内容正文:
数学试题
注意事项:
1.答卷前,考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名和考生号,试室号,座位号填写在答题卡上.用2B铅笔将试卷类型和考生号填涂在答题卡相应位置上.
2.选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应的题目选项的答案信息点涂黑:如需改动,用橡皮擦干净后,再填涂其他答案.答案不能答在试卷上.
3.非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答,答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上:如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新的答案,不准使用铅笔和涂改液.不按以上要求作答的答案无效.
一、选择题:(本大题共8小题,每小题5分,共计40分.每小题给出的四个选项中,只有一个选项是正确的.请把正确的选项填涂在答题卡相应的位置上)
1. 设集合,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】利用并集的定义可得正确的选项.
【详解】,
故选:D.
2. 已知复数满足,则在复平面内对应的点位于( )
A. 第一象限 B. 第二象限 C. 第三象限 D. 第四象限
【答案】A
【解析】
【分析】先化简可得,再利用复数除法运算法则求出,结合复数的几何意义即可判断.
【详解】解:,
,
则在复平面内对应的点为,位于第一象限.
3. 已知直线和圆满足对直线上任意一点,在圆上存在点,使得,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】分析可知直线与圆相切或相离,可知圆心到直线的距离不小于圆的半径,可得出关于实数的不等式,解之即可.
【详解】圆的标准方程为,圆心为,半径为,
因为对直线上任意一点,在圆上存在点,使得,
所以直线与圆相切或相离,则,解得.
故选:B.
4. 将函数的图象向右平移个单位长度,得到函数的图象,则图象的对称中心的坐标是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由题意可得,
令,得,此时,
所以图象的对称中心是.
5. 甲、乙两班决定举行篮球比赛,比赛规则约定每局胜者得1分,负者得0分,比赛进行到一个班比另一个班多2分或打满6局时结束.设甲班在每局中获胜的概率为,乙班在每局中获胜的概率为,且各局胜负相互独立.比赛结束时甲班所得分数为,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】分析事件对应的比赛进程,根据各局胜负独立的条件,用独立事件乘法公式计算对应概率,再用互斥事件加法公式将所得概率相加.
【详解】表示比赛结束时甲班得分,分两种情况讨论:
情况1:甲得分,且甲获胜,即前两局甲胜,
对应事件的概率,
情况2:甲得分,且乙获胜,即比赛打满6局结束,最终甲班得2分,
要打到第6局才结束,必须满足:前2局比分(不满足结束条件),第3、4局比分也为(仍不满足结束条件),前4局结束总比分为,且第5、6局甲全负(最终甲总分为2分),
前局的概率为,
第3、4局的概率为
第5、6局甲全负的概率为
因此这种情况的概率,
所以.
6. 已知数列,则数列的前9项和为( )
A. 3 B. 6 C. 2 D. 4
【答案】A
【解析】
【分析】裂项可得,再分组求和即可得.
【详解】,
则、
.
7. 已知函数,若函数有个不同的零点,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】利用导数作出函数的图象,转化条件为的图象与直线有个交点,数形结合即可得解.
【详解】由题当时,,所以,
所以当时,,当时,;
所以在区间上单调递增,在上单调递减,
当时,当时,;
当时,;
所以可作出函数的图象,如下图,
若要使函数有个不同的零点,
所以的图象与直线有个交点,
即,解得.
即实数的取值范围是.
8. 如图,双曲线的左右焦点分别为,,若存在过的直线交双曲线右支于,两点,且,的内切圆半径,满足,则双曲线的离心率取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】首先根据内切圆切线长性质和双曲线定义得到两圆与有公共切点,且是双曲线右顶点,从而可知轴;接着通过解三角形知识计算得到焦点弦的斜率是;最后通过渐近线与相交弦斜率关系,得到离心率范围.
【详解】设,的内切圆圆心分别为,
如图,设的内切圆与轴的切点为,由双曲线定义,根据圆的切线长性质得,进而得点的横坐标为,即点是双曲线右顶点;
同理可得点也是的内切圆与轴的切点,连接,,,从而可知轴,
设直线的倾斜角为,∴,,又,∴,,
∴,解得,
∴,∴,则离心率.
故选项为:B.
【点睛】根据内切圆切线长性质和双曲线定义得到两圆与有公共切点,且是双曲线右顶点是第一个突破口;通过解三角形知识计算得到焦点弦的斜率是第二个突破口;通过渐近线与相交弦斜率关系得到离心率范围是第三步.本题对相关知识的基本功要求较高,运算能力、数形结合能力要求高,具有典型模型特点.
