内容正文:
高三数学试卷
命题人:梁安 审题人:刘光灿
一、单选题:本题共8小题,每小题5分,共40分在每小题给出的选项中,只有一项是符合题目要求的.
1. 已知,则( )
A. B. C. D.
2. 已知集合,,若为的真子集,则m的取值范围是( )
A. B. C. D.
3. 已知平面向量与不共线,向量,若,则实数的值为( )
A. 1 B. C. 1或 D. 或
4. 角终边经过点,则( )
A. B. C. D. 0
5. 若,是方程的两个根,则( )
A 23 B. 27
C. D.
6. 双曲线的左、右焦点分别为,,点是以为直径的圆与双曲线的一个交点,若,则双曲线的离心率为( )
A B. C. D.
7. 已知是定义在上的偶函数,且也是偶函数,若,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
8. 若圆上存在两点,直线上存在点,使得,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
二、多选题: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. 如图,在平行六面体中,以顶点A为端点的三条棱长都是1,且它们彼此的夹角都是60°,M为与的交点,若,则下列正确的是( )
A. B.
C. 的长为 D.
10. 已知抛物线的焦点为F,过点F的直线l与C交于A,B两点,D是C的准线与x轴的交点,则下列说法正确的是( )
A. 若,则直线l的斜率为 B.
C. (O为坐标原点) D. 当取最小值时,
11. 在中,角A,B,C所对边分别为a,b,c,AC的中点为M,,且,延长AC到点D,使点C为线段AD的中点,下列说法正确的是( )
A.
B. △ABD的面积的最大值为
C. 若△ABC为锐角三角形,BM的取值范围为
D. BD的最小值为
三、填空题:本题共3小题.每小题5分,共15分.
12. 若直线是曲线的切线,则_____.
13. 西部某县委将7位大学生志愿者(4男3女)分成两组,分配到两所小学支教,若要求女生不能单独成组,且每组最多5人,则不同的分配方案共有___________种.
14. 若一个等比数列有无穷多项,并且它的公比满足,则称为无穷递缩等比数列.研究发现:当时,无穷递缩等比数列的前项和(其中为首项,为公比).下图为一个容器的轴截面,该容器由,,三个球形容器构成,其中球,各有3个出口,球有4个出口,且球的3个出口中1个与相连,球的4个出口中1个与相连、1个与相连,球的3个出口中1个与相连,一个小球在容器内做无规律随机运动,当小球运动到容器外时,运动停止.已知该小球的起始位置在球内,则当运动停止时,小球位于出口外的概率约为________.
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. 2023年10月6日,哈三中举行百年校庆活动,在活动期间统计连续5天进入学校参加活动的校友数(单位:千人)如下:
日期
10月2日
10月3日
10月4日
10月5日
10月6日
第天
1
2
3
4
5
参观人数
2.2
2.6
3.1
5.2
69
(1)由上表数据看出,可用线性回归模型拟合与的关系,请用相关系数加以说明(保留小数点后两位);(若,则认为与的线性相关性很强),并求出关于的线性回归方程;
(2)校庆期间学校仅开放1号门和2号门,校友从中随机等可能选择一个进入,且出学校与进学校选择相同门的概率为.假设校友从1号门、2号门出入学校互不影响,现有甲、乙、丙、丁4名校友于10月6日回母校参加活动,设为4人中从2号门出学校的人数,求的分布列、期望及方差.
附:参考数据:.
参考公式:回归直线方程,其中.
相关系数.
16. 记为数列的前项和,已知.
(1)证明数列是等比数列;
(2)求数列的前项和.
17. 如图,在三棱柱中,侧面是矩形,.
(1)求证:平面;
(2)若
(i)求三棱柱的体积;
(ii)求平面与平面的夹角的余弦值.
18. 如图,在平面直角坐标系xOy中,椭圆的上顶点为,左焦点为,焦距为的面积为6,点为椭圆上一点,圆的面积为.
(1)求椭圆的离心率;
(2)过原点作圆的两条切线OM,ON分别交椭圆于M,N.
