内容正文:
高二数学
(考试时间:120分钟 满分:150分)
注意事项:
1.答题前,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.
3.回答非选择题时,将答案写在答题卡上,写在试卷上无效.
一、单选题: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. 设随机变量,则( )
A. 0.25 B. 0.35 C. 0.65 D. 0.70
【答案】B
【解析】
【分析】利用正态密度曲线的对称性求解即可.
【详解】因为随机变量,,
所以.
故选:B.
2. 等比数列中,,,则( )
A. 4 B. 5 C. 6 D. 7
【答案】A
【解析】
【详解】因为为等比数列,所以,解得或,
因为等比数列,所以,
则,所以,设公比为,则,
所以.
3. 二项式的展开式中的系数为( )
A. 60 B. C. D. 12
【答案】C
【解析】
【分析】化简通项,令的指数为4求出,代回通项可得答案.
【详解】展开式的通项,
令,解得,所以,即的系数为.
故选:C
4. 已知直线l的一个方向向量,且直线l经过和两点,则( )
A. B. C. 1 D. 2
【答案】A
【解析】
【分析】利用空间向量共线的坐标表示即可.
【详解】因为,直线的一个方向向量为,
所以有向量与向量为共线,
所以,解得,,
所以,
故选:A.
5. 函数的大致图象如图所示,设的导函数为,则的解集为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】根据图象可知的符号,故可得的解集.
【详解】由图可知当时,,当时,,
所以的解集为.
故选:A
6. 同时投掷两枚质地均匀的骰子,设事件A为第一枚骰子投出的点数为奇数,事件B为两枚骰子点数之和为8,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】分别算出,,结合公式即可求解.
【详解】同时投掷两枚质地均匀的骰子,设两枚骰子投出的点数构成有序数对,则总共有种可能,
设事件为第一枚骰子投出的点数为奇数,事件为两枚骰子点数之和为8,
所以事件包含的样本点个数有个,
所以,
事件包含的基本事件有:,
所以,
所以.
故选:C.
7. 已知点是双曲线的右焦点,是坐标原点,以为直径的圆与双曲线的一条渐近线交于点,若的面积为5,则该双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】如图:由题有,由双曲线性质有,
所以.所以,
所以.又双曲线方程,则,
所以,则双曲线离心率.
8. 若函数有两个零点,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】进行合理换元和同构,转化为的图象与直线有两个交点,转化为交点问题,再利用导数研究函数的单调性、最值,最后得到参数的取值范围即可.
【详解】令,
所以.
令,定义域为,
令,易知在上单调递增,且.
所以,
则函数有两个零点转化为函数的图象与直线有两个交点.
则,当时,;当时,,
即在上单调递减,在上单调递增,
所以,当时,;当时,,
则,解得,即实数的取值范围是.
故选:D.
二、多选题:本题共3小题,每小题6分,共18分,在每小题给出的四个选项中,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. 下列说法正确的有( )
A. 在使用经验回归方程进行预测时,经验回归方程只适用于所研究的样本的总体
B. 在残差图中,残差点在以横轴为中心的水平带状区域的宽度越窄,其模型拟合效果越好
C. 样本相关系数,当时,表明成对样本数据间没有相关关系
D. 用决定系数来比较两个不同模型对同一组数据的拟合效果时,越大,表示残差平方和越小,即模型的拟合效果越好
【答案】ABD
【解析】
【分析】本题考查回归分析的基本概念,涉及经验回归方程的适用范围、残差的意义、样本相关系数的含义,决定系数的作用,需要逐一辨析各知识点的正误.
【详解】对于A,使用经验回归方程进行预测时,经验回归方程只适用于所研究的样本对应的总体,故A正确;
对于B,残差图中残差点所在的水平带状区域越窄,说明残差的波动幅度越小,模型对样本数据的拟合精度越高,拟合效果越好,故B正确;
对于C,当时,表示成对样本数据之间不存在线性相关关系,仍可能存在非线性相关关系,并不是没有相关关系,故C错误;
对于D,决定系数的计算公式为,其中是残差平方和,对于同一组数据,越大,残差平方和越小,拟合效果越好,故D正确.
