内容正文:
2025年秋学期金坛区第一中学高三数学试卷
一、单选题:
1. 已知是虚数单位,复数满足,则( )
A. B. C. D. 5
2. “”是“”的( )
A. 必要而不充分条件 B. 充分而不必要条件
C. 充要条件 D. 既不充分也不必要条件
3. 为落实“双碳”目标,某环保组织调研10个国家2024年度的人均碳排放强度(单位:吨/人·年),得到数据如下:2,4,5,7,8,9,11,12,13,15.则该组数据的30%分位数是( )
A. 6 B. 7 C. 8 D. 9
4. 设、、,,且,则( )
A. B.
C. D.
5. 在平行四边形中,,,设,,则( )
A. B.
C. D.
6. 已知球的半径为3,正方体所有顶点均在球面上,点是棱的中点,过点作球的截面,则所得截面面积的最小值为( )
A. B. C. D.
7. 在中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,若,且.则( )
A. B. C. D.
8. 设,,,则,,的大小关系正确的是( )
A. B.
C. D.
二、多选题:
9. 关于的展开式,下列说法中正确的是( )
A. 有理项共有4项 B. 第一项与第三项的二项式系数相等
C. 常数项为60 D. 展开式的二项式系数之和为1
10. 下列说法正确的是( )
A. 函数的最大值为
B. 若,则
C. 若,则
D. 已知函数满足恒成立,则
11. 已知函数及其导函数的定义域均为,记,若,均为偶函数,则( )
A. B.
C. D.
三、填空题:
12. 已知向量,满足,,且,则________.
13. 如图,某停车场有2行4列共8个停车位,现有2辆红色汽车和2辆黑色汽车要停车,则相同颜色的车辆不停在同一行也不停在同一列的概率为___________.
14. 如图,装满水的圆台形容器内放进半径分别为3和6的两个铁球,小球与容器底和容器壁均相切,大球与小球、容器壁、水面均相切,此时容器中水的体积为_____.
四、解答题:
15. 已知函数.
(1)求函数的单调递增区间及在上的值域;
(2)若为锐角且,求的值.
16. 如图,在△ABC中,已知B,AC=4,D为BC边上一点.
(I)若AD=2,S△DAC=2,求DC的长;
(Ⅱ)若AB=AD,试求△ADC的周长的最大值.
17. 甲汽车配件厂生产了一种塑胶配件,质检人员在这批配件中随机抽取了100个,将其质量指标值(单位:分)作为一个样本,得到如图所示的频率分布直方图.且当配件的质量指标值不小于80分时,配件为“优秀品”.
(1)求这组数据的平均数(同一组中的数据用该组区间的中点值为代表);
(2)以频率估计概率,在甲配件厂生产的这批产品中随机抽取3件产品,随机变量表示:抽得的产品为“优秀品”的个数,求的分布列及数学期望;
(3)现在市场上这种塑胶配件由甲、乙、丙三个汽车配件厂供应,由长期的经验知,乙、丙两家的“优秀品”率分别为0.60,0.30三家产品数在市场中所占比例为,将三家产品混合在一起,从中抽取一件,在已知取到的为优秀品的条件下,它是由甲厂生产的概率是多少?
18. 如图,在直四棱柱中,,,,,.
(1)求证:平面;
(2)求平面与平面夹角的余弦值:
(3)若为线段上的动点,求到直线距离的最小值.
19. 已知函数:.
(1)若当时,恒成立;求实数a的取值范围;
(2)若关于x的方程有两个不同实数根;且,
(i)求实数a的取值范围;
(ii)求证:.
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2025年秋学期金坛区第一中学高三数学试卷
一、单选题:
1.已知i是虚数单位,复数z满足1=1-i,则=()
3+2i
A√29
B.3V5
C.V26
D.5
【答案】C
【解析】
【分析】先根据复数的四则运算求出复数z,再求模即可.
