摘要:
**基本信息**
本卷聚焦高考数学核心模块,通过函数性质、立体几何、概率统计等内容,综合考查数学抽象、空间观念、数据意识等素养,解答题注重实际情境与逻辑推理结合,如频率分布直方图分析及二项分布应用。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|单选|8/40|集合、双曲线渐近线、棱台体积等|基础概念与运算,梯度合理|
|多选|3/18|圆的方程、等比数列性质、抛物线综合|选项分层,考查思辨能力|
|填空|3/15|等差数列求和、函数零点、球体积计算|聚焦关键能力,强调空间观念|
|解答|5/77|概率统计(频率分布直方图、二项分布)、立体几何(线面角)、椭圆轨迹、函数导数应用|综合性强,结合数学建模与逻辑推理,如导数求参数范围及最值|
内容正文:
一、单项选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分)
1. ( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】
2. 已知集合,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由题可得,所以
3. 已知,,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】由,得,
所以,即;
由,得,
所以,即.
两式相减,得,
所以
4. 已知双曲线:(,)过点和,则双曲线C的渐近线方程是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】把点和代入双曲线方程求出,再求出渐近线方程即可.
【详解】把点和,代入双曲线方程可得
,
所以双曲线方程为,
故该双曲线渐近线方程为.
5. 已知棱台的上下底面均为有一个角为的菱形,且上下底面的边长分别为2和3,若该棱台的高为,则该棱台的体积为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】分别求出棱台的上底面面积和下底面面积,再根据棱台的体积公式求得该棱台的体积.
【详解】由题意,得棱台的上底面面积为,
下底面面积为,
所以该棱台的体积为.
6. 现有甲、乙、丙、丁等8人分成A、B两个技术小组,要求每组4人,且甲、乙必须在一起,丙、丁不能在一起,则不同的分配方案有( )
A. 10种 B. 12种 C. 16种 D. 24种
【答案】C
【解析】
【分析】对甲、乙两人都在A小组和B小组进行分类,结合计数原理求解即可.
【详解】情况1:甲、乙两人都在A小组,
安排丙、丁:丙、丁中必须有一个在A组,另一个在 B 组.
若丙在A组,丁在B组:此时A组已有 {甲, 乙, 丙},还差1人;
B组已有{丁},还差3人,
则从剩余4人中选1人进A组,方案数为.
若丁在A组,丙在 B 组:同理,方案数为.
所以当甲、乙在A组时,方案数为种.
情况2:甲、乙两人都在 B 小组,
甲、乙在B组的情况与在A组的情况完全一致,
安排丙、丁:同样是丙在A组或丁在A组两种情况,方案数各为 ,
所以当甲、乙在B组时,方案数为 种.
故所有分配方案共有种.
7. 已知为第二象限角,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】利用二倍角公式化简可得,结合角的范围分别求出,即可求解.
【详解】由,得:
因为是第二象限角,所以,,
化简得:,即
由于,解得:,
因为,所以,
所以
8. 已知函数为偶函数,且满足,且当时,,则( )
A. , B. ,
C. , D. ,
【答案】D
【解析】
【分析】根据推出周期性,分析可得,得到,再由可得.
【详解】,则,
,即周期为,
结合奇偶性,周期性,故,
在上满足,说明的对称轴为,
则,解得,
又根据知,而,
则,于是,
即,解得
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分.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. 已知圆:,圆:,则下列说法正确是( )
A. 点的坐标为
B. 时,圆与轴相切
C. 当时,圆与圆相切
D. 当圆与圆相交时,两交点所在的直线方程为
【答案】BC
【解析】
【分析】对于A,求出的圆心坐标即可判断;
对于B,利用圆心到的距离即可判断;
对于C,求出两个圆的圆心距与半径之差,半径之和比较即可判断;
对于D,将两个圆的方程相减化简即可求解.
