内容正文:
数学试卷
注意事项:
1.本试卷分选择题(58分)和非选择题(92分)两部分.满分150分,考试时间120分钟.
2.答题前,考生务必将姓名、准考证号等个人信息填写在答题卡指定位置.
3.考生作答时,请将答案答在答题卡上.选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答.超出答题区域书写的答案无效,在试卷、草稿纸上作答无效.
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. 已知抛物线:,则该抛物线的焦准距为( )
A. 2 B. 1 C. D.
2. 函数,则( )
A. 1 B. 2 C. D.
3. 已知等差数列的前项和为,若,,则( )
A. 17 B. 19 C. 25 D. 28
4. 某学习小组共12人,其中有5名是“三好学生”,现从该小组中任选5人参加竞赛,用ξ表示这5人中“三好学生”的人数,则下列概率中等于的是( )
A. B. C. D.
5. 吹气球时,记气球的半径r与体积V之间的函数关系为,为的导函数.已知在上的图像如图所示,若,则下列结论正确的是( )
A.
B.
C.
D. 存在,使得
6. 过点作的切线,切点为,以为直径的圆与轴交于另一点,则到的距离为( )
A. B. C. 1 D.
7. 某单位将12个表彰名额分配给甲、乙、丙、丁四个部门,其中甲部门至少2个名额至多3个名额,乙、丙、丁三个部门每个部门至少2个名额,则不同的分配方案共有( )
A. 15种 B. 19种 C. 25种 D. 46种
8. 已知抛物线:的准线经过双曲线:(,)的左焦点,过点作双曲线的一条渐近线的垂线,垂足为点,延长与抛物线相交于点,若(为坐标原点),则双曲线的方程为( )
A. B. C. D.
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. 已知数据,,,,的平均数为,中位数为,方差为,极差为,设,得到新数据,,,,,则对于所得新数据,下列说法一定正确的是( )
A. 平均数是 B. 中位数是 C. 方差是 D. 极差是
10. 已知抛物线:的焦点为,以为圆心,为半径作圆,记圆与交于,两点,则( )
A. B. 当时,的面积为
C. 当时,或 D.
11. 不动点理论是泛函分析与拓扑学中的重要理论,简单地讲就是对于满足一定条件的连续函数,存在一个点,使得,那么我们称该函数为“不动点”函数,而称为该函数的一个不动点,依据不动点理论,下列说法正确的是( )
A. 只有1个不动点
B. 若()没有不动点,则没有零点
C. 若()没有不动点,则方程无实根
D. 有3个不动点
二、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 已知,则______.
13. 已知函数, 点为直线与图象的两个不同交点,且 为坐标原点,则面积的最大值为______.
14. 比较三个数,,的大小关系为________.(由小到大排序)
三、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. 已知等比数列满足:,且.
(1)求数列的通项公式;
(2)记的前项和为,求的最大值.
16. 如图,在三棱锥中,其外接球球心为的中点,平面平面.已知.
(1)求证:平面平面.
(2)求平面与平面的夹角的余弦值.
17. 人工智能(Artificial Intelligence),英文缩写为AI,是新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量.近几年以来,AI技术加持的智能手机(以下简称为AI手机)逐渐成为市场新宠.为了解顾客对AI手机的满意程度,M市某手机大卖场从购买了AI手机的顾客中随机选取了100人进行问卷调查,并根据其满意度得分Z(单位:分)制作了如下的频数分布表:
分组(单位:分)
频数
10
15
20
30
15
10
(1)若该手机大卖场中某手机店经销A,B两种品牌的手机,A品牌中AI手机占比为,B品牌中AI手机占比为,A,B品牌手机的数量之比是2:1,现从该手机店中随机抽取一部手机,求抽取到的手机是AI手机的概率;
(2)为提升AI手机的销量,该手机大卖场针对购买AI手机的顾客设置了抽奖环节,抽奖规则如下:①共设一、二等奖两种奖项,分别奖励600元、300元现金,抽中一、二等奖的概率分别为,,其余情况不获得奖金;②每位顾客允许连续抽奖两次,且两次抽奖结果相互独立,总奖金为两次奖金之和.记某位购买了AI手机的顾客获得的总奖金为X元,求X的分布列和数学期望;
(3)由频数分布表可以认为从手机大卖场购买AI手机的顾客对AI手机的满意度得分Z近似服从正态分布,其中近似为样本平均数,近似为样本的标准差,并已求得.现将满意度得分Z超过84.81分的顾客对AI手机的态度定义为“非常满意”.若某月该手机大卖场共有1万名顾客购买了AI手机(每人一部),记为这些顾客中对AI手机“非常满意”的人数,事件“”的概率为,求使取最大值时的值.
