内容正文:
高二数学
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. 已知集合,,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】因为,,
所以.
2. 若向量,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】根据平面向量的数量积的坐标表示求,判断C,D,结合向量垂直的坐标表示判断A,由向量平行的坐标表示判断B.
【详解】因为,,
所以,所以C错误,D错误,A正确,
令,即,该方程无实数解,故,不平行,B错误.
3. 方程的复数根为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】对于实系数一元二次方程,本题中,,,
首先计算判别式:.
由求根公式,方程的复数根为: .
4. 若,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】,,
,函数单调递减,故,
综上可得,.
5. 若数据4,5,6,,的众数为4,70%分位数为6,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】先根据众数的定义明确,中至少一个为4且4是唯一众数,再结合分位数的计算规则确定另一未知数的取值范围,最终推导x+y的取值范围.
【详解】因为数据众数为4,
所以,中至少有一个为4,且5、6的出现次数最多为1,
即,中不能额外出现5或6,
又因为数据总个数,计算分位数位置,因不是整数,向上取整得4,
即数据从小到大排序后第4项为70%分位数,所以第四项为6,
假设, 另一数为,此时5个数据为,,,,,排序后分情况讨论:
若,排序后第4项为5,不符合分位数为6的要求;
若,则排序后第4项为,则此时,不符题意,舍去;
若,排序后第4项为6,符合题意,
因此,,
即的取值范围为.
6. 已知杯体内腔高度为,杯底内壁直径为,上口内壁直径为的圆台形水杯装满了水.将该水杯中的水全部倒入杯体内腔高度为,杯底内壁直径为的圆柱形水杯中,若忽略圆柱形水杯底座的厚度,则( )
A. 圆柱形水杯中的水溢出
B. 圆柱形水杯中的水没有溢出,且该水杯中水面的高度为
C. 圆柱形水杯中的水没有溢出,且该水杯中水面的高度为
D. 圆柱形水杯中的水没有溢出,且该水杯中水面的高度为
【答案】B
【解析】
【分析】先计算圆台形水杯中水的体积,再结合圆柱形水杯的底面积求出水面高度,与圆柱水杯高度对比判断结果.
【详解】水的体积等于圆台形水杯的容积,圆台体积公式为,其中圆台高度,下底半径,上底半径,
代入得: .
圆柱形水杯的底面积:.倒入圆柱后水面高度:,
已知圆柱形水杯高度为,,故水没有溢出,水面高度为.
7. 在正方体中,,分别为,的中点,则异面直线与所成角的余弦值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】法一:设正方体的棱长为2,取的中点为,连接、.
因为是的中点,是的中点,可得平行且等于.
在正方体中,平行且等于,故平行且等于,四边形为平行四边形,所以.
由异面直线夹角定义可知,(或其补角)就是异面直线与所成的角.
计算的三边:
,,.
由余弦定理得,因为,是锐角,满足异面夹角范围.
因此异面直线与所成角的余弦值为.
法二:设正方体的棱长为2,以为坐标原点,分别以的方向为、、轴正方向,建立空间直角坐标系,
则,,,,所以异面直线与的方向向量分别为,.
故,, .
设异面直线与所成角为,,根据异面直线所成角的向量公式得.
8. 已知点,,点在轴正半轴上运动,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】将表示为两个直角三角形锐角的差,用两角差正切公式写出表达式,再借助基本不等式求分式函数的最大值.
【详解】设点,记, ,,
,
则,
由基本不等式,,
故,当且仅当时等号成立.
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. 已知复数,,,则( )
A.
B. 当为实数时,
C. 当的共轭复数为时,
D. 当在复平面内对应的点位于第四象限时,
【答案】ACD
【解析】
【分析】根据复数的模长计算、共轭复数的定义、复数的加法运算及复数的几何意义,结合相关性质逐一判断各选项即可.
【详解】 选项A:根据复数模长公式得,该选项正确,
选项B:,复数为实数时虚部为0,即,得,该选项错误,
选项C:,若,对应系数相等得,该选项正确,
选项D:在复平面内对应点的坐标为,第四象限的点满足虚部(纵坐标)小于0,即,解得,该选项正确.
10. 一个不透明的袋子中装有大小和质地均相同的5个球,其中有编号为1,2,3的3个红球,编号为4,5的2个白球,从袋中一次性随机摸出2个球,分别记录编号为,.设事件“2个球的颜色不同”,“2个球的颜色相同”,“”,“”,则( )
A. 和互为对立 B. 和互斥
C. 和互斥 D. 和相互独立
【答案】AC
【解析】
【分析】事件A包含的基本事件为,事件B包含的基本事件为,事件C包含的基本事件为,事件D包含的基本事件为,根据对立事件、互斥事件及独立事件的概念判断.