【详解】由:,化简可得,
所以,的圆心,半径,故A错误;
对于B,由,得的半径,所以圆心到轴的距离,即与轴相切,故B正确;
对于C,由,得的半径,由于的圆心为,半径,所以,则与内切,故C正确;
对于D,由,化简得:,
所以与两个交点所在直线的方程为,故D错误.
10. 已知等比数列的公比,且,,记数列的前项和为,则( )
A. B.
C. D.
【答案】ACD
【解析】
【分析】设等比数列的公比为,根据条件列出关于的方程,求解可得的值,判断A;利用特值法可判断B;根据等比数列的前n项和公式,求得,,化简可判断C;求出,由的取值情况,结合不等式的性质,判断D.
【详解】设等比数列的公比为,则,即.
因为,所以,即.
因为,所以,所以,即,
所以A正确.
因为,则,所以B错误.
.
所以C正确
当n为奇数时,;
当n为偶数时,因为;所以,
所以,即.
所以D正确.
11. 已知抛物线:,有一斜率为的直线过点,点A在抛物线E上,,两点在直线上,且为等边三角形,则( )
A. 抛物线E的准线方程为
B. 当直线与抛物线E无交点时,
C. 若直线与抛物线相交于唯一一点,则抛物线E的焦点在直线上
D. 当时,面积的最小值为
【答案】ABD
【解析】
【分析】A选项,根据抛物线方程得,进而得出准线方程;B选项,设直线为,和抛物线方程联立消去,令求解;C选项,先根据直线和抛物线相切,求出切点,假设过焦点,则得到,根据两直线的夹角的公式推出的正切值,从而判断;D选项,可将问题转化为抛物线上一点到直线的距离最小值来处理.
【详解】A选项,,则,故准线,A选项正确;
B选项,设直线为,则,
联立得到,,
直线和抛物线无交点,则,
结合,解得,B选项正确;
C选项,由联立方程,
若与相交于唯一点,只可能是相切,
则,解得,
此时,解得,进而得,则,
若过焦点(如图),由于,,而,
根据倾斜角的定义,,,
而,此时的正切值为,
即,这与为等边三角形矛盾,C选项错误;
D选项,当,此时直线方程为,
设,则到的距离为,
即等边三角形高的最小值为,此时面积,D选项正确.
C选项方法二:求得,则,,
则,
则,抛物线E的焦点不在直线上,故C错误.
D选项方法二:到的最小距离可转化为抛物线和平行的切线,求得两平行线的距离即可,
由于,设直线为,
联立,得到,
由,此时直线为,
由平行线的距离公式可推出直线间距离为,其余同上.
三、填空题(本题共3小题,每小题5分,共15分)
12. 设为等差数列的前项和,若,,则__________.
【答案】24
【解析】
【分析】根据等差数列通项公式求出公差,再结合求和公式求解即可.
【详解】由等差数列通项公式,
代入可得,解得.
因为,所以,
故.
13. 若函数有两个零点,则的取值范围是__________.
【答案】
【解析】
【分析】方法一:令,则即,,转化为一元二次方程有两个正根的问题.
方法二:把函数 有两个零点转化为方程有两个实数根的问题,再转化为,即函数与函数交点问题.
【详解】令,得,即,
方法一:
令,则,即,,
则一元二次方程有两个正根,
那么,
所以,的取值范围是.
方法二:
设,那么设,则,
由于在上单调递减,在上单调递增,
故在上单调递减,在上单调递增,且,
根据函数图象可知,函数有两个零点,则的取值范围是.
14. 已知球的体积为,点A,B,C,D均在球表面上,若为正三角形,且,则__________.
【答案】
【解析】
【分析】根据球的体积得出球的半径,由正三棱锥的对称性得出球心的位置,然后由勾股定理,列方程组求解.
【详解】由球的体积公式,,解得,
设的外心为,连接,
由题意知为该三棱锥的高,所以该三棱锥的外接球的球心在上,
不妨设在线段上,连接,
设的边长为,由正弦定理可得,,
再设,由题知,,
解得(负值表示球心在线段的延长线上,实际情况如右图),
所以,
由三角形面积公式,.