参考数据:若随机变量Z服从正态分布,即,则,.
18. 如图,已知椭圆,点在椭圆上且,,分别经过的左、右焦点,,且,.
(1)若,求点的坐标;
(2)证明:是定值,并求出的值;
(3)求四边形面积最大值.
19. 已知函数,.
(1)证明:有唯一零点;
(2)记的零点为.
(i)数列中是否存在连续三项按某顺序构成等比数列,并说明理由;
(ii)证明:.
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数学试卷
注意事项:
1.本试卷分选择题(58分)和非选择题(92分)两部分.满分150分,考试时间120分钟.
2.答题前,考生务必将姓名、准考证号等个人信息填写在答题卡指定位置.
3.考生作答时,请将答案答在答题卡上.选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答.超出答题区域书写的答案无效,在试卷、草稿纸上作答无效.
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. 已知抛物线:,则该抛物线的焦准距为( )
A. 2 B. 1 C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】将化成标准方程,所以,
所以该抛物线的焦准距为.
2. 函数,则( )
A. 1 B. 2 C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】求出导数,然后根据导数的定义求解.
【详解】因为,.
所以.
3. 已知等差数列的前项和为,若,,则( )
A. 17 B. 19 C. 25 D. 28
【答案】C
【解析】
【详解】因为数列为等差数列,所以,所以,
又,所以,
设数列的公差为,则,
所以.
4. 某学习小组共12人,其中有5名是“三好学生”,现从该小组中任选5人参加竞赛,用ξ表示这5人中“三好学生”的人数,则下列概率中等于的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】分别求出,,即可得到等于的概率
【详解】解:由题意可得
∵,,,
∴,
,.
故选:B.
5. 吹气球时,记气球的半径r与体积V之间的函数关系为,为的导函数.已知在上的图像如图所示,若,则下列结论正确的是( )
A.
B.
C.
D. 存在,使得
【答案】D
【解析】
【分析】A:设,由图得,所以该选项错误;
B:根据图像和导数的几何意义得,所以该选项错误;
C:设 ,所以该选项错误;
D:结合图像和导数的几何意义可以判断该选项正确.
【详解】解:A:设,由图得,
所以所以,所以该选项错误;
B:由图得图像上点的切线的斜率越来越小,根据导数的几何意义得,所以该选项错误;
C:设,因为
所以,所以该选项错误;
D:表示两点之间的斜率,表示处切线的斜率,由于,
所以可以平移直线使之和曲线相切,切点就是点,所以该选项正确.
故选:D
6. 过点作的切线,切点为,以为直径的圆与轴交于另一点,则到的距离为( )
A. B. C. 1 D.
【答案】B
【解析】
【分析】先根据导数的几何意义求出切点,从而可求出以为直径的圆的方程,进而可求出点的坐标,再根据点到直线的距离公式计算即可.
【详解】由题意知,设切点为,所以切线方程为,
又切线过点,
所以,解得,
所以或,两点关于轴对称,则,
∴切线为或,
则以为直径的圆为或均交轴于,
所以到的距离.
故选:B.
7. 某单位将12个表彰名额分配给甲、乙、丙、丁四个部门,其中甲部门至少2个名额至多3个名额,乙、丙、丁三个部门每个部门至少2个名额,则不同的分配方案共有( )
A. 15种 B. 19种 C. 25种 D. 46种
【答案】C
【解析】
【分析】根据相同元素的分组分配问题进行求解,先分组后分配,常规法和隔板法都可以解答.
【详解】方法一(常规法):因为甲部门至少2个名额至多3个名额,乙、丙、丁三个部门每个部门至少2个名额,
所以先给四个部门各分配2个名额,剩 个名额未分配,接下来分配这4个名额.
第一类,当甲不增加名额时,还剩4个名额分配给乙、丙、丁,
当4个名额分配给乙、丙、丁中的任意一个部门时,有种分法;
当4个名额分配给乙、丙、丁中的两个部门时,若一个部门有1个名额,另一个部门有3个名额,有种分法,若这两个部门都有2个名额,有种分法;
当4个名额分配给乙、丙、丁这三个部门,且两个部门各分配1个名额,另一个部门分配2个名额时,有种分法.
所以第一类共有 种方案.
