内容正文:
数学试题A
试卷满分:150分 考试时间:120分钟
注意事项
考生在答题前请认真阅读本注意事项及各题答题要求
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上.
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.考试结束后,只要将答题卡交回.
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. 若复数满足(其中为虚数单位),则( )
A. 10 B. C. 5 D.
2. 已知集合,,若,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
3. 一组实数的上四分位数是( )
A. 12 B. 13.5 C. 15 D. 20
4. 已知随机事件满足,.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. 函数(,,)的部分图象如图所示.将函数的图象向右平移个单位长度得到函数的图象,则 ( )
A. B.
C. 1 D.
6. 已知展开式中项的系数为30,则( )
A. 2 B. C. 4 D.
7. 已知双曲线离心率为2,左焦点为,右顶点为,以为直径的圆交双曲线的一条渐近线于两点,则( )
A. B. C. D.
8. 已知正方体的棱长为1,为平面内动点,则的最小值为( )
A. 2 B. 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.全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分.
9. 某次多省联考中,所有学生数学考试成绩服从正态分布,且有.现按16%,34%,34%,16%的比例将成绩由高到低划分为A,B,C,D四个等级,下列说法正确的有( )
A. 所有学生成绩的标准差为100
B. 若某考生成绩为105分,则其等级为B
C.
D. 随机抽取名考生,得A等级的人数记为,则
10. 在中,,的内心,下列说法正确的有( )
A. 的内切圆的半径为3
B. 直线方程为
C. 直线方程为
D. 外接圆的方程为
11. 已知函数的图象与轴交于三点,是函数图象上的一点,记直线斜率分别为.下列说法正确的有( )
A. 实数的取值范围为
B. 当是曲线的对称中心时,
C. 当时,
D.
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 已知等比数列的公比,且,若成等差数列,则___________.
13. 的值域为___________.
14. 袋中装有个红球和个黑球,现进行依次随机摸球实验.规则如下:每次随机摸出1个小球,若摸出的是红球,则将其放回袋中;若摸出的是黑球,则不将其放回袋中.如此不断进行下去,直到袋中的黑球被全部摸出为止.记此时摸球的总次数为,若的数学期望,则袋中红球个数的最大值为___________.
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. 在锐角中,内角的对边分别为.已知向量,,且.
(1)求角的大小;
(2)若,且的面积为,求的周长.
16. 已知椭圆的焦距为,短轴的一个端点为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设直线与椭圆交于不同的两点,点关于原点的对称点为.若,求直线的方程;
17. 已知数列的前项和为,且,数列为等差数列.
(1)求数列的通项公式;
(2)设,数列的前项和.若恒成立,求的最小值;
(3)若从数列的前项中任取两项,记这两项之和能被4整除的概率为,证明:.
18. 如图,在四棱锥中,四边形为菱形,,,为中点.
(1)求证:平面;
(2)若平面平面,求到平面的距离;
(3)若三棱锥外接球半径为2,求直线和平面所成角的余弦值.
19. 已知函数存在两个不同的极值点.
(1)求实数的取值范围;
(2)设,求的最大值;
(3)求证:.
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数学试题A
试卷满分:150分 考试时间:120分钟
注意事项
考生在答题前请认真阅读本注意事项及各题答题要求
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上.
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.考试结束后,只要将答题卡交回.
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. 若复数满足(其中为虚数单位),则( )
A. 10 B. C. 5 D.
【答案】D
【解析】
【详解】由,得
因此,所以.
2. 已知集合,,若,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】根据集合的包含关系直接得到参数的取值范围.
【详解】由题意有,
又,,
可得,
故实数的取值范围是.
故选:B.
3. 一组实数的上四分位数是( )
A. 12 B. 13.5 C. 15 D. 20
【答案】C
【解析】
【分析】根据四分位数的求法求得正确答案.
【详解】一共有个数字,,取第个数,
所以上四分位数是.
4. 已知随机事件满足,.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】A
【解析】
【分析】根据条件概率公式结合充分条件和必要条件即可求解.
【详解】由题得:,,
所以由,
由,所以或,
所以“”是“”的充分不必要条件.
5. 函数(,,)的部分图象如图所示.将函数的图象向右平移个单位长度得到函数的图象,则 ( )
A. B.
C. 1 D.
【答案】B
【解析】
【分析】由图象确定振幅、周期和相位,写出函数解析式,根据平移规则得到新函数解析式,代入自变量计算即得结果.
【详解】由图象可知,,图象与轴交点坐标为,与之相邻的最高点坐标为,
所以,所以,解得,
将代入,得,
所以 ,所以,又因为,所以,
所以,
将函数的图象向右平移个单位长度得到函数的图象,
所以,所以.
