内容正文:
数学学科试题
本试卷满分150分,考试时间120分钟.
注意事项:
1.答卷前,考生务必将条形码粘贴在答照卡相应位置,并且把自己的姓名、准考证号填写在答题卡上.
2.答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑.如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号.答非选择题时,将答案写在答题卡相应位置上.写在本试卷上无效.
3.考试结束后,只上交答题卡,试卷不回收.
一、单选题:本大题共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. 设集合,若,则( )
A. -3 B. C. 1 D. 3
2. 已知函数,若,则实数的取值范围是( )
A. (-∞,2) B. (2,+∞)
C. (-∞,-2) D. (-2,+∞)
3. 甲、乙等6人参加某次会议,会议安排其前后两排入座,每排3人(如图所示),其中甲坐后排,乙与甲前后、左右均不相邻,则不同的坐法种数共有( )
A. 144种 B. 168种 C. 192种 D. 216种
4. 已知双曲线,过左焦点F作斜率为的直线与双曲线的一条渐近线相交于点A,且A在第一象限,若(O为坐标原点),则双曲线C的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
5. 若复数(其中为虚数单位),则 的共轭复数的虚部是( )
A. 1 B. C. D.
6. 已知,,直线与曲线相切,则的最小值为( )
A. B. C. D.
7. 已知抛物线的焦点为 ,动点 在 上,点 与点关于直线对称,则的最小值为( )
A. B. C. D.
8. 函数,若恒成立,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
二、多项选择题:本大题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,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. 已知数列是公差不为0的等差数列,前 项和为,满足,下列选项正确的有( )
A. B.
C. 最小 D.
10. 已知复数 满足,则下列说法正确的是( )
A. B.
C. 若,则 D. 若,则
11. 设函数,则( )
A. B.
C. 曲线存在对称轴 D. 曲线存在对称中心
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.将答案填在答题卡相应的位置上.
12. 展开式的第4项的二项式系数是___________.(用数字作答)
13. 已知平面向量在方向上的投影向量模长为,则___________.
14. 已知正方体的棱长为1,点P在正方体的内切球表面上运动,且满足平面,则的最小值为______.
四、解答题:本大题共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. 某地举办业余乒乓球联赛,比赛分“有缝球型”和“无缝球型”两个赛区,从该地区抽取部分选手进行调研,相关数据如下表:
喜欢用有缝球
喜欢用无缝球
直拍打法选手
18
30
横拍打法选手
20
12
(1)能否有95%以上的把握认为不同打法的选手对于有缝球和无缝球的喜好有影响?
(2)若从参加调研的“横拍打法”选手中用分层抽样的方法抽取8名选手,按照各自喜爱的球型参加相应赛区的比赛.现从8名选手中选3人,用AI监测他们的比赛数据.
①求两个赛区都有人被选中的概率;
②用表示被选3人中“喜欢用无缝球”的人数,求的分布列和期望.
附:,
0.100
0.050
0.010
2.706
3.841
6.635
16. 如图,在平面四边形 中,, 在边上,,,的面积为,记.
(1)若,求线段 的长度;
(2)当 为何值时,线段 的长度最小?求出该最小值.
17. 在四棱锥中,底面 是矩形且,侧面是正三角形且垂直于底面 , 是的中点, 为 的中点,求:
(1)异面直线 与 所成角的余弦值;
(2)点 到平面的距离;
(3)二面角的余弦值.
18. 马尔可夫链是因俄国数学家安德烈·马尔可夫得名,其过程具备“无记忆”的性质,即第次状态的概率分布只跟第 次的状态有关,与第次状态是“没有任何关系的”.现有甲、乙两个盒子,盒子中都有大小、形状、质地相同的2个红球和1个黑球.从两个盒子中各任取一个球交换,重复进行次操作后,记甲盒子中黑球个数为,甲盒中恰有1个黑球的概率为,恰有2个黑球的概率为.
(1)求的分布列;
(2)求数列的通项公式;
(3)求的期望.
19. 已知椭圆 :的焦距为2,且过点.
(1)求C的标准方程;
(2)过点作两条斜率存在且不为零的直线,分别交 于 和,满足.
(i)证明:,的斜率之和为定值;
(ii)求四边形面积的最大值.
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数学学科试题
本试卷满分150分,考试时间120分钟.
注意事项:
1.答卷前,考生务必将条形码粘贴在答照卡相应位置,并且把自己的姓名、准考证号填写在答题卡上.
2.答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑.如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号.答非选择题时,将答案写在答题卡相应位置上.写在本试卷上无效.
3.考试结束后,只上交答题卡,试卷不回收.
一、单选题:本大题共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. 设集合,若,则( )
A. -3 B. C. 1 D. 3
【答案】B
【解析】
【详解】则,因为 ,所以 ,
所以,解得:或.
