内容正文:
数学
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i为虚部单位,若,则
A. i B. C. D.
2. 已知集合,则( )
A. B. C. D.
3. 已知函数是定义在上的奇函数,当 时,(m为常数),则( )
A. 4 B. 7 C. D. 8
4. ( )
A. 1 B. C. D. 2
5. 某中学要在五一假期期间组织学生参加爱国主义教育活动,需要挑选10名志愿者,10个志愿者名额要分给该校高一年级的八个班,每个班至少一个名额,则名额分配方法有( )
A. 45种 B. 36种 C. 28种 D. 8种
6. 设等差数列的首项和公差均为m,等比数列的首项和公比也均为m,其中,若数列的前6项和与数列的前3项和都等于S,则( )
A. 84 B. 63 C. 42 D. 21
7. 若,则( )
A. B. C. D.
8. 函数的最小值为( )
A. B. C. D.
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.全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分.
9. 已知是两条不同的直线,是两个不同的平面,则下列说法正确的是( )
A. 若,则
B. 若,则
C. 若,则
D. 若,则
10. 设的三个内角分别为A,B,C,重心为G,则( )
A. 以的长度为边能构成三角形
B. 以的三条中线的长度为边能构成三角形
C. 以的长度为边能构成三角形
D. 若点G到的三边 , , 的距离分别为,则以的长度为边能构成三角形
11. 已知双曲线的左、右焦点分别为,点P在双曲线C的右支上,且,则( )
A. 当时,的面积为 B. 当时,的周长为
C. 当为钝角时, D. 内切圆的半径的取值范围是
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 空间向量在上的投影向量为___________.
13. 已知直线l与曲线和都相切,则直线l的方程为_________.
14. 投掷一枚质地均匀的骰子,直到掷出数字1或6为止,则在掷出1或6之前,数字2,3,4,5每个都至少出现一次的概率为_________.
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. 为研究新能源汽车的销售量变化情况,现统计了某市2025年第二、第三季度每个月的销售量(单位:万辆)如下表所示.
月份
4月
5月
6月
7月
8月
9月
月份代号x
1
2
3
4
5
6
销售量y
1.5
2.3
2.8
3.2
3.7
4.5
(1)求这6个月销售量数据的平均数和80%分位数;
(2)已知该市销售量y与月份代号x具有很强的线性相关关系,求y关于x的经验回归方程,并预测2025年12月份的销售量.
附:经验回归方程的斜率与截距的最小二乘估计公式分别为,,,.
16. 设函数,将函数的正零点按照从小到大的顺序排列,得到数列,且.
(1)求的值;
(2)求函数图象的对称中心;
(3)求数列的前2n项和.
17. 如图1,等腰直角的斜边,D为BC的中点,沿BC边上的高AD折叠,使得二面角为 ,如图2所示,设M为CD的中点.
(1)证明:平面.
(2)求平面和平面的夹角的余弦值.
(3)在线段AC(含端点)上是否存在点Q,使得直线MQ与平面所成角的正弦值为?若存在,求出线段AQ的长度;若不存在,请说明理由.
18. 已知函数,其中.
(1)当时,求方程的所有实数解;
(2)证明:当时,;
(3)若在上恒成立,求a的值.
19. 已知椭圆的左、右焦点分别为,点在椭圆E上且的周长为6.
(1)求椭圆E的方程.
(2)设过点的直线与椭圆E交于A,B两点,过点的直线与椭圆E交于C,D两点,与的交点为P,且与的斜率之积为.
①求点P的轨迹方程;
②求四边形ACBD面积的取值范围.
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数学
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i为虚部单位,若,则
A. i B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】利用复数的除法运算,求得,再根据共轭复数的概念,即可求解.
【详解】由题意,复数,
所以.
故选:A.
2. 已知集合,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】解不等式,得,即,
所以,
解不等式,变形得,
因为指数函数是上的增函数,所以,
所以.
3. 已知函数是定义在上的奇函数,当 时,(m为常数),则( )
A. 4 B. 7 C. D. 8
【答案】C
【解析】
【详解】由已知得,则,
所以当 时,,
所以,故.
4. ( )
A. 1 B. C. D. 2
【答案】D
【解析】
【分析】根据两角和与差的正切公式,结合对数运算性质求解即可.
【详解】,
,
所以.