【详解】从袋中一次性随机摸出2个球包含的基本事件共种,事件A包含的基本事件共种,概率为,事件B包含的基本事件共种,概率为,,所以和互为对立事件,A选项正确;
事件A包含的基本事件为,
事件C包含的基本事件为,
事件A与事件C有公共基本事件,所以和不是互斥事件,B选项错误;
事件B包含的基本事件为,事件B与事件C没有公共基本事件,C选项正确;
事件D包含的基本事件为,概率为,
事件A与事件D有公共基本事件,,
所以和不是相互独立事件,D选项错误.
11. 在中,,的角平分线交于点,为的重心,点在线段上,且,,则( )
A. B. 是等腰三角形
C. 是钝角三角形 D. 的面积为
【答案】ABD
【解析】
【分析】根据的角平分线,由面积关系可得 ,为的重心,且,,可得,选项AB可得;根据余弦定理,求底角的余弦值,选项C可证明;根据面积公式,选项D可得.
【详解】
在中,,的角平分线交于点,
设边上的高为,
即:
,则,,
为的重心,为边中点,点在线段上,且,
,
即:
即:,选项B正确;
,选项A正确;
设,则
根据余弦定理
所以是锐角三角形,选项C错误;
,选项D正确.
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. ________.
【答案】
【解析】
【详解】.
13. 一艘渔船从码头处出发,沿正南方向航行了后到达处进行捕捞作业,然后从处出发,沿北偏东的方向航行了一段距离后到达处进行捕捞作业,最后从处出发,沿北偏西的方向航行了一段距离回到处,则处与处之间的距离为________km.(参考数据:取,)
【答案】
16
【解析】
【详解】
由题意得,,结合方位角可得,
,
在中,由正弦定理,
,
代入,,得
,
处与处之间的距离为.
14. 如图,将边长为的正六边形纸片的六个角各切去一个全等的四边形(阴影部分),再沿虚线折起,做成一个无盖正六棱柱形容器,且该容器的12个顶点均在球的球面上,当球的表面积取得最小值时,该正六棱柱形容器的高为_______.
【答案】
【解析】
【分析】先设正六棱柱的高为,结合原正六边形内角为的几何特征,推导出正六棱柱底面正六边形的外接圆半径为,再利用正六棱柱的对称性得到其外接球半径的平方表达式,将该式整理为关于的二次函数,通过求二次函数的最小值点,最终得到外接球表面积最小时对应的正六棱柱高.
【详解】原正六边形边长为,正六边形内角为.
切去全等四边形后折为无盖正六棱柱,设正六棱柱的高为,
则切去的四边形中,切去的水平段长度为.
由此可得正六棱柱的底面正六边形边长为: ,
正六棱柱的个顶点都在球上,正六棱柱上下底面是全等的正六边形,外接球的球心必然在正六棱柱上下底面中心连线的中点处,
底面正六边形的外接圆半径等于其边长,设球半径为,
由勾股定理得:,
而函数开口向上,对称轴为,
则时,取得最小值,
而球的表面积,则球的表面积取得最小值时,,
则正六棱柱形容器的高为.
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. 已知函数的图象关于直线对称.
(1)求;
(2)将的图象向左平移个单位长度后得到函数的图象,求的单调递增区间.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)结合正弦函数的对称轴可得即可求解;(2)根据图象的平移可得,结合正弦函数的单调增区间即可求解.
【小问1详解】
因为函数的图象关于直线对称,
所以,解得:,
因为,令,解得:
【小问2详解】
由题可得,
令,
解得:,
所以的单调递增区间为
16. 如图,在长方体中,,.
(1)证明:平面.
(2)求点到平面的距离.
【答案】(1)因为是长方体,所以上下底面平行且全等,对应边互相平行,故
又因为平面,平面,所以平面.
(2).
【解析】
【分析】(1)利用长方体的结构特征得到,再结合线面平行的判定定理即可证得结论;
(2)利用等体积法建立关于距离的方程,分别求出底面和的面积代入求解.
【小问1详解】
略.
【小问2详解】
设点到平面的距离为,
由题意知,在长方体中,,,所以,,
因为平面,平面 ,所以,
在中,,
同理,平面 ,平面 ,所以,
在中,,
在中,,
在中,因为 ,,
取的中点,连接,则,且,
在中,,
所以,
在中,,所以,
因为平面,所以,
又因为,所以,
即,解得.
所以点到平面的距离为.
17. 已知的内角,,的对边分别为,,,且.
(1)求;
(2)若外接圆的半径为,且的周长为8,求.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)利用正弦定理化简可得,化简即可求解;
(2)利用正弦定理可得,结合余弦定理化简可得即可求解.