【详解)由,1=1-i,得zi=1-(3+21=5-i,
3+2i
所以z=5=i_5-i1-5i
=26
故选:C
2.“sin2a+c0s2B=1”是“a±β=0”的()
A.必要而不充分条件
B.充分而不必要条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
【答案】A
【解析】
【分析】利用同角三角函数的基本关系结合充分条件、必要条件的定义判断可得出结论
【详解】若sin2a+cos2B=1,则sina=sin2B,即sina=±sinβ,得不出a±B=0,如a=π±B,
所以“sin2a+cos2B=1”不是“a±B=0”的充分条件:
若a±B=0,则B=±a,可得cos2B=cos2a,即sin2a+cos2B=sin2a+cos2a=1,
所以“sin2a+cos2B=1”是“±B=0”的必要条件:
所以“sin2a+c0s2B=1”是“a士阝=0”的必要而不充分条件,
故选:A.
3.为落实“双碳”目标,某环保组织调研10个国家2024年度的人均碳排放强度(单位:吨/人·年),得到数
据如下:2,4,5,7,8,9,11,12,13,15.则该组数据的30%分位数是()
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A.6
B.7
C.8
D.9
【答案】A
【解析】
【分析】将已知数据按从小到大的顺序排列,求10×30%,结合百分位数定义求结论即可.
【详解】数据从小到大为:2,4,5,7,8,9,11,12,13,15,
又10×30%=10×0.3=3,
所以该组数据的306分位数是5+7=6.
2
故选:A
4.设a、b、c∈R,abc≠0,且a>b>c,则()
A+b>2
b+<2
B
b c
a b
C.2a>b+c
D.a+bxc
【答案】C
【解析】
【分析】利用特殊值法可判断ABD选项,利用不等式的性质可判断C选项.
【咩解】对于A选项,不妨取a=2,b=1,c=4,则品+2=2-4=-2<2,A铝
b c
对于B选项,不妨设a=-1,6=-2,C=-6,则b+C=2+3=5>2,B错,
a b
对于C选项,因为a>b>c,由不等式的基本性质可得2a>b+c,C对:
对于D选项,不妨设a=-1,b=-2,c=-2.5,则a+b=-3<-2.5=c,D错
故选:C
5.在平行四边形ABCD中,BE=EC,DF=2FC,设AE=a,AF=6,则AC=()
A.
6+36
70+
36
B.7a+
7
3
Da+6
3
4
【答案】B
【解析】
【分析】结合平行四边形的性质及平面向量的基本定理即可求解
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【详解】因为四边形ABCD为平行四边形,所以AC=AB+AD,BC=AD,DC=AB,
因为BE=EC,DF=2FC,
所以B旺-8C,DF-号DC
所以AE=AB+BE=AB+BC=AB+}AD,
3
AF-AD+DF-AD+2DC=4D+248
因为4正=a,AF=b,
丽+写0=a
AB=9」
7
所以
AD+24B-8
,解得
AD=
96-6
7
9
-36+96-6a
3
所以AC=AB+AD=二G
=d
7
7
7
7
6
7
故选:B
D
E
B
6.已知球O的半径为3,正方体ABCD-ABCD所有顶点均在球面上,点M是棱AB的中点,过点M
作球0的截面,则所得截面面积的最小值为()
A.5元
B.4π
C.3π
D.V3π
【答案】c
【解析】
【分析】根据正方体对角线长就是球的直径求出正方体的棱长,结合当OM与截面垂直时,截面圆的半径
最小,此时截面圆面积最小,进而可得答案。
【详解】设正方体棱长为a,则正方体对角线长就是球的直径2R,
球心O是正方体对角线中点,
由正方体对角线公式Va2+a2+a2=2R=6,解得a=2V3·
因为点M是棱AB的中点,当OM与截面垂直时,截面圆的半径最小,此时截面圆面积最小
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因为OA=R=3,AM=V3,勾股定理0A2=OM2+AM2,解得0M=√6,
设截面圆半径为r,则r=√R2-OM2=9-6=√3,
所以截面面积S=元r2=3元,
故选:C
D
A
D
7.在ABC中,角4,B,C的对边分别为,,c,若a=b,且smC=20+5si血9则三=(
sin2B
A.2√3
B.3V2
C.V5-1
D.6+2
2
【答案】D
【解析】
【分析】由题干条件和正弦定理得c2=2b2(1+√3sinC),再由a=b及余弦定理可得c2=2b(1-cosC),
联立化简得tanC=
5
结合角C的范围求得C=5江,代入c2=2b1-c0sC)求解即可
3
6
【详解】由sinC=21+V5sinC及正弦定理可得
sin2B
-21+5sinC9),c2=2b(1+5sinC).