(i)若直线OM,ON的斜率都存在,分别记为,求的值;
(ii)求的最大值.
19. 已知函数.
(1)当时,设的一个极值点为.
(i)判断是否成立,并说明理由;(已知)
(ii)设在内的全部极值点按从小到大的顺序排列,求证:;
(2)若函数图象上恰好存在相异的两点,满足曲线在和处的切线重合,则称为曲线的“双重切点”,直线为曲线的“双重切线”,当时,直线为曲线的“双重切线”,记直线的斜率所有可能的取值为,若,证明:.
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高三数学试卷
命题人:梁安 审题人:刘光灿
一、单选题:本题共8小题,每小题5分,共40分在每小题给出的选项中,只有一项是符合题目要求的.
1. 已知,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】利用复数的乘法和共轭复数的定义可求得结果.
【详解】因为,故,故
故选:C.
2. 已知集合,,若为的真子集,则m的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】分集合是否是空集进行讨论即可求解.
【详解】当时,满足为的真子集,此时,解得.
当时,则或,解得.
综上,,即m的取值范围是 .
故选:C.
3. 已知平面向量与不共线,向量,若,则实数的值为( )
A. 1 B. C. 1或 D. 或
【答案】C
【解析】
【分析】根据平面共线定理,由向量平行,求得满足满足的方程,求解即可.
【详解】由,且均不为零向量,则,
可得,则,
整理得,解得或.
故选:C.
4. 角的终边经过点,则( )
A. B. C. D. 0
【答案】D
【解析】
【分析】根据题意,由三角函数的定义,即可得到结果.
【详解】因为角的终边经过点,
则,.
所以
故选:D
5. 若,是方程的两个根,则( )
A. 23 B. 27
C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】将问题转化为是方程的两根,再根据韦达定理以及换底公式化简求出.
【详解】可化为,
因为,是方程的两个根,
所以是方程的两根,
则,
则.
故选:C
6. 双曲线的左、右焦点分别为,,点是以为直径的圆与双曲线的一个交点,若,则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】设点在轴右侧,由双曲线定义可得,,由是直角三角形,建立等式求解即可.
【详解】如图,设点在轴右侧,则,
因为,
所以,
因为点在以为直径的圆上,
所以是直角三角形,,
即,化简得,
所以离心率.
故选:D
7. 已知是定义在上的偶函数,且也是偶函数,若,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】首先根据函数是定义在上的偶函数,,再由函数也是偶函数,变形求得函数的解析式,并求得函数的单调区间,即可求解不等式.
【详解】因为函数是定义在上的偶函数,,所以,则,
又因为函数也是偶函数,所以,得,
因为为减函数,为增函数,所以为减函数,
令,得,
所以时,,在上单调递减,
根据偶函数的性质可知,函数在上单调递增,
所以,即,即,得或,
所以不等式的解集为.
故选:D
【点睛】关键点点睛:本题的关键是根据,得到,从而求得函数的解析式.
8. 若圆上存在两点,直线上存在点,使得,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】将题干条件,结合几何知识转化为圆心到直线距离需满足,解该不等式即可求解.
【详解】当直线与圆相交时,如图所示,若A、B离直线越近时,直至与直线和圆C的两交点重合,此时,
若A、B相距越来越近时,直至A、B两点重合,此时,
所以一定存在A、B及P,使得;
当直线与圆相切时,同直线与圆相交分析可知,一定存在A、B及P,使得;
当直线与圆没有公共点时,对直线上的任一点P,若A、B相距越来越近时,直至A、B两点重合时,仍有,
另一方面,若PB与圆C相切于B,PA与圆C相切于A,此时必为该P点所能达到的最大情况,如图所示,
由图可知,,CP最短时,
即等于圆心C到直线距离d,最大,也最大,同时最大,
所以若圆上存两点,直线上存在点,使得,
则必有,解得,又因为圆的半径,
圆心到直线的距离,
所以,解得.
故选:A.
