析的相关概念即可得到结论.
【详解】该组数据的极差,故A选项错误;
该组数据的众数为出现频数最多的:18,故B选项正确;
该组数据的分位数:,取第6个,则为20,故C选项错误;
若该组数据去掉一个最高分和最低分,则这组数据波动变小,所以方差变小,故D选项正确;
故选:BD.
10. 关于 的展开式,下列说法中正确的是( )
A. 各项系数之和为1
B. 第二项与第四项的二项式系数相等
C. 常数项为60
D. 有理项共有4项
【答案】ACD
【解析】
【分析】根据二项式定理的定义、通项的运用和赋值法即可得到答案.
【详解】对于A,令时,则展开式中各项系数之和为1,故A正确;
对于B,第二项二项式系数,第四项的二项式系数,第二项与第四项的二项式系数不相等,故B错误;
对于C,展开式的通项为,
令,∴,展开式中的常数项为,故C正确;
对于D,展开式的通项为,当时,,所以展开式的有理项共有4项,故D正确.
故选:ACD.
11. 如图,在棱长为a的正方体中,M,N分别是AB,AD的中点,P为线段上的动点(不含端点),则下列结论中正确的是( )
A. 三棱锥的体积为定值
B. 异面直线BC与MP所成的最大角为45°
C. 不存在点P使得
D. 当点P为中点时,过M、N、P三点的平面截正方体所得截面面积为
【答案】AD
【解析】
【分析】对于A,点到平面的距离为为定值,利用体积公式即可判断;对于B,利用异面直线所成角的求法即可判断;对于C,利用线面垂直证明线线垂直即可判断;对于D,先做出截面,再求其面积即可.
【详解】点到平面的距离为为定值,
又,
所以,即三棱锥的体积为定值,故正确;
设中点为,连接,
则即为异面直线与所成的角
在中,
所以异面直线与所成的最小角为45°,故不正确;
若为中点,则,所以,又,,所以平面,平面,所以,故不正确;
取的中点,的中点,的中点,连接、、、、,
所以过、、三点的平面截正方体所得截面为正六边形,面积为,故正确.
故选:.
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 袋子中装有8球,其中6个黑球,2个白球,若依次随机取出2个球,则在第一次取到黑球的条件下,第二次取到白球的概率为__________;若随机取出3个球,记取出的球中白球的个数为,则的数学期望__________.
【答案】 ①. ②.
【解析】
【分析】第一问可根据条件概率公式求解,第二问可先确定随机变量 的取值,再求出每个取值的概率,最后根据期望公式计算期望.
【详解】设“第一次取到黑球”为事件 ,“第二次取到白球”为事件 .
则.
表示第一次取到黑球且第二次取到白球的概率.第一次取黑球有 种取法,第二次取白球有 种取法,从 个球中依次取 个球的总取法有 种,所以 .
根据条件概率公式 ,可得 .
随机取出 个球,取出的球中白球的个数 可能取值为 ,,.
表示取出的 个球都是黑球的概率,从 个黑球中取 个球的组合数为 ,从 个球中取 个球的组合数为 ,所以 .
表示取出的 个球中有 个白球和 个黑球的概率,从 个白球中取 个球的组合数为 ,从 个黑球中取 个球的组合数为 ,所以 .
表示取出的 个球中有 个白球和 个黑球的概率,从 个白球中取 个球的组合数为 ,从 个黑球中取 个球的组合数为 ,所以 .
根据期望公式 可得 .
故答案为:;.
13. 已知,,且,则的最小值是_____________.
【答案】
【解析】
【分析】由题意,均在圆心为原点,半径为的圆上,再根据数量积公式,结合几何意义分析最值求解即可.
【详解】解:由题知,三点共圆,圆心为坐标原点,半径为,
所以,,
设,
数形结合可得在上的投影,
所以,,即,
故当,时有最小值,此时.
当时,时有最大值,
所以,
综上,的取值范围是,
所以,的最小值是
故答案为:
14. 设.若函数的定义域为,则关于的不等式的解集为__________.