二、多选题:(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. 在四棱锥中,底面是边长为的正方形,,则以下结论正确的有( )
A. B.
C. D.
【答案】CD
【解析】
【分析】建立空间直角坐标系,利用坐标法确定正确答案.
【详解】依题意可知,四棱锥是正四棱锥,设,
连接,则平面,
由于平面,所以,
由于,所以两两相互垂直,
以为原点,建立如图所示空间直角坐标系,
四边形是正方形,,
,,
所以,
,
,
,A选项错误.
,B选项错误.
,C选项正确.
,所以D选项正确.
故选:CD
10. 已知数列中,,,其前项和为,则( )
A. B.
C. 当取最小值时, D. 数列的前项和为
【答案】ABD
【解析】
【分析】由题意,可得数列是等差数列,进而可求得数列的通项公式,可判断选项A正确;
再根据等差数列的前项和公式,可求得,令,可求得,可得选项B正确;
根据等差数列前项和的二次函数性,可得选项C错误;
由通项可得数列的通项,结合裂项相消法可求得前项和,可得选项D正确.
【详解】由题意,,则,所以数列是公差为的等差数列,
又,所以,故A选项正确;
因为等差数列中,,,所以,故B选项正确;
又,
所以当时,取最小值,故C选项错误;
又,所以,
所以
,故D选项正确.
综上所述,选项ABD正确.
11. 如图,已知正方体的棱长为为底面正方形内(含边界)的一动点,则下列结论正确的是( )
A. 存在点,使得平面
B. 三棱锥的体积为定值
C. 当点在棱上时,的最小值为
D. 若点到直线与到直线的距离相等,的中点为,则点到直线的最短距离是
【答案】ABD
【解析】
【分析】对于A选项,当点P与A重合时,利用线面垂直的判定定理即可判断;对于B选项,由P到上底面的距离是定值即可判断;对于C选项,将平面沿旋转至平面共面,即可得到的最小值,从而得以判断;对于D选项,先得到点P的轨迹方程,将问题转化为抛物线上的点到直线的最小距离,从而得解.
【详解】对于A选项,如图,连接,,
因为在正方体中,平面,平面,
所以,因为为正方形,所以,
又因为,,平面,所以平面,
因为平面,所以,同理可得,
因为,,平面,所以平面,
所以当点P与A重合时,平面,故A正确;
对于B选项,三棱锥的体积就是三棱锥的体积,而P到上底面的距离是定值,
所以三棱锥的体积是定值,故B正确;
对于C选项,当点P在棱上时,把平面沿旋转,
使得旋转面与平面共面,连接,如图,
此时取得最小值,在中,,,
则,故C错误;
对于D,由点P到直线与到直线的距离相等,
可知P在以为准线,B为焦点的抛物线上,建立如图所示的平面直角坐标系,
则,P的轨迹是抛物线,其方程为,
因为CD的中点为E,、,
所以AE的方程:,与AE平行的抛物线的切线方程设为,
联立,可得,
则由,解得,可得切线方程为,
则点P到直线AE的最短距离为,故D正确;
故选:ABD.
【点睛】本题D选项的结论的解决关键是利用抛物线的定义,建立平面直角坐标系,得到点P的轨迹方程,从而将问题转化为抛物线上的点到直线AE的距离的最值,从而得解.
三、填空题:(本大题共3小题,每小题5分,共计15分)
12. 某种药物呈胶囊形状,该胶囊中间部分为圆柱,左右两端均为半径1的半球.已知该胶囊的体积为,则它的表面积为__________.
【答案】
【解析】
【分析】设中间圆柱部分的高为,利用体积公式求出,然后由球的表面积和圆柱的侧面积公式求解即可.
【详解】设中间圆柱部分的高为,则胶囊的体积,解得,
所以胶囊的表面积为.
13. 已知椭圆的左、右焦点分别是和,下顶点为点,直线交椭圆于点,的内切圆与相切于点,若,则椭圆的离心率为________.
【答案】##
【解析】
【分析】根据题意,由三角形内切圆的性质结合椭圆的定义可得,再结合条件可得,,然后在与中,结合余弦定理列出方程,再由离心率的公式代入计算,即可得到结果.
