内容正文:
数学试题
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上.
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用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.试卷由整理排版.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,则( )
A. B. C. D.
2. 已知集合,,则( )
A. B. C. D.
3. 记为正项等比数列的前项和.若,,则( )
A. B. C. D.
4. 设且,且,若,则的最小值是( )
A. 3 B. C. 9 D. 18
5. 已知,则( )
A. B. 7 C. D.
6. 正多面体的研究始于古希腊柏拉图学派,正四面体与正八面体是其中最具代表性的两类.将正四面体的棱的中点相连,内部会形成一个完美的正八面体,这一结构是空间对称性的经典体现.如图,在正四面体ABCD中,连接各棱的中点构造出正八面体,若该正八面体的相对顶点连线,则正四面体的高为( )
A. B. C. D.
7. 设抛物线的焦点为,过点的直线与交于、两点,若中点的纵坐标为2,,则( )
A. B. 2 C. D. 1
8. 设函数向左平移个单位后得到函数,若点是函数与的图象上从左至右依次相邻的三个交点,且,则( )
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,有多个选项是符合题目要求的,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. 为研究某城市二手房销售价格与建筑面积的关系,甲房产研究机构随机调查了80套该城市二手房的建筑面积(单位:平方米)和销售价格y(单位:万元)的数据,已知其中有一套房源的数据为点,且,根据数据求得的线性经验回归方程为,该线性回归方程对应的相关系数为r,对应的决定系数,则下列结论正确的是( )
A.
B. 数据点P对应的残差的绝对值为5
C. 该样本中二手房的平均建筑面积为95平方米
D. 乙房产研究机构也对这组数据进行处理,得到非线性经验回归方程,其决定系数为,则甲机构选取的模型拟合效果更好
10. 设函数,则( )
A. 当时,只有一个零点
B. 当时,在定义域内单调递增
C. 对于任意实数的图象都是中心对称图形
D. 若存在极值点,则一定存在两个
11. 平面直角坐标系中,直线,直线,动点满足,过点分别作、的垂线,垂足分别为、,若,则( )
A. 动点P的轨迹方程为
B. 四边形PAOB的周长可以为
C. 直线AB与直线OP的斜率之积为2
D. 的最大值为
三、填空题(本大题共3小题,每小题5分,共15分)
12. 在等腰直角中,点D是斜边AC上靠近点A的三等分点,若,则______.
13. 把7个不同的小球放入3个不同的盒子,每个盒子至少放2个球,则甲、乙、丙三个小球放在同一个盒子里的情况有种______.
14. 平面直角坐标系中,曲线上有一系列点,,….对,以为圆心的圆与轴都相切,且圆与圆彼此外切.若,且,记数列的前项的和为,则使得恒成立的最小正整数为______.
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. 在中,已知,.
(1)求的面积;
(2)若,求的周长.
16. 在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆的图象经过点,且椭圆C的右焦点F的坐标为.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)过点F作倾斜角为的直线和椭圆C交于两点,求的值.
17. 随着AI技术的发展,计算机科学受到越来越多的人关注,计算机内部数的计算采用的是二进制.一般地,k位二进制数可以表示为,其中,并约定,比如全体3位二进制数构成的集合为.设全体位二进制数构成的集合为,其中正整数,从集合中等可能地取出一个二进制数,设这个二进制数中数码0出现的次数为.
(1)若,求概率;
(2)若,记的概率为,当取得最大值时,求的值.
18. 已知正方体的棱长为2,点分别为上下底面的中心,圆锥的顶点为,圆锥底面为正方形的内切圆,为中点,如图所示.
(1)设点Q在圆锥的底面圆周上运动.
(ⅰ)求直线OQ和平面ABCD所成角的正弦值;
(ⅱ)若,证明:平面.
(2)设平面和圆锥侧面的公共点构成集合,若,求PM的最小值.
19. 已知函数.(其中为自然对数的底数,)
(1)求的图象在点处的切线方程;
(2)若在上单调递增,求实数的取值范围;
(3)若,求实数的值.
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数学试题
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上.
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用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.试卷由整理排版.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,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】∵ ,
∴ 原等式可化为 ,
∴ ,
∴.
2. 已知集合,,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】∵ ,∴ , 解得,
又, ∴ .
∵,即,解得,
又,∴ .
∴.
3. 记为正项等比数列的前项和.若,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设正项等比数列的公比为,由数列是正项等比数列可知,.
∵ 若,则,,此时,与矛盾,故.
∵ ,且等比数列前项和公式为,
∴ ,
∵ ,,故可约去,得,
∵ 且,得.
∵ ,
∴ ,解得,
∴ .