【答案】
【解析】
【分析】由函数的定义域可求得实数的值,可得出函数的解析式,求出的值,然后利用指数函数的单调性可解不等式,即可得其解集.
【详解】若,对任意的,,则函数的定义域为,不合乎题意,
所以,,由可得,
因为函数的定义域为,所以,,解得,
所以,,则,
由可得,解得.
因此,不等式的解集为.
故答案为:.
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. 已知在中,,其中内角的对边分别为.
(1)求角的大小;
(2)若为的中点,且,求的最大值.
【答案】(1)
(2)的最大值为18
【解析】
【分析】(1)由正弦定理得到,再由余弦定理得到,故;
(2)由余弦定理得,由基本不等式求出最大值
【小问1详解】
由正弦定理(为外接圆半径),
将,代入,
可得,
化简后得到,即.
根据余弦定理,把代入可得.
因为,所以;
【小问2详解】
在中,根据余弦定理.
因为为中点,设,已知,
则,即.
根据基本不等式(当且仅当时取等号).
所以,即,当且仅当时取等号.
将代入,可得,
解得,,满足条件,所以的最大值为18.
16. 已知函数.
(1)讨论函数的单调性;
(2)若函数有三个极值点,求实数的取值范围.
【答案】(1)在和上单调递减,在上单调递增
(2)
【解析】
【分析】(1)通过导数讨论函数单调性;
(2)因有三个极值点,即有三个不相等的正实根,从而再将问题转换为两函数图象的交点个数,进而确定的取值范围.
【小问1详解】
函数的定义域为.
,因此,
当时,,故单调递减;
当时,,故单调递减;
当时,,故单调递增.
综上,在和上单调递减,在上单调递增.
【小问2详解】
函数,定义域为.
,易知时,,若时,,
但是易证在上恒成立,故时,是的一个极小值点.
当,易知是的一个极值点.
所以是的一个极值点.
因为有三个极值点,因此在上有两个不同的根,且.不妨设.
当时,该方程只有1个根,不满足题意,故.
因此方程可等价于.
设,,上述方程有两个不同的根,等价于该两函数的图象有两个交点.
当时,由于,,且单调递增,而单调递减,
故两函数图象在上没有交点,不符合题意,故.
因为,设图象的一条过原点的切线方程为,其中切点为.
故,解得,即该切线方程为.
因此,只有当时,函数与的图象才有两个交点,且.
此时,有三个不等实根,即有三个极值点,因此.
故.
17. 如图所示的几何体中,底面ABCD为直角梯形,,,四边形PDCE为矩形,平面平面ABCD,F为PA的中点,N为PC与DE的交点,,.
(1)求证:平面;
(2)若G是线段CD上一点,平面PBC与平面EFG所成角的余弦值为,求DG的长.
【答案】(1)因为四边形PDCE为矩形,则N为PC的中点,连接,
在中,F,N分别为PA,PC的中点,则有,
而直线平面,平面,
所以平面;
(2).
【解析】
【分析】(1)连接,证明,利用线面平行的判定定理即得;
(2)利用坐标法,根据面面角的向量求法即得.
【小问1详解】
略
【小问2详解】
因为平面平面,,平面平面,平面,
所以平面,又,,故,
以D为原点,分别以DA,DC,DP所在直线为x,y,z轴,建立空间直角坐标系,
则,
设,,
所以,,,
设平面PBC的法向量为,则,
令,得,
设平面的法向量为,则,
令,得,
所以,
整理可得,
解得或 (舍去),
即DG的长为.
18. 已知圆心在原点,且与直线相切,它与x轴分别相交于A,B,过点的直线l交圆O于M,N.
