内容正文:
数 学
数学共4页,满分150分.时间120分钟.
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. 在数组1,2,2,4,5中加入3,6两个数之后,不变的统计量是( )
A. 平均数 B. 中位数 C. 众数 D. 方差
2. 已知复数,则( )
A. B. C. D.
3. 已知集合或,则( )
A. B. C. D.
4. 若,则“”是“”的( )
A. 充分不必要条件 B. 必要不充分条件
C. 充要条件 D. 既不充分也不必要条件
5. 已知双曲线的离心率,焦点到渐近线的距离为,则实数的值为( )
A. B. C. D.
6. 已知数列的前项和,若,则的值为( )
A. 6 B. 7 C. 8 D. 14
7. 若是奇函数,则的值域为( )
A. B.
C. D.
8. 在平面中,,且,若,则的最小值为( )
A. B. 2 C. D. 3
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.全部选对得6分,部分选对得部分分,有选错得0分.
9. 一个不透明的袋子中装有10个球,其中6个白球,4个红球,除颜色外其他都相同,现甲、乙、丙三人依次从袋中不放回摸出一个球,则( )
A. 甲摸到红球的概率为 B. 乙摸到红球的概率为
C. 甲、乙都摸到红球的概率为 D. 乙、丙都摸到红球的概率为
10. 已知函数,则( )
A. B.
C. 在区间上单调递减 D. 在区间上单调递减
11. 已知均为正实数,且,则( )
A. B.
C. D.
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 在展开式中,常数项的值为_____.
13. 已知三棱锥的顶点均在球的球面上,若,则球的表面积为_____.
14. 已知抛物线的焦点为,过点且斜率为正数的直线与抛物线相交于两点,与抛物线的准线相交于点,若,,则实数_____.
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. 在中,分别为内角的对边,已知,.
(1)若,求;
(2)若的周长为7,求的面积.
16. 在正三棱柱中,已知分别是棱的中点.
(1)证明:平面平面;
(2)求平面与平面夹角的余弦值.
17. 已知数列满足,对且,.
(1)证明:数列是等比数列;
(2)设,求数列的前项和.
18. 已知椭圆的短轴长为2,点为椭圆上异于短轴端点的一点,且点与短轴两顶点连线的斜率之积为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若为椭圆上不重合的三点,且的外接圆圆心为.
(i)求外接圆半径的取值范围;
(ii)求面积的最大值.
19. 调和级数在工程学、物理学和计算数学中都有广泛的运用.欧拉证明了调和级数,其中被称为欧拉常数,为误差.当足够大时,我们近似的认为,在本题中,调和级数均取这个近似值.
(1)证明:当时,;
(2)利用(1)证明;
(3)某公司因为业务拓展,临时举行一次面试,每一个人面试完后,必须当场决定是否留用该面试者.如果不聘用,面试者会马上转去其它公司.假设每个面试者的水平均不相同,为了选出其中最好的两人,面试官决定采用以下策略:选择前个候选人作为观察期,记录其中最佳者(记为).在后续候选人中,选择第一个比更优的候选人(记为),并继续寻找第二个比更优者(记为).如果找到满足条件的、,则录取、,剩下的候选者不再进行面试.如果后续候选人中没有比更好的两个人,则招聘失败.已知有个候选人来参加面试,估计取多少时,招聘到最优秀的两个人的概率最大?(参考数据:)
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数 学
数学共4页,满分150分.时间120分钟.
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. 在数组1,2,2,4,5中加入3,6两个数之后,不变的统计量是( )
A. 平均数 B. 中位数 C. 众数 D. 方差
【答案】C
【解析】
【分析】分别计算原数组和加入3、6后的新数组的四个统计量,对比判断.
【详解】原数组(排序后),共个数据; 加入后新数组(排序后),共个数据,
对于A:原平均数; 新平均数,平均数改变,A错误;
对于B:原数组共个数据,中位数为第个数据,即; 新数组共个数据,中位数为第个数据,即,
中位数改变,B错误;
对于C:原数组中出现次,其余数都只出现次,众数为;
新数组中依然只有出现次,其余数都只出现次,众数仍为,众数不变,C正确;
对于D:原数组方差,
新数组方差,D错误.
2. 已知复数,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】根据复数的乘法法则运算求解.
【详解】.
3. 已知集合或,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】因为,
所以.
4. 若,则“”是“”的( )
A. 充分不必要条件 B. 必要不充分条件
C. 充要条件 D. 既不充分也不必要条件
【答案】C
【解析】
【分析】依题意找到成立的等价条件,再由充要条件的定义即可判断.
【详解】因,
对于,,当且仅当时等号成立.
则由可得,由可得,故“”是“”的充要条件.
故选:C.
5. 已知双曲线的离心率,焦点到渐近线的距离为,则实数的值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】分析可知,,求出双曲线的渐近线方程,利用点到直线的距离公式可得出的值.
【详解】因为,则,故,
双曲线的渐近线方程为,即,
双曲线的焦点为,双曲线的焦点到渐近线的距离为,
故.