4. 设且,且,若,则的最小值是( )
A. 3 B. C. 9 D. 18
【答案】B
【解析】
【分析】利用对数换底公式化简已知条件,得到与的关系式,再用基本不等式求最小值.
【详解】由换底公式可得 ,
原式化为 ,所以 ,
因为,由基本不等式得,
当且仅当,即时,取等号成立.
所以的最小值是.
5. 已知,则( )
A. B. 7 C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】利用二倍角公式和降幂公式进行化简,利用商数关系转化为求值即可,注意“1”可以转化为进行计算.
【详解】
6. 正多面体的研究始于古希腊柏拉图学派,正四面体与正八面体是其中最具代表性的两类.将正四面体的棱的中点相连,内部会形成一个完美的正八面体,这一结构是空间对称性的经典体现.如图,在正四面体ABCD中,连接各棱的中点构造出正八面体,若该正八面体的相对顶点连线,则正四面体的高为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】设正四面体的棱长为,连接各棱中点形成的正八面体的棱长为.
根据题意,正八面体相对顶点连线,由于正八面体可内接于正方体,
其体对角线(相对顶点连线)等于棱长的倍,故有:
,解得.
正四面体的高公式为,将代入得:
.
7. 设抛物线的焦点为,过点的直线与交于、两点,若中点的纵坐标为2,,则( )
A. B. 2 C. D. 1
【答案】B
【解析】
【分析】设过点的直线方程,并且联立抛物线,利用韦达定理和中点坐标公式可得的关系式,再结合弦长即可求出的值.
【详解】设过焦点 的直线为 ,联立抛物线 得 ,
设,由韦达定理得: ,
所以中点纵坐标为 ,即 ;
、两点代入直线可得,,
则两式相加可得,
所以弦长,
所以;
又因为,即,代入可得,
化简为 ,解得 .
8. 设函数向左平移个单位后得到函数,若点是函数与的图象上从左至右依次相邻的三个交点,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】根据函数平移变换求得,令,求得,代入求得纵坐标,进而得到相邻两点在轴方向上的距离,根据得到的距离,结合三角函数求解即可.
【详解】函数向左平移个单位后得到,
又,所以,
因为,,所以,取,则.
令,则(无解)或,
解得,即.
将代入中,得,
当为偶数时,;
当为奇数时,;
过作,则相邻两点在轴方向上的距离为.
又,则相邻交点的横坐标间隔为,则.
根据对称性可知,为等腰三角形.
又,所以.
在中,,即,所以.
则.
故.
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,有多个选项是符合题目要求的,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. 为研究某城市二手房销售价格与建筑面积的关系,甲房产研究机构随机调查了80套该城市二手房的建筑面积(单位:平方米)和销售价格y(单位:万元)的数据,已知其中有一套房源的数据为点,且,根据数据求得的线性经验回归方程为,该线性回归方程对应的相关系数为r,对应的决定系数,则下列结论正确的是( )
A.
B. 数据点P对应的残差的绝对值为5
C. 该样本中二手房的平均建筑面积为95平方米
D. 乙房产研究机构也对这组数据进行处理,得到非线性经验回归方程,其决定系数为,则甲机构选取的模型拟合效果更好
【答案】BCD
【解析】
【分析】A选项,相关系数的正负决定正负相关,可根据线性回归方程的正负进行判断;
B选项,根据数据点与预测值的差判断残差;
C选项,可利用计算,代入线性回归方程计算平均建筑面积;
D选项,决定系数越接近1,拟合效果越好,比较两个决定系数大小判断拟合效果即可.
【详解】A选项,因为,故房屋的建筑面积和销售价格y呈正相关,相关系数为,A错误;
B选项,代入,可得的预测值:,残差为:,故B正确;
C选项,,因为线性回归方程恒过点,故,
解得:,C正确;
D选项,决定系数越接近1,拟合效果越好,因为,故甲机构选取的模型拟合效果更好,D正确.
10. 设函数,则( )
A. 当时,只有一个零点
B. 当时,在定义域内单调递增
C. 对于任意实数的图象都是中心对称图形
D. 若存在极值点,则一定存在两个
【答案】ACD
【解析】
【分析】对于A选项,将代入,由对数函数的性质求解即可;对于B选项,将代入,求导,再由函数定义域求解即可;对于C选项,由函数中心对称的定义求解即可;对于D选项,由极值点条件,有解,且解两侧导数变号求解即可.