(1)求弦长MN的最小值,并求此时直线l的方程;
(2)当的面积取得最大值时,将圆沿轴折成直二面角,如图,在上半圆上是否存在点,使平面与平面的夹角的正弦值为,若存在,求的长,若不存在,说明理由;
(3)在圆上任取一点,过作轴的垂线段,为垂足,当在圆上运动时,线段的中点的轨迹记为曲线,曲线与直线交于,直线与直线相交于,在定直线上,直线与直线相交于,在定直线上,判断直线,的位置关系,并证明.
【答案】(1)最小值为,
(2)存在,
(3)重合,证明见解析
【解析】
【分析】(1)由与直线相切得到圆心到直线的距离等于圆的半径,利用点到直线的距离求出圆的半径,从而得到圆O的方程,分别按照直线l的斜率为0和斜率不为分别求解,当斜率不为时,设,利用点到直线的距离公式求出圆心到直线的距离,则代入数值及的范围得解;
(2)易知直线l的斜率不为0,设,即,由(1)知,,求出,利用对勾函数的单调性可以得到,建立空间直角坐标系,如图,求出平面BMN的法向量和平面ONQ的法向量为,利用向量的数量积求出,得到的坐标,从而得到的值.
(3)法一:设,,,通过联立和,消去得到的一元二次方程,求出,利用韦达定理得到,,计算得到,设出直线的方程,这两个方程通过联立方程组解得的值,结合,得到的值,从而得到点T在定直线上,求出的方程,代入,得到的一元二次方程,设,,利用根与系数的关系求出,,计算得到,从而得到S在定直线上,从而得到与重合.法二:写出直线的方程,过定点,从而得到,,,通过联立方程组得到;写出直线的方程,过定点,从而得到,,,通过联立方程组得到,从而得到与重合.
【小问1详解】
由题意得圆的半径,则圆O的方程为,
当直线l的斜率为0时,此时,
当直线l的斜率不为0,设,即,
则圆心到直线的距离,
又,当且仅当时等号成立,
此时直线l的方程为,
所以弦长MN的最小值为,直线l的方程为.
【小问2详解】
易知直线l的斜率不为0,设,即,
由(1),,,
又,化简得,
令,则,所以,
又,故最大时,由对勾函数的单调性可得,故此时,
建立空间直角坐标系,如图,则,,,
所以,,
设平面BMN的法向量为,
则,即,取,则,
设,其中,
则,,
设平面ONQ的法向量为,
则,即,取,
易得,
所以,
解得,所以,则.
【小问3详解】
法一:设,,,联立,
化简得,
,所以,,
所以,
设,,联立,
得,
又,代入得,
即点T在定直线上,
设线段的中点为,则,
因为在圆上,则有 ,
联立,化简得,
设,,则,,
所以,同理,S在定直线上,所以与重合.
法二: ,过定点,
所以,,,联立得:;
,过定点,
所以,,,联立得:;
所以与重合.
19. 已知函数.
(1)证明:当时,;当时,.
(2)正项数列满足:,,证明:
(i)数列递减;
(ii).
【答案】(1)设,
则,
令得,
令得,
所以在上单调递减,在上单调递增,
则,
即,
则当时,即;
时,即.
(2)(i)因为数列各项为正,
要证数列递减,只需证明,
即证,又,
所以即证,
令,
不等式化为,
设,
则,恒成立,
故在上单调递增,
则恒成立,
即在上恒成立,
则原命题得证.
(ii)先证明:,
即证,
设,
则
,
所以在上单调递增,
则,则所证不等式成立.
又,,
所以,,
所以,,
则当时,
,
又当时,
,
故成立.
【解析】
【分析】(1)先证明,继而可得结论.
(2)(i)要证数列递减,只证,即证,换元后,利用导数证明即可;(ii)先证,继而得,则,根据条件,求和即可.
【小问1详解】
略
【小问2详解】
(i)略
(ii)略【点睛】
本题第一问的关键点是:先证明,继而分和,变化不等式,可得到结论;本题第二问的关键是(i):构造不等式,不等式化为,
利用换元法,设,构造函数,利用导数证明;(ii)先证明,继而得到,,再结合等比数列的前和求解.