由a=b及余弦定理可得c2=a2+b2-2 abcos C=2b2(1-cosC),
所以261+v5sinC9=2b0-cosC),所以V5simC=-cosC,故nC=-5
3
又0<C<,故C=,所以c2=2b21-cosC)=b22+V5,所以
6
京=2+5,
所以S=6+V2
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故选:D
8.设a=
50
100
cos,0。),c6h0则a,b,的天小关系正确的是《)7
5
A.a<b<c
B.a<c<b
C.b<c<a
D.b<a<c
【答案】D
【解析】
6
c=In
51)5
所以只要比较
50
sin 100*cos100)
的大小即可,然后分别构造函数
50
f(x)=e*-(1+sinx)(x>0),g(x)=(1+x)2-e,判断出其单调性,利用其单调性比较大小即可
51
100’c=ln
50
=1+0.022的大
小即可,
令f(x)=e-(1+sinx)(x>0),则f'(x)=e-cosx>0,所以f(x)在(0,+o)上递增,
所以f(x)>f(0),所以e>1+sinx,
所以e.o2>1+sin0.02,即x>y>1,
令g(x)=1+x)2-e,则g'(x)=1.21+x)2-e*,g"(x)=0.241+x).8-e
因为g"(x)在(0.+0)上为减函数,且g"(0)=0.24-1<0,
所以当x>0时,g"(x)<0,
所以g(x)在(0.+0)上为减函数,
因为g'(0)=1.2-1>0,g'(0.2)=1.2×1.202-e02=1.22-e2,
要比较1.22与e2的大小,只要比较ln1.22=1.2ln1.2与lne2=0.2的大小,
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O
令h(x)=(1+x)ln(1+x)-x(x>0),则h'(x)=ln(1+x)+1-1=ln(1+x)>0,
所以h(x)在上递增,所以h(x)>h(0)=0,
所以当x∈(0,+oo)时,(1+x)ln(1+x)>x,所以1.2n1.2>0.2,
所以1.22>e2,所以g'(0.2)=1.2×1.22-e02=1.22-e2>0,
所以当x∈(0,0.2)时,g'(x)>0,
所以g(x)在(0,0.2)上递增,
所以g(x)>g(0)=0,所以(1+x)12>e,
所以(1+0.02)2>e.2,所以z>x,所以z>x>y,
所以c>a>b,
故选:D
【点睛】关键点点晴:此题考查导数的应用,考查利用导数比较大小,解题的关键是对已知的数变形,然
后合理构造函数,通过导数判断函数的单调性,利用函数单调性比较大小,考查数转化思想和计算能力,
属于难题
二、多选题:
6
9.关丁
2x|
的展开式,下列说法中正确的是()
A.有理项共有4项
B.第一项与第三项的二项式系数相等
C.常数项为60
D.展开式的二项式系数之和为1
【答案】AC
【解析】
【分析】A写出通项,令-3
+3∈Z即可:B计算第一项与第三项的二项式系数即可,C令-3+3
-=0即
可;D计算26即可.
【详解】对于A,展开式的通项为T,+1=(
343
(-2x)=(-2yC6x2(r=0,1,2,3,4,5,6),
当r=0,24,6时,-3+3∈Z,所以展开式的有理项共有4项,故A正确,
2
对于B,第一项二项式系数C。=1,第三项的二项式系数C%=15,
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第一项与第三项的二项式系数不相等,故B错误:
对于C,令-3+3=0,r=2,展开式中的常数项为(←2C=4×15=60,故C正确;
对于D,展开式的二项式系数之和为2=64,故D错误.
故选:AC.
