内容正文:
高2024级第四学期入学考试
数 学 试 卷
一、单选题(本题含8小题,每题5分,共40分)
1. 已知,则等于( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】由空间向量的坐标运算即可求解.
【详解】由题意知,.
故选:C.
2. 在等差数列中,若,则( )
A. 3 B. 6 C. 9 D. 12
【答案】B
【解析】
【分析】利用等差数列的性质求解即可.
【详解】由等差数列性质可得,又,所以,解得,
故选:B.
3. 连续抛掷一枚均匀的骰子2次,则至少有1次掷出1点的概率是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】先求出一枚质地均匀的骰子连续抛掷2次可能出现的情况和至少出现一次1点的情况,再由古典概率求解即可.
【详解】一枚质地均匀的骰子连续抛掷2次,可能出现的情况为:,
,,
,,
共种,
其中至少出现一次1点情况有:,共种,
故至少出现一次1点的概率是.
故选:B
4. 若圆与圆有3条公切线,则( )
A. 5 B. 4 C. 3 D. 2
【答案】A
【解析】
【分析】若两圆有3条公切线,则外切.我们需要先通过圆的方程,求出圆心坐标和半径,再根据两圆外切时圆心距等于两圆半径之和来求解的值.
【详解】圆,其圆心坐标为,半径.
圆,其圆心坐标为,半径.
因为两圆有3条公切线,所以两圆外切,此时圆心距.
根据两点间距离公式,圆心与的距离.
又因为,即.
移项可得.
两边平方可得,解得.
故选:A.
5. 如图,在平行六面体中,,,则的长为( )
A. B. 2 C. D. 6
【答案】A
【解析】
【分析】先应用空间向量的加法,再结合空间向量的数量积公式及运算律计算求解模长.
【详解】依题意,由,
又因为,
得,
所以.
故选:A.
6. 若实数满足,则的最大值是( )
A. B. 0 C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】将代数式转化为单位圆上的点与定点连线的斜率,利用直线与圆相切时斜率取最值,结合圆心到直线的距离公式列方程求解斜率最大值.
【详解】已知实数满足,即点在以原点为圆心,半径的单位圆上.
设,其几何意义为单位圆上任意一点与定点连线的斜率.
设直线的方程为,即
当直线与圆相切时,斜率取得最大值和最小值,
可得,解得或;
结合图象可知的最大值为.
故选:D
7. 如图,在正四棱锥中,若的面积与正四棱锥的侧面面积之和的比为,则侧面与底面所成的二面角为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】根据正四棱锥的结构特征,作出侧面与底面所成的二面角的平面角,解直角三角形即可得答案.
【详解】如图,设正四棱锥底面对角线的交点为,的中点为,
连接、、,则底面,
则为在底面上的射影,且,,
故即为正四棱锥侧面与底面所成的二面角的平面角,
设正方形的边长为,高,,
则由的面积与正四棱锥的侧面面积之和的比为,
得,解得,
故在中,,
又因为为锐角,故,
即正四棱锥侧面与底面所成的二面角为.
故选:B.
8. 已知分别为椭圆的两个焦点,为上异于顶点的任意一点,的内心为,连接MP并延长交于点,若,则的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】根据三角形内切圆的性质,结合椭圆的定义、椭圆的离心率公式、平行线等分线段定理进行求解即可.
【详解】设的内切圆与边切于点,所以该三角形内切圆的半径为,
所以,
过作,
因为,所以,
所以,
由三角形内切圆的性质可知:
,
所以,
.
故选:C
二、多选题(本题含3小题,每题6分,共18分)
9. 甲、乙两名射击运动员进行射击比赛,甲的中靶概率为0.8,乙的中靶概率为0.9,甲是否击中对乙没有影响,设“甲中靶”,“乙中靶”,则( )
A. 与与,与,与都相互独立
B. 与是对立事件
C.
D.