【详解】
设的内切圆与相切于点,
由切线长定理可得,
又,则,即,
由椭圆的定义可得,
即,
所以,又,即,所以,
则,
在中,由余弦定理可得,
在中,由余弦定理可得
化简可得,即,即,
所以.
故答案为:
【点睛】关键点点睛:
利用三角形内切圆的性质和椭圆的定义,得到,从而得到的值.
14. 已知函数有零点,则的最小值为________.
【答案】
【解析】
【分析】首先将方程转化为,再通过构造几何意义,转化为求函数的最小值,再结合几何意义,即可求解.
【详解】设的零点为,则,即,
可看作直线上的一点,
因坐标原点到直线的距离为,显然到原点的距离,
故可先求的最小值,令,设,则,
当时,当时,,
故在上为减函数,在上为增函数,则,
此时,所以的斜率为,
此时的最小值为.
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. 在中,角A,B,C的对边分别为a,b,已知
(1)求
(2)若,,的面积为.
①求;
②设BC,AC边上的两条中线AD,BE相交于点O,求.
【答案】(1)
(2)①,;②
【解析】
【分析】(1)利用和角公式和正弦定理,以及辅助角公式推理计算即得;
(2)①利用余弦定理和三角形面积公式即可求得;② 先将分别用表示,再运用向量数量积的运算律和向量夹角的计算公式求出即得答案.
【小问1详解】
由,可得,
由正弦定理得
因为,
所以
由于,则,所以.
又,则,故.
【小问2详解】
①由题意,的面积,可得①,
由余弦定理得,,且,所以,
则,因为,所以②,
因为,联立①和②解得,,
② 因为D,E分别是BC,AC的中点,O为AD,BE的交点,
所以,,
因为
,
,
所以,
由题意,为锐角,则.
16. 已知函数,.
(1)求在内的单调性;
(2)若存在,使得,求实数的取值范围;
【答案】(1)在上单调递增,在上单调递减.
(2)
【解析】
【分析】(1)利用函数导数与单调性分析求解即可;
(2)将问题转化为等式成立问题,构造新函数结合函数导数与单调性、函数导数与最值分析求解即可.
【小问1详解】
因为,所以,
当时,,,单调递增,
当时,,,单调递减,
所以函数在上单调递增,在上单调递减.
【小问2详解】
若存在,使得,
即存在,使得成立,
因为时,,故存在,使得,
令,其中,
则,
且不恒为零,故函数在上单调递减,
则,故,
所以实数的取值范围为:.
17. 某公司在研发机器人互动节目《机器侠》中,设计台各不相同的人形机器人进行武术表演,其中8台表演“两步登墙后空翻”动作,7台表演“空中大回旋”动作.每台机器人的表演相互独立.
(1)从这台机器人中随机抽取3台,求恰好抽到1台表演“两步登墙后空翻”、2台表演“空中大回旋”动作机器人的概率;
(2)研发前期每台表演“两步登墙后空翻”的机器人完成动作的概率均为,现使用3台“两步登墙后空翻”机器人完成该动作,设X为完成该动作的机器人的台数,求X的分布列,数学期望;
(3)研发前期每台表演“空中大回旋”的机器人完成动作的概率均为,根据各种方案完成的情况分为完美、合格、失败三类,其中完美收益4分,合格收益2分,失败收益分.收益的期望为,方差为,综合得分公式:,S越大,方案越优秀.现有甲、乙两种方案:
甲方案:使用5台表演“空中大回旋”的机器人,具体判定标准如下:
完美:4台或5台全部完成动作;
合格:恰好2台或3台完成动作;
失败:恰好0台或1台完成动作.
乙方案:使用6台表演“空中大回旋”的机器人,分两轮独立执行,每轮各3台,具体判定标准如下:
完美:两轮都至少2台完成;
合格:恰一轮至少2台完成,另一轮不超过1台完成;
失败:两轮都不超过1台完成.
甲、乙哪种方案更优秀?
【答案】(1)
(2)
0
1
2
3
(3)甲方案更优秀
【解析】
【分析】(1)分别计算总基本事件和符合条件的事件数,再计算概率;
(2)每台机器人完成动作相互独立,且概率为,故服从二项分布,求出相应概率列出分布列,并求出数学期望;
(3)根据综合得分公式,分别计算两种方案的期望与方差,进而比较得分大小得出结论.
【小问1详解】
从台机器人中随机抽3台,总事件数为:,
恰好抽到1台表演“两步登墙后空翻”、2台表演“空中大回旋”动作机器人的事件数为:,
则概率为:.
