内容正文:
二、解答题规范练
解答题规范练4
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3.(2025·广东部分重点中学模拟)近年来,中国新能源汽车产业,不仅技术水平持续提升,市场规模也持续扩大,取得了令人瞩目的成就,国产新能源汽车正逐步引领全球新能源汽车的发展潮流.某新能源汽车制造企业对某地区新能源汽车的销售情况进行了调研,数据如下:
(1)若y与x线性相关,求y关于x的经验回归方程,并估计该地区新能源汽车在2026年1月份的销量;
时间 2024年12月 2025年1月 2025年2月 2025年3月 2025年4月
月份代码x 1 2 3 4 5
销量y/千辆 14 15 16 18 19
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R
1.(2025·江西南昌二模)在三棱柱ABC-A1B1C1中,侧面ACC1A1是边长为4的正方形,BC1=2eq \r(7),AB=2,AB⊥BC.
(1)求证:平面ACC1A1⊥平面ABC;
(2)求二面角B-AC1-C的余弦值.
解:(1)证明:因为侧面ACC1A1是边长为4的正方形,所以CC1⊥AC,CC1=AC=4,
因为AB=2,AB⊥BC,所以BC=eq \r(AC2-AB2)=2eq \r(3),
因为BC1=2eq \r(7),CC1=4,
所以CCeq \o\al(2,1)+BC2=BCeq \o\al(2,1),即CC1⊥BC.
因为BC∩AC=C,BC,AC⊂平面ABC,
所以CC1⊥平面ABC,
又CC1⊂平面ACC1A1,所以平面ACC1A1⊥平面ABC.
(2)以A为坐标原点,AC,AA1所在直线分别为y轴、z轴,建立如图所示的空间直角坐标系,
因为AC=4,AB=2,BC=2eq \r(3),
所以∠BAC=eq \f(π,3),
所以A(0,0,0),B(eq \r(3),1,0),C1(0,4,4),
则eq \o(AB,\s\up16(→))=(eq \r(3),1,0),eq \o(AC1,\s\up16(→))=(0,4,4).
设平面ABC1的法向量为n1=(x,y,z),
由eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\o(AB,\s\up16(→))·n1=0,,\o(AC1,\s\up16(→))·n1=0,))可得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\r(3)x+y=0,,4y+4z=0,))
令x=1,则n1=(1,-eq \r(3),eq \r(3)),
又平面ACC1的一个法向量为n2=(1,0,0),
所以|cos〈n1,n2〉|=eq \f(|n1·n2|,|n1||n2|)=eq \f(1,\r(7)×1)=eq \f(\r(7),7),
又二面角B-AC1-C为锐角,所以其余弦值为eq \f(\r(7),7).
2.(2025·福建高三开学考试)已知{an}是各项均为正数的数列,Sn为{eq \r(an)}的前n项和,且eq \r(an),Sn,an-2成等差数列.
(1)求{an}的通项公式;
(2)求证:eq \f(1,a1)+eq \f(1,a2)+eq \f(1,a3)+…+eq \f(1,an)<eq \f(3,4);
(3)已知bn=(-1)nan,求数列{bn}的前n项和Tn.
解:(1)由eq \r(an),Sn,an-2成等差数列,得2Sn=eq \r(an)+an-2,①
当n=1时,2eq \r(a1)=eq \r(a1)+a1-2,
∴a1-eq \r(a1)-2=0,得eq \r(a1)=2(eq \r(a1)=-1舍去),
当n≥2时,2Sn-1=eq \r(an-1)+an-1-2,②
①-②得,2eq \r(an)=eq \r(an)-eq \r(an-1)+an-an-1,
∴eq \r(an)+eq \r(an-1)=an-an-1=(eq \r(an)+eq \r(an-1))·(eq \r(an)-eq \r(an-1)),
又eq \r(an)+eq \r(an-1)≠0,∴eq \r(an)-eq \r(an-1)=1,
∴{eq \r(an)}是首项为2,公差为1的等差数列,
∴eq \r(an)=2+n-1=n+1,故an=(n+1)2.