【答案】ACD
【解析】
【分析】根据独立事件和对立事件的定义及相关概率公式,可判断选项A和B;根据独立事件概率乘法公式可知C正确;根据对立事件概率公式可求得D正确.
【详解】因为两人射击结果没有相互影响,所以与与,与,与都相互独立,故A正确;
因为表示事件“甲中靶且乙未中靶”,表示事件“乙中靶且甲中靶”,所以这两个事件的并集并非全集,
因此二者不是对立事件,故B错误;
因为与相互独立,所以,故C正确;
,故D正确;
故选:ACD.
10. 点是棱长为2的正方体的表面上的一个动点,则( )
A. 当点在面上运动时,三棱锥的体积为定值
B. 当点在线段上运动时,与所成角的取值范围是
C. 若直线与平面所成的角为45°,则点的运动轨迹长度是
D. 设点是的中点,当在底面上运动,且满足时,的最小值为
【答案】ABD
【解析】
【分析】根据点到平面的距离为定值可知A正确,由异面直线夹角的求法找出夹角的平面角,可得B正确,利用线面角定义可知点的运动轨迹是两段线段和一段圆弧,可知C错误,建立空间直角坐标系利用长度的坐标运算可知D正确.
【详解】对于A,当点在面上运动时,点到平面的距离为正方体的棱长,
所以,所以三棱锥的体积为定值,A正确,
对于B,因为,故与所成角等于与所成角,连接,易知为等边三角形,如下图:
与夹角为,当为中点时,,夹角为,故夹角的取值范围为,B正确,
对于C,易知与平面所成的角均为,如下图所示:
只需保证点在线段上运动即可,
当点在平面内运动时,需满足到点的距离为2即可,
此时点的运动轨迹是以点为圆心的圆弧,
因此可知点的运动轨迹长度为,即C错误;
对于D,以为坐标原点,分别为轴建立空间直角坐标系,如下图:
易知,设,
则
由,得,故,
的长度,
代入,得,当时,最小,最小值为,D正确.
故选:ABD
11. 已知点、分别为双曲线的左、右焦点,点P为C右支上一动点,则下列说法正确的是( )
A. 双曲线C与双曲线有相同的渐近线
B. 若,则的周长为
C. 若,则的面积为4
D. 若M为圆上一点,则的最大值为8
【答案】ABC
【解析】
【分析】求出两条双曲线的渐近线后可判断A的正误,根据双曲线的定义可求的周长,从而可判断B的正误,根据余弦定理和双曲线定义可求焦点三角形的面积,从而可判断C的正误,根据双曲线的定义结合圆的性质可求的最大值,从而可判断D的正误.
【详解】对于A选项,双曲线,,,
故渐近线方程为,即,双曲线,,,
故渐近线方程,即,故A正确;
对于B选项,由题意可得,,
由双曲线的定义可得,
因为,,故的周长为,故B正确;
对于C选项,点P为C右支上一动点,设,
则,,
因为,所以,解得(负值舍去),
所以的面积为,故C正确;
对于D选项,圆的圆心的坐标为,半径为,
易知为双曲线的左焦点,故,
则,
当为线段的延长线与圆的交点时等号成立,
所以的最大值为,故D错误.
三、填空题(本题含3小题,每题5分,共15分)
12. 现有甲、乙两个靶,某射手向甲靶射击一次命中的概率为,向乙靶射击两次,每次命中的概率为,该射手每次射击的结果相互独立.该射手完成以上三次射击,恰好命中一次的概率为________.
【答案】
【解析】
【分析】根据独立事件乘法公式和互斥事件的加法公式可得.
【详解】记“该射手恰好命中一次”为事件,“该射手射击甲靶命中”为事件,“该射手第一次射击乙靶命中”为事件,“该射手第二次射击乙靶命中”为事件.
由题意知,,.
根据事件的独立性和互斥性,
得
.
故答案为:.
13. 已知点是抛物线上的动点,定点,则到点的距离与到轴的距离之和的最小值为__________
【答案】##
【解析】
【分析】首先求出焦点坐标与准线方程,设到轴的距离为,过点作⊥准线于点,再根据抛物线的定义计算可得.