第二类,当甲再增加1个名额时,还剩3个名额分配给乙、丙、丁,
当3个名额分配给乙、丙、丁中的任意一个部门时,有种分法;
当3个名额分配给乙、丙、丁中的两个部门,且一个部门有1个名额,另一个部门有2个名额时,有种分法;
当3个名额分配给乙、丙、丁这三个部门,且三个部门各分配1个名额时,有1种分法.
所以第二类共有 种方案.
综上,不同的分配方案共有种.
方法二(隔板法):第一类,当甲分配2个名额时,先给乙、丙、丁三个部门各分配1个名额,还剩7个名额分配给乙、丙、丁三个部门,且每个部门至少1个名额,
在7个名额形成的6个空隙中插入2块隔板,有种方案;
第二类,当甲分配3个名额时,先给乙、丙、丁三个部门各分配1个名额,还剩6个名额分配给乙、丙、丁三个部门,且每个部门至少1个名额,
在6个名额形成的5个空隙中插入2块隔板,有种方案.
综上,不同的分配方案共有种.
8. 已知抛物线:的准线经过双曲线:(,)的左焦点,过点作双曲线的一条渐近线的垂线,垂足为点,延长与抛物线相交于点,若(为坐标原点),则双曲线的方程为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】根据抛物线准线过双曲线左焦点得出与的关系,再利用向量关系得到线段长度关系,结合双曲线的性质求出方程即可.
【详解】如图,作出符合题意的图形,
由题意得抛物线的准线方程为,
双曲线的左焦点(其中),
抛物线的准线经过双曲线的左焦点,故,即,
已知,移项可得,即,
即,则,
又双曲线的一条渐近线方程为,即,
则焦点到渐近线的距离
在中,,
由勾股定理可得,
过作轴于点,则,
由相似三角形的性质可得,
即,所以,
则点的横坐标为,纵坐标的绝对值为,
因为点在抛物线上,且,
所以,即,
整理得,因此,则,
在本题中,,则,,
则双曲线方程为,故D正确.
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. 已知数据,,,,的平均数为,中位数为,方差为,极差为,设,得到新数据,,,,,则对于所得新数据,下列说法一定正确的是( )
A. 平均数是 B. 中位数是 C. 方差是 D. 极差是
【答案】ABC
【解析】
【分析】数据线性变换:均值、中位数同步线性变换;方差仅乘;极差仅乘,常数项不改变离散程度.
【详解】选项A,已知原平均数为,则新的平均数为,A正确;
选项B,设原中位数为,则新的中位数为,B正确;
选项C,原方差,新数据方差,C正确;
选项D,原极差,新数据最大值,最小值,则新极差,D错误.
10. 已知抛物线:的焦点为,以为圆心,为半径作圆,记圆与交于,两点,则( )
A. B. 当时,的面积为
C. 当时,或 D.
【答案】BD
【解析】
【分析】由抛物线的定义,直线与抛物线的位置关系,圆的几何性质以及平面向量的数量积求解即可.
【详解】由抛物线方程可知,,解得,
所以焦点坐标为,准线方程为,,,
所以,因为在圆上,所以,所以,
因为点在抛物线上,所以,即,解得,故A错误;
当时,由可得,将代入可得,即,
所以,,所以,的高为焦点到直线的距离,
即,,故B正确;
对于C选项,由抛物线对称性可知,,关于轴对称,且,
在中,,,,是等腰三角形,底边垂直于轴,如图,
垂足为,在中, ,,所以,即,解得或,故C错误;
对于D选项,设,,向量,,
所以,因为点在抛物线上,满足,所以,
因为,令,是一个开口向上的二次函数,对称轴为,
当时,函数取得最小值,,所以,故D正确.
11. 不动点理论是泛函分析与拓扑学中的重要理论,简单地讲就是对于满足一定条件的连续函数,存在一个点,使得,那么我们称该函数为“不动点”函数,而称为该函数的一个不动点,依据不动点理论,下列说法正确的是( )
A. 只有1个不动点
B. 若()没有不动点,则没有零点
C. 若()没有不动点,则方程无实根
D. 有3个不动点
【答案】AC
【解析】
【分析】根据“不动点”函数的定义,分别对每个选项进行分析,判断其是否满足“不动点”函数的条件,以及是否满足题目中的其他条件.