6. 已知展开式中项的系数为30,则( )
A. 2 B. C. 4 D.
【答案】A
【解析】
【详解】,其中的展开式通项为,
展开式中项来自两部分,当,,当,,
由题意可得,解得.
7. 已知双曲线离心率为2,左焦点为,右顶点为,以为直径的圆交双曲线的一条渐近线于两点,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】由题意可知,及渐近线方程,再计算出圆心到其中一条渐近线的距离,从而得到弦长,最后利用余弦定理求解.
【详解】由题可知,则,渐近线方程.
,则,圆的半径.
圆心到一条渐近线的距离:,
则,
在中,由余弦定理可得:
8. 已知正方体的棱长为1,为平面内动点,则的最小值为( )
A. 2 B. C. D. 3
【答案】B
【解析】
【分析】根据给定条件建立空间直角坐标系,求出点关于平面的对称点,再利用两点间线段最短求解.
【详解】在棱长为1的正方体中,建立如图所示的空间直角坐标系,
则,连接,
三棱锥是正四面体,令正的重心为,则,
因点即正的中心,则平面,
设,即点,则点与点关于平面对称,
由为平面内动点,得,
则,
当且仅当是线段与平面的交点时取等号,
所以的最小值为.
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. 某次多省联考中,所有学生数学考试成绩服从正态分布,且有.现按16%,34%,34%,16%的比例将成绩由高到低划分为A,B,C,D四个等级,下列说法正确的有( )
A. 所有学生成绩的标准差为100
B. 若某考生成绩为105分,则其等级为B
C.
D. 随机抽取名考生,得A等级的人数记为,则
【答案】BD
【解析】
【分析】利用正态分布和二项分布的数学期望和方差的公式即可求解.
【详解】由学生数学考试成绩服从正态分布,所以学生成绩的标准差为,故A错误;
又,
,
由于考试成绩从高到低分为四个等级,所以等级对应“”,
所以等级对应“”,由,所以等级对应“”,
所以考生成绩为105分,则其等级为,故B正确;
又由,,
所以,故C错误;
由,所以,
所以,故D正确.
10. 在中,,的内心,下列说法正确的有( )
A. 的内切圆的半径为3
B. 直线方程为
C. 直线方程为
D. 外接圆的方程为
【答案】BCD
【解析】
【分析】对于A,求出到直线的距离即可判断;对于BC,设直线方程根据点到直线的距离公式即可判断;对于D,求出点坐标,设圆的一般方程,代入即可判断.
【详解】直线的方程为,即,
内心到直线的距离为,
故的内切圆的半径为,故A错误;
当直线斜率不存在时,直线方程为,
此时到直线的距离为,不符合的内切圆的半径为,
当直线斜率存在时,设直线方程为,即,
则,解得或,
其中时,表示的是直线,舍去,
所以直线方程为,即,故B正确;
当直线斜率不存在时,直线方程为,
此时到直线的距离为,不符合的内切圆的半径为,
当直线斜率存在时,设直线方程为,即,
则,解得或,
其中时,表示的是直线,舍去,
所以直线方程为,即,故C正确;
联立,解得,所以,
设外接圆的方程为,
所以,解得,
所以外接圆的方程为,故D正确.
11. 已知函数的图象与轴交于三点,是函数图象上的一点,记直线斜率分别为.下列说法正确的有( )
A. 实数的取值范围为
B. 当是曲线的对称中心时,
C. 当时,
D.
【答案】ACD
【解析】
【分析】根据,得方程有两个不同的根,由即可判断A;根据可知函数关于对称即可判断B;由代入不等式即可判断C;根据可得三点的横坐标的表达式以及,从而得到斜率的表达式即可判断D.
【详解】对于A,由于已知函数的图象与轴交于三点,
因此方程有三个不同的实数根,由于,所以是的一个根,
则方程有两个不同的根且根不为,
得,解得,且,解得,
因此实数的取值范围为,故A正确;
对于B,由于,有,因此关于中心对称,
当是曲线的对称中心时,则,因此,故B错误;
对于C,当时,函数,
由于是函数图象上的一点,所以,则,
所以,故C正确;
对于D,已知函数的图象与轴交于三点,设三点的横坐标分别为,
由于,不妨设,则是方程的两个不同实数根,
根据韦达定理有,
由于是函数图象上的一点,,
则直线的斜率,同理,,
由于方程有三个不同的实数根,则,故,
所以,同理,,
因此,
代入数据得,
对函数求导得,则,故D正确.
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 已知等比数列的公比,且,若成等差数列,则___________.
【答案】27
【解析】
【详解】由条件得,
因为,所以,
解得,(舍去),
所以.
13. 的值域为___________.