【详解】抛物线,焦点坐标为,准线方程为,
设到轴的距离为,过点作⊥准线于点,
由抛物线焦半径公式可得,,
则,当且仅当、、三点共线时,等号成立,
其中,所以到点的距离与到轴的距离之和最小值为.
故答案为:
14. 在直三棱柱中,,,,,点是棱的中点,点在棱上运动,则点到直线的距离的最小值为_____.
【答案】
【解析】
【分析】在直三棱柱中,因为平面,,所以可以建立空间直角坐标系,利用参数设动点的坐标,利用点到直线的距离公式表示点到直线的距离,再根据函数单调性求出最值.
【详解】在直三棱柱中,因为平面,,所以三条两两垂直,所以以为原点,所在直线分别为轴建立如图所示的空间直角坐标系,则.
因为点是棱的中点,所以.
设,其中,
连接,则,,
所以点到直线的距离
.
设,,则,
所以.
所以当,即,即点与点重合时,点到直线距离取得最小值,最小值为.
故答案为:.
四、解答题(共5小题,共77分)
15. 已知的圆心在y轴上,且经过点和
(1)求的标准方程;
(2)过点的直线l与交于A,B两点.若,求直线l的方程.
【答案】(1);
(2)或
【解析】
【分析】(1)设:,结合题意建立关于b、r的方程组,解之即可得到本题的答案;
(2)根据直线l的斜率是否存在进行讨论,利用点到直线的距离公式与圆的弦长公式加以计算,可得直线l的方程.
【小问1详解】
设:,
根据题意,得,解得,
所以的标准方程为;
【小问2详解】
①当过点的直线l与x轴垂直时,直线l的方程为,
此时直线l与相交于、,可得,符合题意;
②当过点的直线l与x轴不垂直时,
设l:,即,
由直线l被截得的弦长,
可知点到直线l的距离d满足,解得,
所以,解得,
所以直线l的方程为,即,
综上所述,直线l的方程是或 .
16. 记为等差数列的前项和,已知.
(1)求数列和的通项公式;
(2)求数列的前项和.
【答案】(1),
(2)
【解析】
【分析】(1)将条件转化为首项和公差的方程,解方程求,,进而可求得数列的通项公式,再求;
(2)由题意得当时,,当时,,分别求其前项和,即可得到数列的前项和.
【小问1详解】
设等差数列的公差为,
由题意得,,
联立,解得,
则,故,
且,故.
【小问2详解】
由(1)得,
当且时,,当且时,,
当且时,,
当且时,,
即,
综上,.
17. 第15届全运会于2025年11月9日至21日在广东、香港、澳门共同举行,为引导学生重温全运会的精彩瞬间,某校举行了与全运会相关的知识竞赛,现随机抽取了100名学生的竞赛成绩,并分成五组,绘制成如图所示的频率分布直方图.
(1)求a的值;并估计抽取的100名同学成绩的平均数(同一组数据用该组的中间值代替);
(2)在、两组中,采用分层抽样的方法,从中抽取5人,求在、两组中应分别抽取几人?若从抽取的5人中,再随机选出2人,求选出的2人均来自的概率.
【答案】(1),
(2)4,1,
【解析】
【分析】(1)根据频率和为求出a的值,再利用平均数的计算方法求解即可;
(2)根据分层抽样的特点求出各层抽取的人数,再利用古典概型的概率公式求解.
【小问1详解】
由题意知,所以,
;
【小问2详解】
的频率为,的频率为,
所以在中应抽取的人数为(人).
在中应抽取的人数为(人).
在抽取4人,记作,在抽取1人,记作E.
在这5人中随机选出2人的所有可能为:
,,,,,,,,,,共10种,
其中选出的2人均来自的有:,,,,,,共6种,
即所求概率为.
18. 如图,在四棱锥中,侧面底面,且底面是矩形,,.
