内容正文:
三轮巅峰练(五)
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,集合,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】集合,集合,检验中元素是否属于:
时,; 时,;
无法表示为()的形式,故中仅有,.
选项A:,即中所有元素都属于,不成立.
选项B:,即中所有元素都不属于,不成立.
选项C:,等价于,不成立.
选项D:因为中存在元素,故并集不等于,成立.
2. 若复数满足,则的虚部为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】由复数的除法运算和虚部的概念即可求解.
【详解】由,
得,
分子分母同乘分母的共轭复数:
分子: ,
分母: ,
因此 ,
因此的虚部为.
3. 在中,,若,则( )
A. B. C. 1 D.
【答案】A
【解析】
【详解】由,得,
整理为,
即,,即.
4. 把函数的图象向右平移2个单位长度,再把所得图象上所有点的纵坐标变为原来的倍,得到图象,若此时图象恰与重合,则的值为( )
A. 4 B. 2 C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】首先根据平移变换求出图象的函数解析式,然后根据图象重合列方程解出的值.
【详解】把函数的图象向右平移2个单位长度,
得到函数表达式为,
再把所得图象上所有点的纵坐标变为原来的倍,
得到图象的函数表达式为,
因为图象与重合,所以,
即,解得,.
5. 如图,某海滨城市附近海面上有一台风,在城市测得该台风中心位于南偏东,距离为的海面处,并以的速度沿北偏西的方向移动.如果台风侵袭的范围是半径为的圆形区域.则该城市开始受到台风侵袭的时间为( )
A. 5小时后 B. 10小时后 C. 15小时后 D. 20小时后
【答案】B
【解析】
【分析】由题意km,根据方位角关系可得,利用余弦定理建立关于的方程求解即可.
【详解】设小时后台风中心移动到点,此时城市开始受到台风侵袭,即km,
已知,台风速度为,因此,
根据方位角关系可得,
在中,由余弦定理:,
代入数值,
,
化简得:,解得或,
依题意开始受到侵袭的时间,取较小值.
6. 已知是抛物线的焦点,三点在抛物线上,若成等差数列,则三点( )
A. 横坐标成等差数列 B. 横坐标成等比数列
C. 纵坐标成等差数列 D. 纵坐标成等比数列
【答案】C
【解析】
【分析】根据抛物线的标准方程得到焦点坐标和准线方程,利用抛物线的定义得到的表达式,再根据成等差数列即可求解.
【详解】已知抛物线,根据抛物线的标准方程,得,解得,
因此抛物线的焦点的坐标为,即,准线方程,即,
设抛物线上的三点的坐标分别为,由于这三点都在抛物线上,
由抛物线的定义,得,同理,,,
已知成等差数列,则,即,
化简得,而分别为的纵坐标,
因此的纵坐标成等差数列,故C正确.
7. 已知,,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】因为,所以,
两边同除以,得,
所以,因为,所以,
所以
,
当且仅当,即时取等号,
所以最大值为.
8. 如图,已知正方体的棱长为1.平面,平面和平面将该正方体分割成若干个多面体,则其中顶点所在的多面体的表面积为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】找到分割后顶点所在的多面体,分析该多面体表面构成,即可求得其表面积.
【详解】连接,易知三条体对角线交于一点,记为点.
则分割后顶点所在的多面体为六面体,其表面分别是.
根据正方体的性质,知,
所以.
中,边上的高为,所以的面积为;
的面积为.
所以顶点所在的多面体的表面积为.
故选:D.
二、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. 一组数据的平均数为,将这组数据分别加上它们的平均数,得到一组新数据,则新数据与原数据相比( )
A. 极差相同 B. 平均数相同 C. 方差相同 D. 中位数相同
【答案】AC
【解析】
【分析】利用每个数据同时加上同一个常数后各统计量的变化规律,逐一对比原数据与新数据的四个统计量即可得到结果.