10.下列说法正确的是()
1
A函数y=sinx+cosx+sinxcosx的最大值为√2+
2
B若an0=2则3sin9+2sin0c0s0-cos'0=3
4
C.若sinx+cosx
<x<
3π
则3sinx+4cosx=0
2
D.已知函数g(x)=3sinx+acosx满足g(x)≤g
2
3
恒成立,则a=√5
【答案】ACD
【解析】
【分析】运用换元法令t=six+cosx,转化为二次函数的最值可判定A,转化为正余弦的齐次式可判定B,
运用同角三角函数的基本关系式可判定C,根据题意知当x=T时g(x取最大值可判定D
【详解】法级A:令1=smr+coex=5sm+号)e[-5,V2],则sine0ax
t2-1
2
所以y=2+1-1[-5V],当1=2时=5+分故A正确,
选项B:因为tan8=2'
1
3sin+2sinOcos0-cos0=3sin+2sin0cos0-cos203tan+2tanx-1 3
=二,故B错误;
sin20+cos20
tan2x+1
5
1
1
选项C:因为sinr+cor=5,所以(sinr+cosr)'=1+2 sincosx=7
5
24
即2 sinxcosx=-
<0,由0<x<
,所以。<x<元
25
(sinx-cosx)21-2sinxeosx=
所以n-cos=子即smr-号or=-号
4
5
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所以3sinx+4cosx=3×
44×2=0,放C正确
5
5
选项D:函数g(x)=3sinx+acosx满足g(x)≤g
π一3
恒成立,
即V9+a2=3sin
写,化简得a=V5,故D正确:
3+acos
故选:ACD
1已灯函数国及其与属数了到的定义越均为R,记8=f川,者f(行-2x2+到均为
偶函数,则()
A.f(0)=0
asl-2)-0
c.f(-2)=f(5)
D.g-1+g2)=0
【答案】BCD
【解析】
【分析】由f
?-2x为偶函数。可得3-)=八,算可别新©重器系函数与导质数的图喉的
为奇函数,再根据函数g2+x)为偶函数,得到g2+x)=g2-x),两者
结合即可符出g)-0,8-刂=g刊=一8(2)判青BD,利用联植法炭斯A
【1对于小.医为/}2为屋数,所以}-2刘层2
即f传+回,所以i3-=f到,所以八纠关于x=2对称,
则f-2)=f(5),故C正确:
对于gx),因为g2+x)为偶函数,g2+x)=g2-x),8(4-x)=gx),
所以gx)关于x=2对称,由①求导,和g(x)=f'(x),
任得*。-}小得*小*
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所以g(3-x+g(x)=0,所以g(x关于
30对
因为其定义域为R,所以g
=0,结合gx关于x=2对称,
从周期T=4×个2-引2,所以8)8[
=0,g-1=g(1)=-g(2),故B正确,D正确:
若函数∫x)满足题设条件,则函数f(x)+C(C为常数)也满足题设条件,所以无法确定∫(x)的函数
值,故A错误,
故选:BCD.
三、填空题:
12.已知向量ā,6满足|a=1,b=2,且|2a-b=2,则a+b=
【答案】√万
【解析】
【分析】2a-b=2两边平方,结合数量积的性质及条件可求a.6,再由ā+b=V(ā+b)2结合数量
积性质求结论
【详解】因为2a-b=2,所以(2ā-b)2=4a2-4a.b+b2=4,
又a=1,bl=2,所以a.b=1,
所以ā+bV(a+b)2=Va+2ab+b=V万.