四、解答题(本大题共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. 某工厂抽取一批电子元件检测,记录第一次出故障的时间(天),然后绘制出如下有关于“首次故障时间”与“对应频率”的频率分布直方图:
(1)求第一四分位数和中位数;
(2)设为首次故障时间小于365天的概率估计值.
(ⅰ)求;
(ⅱ)已知该工厂向某用户销售了100件电子元件,X为这100件产品首次出现故障时间小于365天的件数,若,求和.
【答案】(1)第一四分位数为 ,中位数为 ;
(2)(ⅰ);(ⅱ),.
【解析】
【分析】(1)根据百分位数的定义,先确定其大致位置,然后列方程求解;
(2)根据直方图,先求出小于365天的频率,作为概率的估计值,然后利用二项分布的期望和方差求解.
【小问1详解】
由直方图可知,的频率为,
的频率为,
故第一四分位数在上,设为,则,解得;
的频率为,
的频率为,
故中位数在上,设为,则,解得.
故第一四分位数为370,中位数为381;
【小问2详解】
由直方图可知,小于365天的频率为,故,
根据二项分布的期望和方差公式,
,
16. 如图,在三棱锥中,点在上,,,.
(1)求证:;
(2)若,,,.求直线与平面所成角的正弦值.
【答案】(1)证明:
因为且,,且,
所以平面.
因为平面,所以.
又,,平面,
平面,平面,
所以平面,
故.
(2)
【解析】
【分析】(1)根据题意可得,,再结合线面垂直的性质定理证明即可;
(2)法一:建立空间直角坐标系,求解向量和平面的法向量,再结合向量法求解线面夹角;法二:利用体积法解出设点到平面的距离为,进而计算线面夹角.
【小问1详解】
略
【小问2详解】
如图所示,以为原点,所在直线为轴,所在直线为轴,过点且垂直于平面的直线为轴,建立空间直角坐标系,
可得, , , .
因为 且 ,所以.
所以,,.
设平面 的法向量 ,则,
可得,令,则:,,即.
设与平面所成的角为:
所以
,
所以与平面所成的角为.
法二:在 中,,
在 中,,
由(1)知,则.
在 中,.
在 中,.
,
为直角三角形,则.
设点到平面的距离为,与平面所成角为,
由得:
,即,
解得:.
所以.
17. 在中,已知,.
(1)证明:为钝角三角形;
(2)若的面积为,求的周长.
【答案】(1)证明:由,则,
又,得,则,
由两角和的余弦公式,,
结合可知,
则异号,必然一个为负,
又,即中必有一个是钝角;
(2)
【解析】
【分析】(1),结合题设得出,然后由两角和的余弦展开得到,进而得解;
(2)先推出三角形面积公式的变形式,解得,由正弦定理进而得出,然后列余弦定理和面积公式的关于的方程组求解.
【小问1详解】
略
【小问2详解】
方法一:由正弦定理和三角形的面积公式,
,
(是外接圆半径)
又,,则,解得,
又,则,
由余弦定理,即,
又,则,
于是,即,
,解得,
故周长为.
方法二:由,则,
即,
由正弦定理可得,,
由三角形面积公式,,
得到,则,其余同上.
18. 椭圆:(),过右焦点且与轴垂直的直线被截得的长度为.
(1)求的离心率.
(2)为坐标原点,给定点,在上,过点作轴的垂线,垂足为,与交于点.当在上运动时,的轨迹为.
(ⅰ)求的方程,并说明M是什么曲线;
(ⅱ)是否有中心点?当为何值时,有中心点?当有中心点时,平移到,使为的中心点,说明的形状.
【答案】(1)
(2)(i)的方程为;当 时,,则方程表示椭圆去掉与轴交点;当 时,,则方程表示双曲线去掉与轴交点;当时,轨迹的方程为 ,为抛物线去掉与轴交点;
(ii)当时,轨迹的方程为 ,为抛物线去掉与轴交点,无中心点; 当时,有中心点,平移到,使为的中心点时,此时的方程为,
当 时,形状为椭圆去掉与轴交点,当 时,形状为双曲线去掉与轴交点.