(1)求证:平面平面;
(2)从条件①,条件②,条件③这三个条件中选择一个作为已知,求平面与平面夹角的大小.条件①:;条件②:;条件③:.
注:如果选择的条件不符合要求,第(2)问得0分;如果选择多个符合要求的条件分别解答,按第一个解答计分.
【答案】(1)证明见解析
(2)答案见解析
【解析】
【分析】(1)要证明面面垂直,则需要通过证明线面垂直得到面面垂直,即证明平面.
(2)选条件①,顶角不确定,由无法求出,则都不确定;选条件② ,取中点,连接,过点作交于点,证明平面,然后建立空间直角坐标系, 求出平面与平面的法向量的坐标,进而根据向量夹角的余弦公式求出结果;选条件③ 取中点,连接,过点作交于点,先证明和都是直角三角形,然后建立空间直角坐标系, 求出平面与平面的法向量的坐标,进而根据向量夹角的余弦公式求出结果.
【小问1详解】
因为四边形是矩形,
所以,又平面平面,
且平面与平面相交于,
所以平面,又平面,
所以平面平面.
【小问2详解】
选条件①,由(1)知,,在等腰中,顶角不确定,
由无法求出,则都不确定,因此不能求出二面角的大小,即①不可选.
选条件② ,取中点,连接,过点作交于点,
由(1)知,平面,所以.
因为矩形中,,所以平面,所以,
所以和都是直角三角形.
因为,所以.
因为,所以.
因为,为中点,
所以.
因为平面平面,
平面平面,
平面,
所以平面,因为平面,所以,
因,所以,
所以如图以为原点建立空间直角坐标系,
则,
因为,
所以.
因为平面平面,
平面平面,
又平面,
所以平面,
所以平面一个法向量为.
设平面法向量,,,
由,可以取.
设平面与平面的夹角为,
则. 因为,所以平面与平面的夹角为.
选条件③ 取中点,连接,过点作交于点,
由(1)知,平面,
因为矩形中,,,
所以平面,
所以和都是直角三角形,
因为,,所以,
又,,所以,
所以在直角三角形中,,
所以如图以为原点建立空间直角坐标系,
则,
因为,
所以.
因为平面平面,
平面平面,
又平面,
所以平面,
所以平面一个法向量为.
设平面法向量,,,
由,可以取.
设平面与平面的夹角为,
则. 因为,所以平面与平面的夹角为.
19. 已知椭圆过点,离心率为,是坐标原点,不与坐标轴垂直的直线与椭圆交于两点.
(1)求椭圆的方程;
(2)若点是的重心,求直线的方程;
(3)设线段的中点为,当面积取最大值时,是否存在两定点使为定值?若存在,求出这个定值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)
(2)
(3)存,4
【解析】
【分析】(1)根据椭圆过的点,离心率及列方程组,解出即可求出答案;
(2)设直线,,,联立椭圆方程与直线方程,利用韦达定理得到,进而求得,根据重心的性质列方程组,求解即可求出答案.
(3)利用三角形面积公式求得,利用基本不等式求出三角形面积的最大值,及满足的条件,求出点,可得点在椭圆上,根据椭圆的定义即可求出两定点及定值.
【小问1详解】
因为椭圆过点,且离心率为,
则,解得,
所以椭圆C的方程为.
【小问2详解】
由题意可知直线斜率存在,设直线,,,
联立直线与椭圆的方程:,
消去,得,
,即,
则,,
则,
因为点是的重心,
所以,解得,
因此,直线的方程为.
【小问3详解】
由(2),,,
点到直线的距离,
所以
,
其中,
因为,
当且仅当即时等号成立,
因此,面积的最大值为2,且.
由(2)可知,线段的中点,
所以,
于是,
即,
所以点在椭圆上,
由椭圆定义可知,存在两定点为,
使为定值.
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数 学 试 卷
一、单选题(本题含8小题,每题5分,共40分)
1. 已知,则等于( )
A B.