10. 甲,乙,丙,丁四名志愿者主动到三所山区学校参加支教活动,要求每个学校至少安排一名志愿者,下列结论正确的是( )
A. 共有72种安排方法
B. 若甲被安排在学校,则有12安排方法
C. 若学校需要两名志愿者,则有12种安排方法
D. 若甲、乙不能在同一所学校,则有6种安排方法
【答案】BC
【解析】
【分析】先分组、再分配即可判断A;分学校安排一名与两名志愿者讨论,即可判断B;先选两人安排到学校,另外两人全排列,即可判断C;利用间接法判断D.
【详解】所有安排方法有种,故A错误;
若甲被安排在学校,则有种安排方法,故B正确;
若学校需要两名志愿者,则有种安排方法,故C正确;
若甲、乙被安排在同一所学校,则有种安排方法,
所以若甲、乙不能在同一所学校,共有种方法,故D错误.
故选:BC.
11. 某市以“渤海湾畔、生态宜居”为发展理念,将“生态渤海”融入城市脉络,一位数学爱好者设计了“渤海明珠”曲线,其方程为.对应的曲线如图(实线部分):对于曲线,则下列结论正确的是( )
A. 曲线所围成的封闭区域面积等于
B. 若直线与曲线有唯一公共点,则取值范围为
C. 曲线上恰好存在4个不同点到直线的距离为
D. 曲线上存在唯一的点,使得点到点与到点的距离之差为4
【答案】ABD
【解析】
【分析】先根据方程分象限讨论曲线的方程,其图形是四个圆的一部分圆弧组成图形,根据弧长公式及扇形面积公式可判断A,根据直线与圆的相交相切关系可判断BC,根据双曲线的定义可判断D.
【详解】对于A,先计算第一象限部分的弓形弧的面积,扇形弦长为2,半径为,
所以扇形的圆心角为,所以第一象限部分的弓形的面积,
所以曲线所围成的封闭区域面积等于,故A正确;
对于B,直线过原点,所以直线必和曲线有一个交点,
再以第一象限为例,圆心到直线的距离,化简得,
即当时直线与圆相切,且切点为,同理可分析其他各个象限,由图象可知当时,直线与曲线有唯一公共点,故B正确;
对于C.当直线与切线的距离为时,则,解得或;
故恰好存在3个不同点到直线的距离为C错误;
对于D,因为点到点与到点的距离之差为4,
所以点在以为焦点,以实轴长为4的双曲线的下支上,
方程为,显然双曲线的一个实顶点在曲线C上且只有这一个点,所以D正确.
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 已知P(χ2≥6.635)=0.01,P(χ2≥10.828)=0.001.在检验喜欢某项体育运动与性别是否有关的过程中,某研究员搜集数据并计算得到χ2=7.235,则根据小概率值α=________的χ2独立性检验,分析喜欢该项体育运动与性别有关.
【答案】0.01
【解析】
【分析】根据已知与临界值比较结合独立性检验的概念判断即可.
【详解】因为6.635<7.235<10.828,所以根据小概率值α=0.01的χ2独立性检验,分析喜欢该项体育运动与性别有关.
故答案为:0.01.
13. 曲线上任意一点到直线的距离的最小值是________.
【答案】
【解析】
【详解】如图,所求最小值即曲线上斜率为的切线与两平行线间的距离,
也即切点到直线的距离.
由,则,得,,
即与直线平行的曲线的切线,切点坐标是,
所以上任意一点到直线的距离的最小值为.
14. 高尔顿板是英国生物统计学家高尔顿设计用来研究随机现象的模型,在一块木板上钉着若干排相互平行但相互错开的圆柱形小木块,小木块之间留有适当的空隙作为通道,前面挡着一块玻璃,让一个小球从高尔顿板上方的通道口落下,最后掉入高尔顿板下方的某一球槽内.如图所示的高尔顿板有5层小木块,现小禹同学对该高尔顿板进行改进,小球在下落的过程中与小木块碰撞时,有的概率向左,的概率向右滚下,小球共经过4次碰撞后,最后掉入编号为1、2、…、5的球槽内.将80个小球依次从高尔顿板上方的通道口落下,则2号球槽中落入________个小球的概率最大.