故答案为:√7
13.如图,某停车场有2行4列共8个停车位,现有2辆红色汽车和2辆黑色汽车要停车,则相同颜色的车
辆不停在同一行也不停在同一列的概率为
通道
【答案】二拼0.2
5
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【解析】
【分析】首先根据分类和分步计数原理,计算相同颜色的车辆不停在同一行也不停在同一列的情况,再结
合古典概型概率公式,即可求解
【详解】先计算相同颜色的车辆不停在同一行也不停在同一列的情况种数
第一步:停红色汽车,第一辆红色汽车在第一行选一个位置有四个位置可选,第二辆红色汽车在第二行有
三个位置可选,由于两辆红色汽车可以互换,故有4×3×2=24种:
第二步:停黑色汽车,分成两种情况:若第一辆黑色汽车停在第一行且与红色汽车同列,则另一辆黑色汽
车有3种停法,若第一辆黑色汽车停在第一行且与红色汽车不同列有2种停法,此时另一辆黑色汽车有2
种停法,由于两辆黑色汽车可以互换,故有(3+2×2)×2=14种
因此,相同颜色的车辆不停在同一行也不停在同一列的情况种数共有24×14种,
8个车位停入4辆车的试验共有8×7×6×5种情况,
24×141
所以相同颜色的车辆不停在同一行也不停在同一列的概率为
8×7×6×55
故答案为:5
14.如图,装满水的圆台形容器内放进半径分别为3和6的两个铁球,小球与容器底和容器壁均相切,大球
与小球、容器壁、水面均相切,此时容器中水的体积为·
【答案】243π
【解析】
【分析】通过轴截面来分析解决圆台的上下底面半径及高,求得圆台的体积,再求容器中水的体积
【详解】作几何体的轴截面图如图,M,N分别是大球和小球的球心,
Q是圆台的轴截面等腰梯形ABCD两腰AD和BC的延长线的交点,
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B
G
G,H分别是球M和球N与圆台侧面的切点,E,F分别是与圆台上下底面的切点,
则GM⊥AQ,NH⊥AQ,QE⊥AB,QF⊥CD,
GM=EM=6,NH=NF=3,EF=18,
过N点作NK//AQ交GM于K,显然NK⊥GM,四边形NHGK为矩形,
MN=9,MK=MG-KG=MG-NH=3,
在RaK中.油∠NK-燃-号ces∠WwK=mZAK-2
,ian∠MwK=V2
4
由KI/AQ,得∠MNK=∠EQA,则sin∠EQA=},
tan∠EQA=V
4
在R△NH0中,N0=NH=9,F0=NQ-NF=6,
sin∠EQA
在RiDF0中,DF=F0-an∠E0M=3y2
2
在RIAEOA中,EQ=EF+FQ=24,AE=EQ·tan∠EQA=62,
因此图台的上底面半径4E=6N2,下底面半径DF=35,商BF=18,
1
圆台的体积V=写:EF(AE+AE,DF+DF)=567x,
而球M的体积,=号元×6=288元,球N的体积,=号元x3=36π,
4
3
3
所以容器中水的体积V'=V-'M-'=567π-288π-36π=243π.
故答案为:243π
四、解答题:
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15.己知函数f(x)=√3sin2x+2cos2x-1
(1)求函数f(x)的单调递增区间及在0,死]上的值域:
2)若0为锐角且/0)三求c0s20的值
【答关】1)单词造地区何为-号+ka爱+akeZ,位线为-l,2刘
3
(2)
6W2+1
10
【解析】
【分析】(1)利用二倍角公式、辅助角公式化简函数,再利用正弦函数的性质求解
(2)由(1)的信息,利用同角公式及差角余弦公式求解
【小问1详解】
依题意,函数f(x)=V3sin2x+cos2x=2sin(2xr+
6
由-I+2km≤2x+亚≤工+2k元,k∈Z,解得-T+km≤x≤Z+km,k∈Z,
2
62
3
6
所以函氨代心)的单调避塔区间为机-子+红名+keZ:
6
由0ss经两爱≤2r+后名,和m-2sn月
n7--1.f(x)m=2sin-2,
6
661
6
所以当x∈[0,C],fx)的值域为[-1,2].
【小问2详解】
由)知,fe=23n2x+月.由fo)=号等sn(20+名=
<0,
6
61
5
由0e0,得20+e(区,7),所以20+e(伍,7
6E6'6
6
6
所以cos20=c0s(20+2)-为]=cos(20+2)c0s+sin(20+sin
661
6
6
h
6
-26x3+x162+1
一X
52
52
10
16如图,在△48C中,已知B=号,AC=45,D为8C边上一点
(I)若AD=2,SAD4C=2√3,求DC的长;
(Ⅱ)若AB=AD,试求△ADC的周长的最大值,
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【答案】(I)DC=27;(Ⅱ)8+45.