当时,,,,不符合条件.
当时,,,,符合条件.
综上,.
2. 已知函数,若,则实数 的取值范围是( )
A. (-∞,2) B. (2,+∞)
C. (-∞,-2) D. (-2,+∞)
【答案】A
【解析】
【分析】先判断函数单调性,然后利用其单调性解不等式.
【详解】解:当时,,其对称轴为且函数图像开口向上,所以在上为增函数,且
当时,,其对称轴为 且函数图像开口向下,所以在上为增函数,且,
所以 在 上为增函数,
因为,
所以,解得,
故选:A
【点睛】此题考查了分段函数的单调性,由函数的单调性解不等式,属于基础题.
3. 甲、乙等6人参加某次会议,会议安排其前后两排入座,每排3人(如图所示),其中甲坐后排,乙与甲前后、左右均不相邻,则不同的坐法种数共有( )
A. 144种 B. 168种 C. 192种 D. 216种
【答案】C
【解析】
【分析】讨论甲坐的位置,然后根据分类加法计数原理求解即可.
【详解】如图所示,甲坐位置①,乙有3种选择,其他人不同坐法有种,共有种不同坐法;
甲坐位置②,乙有2种选择,其他人不同坐法有种,共有种不同坐法;
甲坐位置③,乙有3种选择,其他人不同坐法有种,共有种不同坐法,
所以不同坐法种数共有种.
故选:C
4. 已知双曲线,过左焦点F作斜率为的直线与双曲线的一条渐近线相交于点A,且A在第一象限,若(O为坐标原点),则双曲线C的渐近线方程为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】求出直线 的方程,以及与渐近线方程联立,进而通过,转化求解双曲线 的渐近线方程.
【详解】解法一 由题意可得直线的方程为,双曲线C过第一、三象限的渐近线的方程为.由得,所以.因为,所以,整理可得,即,所以双曲线C的渐近线方程为,
解法二 设双曲线C的右焦点为,连接,因为,所以,所以为直角三角形,,因为直线的斜率为,所以,又,所以,令,则,由勾股定理得,所以,即,所以,所以,,则双曲线C的渐近线方程为.
解法三 设双曲线的右焦点为,连接,因为,所以,所以为直角三角形,,即点A在以为直径的圆上,所以.因为直线的斜率为,所以,所以,则双曲线C的渐近线方程为,
故选:B.
【点睛】本题考查双曲线的简单性质的应用,渐近线方程的求法,属于基础题.
5. 若复数(其中为虚数单位),则 的共轭复数的虚部是( )
A. 1 B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】先确定满足关系,,,,再证明,由此求结论.
【详解】因为,所以,
所以,,,,
所以,
所以复数,,
所以
即,
所以 的共轭复数为,其虚部为 .
6. 已知,,直线与曲线相切,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】设切点为,求导,根据导数的几何意义结合相切,得到,解得,再代入得,再利用基本不等式“1”的妙用求最值即可.
【详解】由求导得,
设切点为,则切点,
由切点在切线上得,.
,
当且仅当,即时等号成立,
所以的最小值为 .
故选:D.
7. 已知抛物线的焦点为 ,动点 在 上,点 与点关于直线对称,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】根据对称性可得,即点 为 的准线与 轴的交点,作垂直于 的准线于点,结合抛物线的定义可知(),结合图象可得当直线与 相切时,最小,求出切线的斜率即可得答案.
【详解】依题意,,,设,则,解得,
即,点 为 的准线与 轴的交点,
由抛物线的对称性,不妨设点M位于第一象限,作垂直于 的准线于点,
设,由抛物线的定义得,于是,
当直线与 相切时, 最大,最小,取得最小值,此时直线的斜率为正,
设切线的方程为,由消去x得,
则,得,直线的斜率为 ,倾斜角为,
于是,,所以的最小值为.
故选:A
8. 函数,若恒成立,则的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】先化简结合对数函数单调性得出,再构造,根据导函数得出函数单调性即可求解.
【详解】由题设在上恒成立,
知 ,此时在上都单调递增,
所以只需在上的零点相同,
即,所以,
令,则,
当时, ,即在上单调递增,
当时, ,即在上单调递减,
所以,即的取值范围是.
故选:D
二、多项选择题:本大题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,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. 已知数列是公差不为0的等差数列,前 项和为,满足,下列选项正确的有( )
A. B.
C. 最小 D.
【答案】AB
【解析】
【分析】由题意可得,根据等差数列的性质和等差数列前n项和公式计算,逐一判断选项即可.
【详解】因为 是等差数列,设公差为,
由,得,即,故A正确;
又,故B正确;
当, 是单调递增数列,,
所以当时,当时,所以或最小;
当, 是单调递减数列,,
所以当时,当时,所以或最大,故C错误;
又,因为,所以,故D错误.