【答案】7或8
【解析】
【分析】首先求出改进后,1个小球从高尔顿板上方的通道口落下后落入2号球槽的概率,根据二项分布列出2号球槽中落入k个小球的概率最大时的不等式组,进而可得解.
【详解】由题意知1个小球从高尔顿板上方的通道口落下后共碰撞4次,落入2号球槽需向右1次,向左3次,
因为改进后,的概率向左,的概率向右滚下,
所以落入2号球槽的概率为,
设80个小球落入2号球槽的个数为X,则,
令最大,则,
即,
解得,因为,
所以2号球槽中落入或个小球的概率最大.
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. 已知数列满足.
(1)求证:数列是等差数列,并求数列的通项公式;
(2)若,求数列的前项和.
【答案】(1)证明见解析,
(2)
【解析】
【分析】(1)根据递推公式和等差数列定义以及等差数列通项公式证明、求解即可;
(2)表示出数列的通项公式,然后利用裂项相消法求解即可.
【小问1详解】
证明:显然,对两边同时取倒数,
得,即,
所以数列是公差为2的等差数列,
又,所以,
所以.
【小问2详解】
因为,
所以,
则数列的前项和
所以.
16. 如图,三棱锥中,,,,为的中点.
(1)证明:;
(2)点满足,求直线与平面所成角的正弦值.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【解析】
【分析】(1)通过证明和均为等腰三角形,利用三线合一性质得到和,进而证明平面,最后利用线面垂直的性质得证;
(2)根据(1)中的垂直关系及勾股定理逆定理证明,从而建立空间直角坐标系,利用空间向量法求解线面角的正弦值。
【小问1详解】
因为,
所以为等边三角形,则.
同理,因为,
所以为等边三角形,则,所以.
因为为的中点,所以.
又因为,为的中点,所以.
因为平面, 所以平面,
因为平面, 所以.
【小问2详解】
不妨设由(1)可知.
在中,,, 所以.
因为为的中点,所以,.
在中,, 所以
在中,, 所以.
由(1)知平面,且平面, 所以,
故两两垂直. 以为坐标原点,分别以的方向为轴、轴、轴的正方向建立空间直角坐标系
则
所以,.
因为, 所以
所以.
设平面的法向量为,
则,取,则,
设直线与平面所成角为,
则,
所以直线与平面所成角的正弦值为
17. 规定抽球试验规则如下:盒子中初始装有白球和红球各一个,每次有放回的任取一个,连续取两次,将以上过程记为一轮,如果每一轮取到的两个球都是白球,则记该轮为成功,否则记为失败.在抽取过程中,如果某一轮成功,则停止;否则,在盒子中再放入一个红球,然后接着进行下一轮抽球,如此不断继续下去,直至成功.
(1)某人进行该抽球试验时,最多进行三轮,即使第三轮不成功,也停止抽球,记其进行抽球试验的轮次数为随机变量,求的分布列和数学期望;
(2)为验证抽球试验成功的概率不超过,有1000名数学爱好者独立的进行该抽球试验,记表示成功时抽球试验的轮次数,表示对应的人数,部分统计数据如下:
1
2
3
4
5
232
98
60
40
20
求关于的回归方程,并预测时成功的人数(精确到1);
附:经验回归方程系数:,
参考数据:,,(其中,).
【答案】(1)
数学期望
(2)回归方程为 ,时预测成功人数为.
【解析】
【分析】(1)结合相互独立、独立重复试验的概率计算公式,计算出分布列并求得数学期望;
(2)利用换元法,结合回归直线方程的计算公式,计算出关于的回归方程,并求得预测值.
【小问1详解】
由题知,的取值可能为1,2,3,
所以;
;
;
所以的分布列为:
1
2
3
所以数学期望为.
【小问2详解】
令,则,
由题知:,
,
所以,
所以 , ,
故所求的回归方程为: ,
所以,估计时,.
