内容正文:
数学
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、考生号等填写在试卷、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,再选涂其他答案标号.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、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】A
【解析】
【详解】因为,所以.
2. 样本数据的中位数为( )
A. 7 B. 8 C. 9 D. 10
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意,样本数据从小到大排列为,则其中位数为第7个数8.
3. 已知向量,,若,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】,,解得:.
4. 下列函数中,既满足,又满足的为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】A选项,,不满足,故A不符合题意;
B选项,,不满足,故B不符合题意;
C选项,,不符合(),故C不符合题意;
D选项,,,
故D符合题意.
5. 设,,,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】可构造函数,利用导数求得单调性,取,得到大小关系;再根据对数函数单调性和临界值得到大小关系即可.
【详解】设,则,
在上单调递减,,,
在上单调递减,,,;
,,;
综上所述:.
6. 已知球的半径为1,圆柱的上、下底面圆周都在球的球面上,则该圆柱的侧面积的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】设圆柱的底面半径以及高,根据题意列出方程,根据基本不等式求解即可.
【详解】设圆柱底面半径为,高为,已知球半径.
因为圆柱上下底面圆周都在球面上,球心在圆柱的轴线的中点,
由勾股定理得:,
所以,即,当且仅当.
则该圆柱侧面积为,故其最大值为.
7. 已知椭圆的左、右焦点分别为,点在上,且满足,则的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设,则,在中,由正弦定理得,
又因为,所以,整理得,
因为为三角形内角,,所以,则,
故,即是以为直角顶点的直角三角形,
在中, ,由勾股定理得,代入,得,解得,所以,
根据椭圆的定义,有,所以,
因此,椭圆的离心率.
8. 在中,,则的面积的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】由条件等式,先用正弦定理将转化为对边和外接圆半径,得到,再代入余弦定理,化简后得到,然后写出三角形面积,由余弦定理得,于是,代入面积得,最后利用 及均值不等式,求得最大面积为 .
【详解】在 中,设 ,,.
根据正弦定理 ,为三角形外接圆半径.
将条件 转化为边的关系:
左边: ,
右边:,
等式两边相等得: ,化简得.
结合余弦定理 ,
代入上式得:整理得 .
三角形面积 .
由,得,
代入面积公式:,
由基本不等式 ,得 ,即 (当且仅当 时取等号),
此时 取得最大值 ,故 .
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. 已知复数为纯虚数,则( )
A. B.
C. D.
【答案】AB
【解析】
【分析】使用虚数、纯虚数的概念求解.
【详解】由题意知,解得,选项正确;
由A得,所以,选项正确;
,选项错误;
,选项错误.
10. 已知函数,则( )
A. 的最小正周期为
B. 的最大值为2
C. 在区间上单调递增
D. 当时,
【答案】ACD
【解析】
【分析】利用三角恒等变换得到,再根据正弦函数性质逐项判断.
【详解】,
所以最小正周期,A正确;
的最大值为,B错误;
令,
所以函数的单调递增区间,
当时,单调递增区间是
所以在区间上单调递增,C正确;
当时,即,则,
所以,
则,D正确.
11. 正方体棱长为,下列说法中正确的有( )
A. 若点在底面(含边界)内,且,则的轨迹的长度为
B. 空间中,点满足,则的轨迹与正方体表面的交线长度为
C. 平面截正方体所得截面多边形是直角梯形
D. 平面将正方体分成两个几何体的体积分别为,且,则
【答案】ABD
【解析】
【分析】建立空间直角坐标系,对于A,设,由条件可得,由此确定轨迹和轨迹长度,对于B,设,由条件确定轨迹方程,再判断轨迹与正方体表面的交线的形状,再求其长度即可判断,对于C,过点作,点在上,再利用向量方法确定截面性质即可判断,对于D,由结合锥体体积公式求其值即可判断.