【解析】
【分析】(I)利用三角形的面积公式,求出sn∠DAC的值,由B的范围,得到∠BAC的范围,进而确定
出∠DAC的范围,利用特殊角的三角函数值求出∠DAC的度数,再由AD,AC及cos∠DAC的值,利用余
弦定理即可求出DC的长:
D由8-营,松=0,得筑三角形D为等边三角形、可得出∠1C为子,建面等到∠D4C+LC
表示出∠DAC,在三角形ADC中,由AC,以及sn∠ADC,smnC,sin∠DAC,
表示出AD及DC,表示出三角形ADC的周长,进而即可得解.
【详解】解:(I):SD4c=2V3,AC=4V5,AD=2,
AD:AC.sin∠DAC=2B
sim∠DAC=1,
:B=F,∠DAC<∠BAC<π--2元
3
33
∠DAC=T,
6
在△4DC中,由余弦定理得:DC2=AD2+AC2-2 AD.ACcos
6
∴DC=4+48-2×2x45×5=28,
2
.DC=2W7;
《Ⅱ)AB=AD,B=3,△4BD为正三角形
:∠D4C=T-C∠ADC=2π,
3
3
AD
4V5
DC
在△ADC中,根据正弦定理,可得:sinC
sin
C
3
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.∴AD=8sinC,DC=8sin
3
∴.△ADC的周长为AD+DC+AC=8sinC+8.sin
=8(snc+3
mc94v5=8(分mc+
cosc-1
-cosC)+43
2
=8sin(C+Z)+4V5,
3
:∠ADC=
3,0<c<
2
3,
<c+<2,
3
33
:当C+交=无,即C=时,sn(C+父)的最大值为1,
32
6
3
则△ADC的周长最大值为8+4V3,
【点睛】此题属于解三角形的题型,涉及的知识有:正弦、余弦定理,三角形的面积公式,两角和与差
的正弦函数公式,正弦函数的定义域与值域,以及特殊角的三角函数值,熟练掌握定理及公式是解本题
的关键,
17.甲汽车配件厂生产了一种塑胶配件,质检人员在这批配件中随机抽取了100个,将其质量指标值(单位:
分)作为一个样本,得到如图所示的频率分布直方图.且当配件的质量指标值不小于80分时,配件为“优
秀品”
频率
个组距
0.035--
m------------
0.015
0.010-
o
5060708090100质量指标值/分
(1)求这组数据的平均数(同一组中的数据用该组区间的中点值为代表):
(2)以频率估计概率,在甲配件厂生产的这批产品中随机抽取3件产品,随机变量X表示:抽得的产品为
“优秀品”的个数,求X的分布列及数学期望;
(3)现在市场上这种塑胶配件由甲、乙、丙三个汽车配件厂供应,由长期的经验知,乙、丙两家的“优秀
品”率分别为0.60,0.30三家产品数在市场中所占比例为2:3:5,将三家产品混合在一起,从中抽取一件,
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在已知取到的为优秀品的条件下,它是由甲厂生产的概率是多少?
【答案】(1)76.5
(2)分布列见解析,E(X)=1.2
(3)0.1951
【解析】
【分析】本题主要涉及频率分布直方图、平均数的计算、二项分布以及条件概率等数学概念和定理
(1)根据频率分布直方图中平均数的计算公式,利用每组区间的中点值乘以该组的频率再求和来计算平均
数,需要先根据频率分布直方图的性质求出的值
(2)先求出甲厂产品为“优秀品”的概率,由于是有放回的抽取,所以随机变量X服从二项分布,根据二
项分布的概率公式求出分布列,再根据期望公式求出数学期望,
(3)利用全概率公式先求出取到优秀品的概率,再根据条件概率公式求出在已知取到优秀品的条件下,它
是由甲厂生产的概率
【小问1详解】
由题知,0.010+0.015+m+0.035+0.010×10=1,解得m=0.030
设x为样本数据的平均数,则
x=55×0.01×10+65×0.015×10+75×0.035×10+85×0.03×10+95×0.01×10=76.5,
故这组样本数据的平均数为76.5.
