内容正文:
月考卷(二) 三角函数、解三角形、复数、平面向量
(满分:150分 时间:120分钟)
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.(2023·新课标Ⅰ卷)已知z=,则z-=( )
A.-i B. i
C. 0 D. 1
2.已知向量a=(2,3),b=(m-1,2m+1),若(a-b)∥(2a+3b),则m=( )
A.5 B. -5
C. 3 D. -3
3.在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,若a=3c,sin C=,则sin A=( )
A. B.
C. D.
4.已知函数y=sin (ω>0)的图象的一条对称轴为x=,则ω的最小值为( )
A.2 B. 4
C. 6 D. 8
5.在△ABC中,若满足,则该三角形的形状为( )
A.等腰三角形 B. 直角三角形
C.等腰直角三角形 D. 等腰三角形或直角三角形
6.在如图所示的图形中,圆的半径均为1,且相邻的圆都相切,A,B,C,D是其中四个圆的圆心,则=( )
A. B. 19
C. 2 D. 2
7.已知函数f(x)=sin ωx+cos ωx(ω>0)的零点依次构成一个公差为的等差数列,把函数f(x)的图象向右平移个单位,得到函数g(x)的图象,则函数g(x)( )
A.是偶函数 B. 图象关于直线x=对称
C.在上是增函数 D. 在区间上的值域为
8.在边长为1的菱形ABCD中,A=,若点P,Q满足,其中α,β>0,且α+β=1,则的最大值为( )
A. B. 3
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.设z1,z2为复数,且z1≠z2,下列命题中正确的是( )
A.若|z1|=|z2|,则z1=
B.若=i,则z1的实部与z2的虚部互为相反数
C.若z1+z2为纯虚数,则z1-z2为实数
D.若z1z2∈R,则z1,z2在复平面内对应的点不可能在同一象限
10.(2025·辽宁大连模拟)已知函数f(x)=sin (ωx+φ)(ω>0,0<φ<π),若f=f=1,且∀x∈,都有f(x)<1,则( )
A.y=f(x)在上单调递减
B.y=f(x)的图象关于点对称
C.直线y=-是y=f(x)图象的一条切线
D.y=f(x)的图象向右平移个单位长度后得到的图象对应的函数g(x)是偶函数
11.如图,已知长方形ABCD中,AB=3,AD=2,(0<λ<1),则下列结论正确的是( )
A.当λ=时,
B. 当λ=时,cos 〈〉=
C.对任意λ∈(0,1),⊥不成立
D. 的最小值为4
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
答案
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12.(开放题)若向量m=(0,-2),n=,写出一个与2m+n垂直的非零向量________.(答案不唯一)
13.在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知cos2C-cos2B+sin2A=sinA sin B=,且△ABC的面积为,则边c的值为________.
14.某小区有一个半径为r米,圆心角是直角的扇形区域,现计划照图将其改造出一块矩形休闲运动场地,然后在区域Ⅰ(区域ACD),区域Ⅱ(区域CBE)内分别种上甲和乙两种花卉(如图),已知甲种花卉每平方米造价是a元,乙种花卉每平方米造价是3a元,设∠BOC=θ,θ∈,种植花卉总造价记为f(θ),现某同学已正确求得:f(θ)=ar2g(θ),则g(θ)=____________;种植花卉总造价的最小值为________.
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)已知向量a=(A cos x,sin x),b=(A sin x,sin x),A>0,函数f(x)=a·(a-b)的最大值为1+.
(1)求A的值及f(x)图象的对称中心;
(2)求满足f(x)≤0的x的取值集合.
16.(15分)在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,且a cos B+b cos A=2c cos A.
(1)求角A;
(2)若向量m=(cos B,2cos A),n=的取值范围.
17.(15分)如图所示,A,B,C为山脚两侧共线的三点,在山顶P处测得这三点的俯角分别为α=30°,β=60°,γ=45°,现计划沿直线AC开通一条穿山隧道DE,经测量AD=100m,BE=34 m,BC=85 m.
(1)求PB的长;
(2)求隧道DE的长.(精确到1 m,≈1.414,≈1.732)
18.(17分)如图所示,在锐角△ABC中,D为边BC的中点,且AC=,O为△ABC外接圆的圆心,且cos ∠BOC=-.
(1)求sin ∠BAC的值;
(2)求△ABC的面积.
19.(17分)在①c cos A=a sin C;②;③.这三个条件中任选一个,补充在下面问题中,并解答.
在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且满足________.
(1)求C;
(2)若△ABC的面积为,D在边AC上,且CD=CA,求BD的最小值.
注:如果选择多个条件分别解答,则按第一个解答计分.
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月考卷(二) 三角函数、解三角形、复数、平面向量
1.A 2.B
3.C 由a=3c以及正弦定理可得sin A=3sin C,因为sin C=,所以sin A=3×.故选C.