5. 某中学要在五一假期期间组织学生参加爱国主义教育活动,需要挑选10名志愿者,10个志愿者名额要分给该校高一年级的八个班,每个班至少一个名额,则名额分配方法有( )
A. 45种 B. 36种 C. 28种 D. 8种
【答案】B
【解析】
【详解】10个名额为相同元素,可用隔板法,10个相同元素分为8组,即将7个隔板插入9个空,.
6. 设等差数列的首项和公差均为m,等比数列的首项和公比也均为m,其中,若数列的前6项和与数列的前3项和都等于S,则( )
A. 84 B. 63 C. 42 D. 21
【答案】A
【解析】
【分析】先根据题意,利用求和公式分别表示出等差数列的前6项和与等比数列的前3项和,再由二者相等建立关于的方程,进一步求解出.
【详解】依题意可知,,显然,
又,
则.
又,故,
所以,解得,所以.
7. 若,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】分别构造函数,,利用导数分析两个函数的单调性,即可得及关系,从而得到答案.
【详解】令,则.
当时,,单调递减;当时,,单调递增.
又,所以
所以,即.
令,则,
令,则.
当时,,单调递增;当时,,单调递减.
所以恒成立,即恒成立,所以是减函数,
所以,即,即.
综上所述,.
8. 函数的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】本题先利用三角函数平方关系化简函数表达式,再通过换元法将其转化为二次函数,最后根据二次函数性质求出原函数最小值.
【详解】因为,
,
所以.
令,设,则.
当时,,所以的最小值为.
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.全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分.
9. 已知是两条不同的直线,是两个不同的平面,则下列说法正确的是( )
A. 若,则
B. 若,则
C. 若,则
D. 若,则
【答案】AD
【解析】
【分析】根据线面垂直的性质判断A;根据面面垂直的性质可判断BC;根据空间位置关系的向量判断方法可判断D.
【详解】对于A,若,由线面垂直的性质可知,A正确;
对于B,若,则可能有或或斜交或,B错误;
对于C,若,但是m不一定在 内,故不能推出,C错误;
对于D,因为,,所以直线的方向向量分别与平面的法向量平行,
又因为,所以两平面的法向量互相垂直,故两直线的方向向量互相垂直,即,D正确.
故选:AD
10. 设的三个内角分别为A,B,C,重心为G,则( )
A. 以的长度为边能构成三角形
B. 以的三条中线的长度为边能构成三角形
C. 以的长度为边能构成三角形
D. 若点G到的三边 , , 的距离分别为,则以的长度为边能构成三角形
【答案】ABD
【解析】
【分析】通过正弦定理、向量关系、三角形面积公式等分别判断各选项中元素能否构成三角形.
【详解】由正弦定理可知,
所以以的长度为边能构成三角形,故A正确,
设三条中线分别为AD,BE,CF,则有,
因为,所以,即三个向量可构成闭合回路,
所以以的三条中线AD,BE,CF的长度为边能构成三角形,故B正确,
显然当时,,故C错误,
因为,所以,
所以,所以以的长度为边能构成三角形,故D正确.
11. 已知双曲线的左、右焦点分别为,点P在双曲线C的右支上,且,则( )
A. 当时,的面积为 B. 当时,的周长为
C. 当为钝角时, D. 内切圆的半径的取值范围是
【答案】BC
【解析】
【分析】由焦点三角形的面积公式,求出的面积,判断A;,根据双曲线的定义及勾股定理求得,从而求得的周长,判断B;由为钝角,根据余弦定理可得的范围,用表示,即可求得其范围,判断C;根据双曲线焦点三角形内切圆半径的范围,可判断D.
【详解】当时,,故A错误;
设,当时,
有,
所以,的周长为,故B正确;
设,当为钝角时,由余弦定理知,
因为,
所以,故C正确;
由如下引理知内切圆的半径的取值范围是,即 ,故D错误.
引理 双曲线的焦点三角形的内切圆半径的取值范围是.
证明如下:
如图,点P位于第一象限,是双曲线的左、右焦点,设焦点内切圆的圆心为G,则圆心G在直线上(证明省略).
设内切圆的半径为r,点,
由焦半径公式得,其中.
所以.
因为,
即.
因为点在双曲线C上,所以,得.
于是,把代入得
.
易知在时单调递增,且,
由函数的单调性及极限的知识可知,
因此双曲线的焦点三角形的内切圆半径的取值范围是.
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 空间向量在上的投影向量为___________.
【答案】
【解析】
【分析】根据公式计算.
【详解】由题意得,,,
故向量在上的投影向量为.