(2)证明:eq \f(1,an)=eq \f(1,(n+1)2)<eq \f(1,n2+2n)
=eq \f(1,2)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,n)-\f(1,n+2))),
故eq \f(1,a1)+eq \f(1,a2)+eq \f(1,a3)+…+eq \f(1,an)<eq \f(1,2)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,3)))+eq \f(1,2)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)-\f(1,4)))+eq \f(1,2)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)-\f(1,5)))+…+eq \f(1,2)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,n)-\f(1,n+2)))
=eq \f(1,2)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,3)+\f(1,2)-\f(1,4)+\f(1,3)-\f(1,5)+…+\f(1,n)-\f(1,n+2)))
=eq \f(1,2)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\f(1,2)-\f(1,n+1)-\f(1,n+2)))
=eq \f(3,4)-eq \f(1,2)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,n+1)+\f(1,n+2)))<eq \f(3,4).
(3)由(1),知bn=(-1)n(n+1)2,
当n为奇数时,Tn=-22+32-42+52-62+72-…-(n-1)2+n2-(n+1)2=(3-2)×(3+2)+(5-4)×(5+4)+(7-6)×(7+6)+…+[n-(n-1)](n+n-1)-(n+1)2=2+3+4+5+…+n-(n+1)2=eq \f((2+n)(n-1),2)-(n+1)2=eq \f(-n2-3n-4,2);
当n为偶数时,Tn=-22+32-42+52-62+72-…-n2+(n+1)2=(3-2)×(3+2)+(5-4)×(5+4)+(7-6)×(7+6)+…+[(n+1)-n](n+1+n)=2+3+4+…+n+(n+1)=eq \f((2+n+1)n,2)=eq \f(n2+3n,2).
综上,Tn=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(-n2-3n-4,2),n为奇数,,\f(n2+3n,2),n为偶数.))
(2)该企业为加强新能源汽车宣传推广,计划引进人工智能工具,并对宣传部门员工进行人工智能工具使用培训.为节约培训成本,需要将宣传部门部分员工调整至其他部门,剩余宣传部门员工全部参加培训.培训分为四期,每期培训的结果是否“优秀”相互独立,且每期培训中员工达到“优秀”标准的概率均为eq \f(2,3),员工至少两期培训达到“优秀”标准,才能使用人工智能工具.该企业宣传部门现有员工100人,开展培训前,员工每人每年平均为企业创造净利润12万元,开展培训后,能使用人工智能工具的员工预计每人每年平均为企业创造净利润18万元,本次培训费每人1万元(计入年度部门成本).若要确保调整后第一年,宣传部门员工创造的年净利润不低于调整前,请应用概率知识进行决策,预计最多可调整多少人去其他部门?
参考公式:eq \o(b,\s\up12(^))=eq \f(\o(∑,\s\up12(n),\s\do11(i=1)) (xi-\o(x,\s\up12(-)))(yi-\o(y,\s\up12(-))),\o(∑,\s\up12(n),\s\do11(i=1)) (xi-\o(x,\s\up12(-)))2)=2,i)eq \f(\o(∑,\s\up12(n),\s\do11(i=1))xiyi-n\o(x,\s\up12(-))\o(y,\s\up12(-)), \o(∑,\s\up12(n),\s\do11(i=1), x)-n\o(x,\s\up12(-))2)
,eq \o(a,\s\up12(^))=eq \o(y,\s\up12(-))-eq \o(b,\s\up12(^))
eq \o(x,\s\up12(-)).