【详解】对于A,令,,,当且仅当时取“=”,
则在上单调递减,而,即在上只有一个零点,函数只有一个不动点,A正确;
对于B,没有不动点等价于的图象与直线没有交点,
没有零点等价于的图象与轴没有交点,
显然,当对称轴在轴左边,的图象与没有交点时,不能推出与轴没有交点,B错误;
对于C,依题意,没有不动点等价于方程无实数根无实数根,
即,
当时,二次函数的图象开口向上,则恒成立,
即,恒有,
而,因此有恒成立,即方程无实根,
当时,二次函数的图象开口向下,则恒成立,
即,恒有,
而,因此有恒成立,即方程无实根,
所以函数()没有不动点,则方程无实根,C正确;
对于D,由,得,
易知当时,,单调递减,且,所以当时,的图象与直线有且只有一个交点;
当时,,单调递减,且;
当时,,单调递增.令,得,
解得,此时,所以直线与曲线相切于点.
所以直线与曲线共有两个交点,所以只有两个不动点,故D错误;
故选:AC.
二、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 已知,则______.
【答案】15
【解析】
【分析】利用赋值法可求,利用换元法结合赋值法可求的值.
【详解】令,则,
又,
故,
令,则,
令,则,故
故答案为:.
13. 已知函数, 点为直线与图象的两个不同交点,且 为坐标原点,则面积的最大值为______.
【答案】
【解析】
【分析】利用导数研究单调性求出的最大值,再研究三次函数的对称中心,进而求解.
【详解】由题意得:,令,解得或,
由,得或,由,得,
所以在单调递减,在单调递增,
又,所以,
又
,
所以关于点中心对称,又直线也关于对称,
所以交点关于点中心对称,
所以,且,
所以.
14. 比较三个数,,的大小关系为________.(由小到大排序)
【答案】
【解析】
【分析】构造函数,求导分析单调性,将转化为该函数在不同点的函数值,再根据单调性比较大小.
【详解】令,则,
当时,在上单调递增.
.
因,则,
两边取对数得,则,即;
设,则,
在上单调递增.又
即对恒成立.
令得,,又,
又,
综上可得,.
三、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. 已知等比数列满足:,且.
(1)求数列的通项公式;
(2)记的前项和为,求的最大值.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)利用等比数列的通项公式求解;
(2)利用等比数列的前项和公式结合二次函数的图像求解.
【小问1详解】
是等比数列,,且,
,,;
【小问2详解】
,,
,
,
设,
转化为,
对称轴为,,开口向下,
当时,;当时,;
,
比较的所有取值中,离对称轴最近,
当,即时,取最大值,
且最大值.
16. 如图,在三棱锥中,其外接球球心为的中点,平面平面.已知.
(1)求证:平面平面.
(2)求平面与平面的夹角的余弦值.
【答案】(1)证明见解析
(2)
【解析】
【分析】(1)利用外接球心到顶点距离相等的性质推出,结合已知的面面垂直,得到平面,再由面面垂直的判定定理证明;
(2)以为原点建立空间直角坐标系,求出各点坐标与两个平面的法向量,再利用向量夹角公式求出两平面夹角的余弦值.
【小问1详解】
因为是三棱锥外接球的球心,且为中点,,
因此球半径,即,
已知,由勾股定理逆定理: ,得,
又在上,,可得,
因为平面平面,交线为,且平面,
根据面面垂直的性质定理得:平面, 又平面,
根据面面垂直的判定定理得:平面平面.
【小问2详解】
以为原点,以所在直线为轴,所在直线为轴,建立空间直角坐标系,
结合已知条件可得各点坐标: ,,,,
向量,,
设平面的法向量,由, 即,
令,则,所以,,
向量,,
设平面的法向量,由,即,
令,则,所以,,
设平面与平面的夹角为,则
,
因此平面与平面夹角的余弦值为.
17. 人工智能(Artificial Intelligence),英文缩写为AI,是新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量.近几年以来,AI技术加持的智能手机(以下简称为AI手机)逐渐成为市场新宠.为了解顾客对AI手机的满意程度,M市某手机大卖场从购买了AI手机的顾客中随机选取了100人进行问卷调查,并根据其满意度得分Z(单位:分)制作了如下的频数分布表:
分组(单位:分)
频数
10
15
20
30
15
10
(1)若该手机大卖场中某手机店经销A,B两种品牌的手机,A品牌中AI手机占比为,B品牌中AI手机占比为,A,B品牌手机的数量之比是2:1,现从该手机店中随机抽取一部手机,求抽取到的手机是AI手机的概率;
(2)为提升AI手机的销量,该手机大卖场针对购买AI手机的顾客设置了抽奖环节,抽奖规则如下:①共设一、二等奖两种奖项,分别奖励600元、300元现金,抽中一、二等奖的概率分别为,,其余情况不获得奖金;②每位顾客允许连续抽奖两次,且两次抽奖结果相互独立,总奖金为两次奖金之和.记某位购买了AI手机的顾客获得的总奖金为X元,求X的分布列和数学期望;
(3)由频数分布表可以认为从手机大卖场购买AI手机的顾客对AI手机的满意度得分Z近似服从正态分布,其中近似为样本平均数,近似为样本的标准差,并已求得.现将满意度得分Z超过84.81分的顾客对AI手机的态度定义为“非常满意”.若某月该手机大卖场共有1万名顾客购买了AI手机(每人一部),记为这些顾客中对AI手机“非常满意”的人数,事件“”的概率为,求使取最大值时的值.