6. 已知数列的前项和,若,则的值为( )
A. 6 B. 7 C. 8 D. 14
【答案】B
【解析】
【分析】利用与关系求出数列的通项公式求解即可.
【详解】由,当时,
当时,,
当时,满足条件;
所以数列的通项公式为
则,解得,
因为,所以.
7. 若是奇函数,则的值域为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】由可得,再结合不等式的运算求解值域即可.
【详解】函数的定义域为,
由是奇函数即,
所以,解得,
则,
因为且,所以,,则,
即,可得,
所以函数的值域为.
8. 在平面中,,且,若,则的最小值为( )
A. B. 2 C. D. 3
【答案】A
【解析】
【分析】建系,确定轨迹,进而可求解.
【详解】因为 ,即,
以为原点,为轴,为轴建立平面直角坐标系:
,,C(0,4),
由得:点轨迹为以为圆心,半径的圆:,
设,由得: 消去参数,
整理得点轨迹为直线:,
是直线上动点到圆上动点的距离,
其最小值为圆心到直线的距离减去圆半径,
由点到直线距离公式: ,
所以.
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.全部选对得6分,部分选对得部分分,有选错得0分.
9. 一个不透明的袋子中装有10个球,其中6个白球,4个红球,除颜色外其他都相同,现甲、乙、丙三人依次从袋中不放回摸出一个球,则( )
A. 甲摸到红球的概率为 B. 乙摸到红球的概率为
C. 甲、乙都摸到红球的概率为 D. 乙、丙都摸到红球的概率为
【答案】ABC
【解析】
【分析】根据不放回抽样中先后摸球概率相等可判断AB选项,利用古典概型公式可求解CD选项.
【详解】甲、乙、丙依次从袋中不放回的摸出一个球,则每个人摸到红球的概率,AB正确;
甲乙都摸到红球的概率,C正确;
乙丙都摸到红球的概率为,D错误.
10. 已知函数,则( )
A. B.
C. 在区间上单调递减 D. 在区间上单调递减
【答案】BC
【解析】
【分析】在函数的定义域内取特殊值排除A项;利用函数的图象平移翻折变换,结合正弦函数的图象性质逐一判断其余选项即可.
【详解】对于A,因函数的定义域为,当时,,
而,即,故不成立,A错误;
对于B,因函数的图象可由的图象向下平移,保持轴上方部分不变并将轴下半部分向上翻折得到,
则的最大值可在处取得,所以成立,B正确;
对于C,因在上单调递增且在轴的下方,故图象翻折后在上单调递减,故正确;
对于D,因在上单调递增且在轴的上方,则在上单调递增,故D错误.
11. 已知均为正实数,且,则( )
A. B.
C. D.
【答案】BC
【解析】
【分析】利用基本不等式,对数的运算性质以及和角的正切公式,结合正切函数的单调性逐一判断即可.
【详解】对于A,因,,即,当且仅当时等号成立,
则,故A错误;
对于B,,当且仅当时等号成立,故B正确;
对于C,由A项得,则,当且仅当时等号成立,故C正确;
对于D,由,得,即,
当时,可得,即,
整理得,故D错误.
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 在展开式中,常数项的值为_____.
【答案】60
【解析】
【详解】通项为,
令得,此时常数项的值为.
13. 已知三棱锥的顶点均在球的球面上,若,则球的表面积为_____.
【答案】
【解析】
【分析】根据几何关系求外接球的半径并计算球的表面积.
【详解】由题意有,所以为该三棱锥的外接球直径,
即外接球半径,表面积.
14. 已知抛物线的焦点为,过点且斜率为正数的直线与抛物线相交于两点,与抛物线的准线相交于点,若,,则实数_____.
【答案】2
【解析】
【分析】分别过作准线的垂线交准线于点,结合抛物线的定义即可求解.
【详解】如图,分别过作准线的垂线交准线于点,
则有,
由,所以有,即,
即,即
又,即
所以,即,所以.
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,分别为内角的对边,已知,.
(1)若,求;
(2)若的周长为7,求的面积.
【答案】(1),
(2)或.
【解析】
【分析】(1)利用余弦定理化简即可求解;
(2)分和两种情况讨论即可求解.
【小问1详解】
由余弦定理与条件,
①若,可得,
由且解得,,;
②若,则,不合题意;
综上,;
【小问2详解】
①当时,由及,得,
所以,因为,
所以
此时的面积.
②当时,则有,
由,得,则,
此时的面积.
16. 在正三棱柱中,已知分别是棱的中点.
(1)证明:平面平面;
(2)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)根据面面平行的判定定理来证明
(2)先建立空间直角坐标系,再分别求出平面和平面的法向量,最后计算夹角的余弦值.
【小问1详解】
在矩形中,分别为的中点,连接,则,
在与中,易得,,因为,所以,
因为平面,平面,所以平面,
同理,,因为平面,平面,所以平面,
又因平面,故平面平面.