故选:AB.
10. 已知复数 满足,则下列说法正确的是( )
A. B.
C. 若,则 D. 若,则
【答案】ABC
【解析】
【分析】设,得到其在复平面的点坐标,设,证明,从而得到点的轨迹为椭圆,然后得到椭圆方程.结合椭圆中线段分别计算各个选择中的结果即可.
【详解】设,则复数 在复平面内对应点,设,
则,同理,
∴,即点的轨迹为椭圆,且椭圆长半轴,焦半径,
∴短半轴,∴点的轨迹方程为:,
A选项:,A选项正确;
B选项:,B选项正确;
C选项:若,即,令 ,则,∴,C选项正确;
D选项:,若,则或,当时,,此时;当时,,此时,D选项错误.
故选:ABC.
11. 设函数,则( )
A. B.
C. 曲线存在对称轴 D. 曲线存在对称中心
【答案】ABC
【解析】
【分析】通过可发现函数具有对称轴及最大值,
再利用函数对称中心的特点去分析是否具有对称中心,再将化为
,通过数形结合判断是否成立.
【详解】函数解析式可化为:,
因为函数的图象关于直线对称,且函数的图象也关于直线对称,故曲线也关于直线对称,选项C正确;
当时,函数取得最大值 ,此时取得最小值,
故,选项A正确;
若,则,
令,则恒成立,
则在 上递增,又,
所以当时,;当时,;
作出和的图象如图所示:
由图象可知成立,即,选项B正确;
对于D选项,若存在一点使得关于点对称,则,
通过分析发现不可能为常数,故选项D错误.
故选:ABC.
【点睛】本题考查函数的综合应用,涉及函数的单调性与最值、对称轴于对称中心、函数与不等式等知识点,难度较大. 对于复杂函数问题一定要化繁为简,利用熟悉的函数模型去分析,再综合考虑,注意数形结合、合理变形转化.
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.将答案填在答题卡相应的位置上.
12. 展开式的第4项的二项式系数是___________.(用数字作答)
【答案】
【解析】
【详解】展开式的第4项的二项式系数是.
13. 已知平面向量在方向上的投影向量模长为,则___________.
【答案】
【解析】
【分析】先求,,再结合定义求向量在方向上投影向量的模长,列方程可求结论.
【详解】因为,,所以 ,
所以
所以向量在方向上投影向量的模长为,又,
所以 ,
因此.
14. 已知正方体的棱长为1,点P在正方体的内切球表面上运动,且满足平面,则的最小值为______.
【答案】
【解析】
【分析】根据平面平面可得点的轨迹是平面与正方体内切球的交线,根据点与圆的位置关系可求得AP的最小值.
【详解】由题意得,正方体内切球的球心为正方体的中心,记为点 ,内切球半径.
∵,平面,平面,
∴平面,同理可得平面,
∵平面,,∴平面平面,
∵平面,∴平面,故点的轨迹是平面与正方体内切球的交线,此交线为圆,记圆心为.
如图,以 为原点建立空间直角坐标系,则,,,,
∴,,.
设平面的法向量为,则,
令,则,故,
∴点 到平面的距离为,
∴圆的半径为,
由得,,
∴,
∴的最小值为.
故答案为:.
四、解答题:本大题共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. 某地举办业余乒乓球联赛,比赛分“有缝球型”和“无缝球型”两个赛区,从该地区抽取部分选手进行调研,相关数据如下表:
喜欢用有缝球
喜欢用无缝球
直拍打法选手
18
30
横拍打法选手
20
12
(1)能否有95%以上的把握认为不同打法的选手对于有缝球和无缝球的喜好有影响?
(2)若从参加调研的“横拍打法”选手中用分层抽样的方法抽取8名选手,按照各自喜爱的球型参加相应赛区的比赛.现从8名选手中选3人,用AI监测他们的比赛数据.
①求两个赛区都有人被选中的概率;
②用表示被选3人中“喜欢用无缝球”的人数,求的分布列和期望.
附:,
0.100
0.050
0.010
2.706
3.841
6.635
【答案】(1)有95%以上的把握
(2)①
②
0
1
2
3
期望为
【解析】
【分析】(1)根据表中数据及公式计算判断;
(2)①根据抽样比从各层中抽取相应人数,再利用古典概型概率计算公式求解; ②利用超几何分布计算即可求得分布列与期望.
【小问1详解】
假设不同打法的选手对于有缝球和无缝球的喜好没有影响.
所以有95%以上的把握认为不同打法选手对于有缝球和无缝球的喜好有影响.
【小问2详解】
①根据分层抽样可知,各层的抽样比为,所以从喜欢用有缝球的选手中选取人,从喜欢用无缝球的选手中选取人,
记“两个赛区都有人被选中”为事件 ,
则.
所以两个赛区都有人被选中的概率为.