【详解】设新数据为 ,逐个分析选项:
对于选项A: 原极差 ,新极差 ,极差相同,A正确;
选项B: 原平均数为 新平均数 ,平均数不同,B错误;
选项C: 原方差 ,新方差:,方差相同,C正确;
选项D: 原中位数为 ,新中位数为 ,因 ,故中位数不同,D错误.
10. 设无穷数列的前项和为,且对于任意,,则( )
A. 存在,使得是常数列
B. 任意,不是递增数列
C. 存在,使得是周期数列
D. 任意,既有最大值,又有最小值.
【答案】BC
【解析】
【分析】根据给定条件,利用前项和与第项的关系求出通项公式,再逐一判断各个结论即可.
【详解】在无穷数列中,,,
当时,,两式相减得:,
而,即,
对于A,当且时,数列是以为首项,为公比的等比数列,
又,所以不是常数列;
当时,,当时,,所以不是常数列,
所以不存在,使得是常数列,A错误;
对于B,当时,,当时,,所以不是递增数列,
当时,,
若,则恒成立,是递减数列,
若,则随的增大,正负相间变化,即不可能恒成立,
因此对于任意,不是递增数列,B正确;
对于C,当,即时,,数列是周期为的周期数列,C正确;
对于D,当时,数列是以为首项,为公比的等比数列,
令,则,此时,无最大和最小项,故D错误.
11. 函数(且),则( )
A. 当时,无极值点
B. 当时,无极值点
C. 若分别是的极大值点和极小值点,且,则
D. 若分别是的极小值点和极大值点,且,则
【答案】ABD
【解析】
【分析】求导函数,将导函数的零点转化为的交点问题,先求出相切时或,然后按照、、、、、分类讨论,利用函数图象研究函数的极值点,逐项判断即可.
【详解】,
令,
若与相切,设切点为,
解方程组,
所以,解得或.
①当时,画出的图象,如图:
两函数没有交点即方程无根,即无异号零点,
所以当时,无极值点,所以选项B正确;
②当时,与相切,如图:
无异号零点,所以当时,无极值点;
③当时,如图:
当或时,,则,当时,,则,
当或时,,则,
所以分别是的极小值点和极大值点,且,所以选项D正确;
④当时,如图:
当或时,,则,当时,,则,
当或时,,则,
所以分别是的极大值点和极小值点,且;
⑤当时,如图:
无异号零点,所以当时,无极值点,所以选项C错误;
⑥当时,如图:
两函数没有交点即方程无根,即无异号零点,
所以当时,无极值点,综上,当时,无极值点,故选项A正确.
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 若的展开式中各项的二项式系数之和为64,则展开式中的常数项为______.
【答案】60
【解析】
【分析】各项的二项式系数之和为64,可得,求n;再利用通项公式即可求常数项.
【详解】因为各项的二项式系数之和为64,,即;
通项公式=
令,解得.
展开式中常数项为.
【点睛】本题考查二项式定理的应用,注意二项式的通项公式为.
13. 筒车是我国古代发明的一种水利灌溉工具,因其经济又环保,至今还在农业生产中得到使用.如图,一个半径为的筒车按逆时针方向每分钟转2圈,筒车的轴心距离水面的高度为.设筒车上的某个盛水筒到水面的距离为(单位:)(在水面下则为负数),若以盛水筒刚浮出水面时开始计算时间,则与时间(单位:)之间的关系为.则盛水筒出水后到达最高点的最短时间为__________.
【答案】
【解析】
【分析】先根据题意求出的解析式,然后令,求解关于的方程,取的最小值即可.
【详解】由题意,筒车半径为,.
又筒车的轴心距离水面的高度为,.
筒车每分钟转2圈,每分钟转过的角度为,.
.
以盛水筒刚浮出水面时开始计算时间,.
即,,.
又,,.
盛水筒第一次到达最高点时用时最短,此时,解得.
故最短时间为.
14. 已知,为双曲线的焦点,点在上,点,分别为的内心和重心.若,且,则的离心率为____________.