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本试卷共4页,19题,满分150分,考试用时120分钟.
注意事项:
1.答卷前,考生务必填写答题卡上的有关项目.
2.作答选择题时,选出每小题答案后,用2B 铅笔在答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑;如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案,答案不能答在试卷上.
3.非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答,答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上;如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新的答案;不准使用铅笔和涂改液.不按以上要求作答无效.
4.考生必须保持答题卡的整洁.考试结束后,将答题卡交回.
一、选择题: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. 已知集合,则( )
A. B.
C. D.
2. 已知复数,则( )
A. 1 B. 2 C. D.
3. 已知双曲线C经过点,且对称轴都在坐标轴上,其渐近线方程为,则双曲线C的方程为( )
A. B. C. D.
4. 函数是定义在上的奇函数,当时,,则( )
A. 1 B. -1 C. D. 2021
5. 已知直线.圆,则( )
A. l过定点 B. l与C一定相交
C. 若l平分C的周长,则 D. l被C截得的最短弦的长度为4
6. 已知某几何体的三视图如图所示,则该几何体的表面积为( )
A. B.
C. D.
7. 已知,,若,则( )
A. B. C. D.
8. 已知,则实数的大小关系为( )
A. B.
C. D.
二、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. 北京时间2024年7月27日,我国射击健将黄雨婷、盛李豪在奥运会上战胜韩国选手,摘夺了射击混合团体10米气步枪金牌,通过赛后数据记录得到其中一名选手的得分分别为7,12,13,18,18,20,32,则( )
A. 该组数据的极差为26
B. 该组数据的众数为18
C. 该组数据的75%分位数为19
D. 若该组数据去掉一个最高分和最低分,则这组数据的方差变小
10. 关于 的展开式,下列说法中正确的是( )
A. 各项系数之和为1
B. 第二项与第四项的二项式系数相等
C. 常数项为60
D. 有理项共有4项
11. 如图,在棱长为a的正方体中,M,N分别是AB,AD的中点,P为线段上的动点(不含端点),则下列结论中正确的是( )
A. 三棱锥的体积为定值
B. 异面直线BC与MP所成的最大角为45°
C. 不存在点P使得
D. 当点P为中点时,过M、N、P三点的平面截正方体所得截面面积为
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 袋子中装有8球,其中6个黑球,2个白球,若依次随机取出2个球,则在第一次取到黑球的条件下,第二次取到白球的概率为__________;若随机取出3个球,记取出的球中白球的个数为,则的数学期望__________.
13. 已知,,且,则的最小值是_____________.
14. 设.若函数的定义域为,则关于的不等式的解集为__________.
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. 已知在中,,其中内角的对边分别为.
(1)求角的大小;
(2)若为的中点,且,求的最大值.
16. 已知函数.
(1)讨论函数的单调性;
(2)若函数有三个极值点,求实数的取值范围.
17. 如图所示的几何体中,底面ABCD为直角梯形,,,四边形PDCE为矩形,平面平面ABCD,F为PA的中点,N为PC与DE的交点,,.
(1)求证:平面;
(2)若G是线段CD上一点,平面PBC与平面EFG所成角的余弦值为,求DG的长.
18. 已知圆心在原点,且与直线相切,它与x轴分别相交于A,B,过点的直线l交圆O于M,N.
(1)求弦长MN的最小值,并求此时直线l的方程;
(2)当的面积取得最大值时,将圆沿轴折成直二面角,如图,在上半圆上是否存在点,使平面与平面的夹角的正弦值为,若存在,求的长,若不存在,说明理由;
(3)在圆上任取一点,过作轴的垂线段,为垂足,当在圆上运动时,线段的中点的轨迹记为曲线,曲线与直线交于,直线与直线相交于,在定直线上,直线与直线相交于,在定直线上,判断直线,的位置关系,并证明.
19. 已知函数.
(1)证明:当时,;当时,.
(2)正项数列满足:,,证明:
(i)数列递减;
(ii).
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