解:(1)由题意得eq \o(x,\s\up16(-))=eq \f(1+2+3+4+5,5)=3,eq \o(y,\s\up16(-))=eq \f(14+15+16+18+19,5)=16.4,
eq \o(∑,\s\up16(5),\s\do14(i=1))xiyi=1×14+2×15+3×16+4×18+5×19=259,
eq \o(∑,\s\up16(5),\s\do14(i=1))xeq \o\al(2,i)=12+22+32+42+52=55,
所以eq \o(b,\s\up16(^))=2,i)eq \f(\o(∑,\s\up16(5),\s\do14(i=1))xiyi-5\o(x,\s\up16(-))\o(y,\s\up16(-)),\o(∑,\s\up16(5),\s\do14(i=1))x-5\o(x,\s\up16(-))2)
=eq \f(259-5×3×16.4,55-5×32)=1.3,eq \o(b,\s\up16(^))-eq \o(b,\s\up16(^))
eq \o(x,\s\up16(-))=16.4-1.3×3=12.5,
所以y关于x的经验回归方程为eq \o(y,\s\up16(^))=1.3x+12.5,由题意得,2026年1月份的月份代码为14,当x=14时,eq \o(y,\s\up16(^))=1.3×14+12.5=30.7,所以估计该地区新能源汽车在2026年1月份的销量为30.7千辆.
(2)记事件M为“员工经过培训后,能使用人工智能工具”,则P(M)=1-Ceq \o\al(0,4)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))
eq \s\up12(4)-Ceq \o\al(1,4)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))
eq \s\up12(1)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))
eq \s\up12(3)=eq \f(8,9),设宣传部门调至其他部门的人数为n(n∈N*),则参加培训的人数为100-n,设X为培训后能使用人工智能工具的人数,则X~Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(100-n,\f(8,9))),故E(X)=eq \f(8(100-n),9),调整后年净利润预计为eq \f(8(100-n),9)×18+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(8,9)))×(100-n)×12-(100-n)=eq \f(49(100-n),3)万元,由题意得eq \f(49(100-n),3)≥100×12,解得n≤eq \f(1300,49)≈26.5,所以预计最多可调整26人去其他部门.
4.(2025·辽宁沈阳三模)已知函数f(x)=ax-6sinx,x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2))).
(1)若曲线y=f(x)在x=eq \f(π,3)处的切线斜率为5,求实数a的值;
(2)若a=3,且关于x的方程f(x)=b有2个不相等的实数解,求实数b的取值范围;
(3)若函数F(x)=f(x)-x2+2xcosx在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2)))上单调递增,求实数a的取值范围.
解:(1)因为f(x)=ax-6sinx,所以f′(x)=a-6cosx,
由题意可得f′eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,3)))=a-6coseq \f(π,3)=a-3=5,
解得a=8.
(2)当a=3时,f(x)=3x-6sinx,x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2))),
则f′(x)=3-6cosx,由f′(x)=0可得x=eq \f(π,3),列表如下:
x
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,3)))
eq \f(π,3)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,3),\f(π,2)))
f′(x)
-
0
+
f(x)
单调递减
极小值π-3eq \r(3)
单调递增
又因为f(0)=0,feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)))=eq \f(3π,2)-6<0,
因为关于x的方程f(x)=b有2个不相等的实数解,
则直线y=b与函数f(x)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2)))上的图象有两个交点,如图所示,
由图可知,实数b的取值范围是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(π-3\r(3),\f(3π,2)-6)).
(3)由题意,当x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2)))时,F(x)=ax-6sinx-x2+2xcosx单调递增,则F′(x)=a-2x-4cosx-2xsinx≥0恒成立,令g(x)=F′(x),则g′(x)=2sinx-2xcosx-2,
因为2sinx-2<0,-2xcosx<0,
所以g′(x)<0对任意的x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2)))恒成立,
故函数F′(x)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2)))上单调递减,
所以F′(x)∈(a-2π,a-4),
因为F′(x)≥0对任意的x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2)))恒成立,
所以a-2π≥0,解得a≥2π.
因此实数a的取值范围是[2π,+∞).
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