【小问2详解】
每台机器人完成动作相互独立,且概率为,故服从二项分布,
的可能取值为,则:
;
;
;
;
分布列为:
0
1
2
3
数学期望:
.
【小问3详解】
已知综合得分公式:,S越大,方案越优秀,
①甲方案:完成台数满足,
当时失败,此时,收益为;
当时合格,此时,收益为;
当时完美,此时,收益为;
期望;
方差:;
,
则甲的综合得分:;
②乙方案:完成台数满足,
单轮至少2台完成的概率:,则单轮不超过1台的概率为,
两轮均,即完美的概率:,收益4;
一轮,一轮,即合格的概率:,收益2;
两轮,即失败的概率:,收益;
期望;
方差:,
则乙的综合得分:,
,
甲方案更优秀.
18. 把一副三角板按如图所示的方式拼接,其中,.将沿翻折至,使得二面角为直二面角.
(1)证明:平面;
(2)若在同一个球面上,求该球的半径;
(3)求平面与平面所成角的余弦值.
【答案】(1)证明见解析
(2)
(3)
【解析】
【分析】(1)根据面面垂直的性质可得平面,进而根据线线垂直证明平面.
(2)建立空间直角坐标系,根据两点距离公式列方程,可求解球心的坐标,即可求解,
(3)根据面面垂直的性质,结合二面角的定义可得为所求的角,即可根据三角形的边角关系求解,或者求解平面法向量,根据法向量的夹角求解.
【小问1详解】
二面角为直二面角,即平面平面,
又因为平面,平面平面,
所以平面.
又因为平面,所以.
由题意平面,
所以平面.
【小问2详解】
取中点中点,连接,
则,
因为平面,平面,所以,所以,
在中,为中点,所以.
以为正交基底建立如图所示空间直角坐标系,
则.
设该球的球心坐标为,则
解得.
所以该球的半径为.
【小问3详解】
法一:取中点,在中,过作,垂足为,连接,
平面平面平面,
平面平面,所以平面.
而平面,故,
又因为,平面,故平面,
而平面,所以,
则为平面与平面的所成角.
直角三角形中,,
所以平面与平面所成角的余弦值为.
法二:平面的一个法向量为,
设平面的法向量为,则即
取,得平面的一个法向量为.
所以平面与平面所成角的余弦值为.
19. 已知角的顶点为,在的两边上截取,连接,在线段上取一点,使得,记的中点为,以为中心,为顶点作离心率为2的双曲线,以为圆心,为半径作圆,与双曲线左支交于点(射线在内部),则.在上述作法中,以为原点,直线为轴建立如图所示的平面直角坐标系,若,点在轴的上方.
(1)求双曲线的方程;
(2)若过点且与轴垂直的直线交轴于点,点到直线的距离为.
证明:①为定值;
②.
【答案】(1)
(2)①证明见解析;②证明见解析
【解析】
【分析】(1)根据题设直接求出,即可求出结果;
(2)①根据条件得到直线的方程为,设,则,利用两点间的距离公式及,即可证明结果;②根据条件得到,从而得到,再利用几何关系,即可证明结果.
【小问1详解】
设双曲线的方程为,
由及,可得,所以,
因为双曲线的离心率为2,所以,解得,
所以双曲线的方程为.
【小问2详解】
①由题可得,
因为,所以直线的方程为,
设,则,
所以,
,
所以,为定值.
②因为,由①得,
因为,所以,
又都是锐角,所以,
所以,所以.
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数学试题
注意事项:
1.答卷前,考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名和考生号,试室号,座位号填写在答题卡上.用2B铅笔将试卷类型和考生号填涂在答题卡相应位置上.
2.选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应的题目选项的答案信息点涂黑:如需改动,用橡皮擦干净后,再填涂其他答案.答案不能答在试卷上.
3.非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答,答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上:如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新的答案,不准使用铅笔和涂改液.不按以上要求作答的答案无效.
一、选择题:(本大题共8小题,每小题5分,共计40分.每小题给出的四个选项中,只有一个选项是正确的.请把正确的选项填涂在答题卡相应的位置上)
1. 设集合,则( )
A. B. C. D.
2. 已知复数满足,则在复平面内对应的点位于( )
A. 第一象限 B. 第二象限 C. 第三象限 D. 第四象限
3. 已知直线和圆满足对直线上任意一点,在圆上存在点,使得,则实数的取值范围是( )
A. B.
C. D.
4. 将函数的图象向右平移个单位长度,得到函数的图象,则图象的对称中心的坐标是( )
A B.