【答案】
【解析】
【分析】首先根据的正负去掉绝对值符号,将整理为分段函数形式,再利用辅助角公式求出的整体取值范围,最后结合分段函数的表达式即可得到的值域.
【详解】设,化简得,
因此,当时:,
当时:,此时,
合并两种情况,可得的所有取值范围是.
14. 袋中装有个红球和个黑球,现进行依次随机摸球实验.规则如下:每次随机摸出1个小球,若摸出的是红球,则将其放回袋中;若摸出的是黑球,则不将其放回袋中.如此不断进行下去,直到袋中的黑球被全部摸出为止.记此时摸球的总次数为,若的数学期望,则袋中红球个数的最大值为___________.
【答案】6
【解析】
【分析】把摸出3个黑球的过程,拆成三个独立的几何分布阶段,分别计算各阶段期望,再根据及期望的性质列出不等式,即可求出的最大值.
【详解】我们把摸出3个黑球的过程,拆成三个独立的几何分布阶段,分别计算各阶段期望:
第一阶段,从袋中开始有放回的摸球,直到第一次摸到黑球的摸球次数记为,
在这一阶段,袋中始终有个红球和个黑球,共个球,
所以每次摸到黑球的概率为,所以服从参数为的几何分布,
由几何分布的期望公式可得;
第二阶段,把第一次摸到黑球后到第二次摸到黑球的摸球次数记为,
在这一阶段,袋中始终有个红球和2个黑球,共个球,
所以每次摸到黑球的概率为,同理可知服从参数为的几何分布,
所以;
第三阶段,把第二次摸到黑球后到第三次摸到黑球的摸球次数记为,
在这一阶段,袋中始终有个红球和1个黑球,共个球,
所以每次摸到黑球的概率为,同理可知服从参数为的几何分布,
所以.
因为黑球被全部摸出时摸球的总次数,且,
所以由期望的性质可知,
将上式通分可得,解得,
所以的最大值为6.
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. 在锐角中,内角的对边分别为.已知向量,,且.
(1)求角的大小;
(2)若,且的面积为,求的周长.
【答案】(1)
(2)6
【解析】
【分析】(1)利用向量平行的坐标条件结合辅助角公式求解角;
(2)通过面积公式求出的值,再结合余弦定理和完全平方公式求出,进而得到周长.
【小问1详解】
由,根据向量平行的坐标条件,得,
化简得.
利用辅助角公式,将左边整理为,
因此:,
因为锐角三角形,故,则.
所以,解得.
【小问2详解】
由(1)知,结合面积公式,代入,
得,
再由余弦定理,代入、,
得,
由完全平方公式,,故(边长为正,取正值).
因此,的周长为.
16. 已知椭圆的焦距为,短轴的一个端点为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设直线与椭圆交于不同的两点,点关于原点的对称点为.若,求直线的方程;
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)根据椭圆的基本量关系计算求解;
(2)方法一:联立直线与椭圆方程,结合韦达定理可表示出线段,求出的值;方法二:取线段的中点,则,且.通过计算得,则,再联立直线与椭圆方程,结合韦达定理表示出,求出的值.
【小问1详解】
设椭圆的焦距为,则,解得.
由题意.
椭圆的标准方程为:.
【小问2详解】
方法一:常规代数(韦达定理)
设点,点.
将直线的方程代入椭圆方程,整理得:
.解得:①
由韦达定理知:.
因为点关于原点的对称点为,所以的坐标为.
又因为,
所以:
由题意知,即.
显然满足条件①.解得.
所以直线的方程为.
方法二:几何转化(中位线)
设,弦的中点为.
在中,因为点与点关于原点对称,所以为线段的中点.
.
.
代入得:.故直线的方程为:.
联立直线与直线的方程:
解得中点的坐标为:
因为,即,
代入点坐标得:
解得:.验证可知中点在椭圆内部,符合题意.
综上所述,直线的方程为.
17. 已知数列的前项和为,且,数列为等差数列.
(1)求数列的通项公式;
(2)设,数列的前项和.若恒成立,求的最小值;
(3)若从数列的前项中任取两项,记这两项之和能被4整除的概率为,证明:.
【答案】(1)
(2)
(3)证明见解析
【解析】
【分析】(1)根据题意得到,结合,两式相减即可求解;
(2)由(1)得的表达式,裂项相消即可求出,从而求出的最小值;
(3)根据数列的奇数项和偶数项的特点,即可求出,由于即可求解.
【小问1详解】
当时,,所以,
当时,,所以,
设等差数列的公差为,则,
因此数列的通项为:,所以,
当时,,符合题意;
当时,,则,
整理得,得,所以,
即数列是常数列,首项为,即,解得,
经检验,当时也满足,
因此数列的通项公式为.