4.B 由题意知=kπ+(k∈Z),得ω=12k+4(k∈Z),又ω>0,所以ωmin=4.故选B.
5.D 由正弦定理可得,所以sin A cos A=sin B cos B,所以sin 2A-sin 2B=0,即sin 2A=sin 2B,
所以2A=2B或2A+2B=π,即A+B=或A-B=0,所以C=或A=B,
所以△ABC是直角三角形或等腰三角形,故选D.
6.C 由题图可知,所以,
在△ACD中,AC=
=.故选C.
7.D 因为f(x)=sin ωx+cos ωx=2sin ,函数y=f(x)的零点构成一个公差为的等差数列,所以该函数的最小正周期为π.
因为ω>0,则ω==2,所以f(x)=2sin .
将函数y=f(x)的图象向右平移个单位,
得到函数g(x)=2sin [+]=2sin 2x的图象.
对于A选项,函数y=g(x)的定义域为R,且g(-x)=2sin (-2x)=-2sin 2x=-g(x),所以函数y=g(x)为奇函数,A选项错误;
对于B选项,g=2sin π=0≠±2,所以函数y=g(x)的图象不关于直线x=对称,B选项错误;
对于C选项,当x∈时,≤2x≤π,则函数y=g(x)在上是减函数,C选项错误;
对于D选项,当时,,则-≤sin 2x≤1,所以-≤g(x)≤2,所以函数y=g(x)在区间上的值域为,D选项正确.故选D.
8.C 由题意可得=1×1×cos ,由,可得,由,可得,又α+β=1,所以=(1-α),则=·=·[+(1-α)]=+α(1-α)+(1-α)2=α(1-α)+1-α+α=α(1-α)+,当且仅当α=1-α,即α=时取等号,此时β=.故选C.
9.BD 若|z1|=|z2|,如z1=1,z2=i,但不共轭,故A错误;若z1+z2为纯虚数,则z1,z2的实部互为相反数,而虚部不一定相等,所以z1-z2不一定为实数,故C错误;令z1=a+bi,z2=c+di,a,b,c,d∈R,若=i,则z1=a+bi=z2i=(c+di)i=ci-d,所以a=-d,故B正确;若z1z2=(a+bi)(c+di)=(ac-bd)+(bc+ad)i∈R,则bc+ad=0.如果z1,z2在复平面内对应的点在同一象限,那么bc,ad同号,不可能使得bc+ad=0,故D正确.故选BD.
10.BC 对于A,因为f(x)=sin (ωx+φ)(ω>0,0<φ<π),所以f(x)max=1,又f=f=1,且∀x∈,都有f(x)<1,所以最小正周期T=-=π,所以T==π,又ω>0,所以ω=2,即f(x)=sin (2x+φ),又f=sin =1,所以-+2kπ,k∈Z,解得φ=+2kπ,k∈Z,又0<φ<π,所以φ=,所以f(x)=sin ,当x∈时,2x+∈,又y=sin x 在上不单调,所以y=f(x)在上不单调,故A错误;
对于B,因为f=sin =sin 2π=0,所以y=f(x)的图象关于点对称,故B正确;
对于C,f′(x)=2cos ,设切点坐标为,则f′(x0)=2cos =-,得cos =-,所以2x0++2kπ,k∈Z或2x0++2kπ,k∈Z,解得x0=kπ,k∈Z或x0=-+kπ,k∈Z.令=-,因为-1≤sin ≤1,即-1≤-≤1,解得-,所以x0=0,即直线y=-是函数y=f(x)的图象在处的切线,故C正确;
对于D,将y=f(x)的图象向右平移个单位长度后得到g(x)=sin [+]=sin 的图象,显然g(x)是非奇非偶函数,故D错误.
11.BCD 如图,以A为坐标原点,AB,AD所在直线分别为x轴、y轴建立平面直角坐标系,则A(0,0),B(3,0),C(3,2),D(0,2),由,可得E(3λ,2).
A项,当λ=时,E(1,2),则=(1,2),=(-2,2),
设,又=(0,2),
所以得故,故A错误;
B项,当λ=时,E(2,2),则=(2,2),=(-1,2),
故cos 〈〉=,故B正确;
C项,=(3λ,2),=(3λ-3,2),
若⊥,则=3λ(3λ-3)+2×2=9λ2-9λ+4=0,
对于方程9λ2-9λ+4=0,Δ=(-9)2-4×9×4<0,
故不存在λ∈(0,1),使得⊥,故C正确;
D项,=(6λ-3,4),所以=≥4,
当且仅当λ=时等号成立,故D正确,故选BCD.
12.解析:因为m=(0,-2),n=,所以2m+n==,设a=(x,y)(xy≠0)与2m+n垂直,所以a·(2m+n)=0,即x-3y=0,令x=,则y=1,所以a=.