C. D.
5. 甲、乙两班决定举行篮球比赛,比赛规则约定每局胜者得1分,负者得0分,比赛进行到一个班比另一个班多2分或打满6局时结束.设甲班在每局中获胜的概率为,乙班在每局中获胜的概率为,且各局胜负相互独立.比赛结束时甲班所得分数为,则( )
A. B. C. D.
6. 已知数列,则数列的前9项和为( )
A. 3 B. 6 C. 2 D. 4
7. 已知函数,若函数有个不同的零点,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
8. 如图,双曲线的左右焦点分别为,,若存在过的直线交双曲线右支于,两点,且,的内切圆半径,满足,则双曲线的离心率取值范围为( )
A. B. C. D.
二、多选题:(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. 在四棱锥中,底面是边长为的正方形,,则以下结论正确的有( )
A. B.
C. D.
10. 已知数列中,,,其前项和为,则( )
A. B.
C. 当取最小值时, D. 数列的前项和为
11. 如图,已知正方体的棱长为为底面正方形内(含边界)的一动点,则下列结论正确的是( )
A. 存点,使得平面
B. 三棱锥的体积为定值
C. 当点在棱上时,的最小值为
D. 若点到直线与到直线的距离相等,的中点为,则点到直线的最短距离是
三、填空题:(本大题共3小题,每小题5分,共计15分)
12. 某种药物呈胶囊形状,该胶囊中间部分为圆柱,左右两端均为半径1的半球.已知该胶囊的体积为,则它的表面积为__________.
13. 已知椭圆的左、右焦点分别是和,下顶点为点,直线交椭圆于点,的内切圆与相切于点,若,则椭圆的离心率为________.
14. 已知函数有零点,则的最小值为________.
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. 在中,角A,B,C对边分别为a,b,已知
(1)求
(2)若,,的面积为.
①求;
②设BC,AC边上的两条中线AD,BE相交于点O,求.
16. 已知函数,.
(1)求在内的单调性;
(2)若存在,使得,求实数的取值范围;
17. 某公司在研发机器人互动节目《机器侠》中,设计台各不相同的人形机器人进行武术表演,其中8台表演“两步登墙后空翻”动作,7台表演“空中大回旋”动作.每台机器人的表演相互独立.
(1)从这台机器人中随机抽取3台,求恰好抽到1台表演“两步登墙后空翻”、2台表演“空中大回旋”动作机器人的概率;
(2)研发前期每台表演“两步登墙后空翻”的机器人完成动作的概率均为,现使用3台“两步登墙后空翻”机器人完成该动作,设X为完成该动作的机器人的台数,求X的分布列,数学期望;
(3)研发前期每台表演“空中大回旋”的机器人完成动作的概率均为,根据各种方案完成的情况分为完美、合格、失败三类,其中完美收益4分,合格收益2分,失败收益分.收益的期望为,方差为,综合得分公式:,S越大,方案越优秀.现有甲、乙两种方案:
甲方案:使用5台表演“空中大回旋”的机器人,具体判定标准如下:
完美:4台或5台全部完成动作;
合格:恰好2台或3台完成动作;
失败:恰好0台或1台完成动作.
乙方案:使用6台表演“空中大回旋”的机器人,分两轮独立执行,每轮各3台,具体判定标准如下:
完美:两轮都至少2台完成;
合格:恰一轮至少2台完成,另一轮不超过1台完成;
失败:两轮都不超过1台完成.
甲、乙哪种方案更优秀?
18. 把一副三角板按如图所示的方式拼接,其中,.将沿翻折至,使得二面角为直二面角.
(1)证明:平面;
(2)若在同一个球面上,求该球的半径;
(3)求平面与平面所成角的余弦值.
19. 已知角的顶点为,在的两边上截取,连接,在线段上取一点,使得,记的中点为,以为中心,为顶点作离心率为2的双曲线,以为圆心,为半径作圆,与双曲线左支交于点(射线在内部),则.在上述作法中,以为原点,直线为轴建立如图所示的平面直角坐标系,若,点在轴的上方.
(1)求双曲线方程;
(2)若过点且与轴垂直直线交轴于点,点到直线的距离为.
证明:①为定值;
②.
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