【详解】对于A选项,将代入可得,,
此时的定义域为,解得,
当时,即,解得,
所以当时,只有一个零点,故A正确;
对于B选项,当时,,
,因为,
所以,故,所以当时,在定义域内单调递减,故B错误;
对于C选项,因为函数的定义域为,
,
,
所以,
所以对称中心为,故C正确;
对于D选项,,,
当时,解得,令,,
当时,,所以,所以当时,无解,无极值点;
当时,的解为,但在两侧均有,不变号,非极值点;
当时,有两个解,在上单调递减,在单调递增,最小值为,
所以当时,存在两个极值点,故D正确.
11. 平面直角坐标系中,直线,直线,动点满足,过点分别作、的垂线,垂足分别为、,若,则( )
A. 动点P的轨迹方程为
B. 四边形PAOB的周长可以为
C. 直线AB与直线OP的斜率之积为2
D. 的最大值为
【答案】AD
【解析】
【分析】对于A,由列方程即可求解判断;对于B,结合基本不等式求解判断即可;对于C,设在第一象限,在第四象限,分别求出的坐标,进而求解判断即可;对于D,结合,化简得到,设,则,利用导数分析函数的单调性,进而求解判断即可.
【详解】对于A,由题意,,且,
则,即,又,则,
所以动点P的轨迹方程为,故A正确;
对于B,因为四边形PAOB为矩形,所以其周长为,
当且仅当时等号成立,而,
则四边形PAOB的周长不可能为,故B错误;
对于C,不妨设在第一象限,在第四象限,
由于,则直线的方程为,
联立,解得,则,
同理,,则直线的方程为,
联立,解得,则,
所以,而,故,故C错误;
对于D,由A知,,
则,
设,则,
则,
令,得,令,得,
所以函数在上单调递增,在上单调递减,
则,故D正确.
三、填空题(本大题共3小题,每小题5分,共15分)
12. 在等腰直角中,点D是斜边AC上靠近点A的三等分点,若,则______.
【答案】
【解析】
【分析】根据向量的线性运算以及平面向量基本定理求解即可.
【详解】如图所示,
因为点D是斜边AC上靠近点A的三等分点,所以,所以.
13. 把7个不同的小球放入3个不同的盒子,每个盒子至少放2个球,则甲、乙、丙三个小球放在同一个盒子里的情况有种______.
【答案】18
【解析】
【详解】从3个盒子中取一个放甲乙丙三个小球,有种方法;
再从余下的4个小球中取2个放入余下的两个盒子中的一个,
另两个小球放入另一个盒子,有种方法,
所以不同放法种数是.
14. 平面直角坐标系中,曲线上有一系列点,,….对,以为圆心的圆与轴都相切,且圆与圆彼此外切.若,且,记数列的前项的和为,则使得恒成立的最小正整数为______.
【答案】507
【解析】
【分析】曲线上的点 满足 ,根据圆与外切,可得等式,两式联立可得,求得数列的通项,从而可得数列的通项,利用裂项相消法可得,最后由数列单调性分析和恒成立条件即可求出最小正整数 .
【详解】根据题意,曲线 上的点 满足 ;
因为圆 与轴相切,圆心纵坐标为,故半径 ;
圆与的圆心距,
半径之和为 ,
因为圆与外切,
所以,化简得:,
将 代入上式可得:
又因为,所以,即,
所以数列为等差数列,首项: ,公差 ;
通项:
所以
所以,
,随 增大递增,极限为 ,
即 对所有 成立;
恒成立条件: 恒成立,需 ,即;
故最小正整数 结论:满足条件的最小正整数为 507.
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. 在中,已知,.
(1)求的面积;
(2)若,求的周长.
【答案】(1)
(2)15
【解析】
【分析】(1)由数量积以及三角形的面积公式求解即可.
(2)由余弦定理求解即可.
【小问1详解】
设角的对边分别为,则由已知,,
因为,所以,
故的面积.
【小问2详解】
由余弦定理,
所以,
所以的周长.
16. 在平面直角坐标系xOy中,已知椭圆的图象经过点,且椭圆C的右焦点F的坐标为.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)过点F作倾斜角为的直线和椭圆C交于两点,求的值.
【答案】(1);
(2).
【解析】
【分析】(1)已知焦点坐标,根据椭圆的定义得到的的值,再根据计算的值,得到椭圆C的标准方程.
(2)根据点斜式写出直线方程,联立椭圆方程得到一元二次方程,根据韦达定理得到两点坐标之间的关系,代入两点间距离公式化简即可.
【小问1详解】
依题意,椭圆的右焦点为,则左焦点为,设,
由椭圆的定义可知,
所以,可得,
所以椭圆的方程为.
【小问2详解】
依题可设过点的直线方程为,
将其与椭圆方程联立,消元得,
设,则得,(*),
于是
将(*)代入,得.