二、多选题: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. 如图,在平行六面体中,以顶点A为端点的三条棱长都是1,且它们彼此的夹角都是60°,M为与的交点,若,则下列正确的是( )
A. B.
C. 的长为 D.
【答案】BD
【解析】
【分析】AB选项,利用空间向量基本定理进行推导即可;C选项,在B选项的基础上,平方后计算出,从而求出;D选项,利用向量夹角的余弦公式进行计算.
【详解】根据题意,依次分析选项:
对于A选项,,A错误,
对于B选项,,B正确:
对于C选项,,则,
则,C错误:
对于,则,D正确.
故选:BD.
10. 已知抛物线的焦点为F,过点F的直线l与C交于A,B两点,D是C的准线与x轴的交点,则下列说法正确的是( )
A. 若,则直线l的斜率为 B.
C. (O为坐标原点) D. 当取最小值时,
【答案】ABD
【解析】
【分析】设出直线:,根据题意求出,得到斜率判定A;运用抛物线定义转化线段长度,结合基本不等式计算判定B;借助向量法计算判定C;运用抛物线定义转化长度,结合基本不等式计算判定D.
【详解】对于A,依题意得,设直线,
联立,消去x得,则,
则,解得或,
则或,
则直线l的斜率,故A正确;
对于B,,
当且仅当时等号成立,故B项正确;
对于C,因为,所以,故C项错误;
对于D,依题意有,抛物线的准线方程为,所以,
则,由抛物线的定义可得,
可得,
因为,所以
,
当且仅当时取等号,此时,故D项正确.
故选:ABD.
11. 在中,角A,B,C所对边分别为a,b,c,AC的中点为M,,且,延长AC到点D,使点C为线段AD的中点,下列说法正确的是( )
A.
B. △ABD的面积的最大值为
C. 若△ABC为锐角三角形,BM的取值范围为
D. BD最小值为
【答案】ACD
【解析】
【分析】已知等式由正弦定理和三角恒等变换化简,求角判断选项A;由余弦定理和基本不等式得,再由求最小值判断选项B;由,利用向量的数量积和三角恒等变换化简得,△ABC为锐角三角形,有,结合正弦函数的性质求取值范围判断选项C;设,由余弦定理,利用辅助角公式和正弦函数的性质求最小值判断选项D.
【详解】对于A,已知,由正弦定理得,
即,得,
则有,得,
又由于,所以,故,
而,所以,选项A正确;
对于B,在中,由余弦定理,得,
所以,所以,当且仅当时取等号,
由于,
所以的面积的最大值为,故选项B错误;
对于C,在中,由正弦定理得,
,,
由AC的中点为M,有,
,
△ABC为锐角三角形,则,得,
当,有,所以,
有,故,选项C正确;
对于D,设,所以,在中由余弦定理,
,
,,
故当,即时,
取最小值,所以的最小值为,故D选项正确.
故选:ACD
三、填空题:本题共3小题.每小题5分,共15分.
12. 若直线是曲线的切线,则_____.
【答案】3
【解析】
【分析】先根据切线斜率为3,结合导数的几何意义,求出切点横坐标,再根据切点在直线上,求出切点纵坐标,再根据切点在曲线上求的值.
【详解】因为,所以.
由,
由,所以切点为.
由.
故答案为:3
13. 西部某县委将7位大学生志愿者(4男3女)分成两组,分配到两所小学支教,若要求女生不能单独成组,且每组最多5人,则不同的分配方案共有___________种.
【答案】104
【解析】
【分析】分两种情况讨论,再由加法计数原理计算.
【详解】分组的方案有3、4和2、5两类:
第一类有种;
第二类有种;
所以共有种不同的方案.
故答案为:104
14. 若一个等比数列有无穷多项,并且它的公比满足,则称为无穷递缩等比数列.研究发现:当时,无穷递缩等比数列的前项和(其中为首项,为公比).下图为一个容器的轴截面,该容器由,,三个球形容器构成,其中球,各有3个出口,球有4个出口,且球的3个出口中1个与相连,球的4个出口中1个与相连、1个与相连,球的3个出口中1个与相连,一个小球在容器内做无规律随机运动,当小球运动到容器外时,运动停止.已知该小球的起始位置在球内,则当运动停止时,小球位于出口外的概率约为________.