故答案为:
13. 已知直线l与曲线和都相切,则直线l的方程为_________.
【答案】
【解析】
【详解】设,与曲线联立,得,由,得.
直线l与曲线联立,得,显然,由,得.
所以,
化简得,又,所以,从而.
所以直线l的方程为,即.
14. 投掷一枚质地均匀的骰子,直到掷出数字1或6为止,则在掷出1或6之前,数字2,3,4,5每个都至少出现一次的概率为_________.
【答案】
【解析】
【分析】根据不同状态下投骰子的结果建立状态转移方程,然后利用已知的终止状态逐步递推求解初始状态的成功概率.
【详解】定义状态i()表示在停止事件(掷出1或6)发生之前,
已经观察到不同的数字来自集合的个数,
设为从状态i出发最终成功的概率(即最终在掷出1或6之前已经收集全4个数字),
显然,当时,已经收集全4个数字,此后无论掷出什么,只要首次掷出1或6时即成功,因此,
对于状态i(),考虑下一次掷骰子的结果,有三种可能:
①掷出数字1或6(概率为),此时停止,但由于尚未收集全4个数字(),因此失败,成功的概率为0,
②掷出一个已经出现过的属于的数字(概率为),状态保持不变,
③掷出一个未出现过的属于的新数字(概率为),状态转移到,
因此,从状态i出发,最终成功的概率满足方程:
,
化简得,移项得,
即.
利用,依次计算得
,
,
因此,所求概率为.
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. 为研究新能源汽车的销售量变化情况,现统计了某市2025年第二、第三季度每个月的销售量(单位:万辆)如下表所示.
月份
4月
5月
6月
7月
8月
9月
月份代号x
1
2
3
4
5
6
销售量y
1.5
2.3
2.8
3.2
3.7
4.5
(1)求这6个月销售量数据的平均数和80%分位数;
(2)已知该市销售量y与月份代号x具有很强的线性相关关系,求y关于x的经验回归方程,并预测2025年12月份的销售量.
附:经验回归方程的斜率与截距的最小二乘估计公式分别为,,,.
【答案】(1)平均数为3;80%分位数为3.7
(2),约为6.08万辆
【解析】
【分析】(1)利用平均数和分位数的计算方法,根据给定销售量数据分别计算.
(2)先算出和,再用公式求得到回归方程,最后代入预测销售量.
【小问1详解】
由题意可得,6个月销售量从小到大排列为: ,
所以平均数为.
因为,所以这6个月销售量数据的80%分位数为从小到大排列后的第5个数:3.7.
【小问2详解】
由(1)可知:, ,
,
,
所以 ,当时, (万辆),
即预测2025年12月份的销售量约为6.08万辆.
16. 设函数,将函数的正零点按照从小到大的顺序排列,得到数列,且.
(1)求的值;
(2)求函数图象的对称中心;
(3)求数列的前2n项和.
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【分析】(1)先令函数,根据正弦函数值求解 ,再结合最小正零点及已知条件求出.
(2)由(1)得出 的表达式,令正弦函数的相位为,求解 ,进而得到对称中心.
(3)根据三角函数零点求出数列的通项公式,进而求出.
【小问1详解】
令得
或,其中,
解得或,
所以当时,的最小正零点为.
依题意有,故.
【小问2详解】
由(1)知,
令,解得,
所以函数图象的对称中心为.
【小问3详解】
由(1)可知满足或,
依据三角函数的特性可知,在一个周期内有两个零点,
所以最小的两个正零点为,周期,
所以数列的奇数项构成了一个以为首项,2为公差的等差数列,
数列的偶数项构成了一个以为首项,2为公差的等差数列,
所以
所以,
所以.
17. 如图1,等腰直角的斜边,D为BC的中点,沿BC边上的高AD折叠,使得二面角为 ,如图2所示,设M为CD的中点.
(1)证明:平面.
(2)求平面和平面的夹角的余弦值.
(3)在线段AC(含端点)上是否存在点Q,使得直线MQ与平面所成角的正弦值为?若存在,求出线段AQ的长度;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)证明:在图1的等腰直角中,D为 的中点,可得,
所以在图2中,可得.
因为,且 ,平面,所以平面.
又因为平面,所以.
因为平面,所以是二面角的平面角,即,
所以为等边三角形
因为M为的中点,所以.
又因为,且AD,平面,所以平面.