【小问2详解】
由(1)可知,所以:
,
即,又因为恒成立,则,所以的最小值为.
【小问3详解】
显然数列各项均为奇数,奇数项,即被除余.
偶数项,即被除余.
在数列的前项中,奇数项和偶数项各有个.若从这项中任取两项,要求“和能被整除”,则两项必一个余、另一个余.
总取法数:种,满足条件的取法数:种.
所以,
所以.即成立.
18. 如图,在四棱锥中,四边形为菱形,,,为中点.
(1)求证:平面;
(2)若平面平面,求到平面的距离;
(3)若三棱锥外接球半径为2,求直线和平面所成角的余弦值.
【答案】(1)证明见解析
(2)
(3)
【解析】
【分析】(1)设,先证明,再根据线面平行的判定定理,即可证明平面;
(2)方法一,以A为原点建立空间直角坐标系,求出平面的法向量及点D到平面的距离,利用平面,将到平面的距离转化为点D到平面的距离,即可得解;
方法二,利用平面,将到平面的距离转化为点到平面的距离,进而转化为点B到平面的距离,再利用等体积法计算即可;
(3)设,利用正得到其外接圆圆心的坐标及半径,进而设出球心的坐标,根据球的性质求出点坐标,进而求出平面的法向量,即可根据向量法求出直线和平面所成角的正弦值,即可得解.
【小问1详解】
设,连接.
因为四边形为菱形,所以 为的中点.
在中,因为 为的中点,所以 OM为的中位线,故,
又因为平面,平面,
所以 平面;
【小问2详解】
方法一:向量法
以A为原点,以所在直线为轴,在平面内过作与垂直的直线为轴,
过作与平面垂直的直线为轴,建立如图所示的空间直角坐标系,
则,,,.
在平面内过作,交的延长线于,连接.
因为平面平面,平面平面,平面,
所以平面,所以.
因为,所以,
因为,,所以,
所以,,即,所以.
在中,,所以,,
则,因为为中点,所以,
则,.
设平面的法向量为,
则,即,
令,则,则.
设点D到平面的距离为,
则.
由(1)知平面,
所以到平面的距离即为点D到平面的距离,
所以到平面的距离为;
方法二:等体积法
由(1)知平面,
所以到平面的距离等于点到平面的距离,设为.
因为为中点,所以点到平面的距离等于点B到平面的距离,
即,
在平面内作交直线的延长线于,取中点,
连接,则,
因为平面平面,平面平面,平面,
所以平面,所以平面,
又平面,所以.
在中,,所以,,
所以到平面的距离为.
因为,所以.
在中,,
由余弦定理可得,
在中,.
在中,,为中点,则,
由余弦定理可得,
所以,所以.
在中,,底边上的高为,
所以.
又因为.
由可得,解得,
所以到平面的距离为;
【小问3详解】
在(2)所建的坐标系中,设,则,
因为,所以.
由,可得,
解得,故.
在正中,外接圆圆心为,外接圆半径.
设三棱锥外接球的半径为,球心为.
由球的性质可得,解得,则,
所以,因为点在外接球上,则,
所以,
即,即.
解得,所以,
所以,.
设平面的法向量为.
则,即.
令,则,即.
设直线和平面所成角为,
则
因为,所以.
所以直线和平面所成角的余弦值为.
19. 已知函数存在两个不同的极值点.
(1)求实数的取值范围;
(2)设,求的最大值;
(3)求证:.
【答案】(1)
(2)
(3)证明见解析
【解析】
【分析】(1)由题意知有两个不同的实根,即方程有两个不同实根,令,通过求导求出的单调性,结合图象即可求出答案;
(2),通过求导求出的单调性,即可求出答案;
(3)函数,证明出,再证明在上单调递减,从而得到,结合第(2)问即可求出答案.
【小问1详解】
由题意知.
因存在两个不同的极值点,故有两个不同的实根,
即方程有两个不同实根.
令,则.
令,因恒成立,故在上单调递减.
又,故:
当时,在上单调递增;
当时,在上单调递减.
所以在处取得极大值即最大值,且.
又,,当,,
要使直线与图象有两个不同交点,必须满足.
当时,易知函数存在两个不同的极值点,符合题意,
故实数的取值范围是.
【小问2详解】
,
,
令,
所以单调递增,又,
所以当时,,则在上单调递减;
当时,,则,在上单调递增.
因此在处取得最大值,.
即的最大值为.
【小问3详解】
由(1)知.不妨设.
因在上递增,上递减,且,故必有.
构造函数,
当时,,即恒成立.
因为,所以.又,故.
因为,且在上单调递减,
所以,即.
当时,,此时,故在上单调递减.
由于,故.
于是.
由(2)知,当时,.
因为,所以.
综上可得,,原命题得证.
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