② 的分布列与期望
表示被选3人中“喜欢用无缝球”的人数,服从超几何分布,可能取值为 :
.
分布列:
0
1
2
3
.
16. 如图,在平面四边形 中,, 在边上,,,的面积为,记.
(1)若,求线段 的长度;
(2)当 为何值时,线段 的长度最小?求出该最小值.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)根据面积求出,再在中利用余弦定理可得;
(2)设,根据面积求出,再在中利用正弦定理可得 ,结合辅助角公式、二倍角公式化简 ,最后利用三角函数求最值即可.
【小问1详解】
因为的面积为,,,
所以,则,
在中利用余弦定理得,
所以线段 的长度为.
【小问2详解】
设,
因为的面积为,,所以,则,
因为,所以,
因为,所以
在中利用正弦定理可得,,
则
,
因为,所以,则,
则,则,
等号成立时,则,即,
故当时线段 的长度最小,最小为.
17. 在四棱锥中,底面 是矩形且,侧面是正三角形且垂直于底面 , 是的中点, 为 的中点,求:
(1)异面直线 与 所成角的余弦值;
(2)点 到平面的距离;
(3)二面角的余弦值.
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【分析】(1)先建立空间直角坐标系,然后列出的坐标,进而根据向量夹角的余弦公式计算即可.
(2)先根据坐标求出平面的法向量坐标,然后根据向量的数量积求出点 到平面的距离.
(3)求出平面的法向量坐标,然后根据向量夹角的余弦公式计算即可.
【小问1详解】
以 为原点,如图建立空间直角坐标系,因为,
则.
所以.
所以异面直线 与 所成角的余弦值为.
【小问2详解】
因为,设平面的法向量为.
则,两式相减得.
令,则,所以.
因为,所以点 到平面的距离为
.
【小问3详解】
因为平面,所以是平面的一个法向量,
由于平面的法向量为.
所以二面角的余弦值为.
18. 马尔可夫链是因俄国数学家安德烈·马尔可夫得名,其过程具备“无记忆”的性质,即第次状态的概率分布只跟第 次的状态有关,与第次状态是“没有任何关系的”.现有甲、乙两个盒子,盒子中都有大小、形状、质地相同的2个红球和1个黑球.从两个盒子中各任取一个球交换,重复进行次操作后,记甲盒子中黑球个数为,甲盒中恰有1个黑球的概率为,恰有2个黑球的概率为.
(1)求的分布列;
(2)求数列的通项公式;
(3)求的期望.
【答案】(1)分布列:
0
1
2
(2) (3)1
【解析】
【分析】(1)由题意分析的可能取值为0,1,2.分别求出概率,写出分布列;(2)由全概率公式得到,判断出数列为以为首项,以为公比的等比数列即可求解;(3)利用全概率公式求出求出,进而求出.
【小问1详解】
(1)由题可知,的可能取值为0,1,2.由相互独立事件概率乘法公式可知:
;;,
故的分布列如下表:
0
1
2
【小问2详解】由全概率公式可知:
,
即:,
所以,
所以,
又,
所以,数列为以为首项,以为公比的等比数列,
所以,
即:.
【小问3详解】
由全概率公式可得:
,
即:,
又,
所以,
所以,
又,
所以,
所以,
所以,
所以.
19. 已知椭圆 :的焦距为2,且过点.
(1)求C的标准方程;
(2)过点作两条斜率存在且不为零的直线,分别交 于 和,满足.
(i)证明:,的斜率之和为定值;
(ii)求四边形面积的最大值.
【答案】(1)
(2)
(i)
设P,Q的坐标分别为,,设的方程为,
联立,整理得,
所以,
,,
,
设的方程为,同理有,
所以,即,
由于,所以,即,
所以,的斜率之和为定值0.
(ⅱ)
【解析】
【分析】(1)由椭圆定义列出等式求得 ,再结合关系即可求解;
(2)(i)设P,Q的坐标分别为,,的方程为,联立椭圆方程,由韦达定理结合,求得,同理有,结合即可求证;(ii)由弦长公式结合,得到,令,结合基本不等式求得,再构造函数求导确定单调性即可求解;或,令设,构造函数,结合其单调性即可求解.
【小问1详解】
由焦距,即,可知两焦点坐标分别为,,
则,
即,,
所以 的标准方程为.
【小问2详解】
(i)略
(ⅱ)不妨设的斜率,其倾斜角为,
则四边形的面积为,
,
同理得,
由,得,
又,
所以.
设,由基本不等式得,
当且仅当等号成立,
设,,,
所以在区间上单调递减,
当时,取得最大值,
所以四边形的面积最大值为.
或
设,由基本不等式得,当且仅当等号成立,
设,
可知在区间上单调递增,当时,取得最大值,
所以四边形的面积最大值为.
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