【小问2详解】
以中点为坐标原点,所在直线为x轴正方向,所在直线为y轴正方向,
过点 和平面垂直的直线为z轴正方向,建立如图所示的空间直角坐标系,
则,
设平面的法向量为,
因,,
则,即令,则,
设平面的法向量为,
则,即令,则,
所以,
所以平面与平面夹角的余弦值为.
17. 已知数列满足,对且,.
(1)证明:数列是等比数列;
(2)设,求数列的前项和.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【解析】
【分析】(1)作差可得,再结合等比数列的定义可证得数列是等比数列;
(2)由(1)求得,利用累加法可求得数列的通项公式,可得出,记数列的前项和为,则,利用错位相减法可求出的表达式,即可得出的表达式.
【小问1详解】
当时,,
当时,,有,
整理有,即有,
由,所以,所以数列是等比数列.
【小问2详解】
由(1)知,,即,
当时,,……,,
相加有,
所以有,当时也成立,从而,
记数列的前项和为,则,
,①
可得,②
①②,,
所以,故.
18. 已知椭圆的短轴长为2,点为椭圆上异于短轴端点的一点,且点与短轴两顶点连线的斜率之积为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)若为椭圆上不重合的三点,且的外接圆圆心为.
(i)求外接圆半径的取值范围;
(ii)求面积的最大值.
【答案】(1)
(2)(i);(ii).
【解析】
【分析】(1)得出短轴端点,利用可得;
(2)(i)设,与椭圆方程联立,得在上有两个不等实根,利用二次函数的性质可得;
(ii)设圆与椭圆相交于点,利用对称性设,,并求出其值,令,利用求面积,通过函数的单调性求最值.
【小问1详解】
由题意得,设,短轴端点,
由题意,有,整理得,
则椭圆方程为;
【小问2详解】
(i)设的外接圆,则圆与椭圆有三个交点,
联立,可得,在上有两个不等实根,
令,由二次方程的实根分布可知:
(等号不能同时成立),解得,得,
故外接圆半径的取值范围为;
(ii)设圆与椭圆相交于点,
因为点在轴上,由对称性不妨设,
方程的根为,
令由(i)知,,
则,
将其代入中得,,
显然,所以面积为,
令,
因为,在上单调递增,且其均为正值,
所以在上单调递增,
则,故面积的最大值为.
19. 调和级数在工程学、物理学和计算数学中都有广泛的运用.欧拉证明了调和级数,其中被称为欧拉常数,为误差.当足够大时,我们近似的认为,在本题中,调和级数均取这个近似值.
(1)证明:当时,;
(2)利用(1)证明;
(3)某公司因为业务拓展,临时举行一次面试,每一个人面试完后,必须当场决定是否留用该面试者.如果不聘用,面试者会马上转去其它公司.假设每个面试者的水平均不相同,为了选出其中最好的两人,面试官决定采用以下策略:选择前个候选人作为观察期,记录其中最佳者(记为).在后续候选人中,选择第一个比更优的候选人(记为),并继续寻找第二个比更优者(记为).如果找到满足条件的、,则录取、,剩下的候选者不再进行面试.如果后续候选人中没有比更好的两个人,则招聘失败.已知有个候选人来参加面试,估计取多少时,招聘到最优秀的两个人的概率最大?(参考数据:)
【答案】(1)证明见解析
(2)证明见解析 (3)
【解析】
【分析】(1)分别构造函数、,利用导数分析这两个函数在上的单调性,可得出、,即可证得结论成立;
(2)令,由(1)得,可得:,由此得出,,,利用不等式的可加性以及调和级数可证得结论成立;
(3)把候选人的能力由低到高记为,其中,为最优秀的两人.先按“第二个最优秀者出现的位置”分类,求出成功概率,再用调和级数近似和导数分析确定最大概率对应的.
【小问1详解】
令,则,
当时,,即在上单调递减,
故,即;
令,则,
当时,,即在上单调递增,故,
即.
综上所述,当时,.
【小问2详解】
令,由(1)得,可得:,,,,
叠加可得,,
由调和级数 可得, ,
由,可得 ,得,故.
【小问3详解】
设共有个候选人,不妨把他们按能力由低到高记为,其中与是最优秀的两人.
设最优秀的两人中较晚出现的一个在第位.
若策略最终成功,则必有 ,且另一个最优秀者在第位到第位之间,共有 种位置选择.
对固定的和另一个最优秀者的位置,两个最优秀者占据这两个位置的概率为.
在第位到第位中,除去这两个最优秀者后还剩 个位置.
为了使面试官在第位之前不会把其他人误选为第二个录取者,
这 个位置中能力最高者必须出现在前个观察期内,其概率为.
所以成功选出最优秀两人的概率为
因为,所以
又
由调和级数近似可得
所以
令,则 ,并且
当时,只需研究函数
求导得,设 ,
再求导得,设,则
因此 在上单调递增.
又
结合 可知,在上的最大值点满足.
当时,;当时,.
其余整数对应的在这两个值两侧,概率不会更大.下面比较这两个候选值.
由参考数据,得
由参考数据 ,得
所以,即当时,招聘到最优秀的两个人的概率最大.
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