【小问2详解】
设卫表示在甲配件厂生产的这批产品中随机抽取一件产品,所抽取的产品为优秀品的概率,
由题知p=m+0.01×10=0.4,
随机变量X~B(3,0.4,X的所有可能取值为0,1,2,3,
则P(X=0)=Cg1-0.4°=0.216,
PX=1=C(1-0.4)2×0.4=0.432,
PX=2)=C3(1-0.4)×0.42=0.288,
P(X=3=C3.0.43=0.064,
:X的分布列为
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X
0
2
3
P
0.216
0.432
0.288
0.064
随机变量X的数学期望E(X)=3×0.4=1.2.
【小问3详解】
设事件A表示“取到的产品为优秀品”,B,B2,B3分别表示“产品由甲、乙、丙厂生产”,
由已知P(B=0.2,PB2)=0.3,PB3)=0.5,
PABp=0.4,PAB20=0.6,PAB0=0.3.
由全概率公式得:P(A)=∑P(B,)P(AB,D-=0.2×0.4+0.3×0.6+0.5×0.3=0.41.
由贝叶斯公式得P川B,4gP8PABP_0,2x0.4-8、0,1951.
PA
0.4141
18.如图,在直四棱柱ABCD-AB,CD中,AB⊥AC,AB=1,AC=AA=2,AD=CD=V5,
D
A
B
(1)求证:BE⊥平面ACB;
(2)求平面DAC与平面B,AC夹角的余弦值:
(3)若F为线段CD上的动点,求F到直线BE距离的最小值
【答案】(I)由直四棱柱ABCD-ABCD知,AA⊥底面ABCD,
因为ACC平面ABCD,所以AA⊥AC,
又AB⊥AC,AA∩AB=A,AA,ABC平面AAB,B,
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所以AC⊥平面AA,B,B,因为BEC平面AA,B,B,所以AC⊥BE.
因为AB=1,4C=AM=2,AE=AA.
4
AE 1 AB
所以
,∠EAB=∠ABB,=90°,
AB 2 BB
所以△ABE~△BB,A,所以∠ABE=∠AB,B,
因为∠B,AB+∠AB,B=90°,所以∠B,AB+∠ABE=90°,所以BE⊥AB,
又AC⌒AB,=A,AC,AB,C平面ACB,所以BE⊥平面ACB·
(2)
V10
10
【解析】
【分析】(1)由直棱柱的性质可得AA⊥AC,再结合AB⊥AC,可证得AC⊥平面AAB,B,则
AC⊥BE,然后根据已知的条件可得△ABE~△BB,A,从而可证得∠ABE=∠AB,B,进而可得BE⊥AB,
,最后利用线面垂直的判定定理可证得结论;
(2)由题意可证得AA,AB,AC,以A为原点,AA,AB,AC所在直线为坐标轴建立空间直角坐标系,分
别求出平面DAC与平面B,AC的法向量,从而利用向量的夹角公式可求得结果:
(3)设CF=入CD=-入,-22,0),0≤2≤1,则表示出点F的坐标,从而可表示出EF的坐标,然后表
示出F到直线BE的距离,化简可求出其最小值
【小问1详解】
略
【小问2详解】
因为AA⊥底面ABCD,AB,ACC平面ABCD,
所以AA⊥AB,AA⊥AC,因为AB⊥AC,所以AA,AB,AC两两垂直,
所以以A为原点,AA,AB,AC所在直线为坐标轴建立如图所示的空间直角坐标系,
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A
D
B
B
则400.0,B0L0.c2,0.0.DL-20j.D(-22E0,
为平面B,AC的一个法向量.