【详解】以点为原点,为轴正方向建立空间直角坐标系,
则,
由得 ,
对于选项A,设在底面上,,,
则,,
由,得,化简得 ,
该直线与正方形 的交点为和 ,
轨迹长度为,A正确;
对于B,设,由,得,
所以,
所以,
即的轨迹是球心在、半径的球面,
该球仅和正方体的三个面相交,每个面上的交线都是半径为的四分之一圆,
总长度为 ,B正确,
对于C,过点作,点在上,连接,
则过的截面为四边形,
因为,设,,
所以,故,,
所以,,
所以四边形为梯形,,又,
所以,,
所以与不垂直,与不垂直,所以四边形不是直角梯形,C错误,
对于选项D,由已知,
梯形的面积,
因为平面,故四棱锥的高为,
因为,所以的面积,
因为平面,,所以三棱锥的体积,
,D正确.
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 曲线在点处的切线方程为__________.
【答案】
【解析】
【详解】函数的定义域为,
,
所以.
所以曲线在点处的切线方程为,
即.
13. 已知为坐标原点,过点的直线与抛物线交于两点,若,则__________.
【答案】##
【解析】
【分析】设直线方程为,与抛物线方程联立并结合韦达定理求得的表达式,根据题意解出p的值即可.
【详解】由题意知,直线AB斜率一定不为零,故设过点的直线方程为,
交点,,联立直线与抛物线方程可得,
整理得,由韦达定理得,
,
而,
所以,解得.
14. 已知数列共有项,.若,且,则这样的数列的个数为__________.
【答案】
【解析】
【分析】先拆分数列和,再分类讨论前四项和和第三至第六项和的取值,结合绝对值不等式的限制,分析每种情况下的组合数,最终求和得到总数.
【详解】设数列前四项和为,
第三至六项和为,条件为且,
令,,,则,
其中(两之和的可能值),
分情况讨论:
当(即,对应种组合):
,由得,对应组合数为;
,同理,对应组合数为;
此情况数目:;
当(即一个一个,对应种组合):
恒成立,可取所有值,对应组合数为;
,同理组合数为;此情况数目:;
当(即,对应1种组合):,由得,
对应组合数为;,同理组合数为;
此情况数目:;
总数:.
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. 如图,是的直径,垂直于所在的平面,为圆周上不同于的点,.
(1)若为的中点,证明:平面;
(2)求平面与平面的夹角的余弦值.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【解析】
【分析】(1)先证明,再根据线面平行判定定理证明结论;
(2)建立空间直角坐标系,求平面和平面的法向量,结合向量夹角公式求结论.
【小问1详解】
证明:因为是的直径,所以为的中点.
又为的中点,所以.
又平面平面,所以平面.
【小问2详解】
因为在圆周上,,是的直径,
所以,
因为,所以,
在平面内,过点作的垂线.
因为平面,平面,
所以,所以两两垂直.
以为原点,所在直线分别为轴、轴、轴,建立如图所示的空间直角坐标系.
.
设,则是平面的一个法向量.
因为,
设是平面的法向量,则
,即,可取.
.
设平面与平面的夹角为,则.
即平面与平面的夹角的余弦值为.
16. 已知双曲线的左焦点为,右顶点为,渐近线方程为,点在直线上.
(1)求的方程;
(2)过点的直线与相切于点(异于点),证明:.
【答案】(1)
(2)证明见解析
【解析】
【分析】(1)根据条件求出即可;
(2)设直线的方程,根据求出方程以及点的坐标、直线的方程,计算点到两直线的距离即可.
【小问1详解】
因为点在直线上,所以.
因为的渐近线方程为,所以,故.
所以的方程为.
【小问2详解】
设,由,得,则.
易知直线的斜率存在(另一条过点的切线为),
设其方程为,即.
由消去,得.
因为直线与相切,
所以,且,得,
所以直线的方程为,
方程的根为,所以,
所以直线的方程为.
又因为点到直线的距离,等于点到轴的距离,
又点在内部,所以.
17. 已知数列的首项,且满足.
(1)求数列的通项公式;
(2)求数列的前项和;
(3)证明:(为自然对数的底数).
【答案】(1)
(2)
(3)证明见解析
【解析】
【分析】(1)通过对递推公式进行变形,构造出一个新的等比数列,进而求出数列 的通项公式;
(2)先根据(1)求出 的表达式,然后利用分组求和以及错位相减法求出数列 的前 项和 ;
(3)要证明 ,可先构造函数,利用导数研究函数的单调性,可得,通过放缩法得到 的一个不等式,再利用对数函数的性质进行证明.