【答案】
【解析】
【分析】先分析小球运动规律,记次运动后,小球位于,,三个球形容器的概率分别为.根据运动规律建立递推关系,由递推关系得出数列通项公式,再根据无穷递缩等比数列的相关说明求得"运动停止前,小球位于球的概率",进而得到"当运动停止时,小球位于出口外的概率".
【详解】记小球从一个球形容器运动到其相邻的球形容器为一次运动.记次运动后,小球位于,,三个球形容器的概率分别为.
根据马尔可夫链,可知:当时,,
化简,整理得:当时,.
特别地,可分析知,小球到达球需奇数次运动,偶数次运动后不能到达球,
所以认为当为偶数时,.
当为奇数时,因为小球起始位置在球内,所以,所以.
因为小球到达球需偶数次运动,奇数次运动后不能到达球,
所以认为当为奇数时,.
当为偶数时,为奇数,所以
记数列的前项和为,则,其中为偶数.
由题意知,为无穷递缩等比数列,当时,.
即当运动停止前,小球位于球的概率约为.
所以当运动停止时,小球位于出口外的概率约为.
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. 2023年10月6日,哈三中举行百年校庆活动,在活动期间统计连续5天进入学校参加活动的校友数(单位:千人)如下:
日期
10月2日
10月3日
10月4日
10月5日
10月6日
第天
1
2
3
4
5
参观人数
2.2
2.6
3.1
5.2
6.9
(1)由上表数据看出,可用线性回归模型拟合与的关系,请用相关系数加以说明(保留小数点后两位);(若,则认为与的线性相关性很强),并求出关于的线性回归方程;
(2)校庆期间学校仅开放1号门和2号门,校友从中随机等可能选择一个进入,且出学校与进学校选择相同门的概率为.假设校友从1号门、2号门出入学校互不影响,现有甲、乙、丙、丁4名校友于10月6日回母校参加活动,设为4人中从2号门出学校的人数,求的分布列、期望及方差.
附:参考数据:.
参考公式:回归直线方程,其中.
相关系数.
【答案】(1),认为与的线性相关性很强;回归方程为;
(2)分布列见解析,期望值为2,方差为1.
【解析】
【分析】(1)计算出相关系数,作出判断,并得到和,得到回归方程;
(2)设出事件,利用全概率公式得到“甲从2号门出学校”的概率,从而确定,利用二项分布的知识求出分布列,期望和方差.
【小问1详解】
,
所以认为与的线性相关性很强,
,,
故求出关于的线性回归方程为;
【小问2详解】
记“甲从2号门出学校”为事件,“甲从2号门进学校”为事件,
“甲从1号门进学校”为事件,
由题意得,,
由全概率公式可得,
同理,乙、丙、丁从2号门出学校的概率也为,
故,
所以,,
,,
,
所以分布列如下;
0
1
2
3
4
期望值为,方差为.
16. 记为数列的前项和,已知.
(1)证明数列是等比数列;
(2)求数列的前项和.
【答案】(1)证明见详解
(2)
【解析】
【分析】(1)通过,当时,两式相减得出,进行适当变形即可证明;
(2)由(1)得出的通项公式,进一步得出数列的通项公式,再利用错位相减法即可求和.
【小问1详解】
因为,①
所以当时,,②
①②得:,
即,所以,
所以,即,
当时,由①得,则,
所以数列是以公比为,首项为的等比数列.
【小问2详解】
由(1)数列是以公比为,首项为的等比数列,
所以,所以,
由,则,
所以 ,所以,
所以数列的前项和为:
,③
,④
③减④得:,
即,
所以.
17. 如图,在三棱柱中,侧面是矩形,.
(1)求证:平面;
(2)若.
(i)求三棱柱的体积;
(ii)求平面与平面的夹角的余弦值.
