内容正文:
数 学
本试卷共4页,满分150分,考试用时120分钟
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上.
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑.如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案标号.回答非选择题时,将答案写在答题卡上.写在本试卷上无效.
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回.
一、单项选择题:本题共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. 已知集合,,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由,可得,解得,所以,
由,得,所以,
所以.
2. 平面内三点共线,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】先根据向量共线的坐标表示求出t的值,再根据向量的模长公式计算出.
【详解】由题可知,,;因为A,B,C三点共线,所以和共线,
所以,解得.所以,故.
3. 复数的共轭复数为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】因为,所以复数的共轭复数为.
4. 若,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】利用二倍角公式结合同角三角函数的商数关系计算即可.
【详解】由二倍角公式知,
所以,故A正确.
5. 已知正项等比数列满足,若,则数列的前19项和为( )
A. 36 B. 38 C. 40 D. 44
【答案】B
【解析】
【详解】数列的前19项和为
.
6. 过抛物线焦点的直线与抛物线交于,两点(点在第一象限),且,过点作抛物线的准线的垂线,垂足为,则直线的斜率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】直线的方程为,与抛物线方程联立结合韦达定理得到,根据,结合向量的运算得到,从而可得,求得点的坐标,利用两点间的斜率公式即可求解.
【详解】抛物线,焦点,准线,
设直线的方程为,设 ,,且,
联立,整理得:,
由韦达定理:,
由于,
由,得:,
化简得:,
所以,
解得,,,
所以,则,
所以,
则
7. 已知函数在区间存在单调递增区间,则正数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】根据对数(型)复合函数单调性分析求解即可.
【详解】由,解得:,所以函数的定义域为,
令,二次函数开口向下,对称轴为,
由,所以,
所以函数在上单调递增,在上单调递减,
又在上单调递增,
所以要使函数在区间上存在单调递增区间,
则且
即且,解得,即正数的取值范围是.
8. 球与棱长为2的正四面体的棱,,均相切,且和平面相切,则正四面体三个侧面,,截球的截痕长度共为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】通过相似三角形求出球的半径和球心到侧面的距离,求出截面圆的半径,利用圆的周长公式求解即可.
【详解】设球与平面的切点为,与棱的切点为,
球与正四面体的棱,,均相切,且和平面相切,
球心在正四面体的高上,
设球的半径为,则,
设正四面体的棱长为,底面是正三角形,
,
,
则,
球与棱相切于,
,,,
,
,,,
,,
过球心作平面的垂线,交平面于点,连接,
则点在的底边的中线上,设的中点为,则,,
,,,,
,
正四面体三个侧面,,截球的截痕长度共为
.
二、多项选择题: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,全部选对得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分.
9. 若,则( )
A. B.
C. D.
【答案】BCD
【解析】
【分析】应用赋值法判断A,C,D选项,根据二项式展开式的通项公式判断B选项.
【详解】令,可得,故A错误;
而其展开式的通项公式为,
令,解得,所以,故B正确;
令,可得,
令,可得,
两式相加可得,故C正确;
两式相减可得,故D正确;
10. 袋中有质地均匀的红球3个,白球2个.每次从袋中随机摸出1个球,摸出后不放回,连续摸球两次.则( )
A. 第一次摸到红球的概率是
B. 如果第二次摸到的是红球,那么第一次也摸到红球的概率是
C. 事件“第一次摸到红球”与事件“第二次摸到白球”不互斥
D. 事件“第一次摸到红球”与事件“第二次摸到白球”相互独立
【答案】ABC
【解析】
【分析】利用条件概率、全概率、贝叶斯计算公式与互斥事件、相互独立事件的定义逐项判断即可.
【详解】记事件 “第一次摸到红球”, “第二次摸到红球”, “第一次摸到白球”, “第二次摸到白球”,
对于A,第一次摸到红球的概率,故A正确;
对于B,如果第二次摸到的是红球,那么第一次也摸到红球的概率是,故B正确;
对于C,若第一次摸到红球且第二次摸到白球,则事件“第一次摸到红球”与事件“第二次摸到白球”可以同时发生,不互斥,故C正确;
对于D,事件“第二次摸到白球”的概率为,
第一次摸到红球且第二次摸到白球的概率为,
所以,则事件“第一次摸到红球”与事件“第二次摸到白球”不相互独立,故D不正确.
11. 已知角,均为同一锐角三角形的内角,且,则( )
A. B.
C. D.
【答案】AC
【解析】
【分析】A选项,根据得到,即可得到;B选项,根据的范围得到,然后判断;C选项,根据锐角三角形的性质得到,然后判断;D选项,根据锐角三角形的性质得到,然后根据正弦函数的单调性和诱导公式判断即可.
【详解】由题意得,,所以,,A对;
因为,所以,则,所以,B错;
因为,所以,则,C正确;
三角形为锐角三角形可得,所以,得,,
因为正弦函数在上单调递增,所以,D错.
三、填空题:本大题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 双曲线的离心率为2.则其渐近线为______.
【答案】
【解析】
【详解】由双曲线可得,则,
所以离心率,解得:,
则渐近线
13. 已知为正实数,且直线与曲线相切,则的最大值为______.
【答案】##
【解析】
【分析】利用函数导数与函数在某点处的切线方程,以及基本不等式求解即可.
【详解】由直线与曲线相切,
设切点为,由,且切线的斜率为,
所以,
代入曲线方程中得:,
所以切点为,代入直线方程中得:,
因为,所以.
当时取等号,所以的最大值为.
14. 已知中,,线段与线段交于点,若,则______.
【答案】
【解析】
【分析】三点公式的结论:若三点共线,则且,利用这个结论求解.