设平面DAC的一个法向量为n=(x,y,z),
因为AD1=(1,-2,2),AC=2,0,0),
i·AD=x-2y+2z=0
则
°,令2=1,则y=1,x=0,
n·AC=2x=0
平面DAC的一个法向量为n=(0,1,1).
n.EB
人1
所以Cos(i,EB)
10
·EB
1+x2
10
4
所以平面D,4C与平面B,AC夹角的余弦值为
10
【小问3详解】
设CF=1CD=(-元,-22,0),0≤元≤1,
则F2-2,-20,F-(2-2,》
设F到直线BE的距离为d,
=a网-两-
ee
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2
2-+42+
4
9+
2-16+2
1+
所以当入8时,,即F到直线E距离的最小值为
9
3
19.已知函数:fy)=ae,a∈R.
(1)若当x>0时,fx)≥x恒成立;求实数a的取值范围;
(2)若关于x的方程f(x)=1有两个不同实数根xx,;且x<x2,
(i)求实数a的取值范围;
()求证:x(2-x)x<4
【答案】(1)
e2,t∞
(2)(i)
0.
(ii)证明见解析
【解析】
【分析】(1)利用不等式分离参变量,再构造函数求导判断单调性来求最大值,即可得参数范围;
(2)()利用等式分离参变量,再构造函数求导判断单调性来求作出函数图象,从而可得参数范围;
(D利用(1)来证明为,≤4,从而把二元不等式化为一元不等式,再利用函数求导证明单调性求最大
ae-
值即可
【小问1详解】
若当x>0时,f(x)≥x恒成立,
即ae≥x恒成立,即a≥在(0,+o)上恒成立,
令g=则g-2
ex
所以当x∈(0,2)时,g'(x)>0,gx)单调递增,
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当x∈2,+o0)时g'x<0,gx单调递减,
所以g到n=g到2到-兰·所以0≥,甲a的取植范国是
4
【小问2详解】
(i)若关于x的方程f(x=1有两个不同实数根x,x2,
即a=点(xz0)有两个不同安数板5,5,
等价于)=8与(到=。总x学0的图象有两个交点。
因为-,
所以当x∈-o,0)和(0,1)时,h'(x>0,h(x)单调递增,
当x∈1,+o时,h'(x<0,h(x)单调递减,
且当x∈(-o,0)时,h(x)<0,当x∈(0,+o时,h(x>0,
所以A(=A)=。作出函数()=。产(x≠0)的图象:
所以直线y=a与h(x)=工(x≠0)的图象有两个交点的a的取值范围是
e
0,e)
(ii)方法(一)由(i)知,0<x<1<x2,由(1)知,
国为-aa小-号-
4
4
设a=
的根为x3,即a=
-≤
ex
3ae2,所以a=点44
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从面6≤5G,所以x2-出<4红2-.c2-,
4
ae2
e2
令u(x)=e(2-x,则u'x=e(1-x),
所以当x∈(0,1)时,u'(x)>0,u(x)单调递增,
从而u(<=e,从而x(2-x5,<42-.4e(2-<4
ae2
e
m方法二)由0知.0<<1<,构造丽数u叫到=三+x-2-日
e
则小号-w到=1号+
e
e
+2(x-1,
e
则1到是=到。2+号
4到=
er’
所当e0时->0,从面小小=-是2单混路
因为(0)=s0)=-2+2<0,1==>0,
所以存在x,∈(0,1),满足t(xo)=0,
此时当x∈(0,x)时,S'x<0,sx)在x∈(0,x)上单调递减,
当x∈(,1)时,S'(x)>0,sx在x∈(xo,1上单调递增,
又因为s0)=1-2>0,s1)=0,
e
所以存在x∈(0,1满足sx)=0,
当x∈0,x)时,w(x=1-+x->0,)在xe(0,x)上单调递增,
er
当x∈x,1时,u'x<0,u(x)在x∈x,1上单调递减,
又u(0)=u(1)=0,所以在(0,1)上u(x)>0恒成立,
即之>x-1+,设a=x-2+的根为,即a=5-2+3
e
则a=-+日点>-+从面有x>:
ee"
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又由a=-(x,-12+上得,x(2-x)=a心,从而x(2-x)<ae,
1又由1)知,≤,
,设a三4的根为x4,即0ex,专
e-x
所以a=戈=4
2≤
,从而≤=总,所以2-55<4
4
e exa e'x2
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