18. 已知椭圆的离心率,且过点,
(1)求椭圆的方程;
(2)设椭圆的上顶点为点,若直线与椭圆交于两点,
(i)证明:以线段为直径的圆过点;
(ii)求面积的最大值.
【答案】(1)
(2)(i)证明见解析;(ii)9
【解析】
【分析】(1)由题意可得,进而代入点的坐标,可求得椭圆的方程;
(2)(i)联立直线与椭圆方程,设,利用根与系数的关系可得,利用向量的坐标运算可得,进而可证结论;(ii)根据,结合换元法与函数的单调性可求得面积的最大值.
【小问1详解】
因为椭圆的离心率,所以,所以,
所以椭圆的方程为,又椭圆过点,
所以,解得,所以椭圆的方程为;
【小问2详解】
(i)由(1)知椭圆的上顶点为点,设直线与椭圆交于,
由,得,整理得,
所以,,
又,
所以
,
所以,所以以线段为直径的圆过点;
(ii)因为直线过定点,
所以
,
令,
则
所以,可得,
所以函数在上单调递增,所以,
所以,即,所以.
所以当时,面积的最大值为9.
19. 固定项链的两端,在重力的作用下项链所形成的曲线是悬链线.1691年,莱布尼茨等得出“悬链线”方程为,其中为参数.当时,就是双曲余弦函数,类似地我们可以定义双曲正弦函数.它们与正、余弦函数有许多类似的性质.
(1)类比正、余弦函数导数之间的关系,,,请写出,具有的类似的性质(不需要证明);
(2)当时,恒成立,求实数的取值范围;
(3)求的最小值.
【答案】(1),
(2)
(3)0
【解析】
【分析】(1)求导即可得结论;
(2)构造函数,求导,并结合分类讨论确定函数的最小值即可求解;
(3)多次求导最终判断函数单调在内单调递增,且函数为偶函数从而确定最小值.
【小问1详解】
求导易知,.
【小问2详解】
构造函数,,由(1)可知,
①当时,由,
可知,,故单调递增,
此时,故对任意,恒成立,满足题意;
②当时,令,,
则,可知单调递增,
由与可知,
存在唯一,使得,
故当时,,
则在内单调递减,
故对任意,,即,矛盾;
综上所述,实数的取值范围为.
【小问3详解】
,,
令,则;
令,则,
当时,由(2)可知,,
则,
令,则,故在内单调递增,
则,故在内单调递增,
则,故在内单调递增,
则,故在内单调递增,
因为,
即为偶函数,故在内单调递减,
则,故当且仅当时,取得最小值0.
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(考试时间:120分钟 满分:150分)
注意事项:
1.答题前,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.
3.回答非选择题时,将答案写在答题卡上,写在试卷上无效.
一、单选题: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. 设随机变量,则( )
A. 0.25 B. 0.35 C. 0.65 D. 0.70
2. 等比数列中,,,则( )
A. 4 B. 5 C. 6 D. 7
3. 二项式的展开式中的系数为( )
A. 60 B. C. D. 12
4. 已知直线l的一个方向向量,且直线l经过和两点,则( )
A. B. C. 1 D. 2
5. 函数的大致图象如图所示,设的导函数为,则的解集为( )
A. B. C. D.
6. 同时投掷两枚质地均匀的骰子,设事件A为第一枚骰子投出的点数为奇数,事件B为两枚骰子点数之和为8,则( )