答案:
13.解析:因为cos2C-cos2B+sin2A=sinA·sin B,所以1-sin2C-(1-sin2B)+sin2A=sinA sin B,
即sin2B+sin2A-sin2C=sinA sin B,
由正弦定理角化边得b2+a2-c2=ab,所以cos C=,又C∈(0,π),所以C=,
由正弦定理得,即,即c2=ab.
又△ABC的面积S△ABC=ab sinC=,
所以ab=4,则c2=6,解得c=.
答案:
14.解析:S△O CE=r sin θ·r cos θ=sin θcos θ,
S扇形BOC=θr2,
∴SⅡ=sin θcos θ=(θ-sin θcos θ),
S△C OD=r cos θ·r sin θ=sin θcos θ,
S扇形AOC=r2,
∴SⅠ=r2-sin θcos θ,
f(θ)=r2-sin θcos θ+3a·(θ-sin θcos θ)=ar2,θ∈,
∴g(θ)=+θ-2sin θcos θ,θ∈,
令g′(θ)=1-2cos 2θ=0,解得θ=,
∴g(θ)在上单调递减,在上单调递增,
故g(θ)min=g=,
∴f(θ)min=ar2.
答案:θ-2sin θcos θ+ar2
15.解:(1)f(x)=a·(a-b)=(A cos x,sin x)·(A cos x-A sin x,0)=A2(cos2x-sinx cos x)==-A2sin +.
最大值为,
又A>0,所以A=.
所以f(x)=-sin +1.
令2x-=kπ(k∈Z),得x=(k∈Z),
故f(x)图象的对称中心为(k∈Z).
(2)由f(x)≤0,即-sin +1≤0,
得sin .
所以2kπ+≤2kπ+(k∈Z),
所以kπ+≤x≤kπ+(k∈Z),
即x的取值集合是[,kπ+](k∈Z).
16.解:(1)由正弦定理可知a cos B+b cos A=2c cos A等价于sin A cos B+sin B cos A=2sin C cos A,即sin C=2sin C cos A,因为sin C≠0,
所以cos A=,又A∈(0,π),所以A=.
(2)因为m=(cos B,2cos A),n=,
所以m-2n==(cos B,2cos A-cos C-1)=(cos B,-cos C),则|m-2n|2=cos2B+cos2C==1+sin ,
因为0<B<,所以-<-2B<,则有-1≤<,所以1+sin ∈,则.
17.解:(1)由题意得∠BPC=β-γ=60°-45°=15°,
∠PBC=180°-β=120°,
所以∠PCB=180°-15°-120°=45°.
在△PCB中由正弦定理得,
又sin 15°=sin (45°-30°)=,
所以PB=≈232(m).
(2)在△PAB中,∠PAB=α=30°,∠ABP=β=60°,
所以∠APB=90°,
所以AB=2PB≈464(m),
所以DE=AB-AD-BE≈464-100-34=330(m).
18.解:(1)由题意知,∠BOC=2∠BAC,
∴cos ∠BOC=cos 2∠BAC
=1-2sin2∠BAC=-,
∴sin2∠BAC=,sin∠BAC=.
(2)如图所示,延长AD至E,使AE=2AD,连接BE,CE,
则四边形ABEC为平行四边形,∴CE=AB,
在△ACE中,AE=2AD=3,
∠ACE=π-∠BAC,cos ∠ACE=-cos ∠BAC
=,
由余弦定理得,AE2=AC2+CE2-2AC·CE·cos ∠ACE,即2=2+CE2-2××CE×,
解得CE=3或CE=-5(舍去),∴AB=CE=3,
∴S△ABC=AB·AC·sin ∠BAC
=.
19.解:(1)选条件①:由c cos A=a sin C,可得b-c cos A=a sin C,
由正弦定理得sin B-sin C cos A=sin A sin C,
因为B=π-(A+C),所以sin B=sin (A+C),
所以sin A cos C+cos A sin C-sin C cos A
=sin A sin C,
故sin A cos C=sin A sin C,
又sin A≠0,于是sin C=cos C,即tan C=,
又C∈(0,π),所以C=.
选条件②:因为,所以由正弦定理及同角三角函数的基本关系式,得,
即,
因为A+B+C=π,所以B+C=π-A,
sin (B+C)=sin A,
又sin A≠0,sin B≠0,
所以cos C=,因为C∈(0,π),所以C=.
选条件③:,
由正弦定理得,
即a2-c2=ab-b2,所以a2+b2-c2=ab,
由余弦定理得cos C=,
又C∈(0,π),所以C=.
(2)由题意知S△ABC=ab sin C=,得ab=4.由余弦定理得BD2=a2+cos C=a2+,
当且仅当a=b,且ab=4,即a=时取等号,所以BD的最小值为.
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