【答案】(1)证明见解析
(2)(i);(ii).
【解析】
【分析】(1)根据给定条件,利用余弦定理,结合勾股定理逆定理证得,再利用线面垂直的判定推理得证.
(2)(i)由(1)的信息,结合三棱锥的体积公式求解;(ii)建立空间直角坐标系,求出平面与平面法向量,再利用面面角的向量法求解.
【小问1详解】
在中,由,
得,则,
,由四边形是矩形,得,
又平面,且,
所以平面.
【小问2详解】
(i)由(1)知平面,又平面平面,
则平面平面,而,则,
由,得,即有,
取中点,连接,则,又,则,
所以.
(ii)以点为原点,直线分别为轴,轴,过点与平面垂直的直线为轴,
建立如图所示的空间直角坐标系,则,
,
设平面的法向量,则,取,得,
设平面的法向量为,则,取,得,
设平面与平面的夹角为,则,
所以平面与平面夹角的余弦值为.
18. 如图,在平面直角坐标系xOy中,椭圆的上顶点为,左焦点为,焦距为的面积为6,点为椭圆上一点,圆的面积为.
(1)求椭圆的离心率;
(2)过原点作圆的两条切线OM,ON分别交椭圆于M,N.
(i)若直线OM,ON的斜率都存在,分别记为,求的值;
(ii)求的最大值.
【答案】(1)
(2)(i);(ii)18
【解析】
【分析】(1)由焦距得,由面积得,,即可求出离心率.
(2)(i)直线与圆相切,由距离公式得关于的方程,结合椭圆方程,韦达定理得.
(ii)由得,代入椭圆化简得,用基本不等式得最大值.
【小问1详解】
依题意得,
,.
【小问2详解】
(i)依题意得圆,椭圆,点为椭圆上一点,
,.
直线,与圆相切,,.
平方整理,得为方程的两根,
.
(ii)设,由(i)知,所以,
,,
整理得,
,
由基本不等式,得,当且仅当时等号成立.
的最大值为18.
19. 已知函数.
(1)当时,设的一个极值点为.
(i)判断是否成立,并说明理由;(已知)
(ii)设在内的全部极值点按从小到大的顺序排列,求证:;
(2)若函数图象上恰好存在相异的两点,满足曲线在和处的切线重合,则称为曲线的“双重切点”,直线为曲线的“双重切线”,当时,直线为曲线的“双重切线”,记直线的斜率所有可能的取值为,若,证明:.
【答案】(1)(i)成立,理由见解析;(ii)证明见解析.
(2)证明见解析.
【解析】
【分析】(1)(i)根据极值点定义得到的等式,代入化简即可证明;
(ii)结合函数与函数图像知的取值范围,结合的等式关系,通过变化的形式,在已知的条件下判断的范围即可证明.
(2)设对应的切点为,,对应的切点为,,结合余弦函数的图象分析出只需要考虑满足、、三个条件下的情况,再联合斜率的导数求法与两点式求法相等得到、满足的等式,最后结合导数研究等式对应函数的单调性求证.
【小问1详解】
(i)成立,理由如下:
由题意得,当时,,所以,
令,则,对满足方程的有,
所以,由函数与函数的图象可知此方程一定有解,
故的一个极值点满足,
所以.
(ii)设是的任意正实根,则,由函数与函数的图象可知,对所有的正实根,存在一个非负整数,使,即为第二或第四象限角,因为,
所以在第二或第四象限变化时,变化如下,
(为奇数)
0
+
(为偶数)
+
0
所以满足的正根都为函数的极值点,
由题可知为方程的全部正实根,
且满足,
所以,
因为,,,
则,由,可得,
故得证.
【小问2详解】
当时,,
设对应的切点为,,
对应的切点为,,
由于,所以,,
由余弦函数的周期性,只要考虑的情形,
又结合余弦函数的图象,只需考虑,情形,
则,,
其中,得到,
又,,
即,,
当时,,,
令,则,,
在上单调递减,又,所以,
所以,此时,则,
故得证.
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