【答案】
【解析】
【分析】由得到重心与内心纵坐标相等,得出P点纵坐标与内切圆半径关系,继而用三角形面积的两种表示方式结合双曲线定义求出,最后用余弦定理结合正弦值计算离心率.
【详解】设双曲线E方程为,
则重心,
因为内心到的距离等于内切圆半径,故的纵坐标为.
由于,所以,
因为的面积,
代入得,
不妨设,
则有,
在中,由余弦定理得,
即,
因为,则,
当时,代入得;
当时,代入得(不成立,舍去).
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,在三棱锥中,为边长为的等边三角形,,,为棱的中点.
(1)求证:平面平面;
(2)棱上(端点除外)是否存在一点,使得平面与平面的夹角为.若存在,求的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)证明见解析;
(2)存在,
【解析】
【分析】(1)利用面面垂直的判定定理,结合等边三角形、等腰三角形的三线合一性质及勾股定理逆定理,证明平面即可完成推导;
(2)通过建立空间直角坐标系,引入参数表示点的坐标,求解两个平面的法向量,利用二面角的余弦值列方程求解参数,结合参数范围验证即可 .
【小问1详解】
∵ 为边长为2的等边三角形,为中点,
∴ ,且.
∵ ,为中点,
∴ ,且,故,
∴ .
∵ ,
∴ ,故.
∵ ,平面,
∴ 平面.
∵ 平面,
∴ 平面平面.
【小问2详解】
由第一小问,以为坐标原点,为轴,为轴,为轴建立空间直角坐标系,
,,,,.
设,则,所以点坐标为.
∵,且平面
∴平面
∴平面的法向量为.
设平面的法向量为,其中,,
∴
令,代入解得,,
∴.
已知平面与平面的夹角为,
∴
代入数据得
两边约去后平方整理得,解得或.
∵,
∴.
因此存在满足条件的点,且.
【点睛】方法归纳:面面垂直证明核心是找到一个平面内垂直于另一个平面的直线,常结合等腰三角形三线合一、勾股定理逆定理证明线线垂直,再推导线面垂直;空间中的存在性问题可通过建立坐标系,引入参数表示动点坐标,将几何关系转化为代数方程求解,最后验证参数范围即可.
易错归纳:求解平面法向量时需注意坐标运算的准确性,二面角的余弦值等于两法向量夹角余弦的绝对值,避免符号错误;得到参数解后需结合动点的限制条件舍去不满足要求的解.
16. 某研究团队发现人工智能助手的问题解决“满意度评分”(满分100分)与其使用场景密切相关.该团队将用户分为学习场景用户和工作场景用户两类,为了调研用户对人工智能助手的满意度评分情况,现从这两类用户中各随机抽取100人,记录他们的满意度评分,将数据分成6组:,,,,,,并分别整理得到如下两个频率分布直方图:
现规定满意度评分在80分及以上的满意度评级为,在区间的满意度评级为,在60分以下的满意度评级为.用频率估计概率,假设每个用户的评分相互独立.
(1)求的值;
(2)从使用人工智能助手的所有学习场景用户中随机抽取2人,从使用人工智能助手的所有工作场景用户中随机抽取1人,设为抽出的3人中满意度评级为A的人数,估计的分布列和数学期望;
(3)该研究团队又对另外两款人工智能助手,进行了同样的调研,估计出其学习场景用户的满意度评级为A的概率分别为0.3,0.35.现分别从使用,,这三款人工智能助手的学习场景用户中各随机抽取1人,用“”表示其中使用()的学习场景用户的满意度评级为,用“”表示其中使用()的学习场景用户的满意度评级为或.设,,判断,的大小.(结论不要求证明)
【答案】(1);
(2)
0
1
2
3
0.45
0.4125
0.125
0.0125
;
(3).
【解析】
【分析】(1)利用频率分布直方图所有小矩形面积和为1求解.
(2)分别求出学习、工作场景用户评级为的概率,再求出的可能值及各个值对应的概率,列出分布列并求出期望.
(3)求出分别取的概率,再利用分布的方差公式求出方差,进而比较大小.