17. 随着AI技术的发展,计算机科学受到越来越多的人关注,计算机内部数的计算采用的是二进制.一般地,k位二进制数可以表示为,其中,并约定,比如全体3位二进制数构成的集合为.设全体位二进制数构成的集合为,其中正整数,从集合中等可能地取出一个二进制数,设这个二进制数中数码0出现的次数为.
(1)若,求概率;
(2)若,记的概率为,当取得最大值时,求的值.
【答案】(1);
(2)1013.
【解析】
【分析】(1)求所有五位二进制数构成的集合中,0出现的次数大于2的概率,计算样本点,通过古典概型概率公式计算概率;
(2)因为除第一个位置,其余每个位置出现的结果只有0或1两种可能,并且每一个结果出现都是独立的且概率为,故随机变量服从二项分布,可利用二项分布的概率公式计算.
【小问1详解】
5位二进制数形如,由于每个有0,1两个取值,
所以全体5位二进制数总量为个.其中满足的二进制数有5个,
分别为,所以.
【小问2详解】
2026位二进制数首位数码为1,数码0独立且等可能出现在剩下的2025个数位上,
每个数位出现0的概率为,所以0出现的次数服从二项分布,即,
所以,所以,
记,则最大等价于最大:
,
所以,此时单调递增;,此时单调递减,
所以为最大值.综上,当取得最大值时求的值为1013.
18. 已知正方体的棱长为2,点分别为上下底面的中心,圆锥的顶点为,圆锥底面为正方形的内切圆,为中点,如图所示.
(1)设点Q在圆锥的底面圆周上运动.
(ⅰ)求直线OQ和平面ABCD所成角的正弦值;
(ⅱ)若,证明:平面.
(2)设平面和圆锥侧面的公共点构成集合,若,求PM的最小值.
【答案】(1)(ⅰ)(ⅱ)证明见解析
(2)
【解析】
【分析】(1)(ⅰ)利用平面可得,可求出的值,从而得出直线OQ和平面ABCD所成角的正弦值
(ⅱ)根据勾股定理可求得,利用线面平行的判定定理可证明平面平面,再利用平面与平面平行的性质即可得证.
(2)以为原点,建立如图坐标系,设,由在圆锥侧面上可转化为与的夹角余弦值为,利用向量法求出平面的法向量,结合即可求出的最小值,从而得解.
【小问1详解】
(ⅰ)解:由于平面,所以为平面的法向量,
设直线和平面所成角为,则,
因为平面,
所以直线和平面所成角的正弦值为.
(ⅱ)证明:因为,
因为圆锥底面圆的半径,所以,
所以,结合可知共线.所以平面.
下面证明平面平面,
由于,结合平面,平面,
所以平面,由于,显然,
所以为平行四边形,所以,
结合平面,平面,所以平面,
由于为平面中的两条相交直线,所以平面平面,
因为平面,所以平面.
【小问2详解】
以为原点,建立如图坐标系,此时,,,,,
设,则在圆锥侧面上,的夹角余弦值为,
即①,
设平面的法向量为,由,
在平面上②,,结合①②可得,
,
取等条件,所以的最小值为.
19. 已知函数.(其中为自然对数的底数,)
(1)求的图象在点处的切线方程;
(2)若在上单调递增,求实数的取值范围;
(3)若,求实数的值.
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【分析】(1)先对求导,将切点横坐标代入导函数得到切线斜率,结合切点坐标用点斜式即可写出切线方程.
(2)将在上单调递增转化为在上恒成立,构造函数分析其最值,分类讨论的正负,令函数最小值非负即可求解的取值范围.
(3)先分析时的单调性,拆分化简绝对值求和的等式,结合函数零点建立关于的方程,分类讨论求解并验证即可得到的取值.
【小问1详解】
因,则,又,故切线方程为.
【小问2详解】
由在上单调递增,可得在上恒成立,
记,则,
若,则,此时单调递增;由,
则函数在上单调递增,在上单调递减,
所以,
只需,所以;
若,则恒成立,故在上单调递增,注意到时,不合题意;
若,则,符合题意.
综上,实数的取值范围为.
【小问3详解】
依题需要讨论的大小关系,故不妨设,
由第(2)问可知当时单调递增.
当时,在时,仍有单调递增,即当均有在单调递增,
此时,
所以,这与矛盾,此时无解;
若,则,记,则与在时同号,
在单调递增,此时,
注意到时,所以存在,使得,
若;若,
所以在单调递减,在单调递增,
设,其中,等价于,,即(*),
①若,则,
此时:,则,
此时由(*)可知,矛盾,此时无解;
②若且,则,
此时,
由已知,,
代入(*)可得:,验证成立.故符合题意.
③若且,则同理可得:,
代入(*)可得:,由于,逐一验证可知只有符合.
综上实数的值为.
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