【小问1详解】
因为,所以.
因此是以为首项,为公比的等比数列.
所以,即.
【小问2详解】
由(1)可知,则,
记,①
则.②
①-②得,
所以.
所以.
【小问3详解】
证明:设,则,
当时,,所以在上单调递减.
又,所以当时,,即.
因为,所以.
所以.
即,故.
18. 某学校围棋社团举行选拔赛,甲、乙、丙、丁四人角逐冠军,有以下2种方案:
方案1甲、乙、丙、丁四人由抽签决定两两对阵,失败者被淘汰,获胜者进入决赛,决出冠军.
方案2甲、乙、丙、丁四人按如下流程进行四轮比赛,决出冠军.
第一轮:抽签决定两两对阵,获胜者进入胜者组,失败者进入负者组;
第二轮:胜者组与负者组分别组内对阵,负者组的失败者被淘汰;
第三轮:胜者组的失败者与负者组的获胜者对阵,失败者被淘汰;
第四轮:第二轮胜者组的获胜者与第三轮的获胜者进入决赛,决出冠军.
设甲对阵乙、丙、丁获胜的概率均为,任意两人对阵无平局,且不同对阵的结果相互独立.
(1)如果采用方案1,当时,求甲获得冠军的概率;
(2)如果采用方案2,经过抽签,第一轮由甲对阵乙,丙对阵丁.当时,求甲参与对阵的比赛场数的数学期望;
(3)采用哪种方案对甲获得冠军更有利?请用概率知识加以说明.
【答案】(1)
(2)
(3)当时,采用方案1对甲获得冠军更有利;当时,采用两种方案中任一种皆可;当时,采用方案2对甲获得冠军更有利.
【解析】
【分析】(1)设甲获得冠军为事件 ,甲需连赢两场,即先赢半决赛、再赢决赛,由甲对任意对手胜率均为 ,且 ,得 .
(2)设甲参赛场数为 ,可能取值为2,3,4,分别计算: 对应甲连输两场,概率 ; 对应两种路径(即第一场负第二场胜第三场胜或第一场胜第二场负第三场胜),概率各为 ,即 ; ,代入 得期望 .
(3)分别计算方案1和方案2下甲夺冠的概率,表示为 的函数,作差比较,根据差值符号判断 在何范围时哪种方案更有利,最后说明对甲而言方案2整体更优或给出临界值.
【小问1详解】
设“采用方案1甲获得冠军”.
因为甲对阵乙、丙、丁获胜的概率均为,且,
所以.
即采用方案1甲获得冠军的概率为.
【小问2详解】
设甲参与对阵的比赛场数为随机变量,则的所有可能取值为.
;
(即第一场负第二场胜第三场胜或第一场胜第二场负第三场胜);
.
故的数学期望.
【小问3详解】
因为甲对阵乙、丙、丁获胜的概率均为,
所以采用方案1甲获得冠军的概率为;
采用方案2甲获得冠军的概率为.
.
因为,所以当时,;
当时,;当时,.
故当时,采用方案1对甲获得冠军更有利;
当时,采用两种方案中任一种皆可;
当时,采用方案2对甲获得冠军更有利.
19. 已知为坐标原点,点的坐标为,以为圆心的单位圆的上半部分(含端点)记为曲线是上异于的任意一点.设,弦的长与的长的比值记为.
(1)求的最小值;
(2)令,讨论的零点个数;
(3)若对于任意,恒成立,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)答案见解析 (3)
【解析】
【分析】(1)先求出导数,再根据导函数正负得出单调性进而得出最值;
(2)先把零点转化为直线与函数的图象的交点,再求出导函数得出函数最值判断零点个数;
(3)先移项构造函数,再求出导函数得出函数单调性,最后分,及计算求解参数.
【小问1详解】
由题意可得.
令,
则当时,,从而在上单调递减.
于是,进而可得在上单调递减.
因此在区间的最小值为.
【小问2详解】
,
函数的零点个数等于直线与函数的图象的交点个数.
设.