【小问1详解】
依题意,,所以.
【小问2详解】
依题意,学习场景用户评级为的概率为,
工作场景用户评级为的概率为,
的所有可能值为,
,,
,,
所以的分布列为:
0
1
2
3
0.45
0.4125
0.125
0.0125
数学期望.
【小问3详解】
由(2)及已知,得,,
,显然服从分布,
因此,
,
所以.
17. 椭圆的左、右焦点分别为是椭圆C上一点,且
(1)求椭圆C的方程;
(2)M,N是y轴上的两个动点(点M与点E位于x轴的两侧),,直线EM交x轴于点P,求的值.
【答案】(1);(2).
【解析】
【分析】(1)根据椭圆定义直接求解即可;
(2)设出,根据直角的性质求出N点坐标、E点的纵坐标,进而求出点P坐标,最后利用两点间距离公式进行求解即可.
【详解】(1)因为,
所以椭圆方程为;
(2)因为M,N是y轴上的两个动点,所以不妨设,,
因为点M与点E位于x轴的两侧,所以设,所以,
由(1)知,所以,
因为,所以,
因为,所以
,
而,所以,解得或,
因为,,所以,
因此,所以直线EM的直线方程为:
,令,得,即,
.
【点睛】关键点睛:根据直角得到N点坐标、E点的纵坐标是解题的关键.
18. 在中,,,分别为角,,所对的边,为边上的高,设,且.
(1)若,且,求实数的值;
(2)若,求的值;
(3)求的取值范围.
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【分析】(1)由三角形的面积公式结合余弦定理得到,再联立已知组成方程组可得;
(2)首先根据余弦定理,并结合三角形面积公式,求得,再代入二倍角的正切公式,即可求解;
(3)首先通过辅助线,构造可得,结合(1)的结果可得的范围,再根据二倍角公式,求得的取值范围.
【小问1详解】
,
因为,代入可得,①
又,两边平方后可得,②
由余弦定理可得,代入②可得,
整理可得,
把①代入上式可得,
所以,两式相减可得,
因为,所以.
【小问2详解】
在中,,若.
又,
【小问3详解】
由(1)知.
如图,在中,过作的垂线,且使,则,
,即,得,
,
,
设,,在区间单调递减,
,即,
.
19. 已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)记函数的正零点为.
(i)当时,证明:;
(ii)当时,证明:.
【答案】(1)在上单调递减,在上单调递增;
(2)(i)证明见解析;(ii)证明见解析.
【解析】
【分析】(1)先求导,利用导数研究函数的单调性;
(2)(i)时,求出函数的正零点,再研究的范围,通过放缩证明不等式;
(ii)时,求出函数的正零点,构造新函数证明不等式.
【小问1详解】
,
若,则,
,,单调递减;
,,单调递增;
所以在上单调递减,在上单调递增.
【小问2详解】
(i)证明:当时,由,得,所以,
两边同时取自然对数并化简,得,所以.
令,
则,
当时,,当时,,
所以在上单调递减,在上单调递增,
则,即,所以,
则,
所以,
所以,
故.
(ii)证明:当时,由,得,所以,
所以,
则.
令,则,易知在上单调递增,
则,
所以在上单调递增,
又,,即,
所以,则.
解法一:
由,得,
又,故曲线在处的切线方程为.
令,
则,
所以在上单调递增,
因为,所以,
即,
所以,
又,则,两式相减得,
整理得.
综上,.
解法二:
由,
得,
又,
所以,
所以,即,
即.
综上,.