【解析】
【分析】(1)利用过右焦点垂直于轴的直线被所截线段长为 ,通过求出坐标解出线段的长,求得再求出离心率;
(2)(i)通过联立方程求出点的坐标,再反解出点的坐标代入椭圆方程,从而求出的轨迹的方程;
(ii)先讨论在不同取值时,中心存在的情况;再假设中心点坐标为,求出中心坐标的表达式,再通过平移求出的方程,再讨论不同情况下的形状.
【小问1详解】
设椭圆 的右焦点为,其中 ,
那么过右焦点且垂直于 轴的直线为,代入椭圆得
,即 ,
所以 ,由于截线段长为 ,解得 ,
故 ,离心率 .
【小问2详解】
(i) 方法一:
由(1)知椭圆方程为 ,由于点满足 ,且 ,过作轴的垂线,交 轴于点 ,
那么当时,点,点与点重合;
当时,直线 方程为:,直线方程为: ,
即
联立,解得即点,
设,则由,
代入椭圆方程 得,即
两边乘以 得
整理得,
把点代入,仍然成立,
故轨迹的方程为;
方法二:
由于,点在轴,故直线必有斜率;
设直线方程为,,那么点,
由于轴,则,
由于点三点共线,则,
因为点在直线上,所以,,
把代入椭圆方程: ,得,即,
整理化简,得 ,
故轨迹的方程为;
当 时,,则方程表示椭圆去掉与轴交点;
当 时,,则方程表示双曲线去掉与轴交点;
当时,轨迹的方程为 ,为抛物线去掉与轴交点;
(ii)当即时,轨迹的方程为 ,为抛物线去掉与x轴交点,无中心点;
当 即 且0时,设轨迹的中心点为,那么
若点在轨迹上,那么点,也在轨迹上,则
,
两式相减得,,
整理,得,
要使用等式恒成立,则
即中心点为,
所以有中心点当且仅当 且0,且中心坐标为 .
将平移使其中心与原点重合,设平移后的点为,那么
,即,
代入轨迹方程可得,
整理化简,得,即,
即的方程为,
当 时,,则方程表示椭圆去掉与轴交点;
当 时,,则方程表示双曲线去掉与轴交点,
综上,当时,轨迹的方程为 ,为抛物线去掉与轴交点,无中心点;
当时,有中心点,平移到,使为的中心点时,此时的方程为,
当 时,形状为椭圆去掉与轴交点,当 时,形状为双曲线去掉与轴交点.
19. 已知函数,曲线在点处的切线为.
(1)求,;
(2)当时,,求的取值范围;
(3)当时,,求的最小值.
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【分析】(1)结合导数几何意义建立方程求解;
(2)法一:构造差函数,结合导函数符号的变化分类讨论函数的单调性,进而由恒成立求解参数范围即可;法二:先由必要性探路分析界点,当,确定界点;再结合界点分类讨论即可;
(3)法一:构造差函数,结合端点效应分析界点,再分类讨论可得;法二:分离参数,结合洛必达法则求解.
【小问1详解】
,
由切点在直线上,也在函数图象上,
可知且,可得;
由,则切线的斜率为,
解得;
故.
【小问2详解】
由(1)知,,
则
,
故题意可转化为对任意恒成立,
法一:令,,
则,
当时,由且,
则,即,
则在上单调递增,又,
要使对任意恒成立,
则,解得;
当时,不成立;
当时,,,且,
则,
即,则在上单调递减,
又当时,,不满足题意;
综上所述,的取值范围为.
法二:
不等式可转化为,
即对任意恒成立,
当时,不成立;
当时,设,,
当时,由,可知,
,
这与对任意恒成立矛盾;
当时,,
,
由,故在上单调递增,
故在上存在唯一零点,设为,
且当时,,即,
此时不等式不成立;
当时,,
则在上单调递增,
由,故,
故不等式,即恒成立,
综上所述,的取值范围为;
【小问3详解】
法一:设,
则
,
令,
则,
其中,,.