C. D.
2. 在等差数列中,若,则( )
A. 3 B. 6 C. 9 D. 12
3. 连续抛掷一枚均匀的骰子2次,则至少有1次掷出1点的概率是( )
A. B. C. D.
4. 若圆与圆有3条公切线,则( )
A. 5 B. 4 C. 3 D. 2
5. 如图,在平行六面体中,,,则的长为( )
A. B. 2 C. D. 6
6. 若实数满足,则的最大值是( )
A. B. 0 C. D.
7. 如图,在正四棱锥中,若的面积与正四棱锥的侧面面积之和的比为,则侧面与底面所成的二面角为( )
A B. C. D.
8. 已知分别为椭圆的两个焦点,为上异于顶点的任意一点,的内心为,连接MP并延长交于点,若,则的离心率为( )
A. B. C. D.
二、多选题(本题含3小题,每题6分,共18分)
9. 甲、乙两名射击运动员进行射击比赛,甲的中靶概率为0.8,乙的中靶概率为0.9,甲是否击中对乙没有影响,设“甲中靶”,“乙中靶”,则( )
A. 与与,与,与都相互独立
B. 与是对立事件
C.
D.
10. 点是棱长为2的正方体的表面上的一个动点,则( )
A. 当点在面上运动时,三棱锥的体积为定值
B. 当点在线段上运动时,与所成角的取值范围是
C. 若直线与平面所成的角为45°,则点的运动轨迹长度是
D. 设点是的中点,当在底面上运动,且满足时,的最小值为
11. 已知点、分别为双曲线的左、右焦点,点P为C右支上一动点,则下列说法正确的是( )
A. 双曲线C与双曲线有相同的渐近线
B. 若,则周长为
C. 若,则面积为4
D. 若M为圆上一点,则的最大值为8
三、填空题(本题含3小题,每题5分,共15分)
12. 现有甲、乙两个靶,某射手向甲靶射击一次命中的概率为,向乙靶射击两次,每次命中的概率为,该射手每次射击的结果相互独立.该射手完成以上三次射击,恰好命中一次的概率为________.
13. 已知点是抛物线上的动点,定点,则到点的距离与到轴的距离之和的最小值为__________
14. 在直三棱柱中,,,,,点是棱的中点,点在棱上运动,则点到直线的距离的最小值为_____.
四、解答题(共5小题,共77分)
15. 已知的圆心在y轴上,且经过点和
(1)求的标准方程;
(2)过点的直线l与交于A,B两点.若,求直线l的方程.
16. 记为等差数列的前项和,已知.
(1)求数列和的通项公式;
(2)求数列的前项和.
17. 第15届全运会于2025年11月9日至21日在广东、香港、澳门共同举行,为引导学生重温全运会的精彩瞬间,某校举行了与全运会相关的知识竞赛,现随机抽取了100名学生的竞赛成绩,并分成五组,绘制成如图所示的频率分布直方图.
(1)求a的值;并估计抽取的100名同学成绩的平均数(同一组数据用该组的中间值代替);
(2)在、两组中,采用分层抽样的方法,从中抽取5人,求在、两组中应分别抽取几人?若从抽取的5人中,再随机选出2人,求选出的2人均来自的概率.
18. 如图,在四棱锥中,侧面底面,且底面矩形,,.
(1)求证:平面平面;
(2)从条件①,条件②,条件③这三个条件中选择一个作为已知,求平面与平面夹角的大小.条件①:;条件②:;条件③:.
注:如果选择的条件不符合要求,第(2)问得0分;如果选择多个符合要求的条件分别解答,按第一个解答计分.
19. 已知椭圆过点,离心率为,是坐标原点,不与坐标轴垂直的直线与椭圆交于两点.
(1)求椭圆的方程;
(2)若点是的重心,求直线的方程;
(3)设线段的中点为,当面积取最大值时,是否存在两定点使为定值?若存在,求出这个定值;若不存在,请说明理由.
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