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三轮巅峰练(五)
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,集合,则( )
A. B. C. D.
2. 若复数满足,则的虚部为( )
A. B.
C. D.
3. 在中,,若,则( )
A. B. C. 1 D.
4. 把函数的图象向右平移2个单位长度,再把所得图象上所有点的纵坐标变为原来的倍,得到图象,若此时图象恰与重合,则的值为( )
A. 4 B. 2 C. D.
5. 如图,某海滨城市附近海面上有一台风,在城市测得该台风中心位于南偏东,距离为的海面处,并以的速度沿北偏西的方向移动.如果台风侵袭的范围是半径为的圆形区域.则该城市开始受到台风侵袭的时间为( )
A. 5小时后 B. 10小时后 C. 15小时后 D. 20小时后
6. 已知是抛物线的焦点,三点在抛物线上,若成等差数列,则三点( )
A. 横坐标成等差数列 B. 横坐标成等比数列
C. 纵坐标成等差数列 D. 纵坐标成等比数列
7. 已知,,则的最大值为( )
A. B. C. D.
8. 如图,已知正方体的棱长为1.平面,平面和平面将该正方体分割成若干个多面体,则其中顶点所在的多面体的表面积为( )
A. B. C. D.
二、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. 一组数据的平均数为,将这组数据分别加上它们的平均数,得到一组新数据,则新数据与原数据相比( )
A. 极差相同 B. 平均数相同 C. 方差相同 D. 中位数相同
10. 设无穷数列的前项和为,且对于任意,,则( )
A. 存在,使得是常数列
B. 任意,不是递增数列
C. 存在,使得是周期数列
D. 任意,既有最大值,又有最小值.
11. 函数(且),则( )
A. 当时,无极值点
B. 当时,无极值点
C. 若分别是的极大值点和极小值点,且,则
D. 若分别是的极小值点和极大值点,且,则
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 若的展开式中各项的二项式系数之和为64,则展开式中的常数项为______.
13. 筒车是我国古代发明的一种水利灌溉工具,因其经济又环保,至今还在农业生产中得到使用.如图,一个半径为的筒车按逆时针方向每分钟转2圈,筒车的轴心距离水面的高度为.设筒车上的某个盛水筒到水面的距离为(单位:)(在水面下则为负数),若以盛水筒刚浮出水面时开始计算时间,则与时间(单位:)之间的关系为.则盛水筒出水后到达最高点的最短时间为__________.
14. 已知,为双曲线的焦点,点在上,点,分别为的内心和重心.若,且,则的离心率为____________.
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. 如图,在三棱锥中,为边长为的等边三角形,,,为棱的中点.
(1)求证:平面平面;
(2)棱上(端点除外)是否存在一点,使得平面与平面的夹角为.若存在,求的值;若不存在,请说明理由.
16. 某研究团队发现人工智能助手的问题解决“满意度评分”(满分100分)与其使用场景密切相关.该团队将用户分为学习场景用户和工作场景用户两类,为了调研用户对人工智能助手的满意度评分情况,现从这两类用户中各随机抽取100人,记录他们的满意度评分,将数据分成6组:,,,,,,并分别整理得到如下两个频率分布直方图:
现规定满意度评分在80分及以上的满意度评级为,在区间的满意度评级为,在60分以下的满意度评级为.用频率估计概率,假设每个用户的评分相互独立.
(1)求的值;
(2)从使用人工智能助手的所有学习场景用户中随机抽取2人,从使用人工智能助手的所有工作场景用户中随机抽取1人,设为抽出的3人中满意度评级为A的人数,估计的分布列和数学期望;
(3)该研究团队又对另外两款人工智能助手,进行了同样的调研,估计出其学习场景用户的满意度评级为A的概率分别为0.3,0.35.现分别从使用,,这三款人工智能助手的学习场景用户中各随机抽取1人,用“”表示其中使用()的学习场景用户的满意度评级为,用“”表示其中使用()的学习场景用户的满意度评级为或.设,,判断,的大小.(结论不要求证明)
17. 椭圆的左、右焦点分别为是椭圆C上一点,且
(1)求椭圆C的方程;
(2)M,N是y轴上的两个动点(点M与点E位于x轴的两侧),,直线EM交x轴于点P,求的值.
18. 在中,,,分别为角,,所对的边,为边上的高,设,且.
(1)若,且,求实数的值;
(2)若,求的值;
(3)求的取值范围.
19. 已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)记函数的正零点为.
(i)当时,证明:;
(ii)当时,证明:.
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