A. B. C. D.
7. 已知点是双曲线的右焦点,是坐标原点,以为直径的圆与双曲线的一条渐近线交于点,若的面积为5,则该双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
8. 若函数有两个零点,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
二、多选题:本题共3小题,每小题6分,共18分,在每小题给出的四个选项中,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. 下列说法正确的有( )
A. 在使用经验回归方程进行预测时,经验回归方程只适用于所研究的样本的总体
B. 在残差图中,残差点在以横轴为中心的水平带状区域的宽度越窄,其模型拟合效果越好
C. 样本相关系数,当时,表明成对样本数据间没有相关关系
D. 用决定系数来比较两个不同模型对同一组数据的拟合效果时,越大,表示残差平方和越小,即模型的拟合效果越好
10. 甲,乙,丙,丁四名志愿者主动到三所山区学校参加支教活动,要求每个学校至少安排一名志愿者,下列结论正确的是( )
A. 共有72种安排方法
B. 若甲被安排在学校,则有12安排方法
C. 若学校需要两名志愿者,则有12种安排方法
D. 若甲、乙不能在同一所学校,则有6种安排方法
11. 某市以“渤海湾畔、生态宜居”为发展理念,将“生态渤海”融入城市脉络,一位数学爱好者设计了“渤海明珠”曲线,其方程为.对应的曲线如图(实线部分):对于曲线,则下列结论正确的是( )
A. 曲线所围成的封闭区域面积等于
B. 若直线与曲线有唯一公共点,则取值范围为
C. 曲线上恰好存在4个不同点到直线的距离为
D. 曲线上存在唯一的点,使得点到点与到点的距离之差为4
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 已知P(χ2≥6.635)=0.01,P(χ2≥10.828)=0.001.在检验喜欢某项体育运动与性别是否有关的过程中,某研究员搜集数据并计算得到χ2=7.235,则根据小概率值α=________的χ2独立性检验,分析喜欢该项体育运动与性别有关.
13. 曲线上任意一点到直线的距离的最小值是________.
14. 高尔顿板是英国生物统计学家高尔顿设计用来研究随机现象的模型,在一块木板上钉着若干排相互平行但相互错开的圆柱形小木块,小木块之间留有适当的空隙作为通道,前面挡着一块玻璃,让一个小球从高尔顿板上方的通道口落下,最后掉入高尔顿板下方的某一球槽内.如图所示的高尔顿板有5层小木块,现小禹同学对该高尔顿板进行改进,小球在下落的过程中与小木块碰撞时,有的概率向左,的概率向右滚下,小球共经过4次碰撞后,最后掉入编号为1、2、…、5的球槽内.将80个小球依次从高尔顿板上方的通道口落下,则2号球槽中落入________个小球的概率最大.
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. 已知数列满足.
(1)求证:数列是等差数列,并求数列的通项公式;
(2)若,求数列的前项和.
16. 如图,三棱锥中,,,,为的中点.
(1)证明:;
(2)点满足,求直线与平面所成角的正弦值.
17. 规定抽球试验规则如下:盒子中初始装有白球和红球各一个,每次有放回的任取一个,连续取两次,将以上过程记为一轮,如果每一轮取到的两个球都是白球,则记该轮为成功,否则记为失败.在抽取过程中,如果某一轮成功,则停止;否则,在盒子中再放入一个红球,然后接着进行下一轮抽球,如此不断继续下去,直至成功.
(1)某人进行该抽球试验时,最多进行三轮,即使第三轮不成功,也停止抽球,记其进行抽球试验的轮次数为随机变量,求的分布列和数学期望;
(2)为验证抽球试验成功的概率不超过,有1000名数学爱好者独立的进行该抽球试验,记表示成功时抽球试验的轮次数,表示对应的人数,部分统计数据如下:
1
2
3
4
5
232
98
60
40
20
求关于的回归方程,并预测时成功的人数(精确到1);
附:经验回归方程系数:,
参考数据:,,(其中,).
18. 已知椭圆的离心率,且过点,
(1)求椭圆的方程;
(2)设椭圆的上顶点为点,若直线与椭圆交于两点,
(i)证明:以线段为直径的圆过点;
(ii)求面积的最大值.
19. 固定项链的两端,在重力的作用下项链所形成的曲线是悬链线.1691年,莱布尼茨等得出“悬链线”方程为,其中为参数.当时,就是双曲余弦函数,类似地我们可以定义双曲正弦函数.它们与正、余弦函数有许多类似的性质.
(1)类比正、余弦函数导数之间的关系,,,请写出,具有的类似的性质(不需要证明);
(2)当时,恒成立,求实数的取值范围;
(3)求的最小值.
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