【详解】三点共线,
,
,,,
三点共线,,,
①,
,,
,
,
②,
①代入②,得到,
即,
则,解得,
则.
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. 钠离子电池是我国新能源储能领域的核心攻关方向之一,某科研团队为优化电池循环寿命,在传统电解液配方与新型复合电解液配方下各取20组电池进行加速寿命实验,记录每组电池循环寿命是否达到“长寿命”标准(循环次数次为长寿命,否则为短寿命),整理得到如下列联表:
长寿命(次)
短寿命(次)
合计
传统配方
9
11
20
新型配方
15
5
20
合计
24
16
40
(1)根据小概率值的独立性检验,能否认为“电池‘长寿命’与电解液配方有关联”?
(2)用样本估计总体,从采用新型配方的量产电池中随机抽取5组样品,记其中“长寿命”的组数为,求的数学期望和方差.
参考公式:,其中.
0.15
0.10
0.05
0.025
0.010
0.001
2.072
2.706
3.841
5.024
6.635
10.828
【答案】(1)根据小概率值的独立性检验,不能认为“电池‘长寿命’与电解液配方有关联”
(2)
【解析】
【分析】(1)由题意直接确定列联表,计算,对比数据即可判断;
(2)求解“长寿命”的概率为,可得,即可根据二项分布的期望和方差公式求解.
【小问1详解】
零假设:认为“电池‘长寿命’与电解液配方无关联”
,
又,
根据小概率值的独立性检验,无法推断不成立,即不能认为“电池‘长寿命’与电解液配方有关联”
【小问2详解】
根据频率估计概率知,“长寿命”的概率为,
故
故.
16. 在中,角,,所对的边分别为,,,且.
(1)求角的大小;
(2)若,的面积为,求的角平分线的长度.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)先根据正弦定理将已知等式的角化为边,再结合余弦定理求出角;
(2)先根据三角形面积公式求出 的值,再利用角平分线的性质和三角形面积公式求出角平分线的长度.
【小问1详解】
由正弦定理可得:,即 ,化简可得,
由余弦定理 .
因为 ,所以 .
【小问2详解】
根据三角形面积公式 ,可得:,
即 ,化简可得 ,解得 .
因为 是角平分线,所以 .
由 得:.
,
解得 .
17. 如图,在四棱锥中,平面平面,,,,,.
(1)证明:;
(2)若,求平面与平面夹角的余弦值.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【解析】
【分析】(1)建立空间直角坐标系,确定各点坐标,计算向量点积,证明;
(2)求得平面法向量,利用两个平面向量的夹角公式计算.
【小问1详解】
如图,以为原点,为轴,为轴,过作的平行线为轴,建立空间直角坐标系,
,故,且,故,
平面平面,故点坐标为,设,
由,得:由,得:,
展开并代入,化简得:,
联立解得,即,
,
点积:,
故,即;
【小问2详解】
已知,故,各点坐标:,
,
设,则:,
令,得,故,
,
设,则:,
令,得,故,
平面夹角取锐角,故:.
18. 已知椭圆的长轴长为4,焦距为,过点的直线与椭圆交于,两点,过点作轴,交椭圆于另一点(异于点,).
(1)求椭圆的标准方程;
(2)证明:直线过定点,并求点的坐标;
(3)求面积的取值范围.
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【分析】(1)根据椭圆的性质计算;
(2)联立与椭圆方程,然后根据的直线方程和韦达定理求定点;
(3)利用韦达定理求,然后计算面积求范围即可.
【小问1详解】
由题意得,,则,,,
所以椭圆的标准方程为.
【小问2详解】
由题意可得直线的斜率存在且不为0,
设直线的方程为,,,则,
联立得,,,
,则直线:
整理,
所以直线恒过,.
【小问3详解】
,
点到直线的距离,
,
令,则,
令,则,
在上单调递增,所以,
所以面积的取值范围为.
【点睛】方法点睛:解决直线与圆锥曲线相交问题,往往需联立直线与圆锥曲线方程,消元并结合韦达定理,运用弦长公式、点到直线距离公式、斜率公式、向量数量积公式进行转化变形,结合已知条件得出结果.
19. 已知.
(1)若对任意都有,求实数的取值范围;
(2)当时,称满足的数列为函数的指数迭代数列,若.
(i)证明:的指数迭代数列各项均为正数,且单调递增;
(ii)证明:.
【答案】(1)
(2)
(i)因为,则,由题有,
即,
下面用数学归纳法证明,
当时,,命题成立,
假设时,,则时,,
令,则,当时,,
即在区间上单调递增,
所以当时,,得到当时,,
所以,
则对于一切,都有,
又,
所以的指数迭代数列各项均为正数,且单调递增,即命题得证.
(ii)由,得到,
要证明,
即证明,
即证明,又,
即证明,又,即证明,
即证明,
令,则,
又由(i)知当时,,所以当时,,
所以在区间上单调递增,又,
所以时,,即,
又由(i)知,所以,命题得证.
【解析】
【分析】(1)根据条件,先探求得对任意都有成立的必要条件,再说明时,对任意都有,即可求解;
(2)(i)根据条件得,再利用数学归纳法即可证明;再通过作差比较,即可判断单调性;(ii)根据条件,将问题转化成求证,构造函数,利用导数与函数的单调性,求出其单调区间,从而得时,,即可求解.
【小问1详解】
易知的定义域为,,
又,且对任意都有,则必有,即,
下证当时,对任意都有,
因为,,则,
令,则,又,则,
所以在区间上恒成立,
所以在区间上单调递增,则,
所以当时,,
综上,实数的取值范围为.
【小问2详解】
略
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