(2)
(3)存在;
【解析】
【分析】(1) 由线面垂直的判定定理证明平面,从而;由已知条件证明,再根据线面垂直的判定定理证得平面;
(2)建立空间直角坐标系,根据面面角的向量求法,可求得平面和平面的夹角的余弦值;
(3)假设存在点Q满足题意,且,根据线面角的向量求法,列出方程,求解可得的值.
【小问1详解】
略
【小问2详解】
以D为坐标原点,在平面内作垂直于DC的直线为x轴,DC,DA所在直线分别为y轴、z轴建立空间直角坐标系,如图所示,则,
则.
设平面的法向量为,则
则,取,可得,所以.
设平面DAB的法向量为,则
则,取,可得,所以.
所以,
所以平面和平面所成角的余弦值为.
【小问3详解】
假设在线段AC上存在点Q,使得直线MQ与平面所成角的正弦值为.
由(2)得,
设,则.
平面的一个法向量为,
设直线与平面所成的角为,
则,
化简得,解得或(舍去),
所以存在点Q,使得直线与平面所成角的正弦值为.
当时,.
18. 已知函数,其中.
(1)当时,求方程的所有实数解;
(2)证明:当时,;
(3)若在上恒成立,求a的值.
【答案】(1)或
(2)令,则,
当时,因为在上单调递增,且,
所以当 时,单调递减;
当 时, 单调递增,
所以.
当时,因为,所以,
综上所述,当时,,即.
(3)
【解析】
【分析】(1)先将代入,再用辅助角公式化简方程,最后根据正弦函数性质求解.
(2)构造函数,求导分析其单调性得最小值,再结合函数性质判断其他区间函数值情况,最终得出.
(3)构造函数,根据可知,即,并代入检验即充分性即可.
【小问1详解】
当时,,
则,所以,
所以,
即或,
解得或.
所以方程的所有实数解为或.
【小问2详解】
略
【小问3详解】
构造函数,
则,
因为对任意内恒成立,
且,可知 为极小值点,则,即,
若,因为,则,
由(2)知,当时,成立,
所以在上单调递增,
则,由的单调性知,
当时,单调递减;
当时,单调递增;
所以,满足题意,
综上所述,.
19. 已知椭圆的左、右焦点分别为,点在椭圆E上且的周长为6.
(1)求椭圆E的方程.
(2)设过点的直线与椭圆E交于A,B两点,过点的直线与椭圆E交于C,D两点,与的交点为P,且与的斜率之积为.
①求点P的轨迹方程;
②求四边形ACBD面积的取值范围.
【答案】(1)
(2)① ;②
【解析】
【分析】(1)根据椭圆焦点及三角形周长得出的值,再将点坐标代入椭圆方程,结合椭圆中的关系联立方程组求解,进而得到椭圆方程.
(2)①结合两直线分别过左右焦点写出直线方程的两个斜率,代入已知斜率乘积条件消参化简,排除斜率不存在的对应点,得出点的轨迹方程.
②方法一:先分别联立、与椭圆方程,算出弦长和,结合已知斜率乘积关系写出四边形面积表达式,换元后根据函数性质即可得到面积的取值范围;方法二:先写出两条直线方程,联立与椭圆得到弦长,将四边形面积表示为乘C、D到的距离和,代入斜率条件化简面积表达式后,换元结合函数性质即可求出面积的取值范围。
【小问1详解】
因为椭圆的焦点为,
的周长为,即,
已知在椭圆上,代入得,
结合椭圆关系,所以,
解得,
所以椭圆E的方程为 .
【小问2详解】
由(1)可知,椭圆E的方程为 ,焦点坐标为,
①设直线与直线的斜率分别为,则,
设点P的坐标为,则,
即,因为斜率存在所以,
化简得,
所以点P的轨迹方程为,
②方法一 设,
联立,
则,
联立,
则,
所以,
同理可得,
设与的夹角为,因为与的方向向量分别为,
所以,
所以,
设四边形ACBD的面积为S,
则,
因为,所以,
令,则,
则,
令,则,化简得,
当时,S→6;当时,,
所以四边形ACBD面积的取值范围是,
方法二 设,直线AB的方程为,
则,直线CD的方程为,
联立直线AB与椭圆的方程得,
则,
所以,
设分别为点C,D到直线AB的距离,四边形ACBD的面积为S,
则,
,
联立得,
故.
所以,
所以,
思路1:令,则
,
因为,所以,
因此,
思路2:令,则,即,则
,
显然,当时,S取得最大值,当时,,
因此.
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