当时,;当时,.
所以在上单调递减,在上单调递增.
又当时,,
所以当时,直线与函数的图象无交点,函数无零点;
同理,当,或时,函数有1个零点;
当时,函数有2个零点.
【小问3详解】
由题意,,
不等式 可化为 ,
即
由已知不等式恒成立,
可化为恒成立,
令.
又设,当时,.
设,则当时,.
所以在上单调递增,.
所以当时,在上单调递增.
①当时,对于,有,
即,所以在上单调递增.因此,时,恒成立,符合题意.
②当时,对于,有,
即,所以在上单调递减.因此,时,,不符合题意.
③当时,因为,所以存在,使得.
当时,,即,所以在上单调递减.因此,当时,,不符合题意.
综上,实数的取值范围是.
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注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、考生号等填写在试卷、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,再选涂其他答案标号.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、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.
2. 样本数据的中位数为( )
A. 7 B. 8 C. 9 D. 10
3. 已知向量,,若,则( )
A. B. C. D.
4. 下列函数中,既满足,又满足的为( )
A. B.
C. D.
5. 设,,,则( )
A. B.
C. D.
6. 已知球的半径为1,圆柱的上、下底面圆周都在球的球面上,则该圆柱的侧面积的最大值为( )
A. B. C. D.
7. 已知椭圆的左、右焦点分别为,点在上,且满足,则的离心率为( )
A. B. C. D.
8. 在中,,则的面积的最大值为( )
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. 已知复数为纯虚数,则( )
A. B.
C. D.
10. 已知函数,则( )
A. 的最小正周期为
B. 的最大值为2
C. 在区间上单调递增
D. 当时,
11. 正方体棱长为,下列说法中正确的有( )
A. 若点在底面(含边界)内,且,则的轨迹的长度为
B. 空间中,点满足,则的轨迹与正方体表面的交线长度为
C. 平面截正方体所得截面多边形是直角梯形
D. 平面将正方体分成两个几何体的体积分别为,且,则
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 曲线在点处的切线方程为__________.
13. 已知为坐标原点,过点的直线与抛物线交于两点,若,则__________.
14. 已知数列共有项,.若,且,则这样的数列的个数为__________.
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. 如图,是的直径,垂直于所在的平面,为圆周上不同于的点,.
(1)若为的中点,证明:平面;
(2)求平面与平面的夹角的余弦值.
16. 已知双曲线的左焦点为,右顶点为,渐近线方程为,点在直线上.
(1)求的方程;
(2)过点的直线与相切于点(异于点),证明:.
17. 已知数列的首项,且满足.
(1)求数列的通项公式;
(2)求数列的前项和;
(3)证明:(为自然对数的底数).
18. 某学校围棋社团举行选拔赛,甲、乙、丙、丁四人角逐冠军,有以下2种方案:
方案1甲、乙、丙、丁四人由抽签决定两两对阵,失败者被淘汰,获胜者进入决赛,决出冠军.
方案2甲、乙、丙、丁四人按如下流程进行四轮比赛,决出冠军.
第一轮:抽签决定两两对阵,获胜者进入胜者组,失败者进入负者组;
第二轮:胜者组与负者组分别组内对阵,负者组的失败者被淘汰;
第三轮:胜者组的失败者与负者组的获胜者对阵,失败者被淘汰;
第四轮:第二轮胜者组的获胜者与第三轮的获胜者进入决赛,决出冠军.
设甲对阵乙、丙、丁获胜的概率均为,任意两人对阵无平局,且不同对阵的结果相互独立.
(1)如果采用方案1,当时,求甲获得冠军的概率;
(2)如果采用方案2,经过抽签,第一轮由甲对阵乙,丙对阵丁.当时,求甲参与对阵的比赛场数的数学期望;
(3)采用哪种方案对甲获得冠军更有利?请用概率知识加以说明.
19. 已知为坐标原点,点的坐标为,以为圆心的单位圆的上半部分(含端点)记为曲线是上异于的任意一点.设,弦的长与的长的比值记为.
(1)求的最小值;
(2)令,讨论的零点个数;
(3)若对于任意,恒成立,求实数的取值范围.
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