参考数据:若随机变量Z服从正态分布,即,则,.
【答案】(1)
(2)分布列见解析;(元)
(3)
【解析】
【分析】(1)利用全概率公式计算即可;
(2)的可能取值为0,300,600,900,1200,
根据独立事件和互斥事件的概率公式依次求出概率,并列出其分布列;
(3)先根据频数分布表求出,再根据正态分布求出每位顾客中对AI手机“非常满意”的概率,即可利用二项分布求出,再利用求解即可.
【小问1详解】
记“抽取到的手机是A品牌手机”为事件,“抽取到的手机是B品牌手机”为事件,
“抽取到的手机是AI手机”为事件B,
则,,,,
则,
则从该手机店中随机抽取一部手机,抽取到的手机是AI手机的概率为.
【小问2详解】
由题意可得,不获得奖金的概率为,
的可能取值为0,300,600,900,1200,
,,
,
,,
则的分布列为
0
300
600
900
1200
所以(元).
【小问3详解】
样本平均数,
随机选1名顾客,其对AI手机“非常满意”的概率
,
依题意,记,,
则,
则问题等价于求当取何值时,取得最大值.
由,得,
化简得,
得,即,
因,得,
即当时,取得最大值.
18. 如图,已知椭圆,点在椭圆上且,,分别经过的左、右焦点,,且,.
(1)若,求点的坐标;
(2)证明:是定值,并求出的值;
(3)求四边形面积最大值.
【答案】(1)
(2)证明:由,,则,
故,则有,
化简得,
由,则,
整理得,
则或(负值舍去);
,则,由,则,
故,则有,
化简得,
由,则,
整理得,
则或(负值舍去);
故,
故是定值,且.
(3)
【解析】
【分析】(1)借助向量线性运算可表示出点坐标,结合、点在椭圆上可得、点坐标满足关系,计算即可得解;
(2)借助向量线性运算可用、表示出点、点坐标,再利用、、点在椭圆上可得、点坐标满足关系,则可用表示出、,再求和即可得解;
(3)利用三角形面积公式可得,则,再计算出面积后,利用、间的关系,结合基本不等式即可得解.
【小问1详解】
,,则,
由,则,故,
故,化简得,又,
则,解得,则,
故或(负值舍去),即点的坐标为;
【小问2详解】
略
【小问3详解】
,,
则
,
则,
由,,则,
又,
则
,
当且仅当,即时,等号成立,
故四边形面积最大值为.
19. 已知函数,.
(1)证明:有唯一零点;
(2)记的零点为.
(i)数列中是否存在连续三项按某顺序构成等比数列,并说明理由;
(ii)证明:.
【答案】(1)
当时,,所以在上无零点,
因为,所以在上单调递增,
所以在上至多一个零点,
当时,有唯一零点1.
当时,因为,,
所以函数有唯一零点,得证。
(2)(i)不存在,理由如下:
由(1)知,,且,
两边取自然对数,得,(*)
所以,
两式相减,得,
所以.
因为函数在上单调递增,
所以,所以数列单调递增.
假设数列中存在,,成等比数列,则,
所以.
由(*)式得,,代入上式,得
,
.(**)
因为,所以,
又,所以方程(**)无解.
所以数列中不存在连续三项按某顺序构成等比数列;
(ii)先证明:时,,(***)
设,则,
所以当时,,单调递减:
当时,,单调递增,
所以,当且仅当时,等号成立.
由(***)式知,,
所以,所以,
所以.
在(***)式中,令,得,
当且仅当,即时等号成立,
所以,
所以,,当且仅当时等号成立.
当时,在(***)式中,令,得,
所以时,
.
当时,成立.
所以,得证.
【解析】
【分析】(1)分和两种情况,利用导数判断函数的单调性,即可判断零点;
(2)(ⅰ)由方程两边取对数,转化为,再构造函数在上单调递增,结合等比数列的性质,即可判断证明;
(ⅱ)根据不等式时,,得到不等式,得到不等式,再根据数列求和即可证明.
【小问1详解】
略.
【小问2详解】
略.
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