当时,,
则在上单调递增,故,
故在上单调递增,故,
即当时,恒成立,满足题意;
当时,设
,
由,可知且,
则,可知在上单调递增,
故,即,
故在上单调递增,故,
故在上单调递增,故,
即当时,恒成立,满足题意;
当时,此时,又,
则存在正实数,使得,,
则在上单调递减,则,
即当,,不满足题意;
综上所述,,即的最小值为.
法二:由可得
,
则,即,
则,
由,可知,则,
故原不等式可转化为,
由,
设,,
则,
设,,令,
则,,
由,
再令,
,故在上单调递增,
故,则,故在上单调递增,
所以,即,
故在上单调递减,
又由洛必达法则可知,
故要使当时,恒成立,则,
即的最小值为.
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一、单项选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分)
1. ( )
A. B. C. D.
2. 已知集合,,则( )
A. B. C. D.
3. 已知,,则( )
A. B. C. D.
4. 已知双曲线:(,)过点和,则双曲线C的渐近线方程是( )
A. B. C. D.
5. 已知棱台的上下底面均为有一个角为的菱形,且上下底面的边长分别为2和3,若该棱台的高为,则该棱台的体积为( )
A. B. C. D.
6. 现有甲、乙、丙、丁等8人分成A、B两个技术小组,要求每组4人,且甲、乙必须在一起,丙、丁不能在一起,则不同的分配方案有( )
A 10种 B. 12种 C. 16种 D. 24种
7. 已知为第二象限角,且,则( )
A. B. C. D.
8. 已知函数为偶函数,且满足,且当时,,则( )
A. , B. ,
C. , D. ,
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分.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. 已知圆:,圆:,则下列说法正确的是( )
A. 点的坐标为
B. 时,圆与轴相切
C. 当时,圆与圆相切
D. 当圆与圆相交时,两交点所在的直线方程为
10. 已知等比数列的公比,且,,记数列的前项和为,则( )
A. B.
C. D.
11. 已知抛物线:,有一斜率为的直线过点,点A在抛物线E上,,两点在直线上,且为等边三角形,则( )
A. 抛物线E的准线方程为
B 当直线与抛物线E无交点时,
C. 若直线与抛物线相交于唯一一点,则抛物线E的焦点在直线上
D. 当时,面积的最小值为
三、填空题(本题共3小题,每小题5分,共15分)
12. 设为等差数列的前项和,若,,则__________.
13. 若函数有两个零点,则的取值范围是__________.
14. 已知球的体积为,点A,B,C,D均在球表面上,若为正三角形,且,则__________.
四、解答题(本大题共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. 某工厂抽取一批电子元件检测,记录第一次出故障时间(天),然后绘制出如下有关于“首次故障时间”与“对应频率”的频率分布直方图:
(1)求第一四分位数和中位数;
(2)设为首次故障时间小于365天的概率估计值.
(ⅰ)求;
(ⅱ)已知该工厂向某用户销售了100件电子元件,X为这100件产品首次出现故障时间小于365天的件数,若,求和.
16. 如图,在三棱锥中,点在上,,,.
(1)求证:;
(2)若,,,.求直线与平面所成角的正弦值.
17. 在中,已知,.
(1)证明:为钝角三角形;
(2)若的面积为,求的周长.
18. 椭圆:(),过右焦点且与轴垂直直线被截得的长度为.
(1)求的离心率.
(2)为坐标原点,给定点,在上,过点作轴的垂线,垂足为,与交于点.当在上运动时,的轨迹为.
(ⅰ)求的方程,并说明M是什么曲线;
(ⅱ)是否有中心点?当为何值时,有中心点?当有中心点时,平移到,使为的中心点,说明的形状.
19. 已知函数,曲线在点处切线为.
(1)求,;
(2)当时,,求的取值范围;
(3)当时,,求的最小值.
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