【小问1详解】
因为.,由正弦定理可得.
因为在中,,
所以,
则,
因为,
所以,即,
所以,故
【小问2详解】
外接圆的半径为,由正弦定理可得,
所以,
因为的周长为8,所以,
由余弦定理可得:,
化简可得:,
解得:,
所以
18. 如图,在四棱锥中,底面是菱形,底面,,,分别为线段,的中点,且.
(1)证明:平面.
(2)已知,分别为线段,上的点,且,.
(i)证明:平面平面.
(ii)求二面角的正切值.
【答案】(1)因为分别为的中点,由三角形中位线定理得,因为底面是菱形,所以,,
又已知,由得
所以菱形是正方形,因为底面,底面 ,所以
又,且, 平面,所以
结合,所以
(2)(i)由(1)知,且已知,所以,因为底面是菱形,且,所以四边形是正方形,
在平面内,因为,所以是直角三角形,
已知,在中,,
因为是的中点,所以,且平分,即,
在中,已知,,,
由余弦定理得:
所以,
在中,已知,,,
由余弦定理得:
所以,
在中,因为,所以,
所以
在中,因为,
所以由勾股定理逆定理得,
因为平面,平面 ,平面 ,
所以,,
所以是二面角的平面角,
因为,即,所以平面平面.
(ii).
【解析】
【分析】(1)利用中位线定理得,结合已知条件推出,从而证明底面是正方形,再证平面,由平行关系得证;
(2)(i)先由已知垂直关系推导出底面为正方形,并在 中利用余弦定理证得;结合(1)的平面得到且,利用线面垂直证明面面垂直;
(ii)利用(1)的线面垂直关系,证明点是点在平面上的射影,确定为的射影三角形;分别计算这两个三角形的面积,利用面积射影定理求出二面角的余弦值,进而求得正切值.
【小问1详解】
略.
【小问2详解】
(i)略;
(ii)由(i)知 平面,所以,
在中,,,,
因为平面,所以平面平面,且交线为,
在平面内,过点作于点,
因为平面,平面,所以,所以点与点重合,
所以平面,
所以是在平面上的射影,
设二面角的大小为,由面积射影定理得,
在中,,,,
取中点,连接,则,,
,
所以,
因为为锐角,所以,所以.
所以二面角 的正切值为.
19. 在中,,,.
(1)求的大小.
(2)设,是边上的两个动点(不含端点).
(i)若平分,求;
(ii)若,求面积的最小值.
【答案】(1)
(2)
(i)(ii)
【解析】
【分析】(1)结合特殊角的函数值,由余弦定理求解即可;
(2)(i)由平分,再由三角形的面积公式求解的面积,再由即可求解;
(ii)由正弦定理求解的面积,即,再由诱导公式以及三角函数的性质即可求解.
【小问1详解】
在中,由余弦定理可得.
因为,所以.
【小问2详解】
(ⅰ)因为平分,所以.
的面积,
的面积,
的面积.
由,可得,解得.
(ⅱ)在中,,
由,,,,
得,.
设.在中,由正弦定理可得,
得,
同理可得,
则的面积.
因为,所以,
则
.
因为,所以,则,
当时,取得最大值1,则,
从而面积的最小值为.
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高二数学
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. 已知集合,,则( )
A. B.
C. D.
2. 若向量,,则( )
A. B. C. D.
3. 方程的复数根为( )
A. B. C. D.
4. 若,,,则( )
A. B. C. D.
5. 若数据4,5,6,,的众数为4,70%分位数为6,则的取值范围为( )
A. B. C. D.
6. 已知杯体内腔高度为,杯底内壁直径为,上口内壁直径为的圆台形水杯装满了水.将该水杯中的水全部倒入杯体内腔高度为,杯底内壁直径为的圆柱形水杯中,若忽略圆柱形水杯底座的厚度,则( )
A. 圆柱形水杯中的水溢出
B. 圆柱形水杯中的水没有溢出,且该水杯中水面的高度为
C. 圆柱形水杯中的水没有溢出,且该水杯中水面的高度为
D. 圆柱形水杯中的水没有溢出,且该水杯中水面的高度为
7. 在正方体中,,分别为,的中点,则异面直线与所成角的余弦值为( )
A. B. C. D.
8. 已知点,,点在轴正半轴上运动,则的最大值为( )
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. 已知复数,,,则( )
A.
B. 当为实数时,
C. 当的共轭复数为时,
D. 当在复平面内对应的点位于第四象限时,
10. 一个不透明的袋子中装有大小和质地均相同的5个球,其中有编号为1,2,3的3个红球,编号为4,5的2个白球,从袋中一次性随机摸出2个球,分别记录编号为,.设事件“2个球的颜色不同”,“2个球的颜色相同”,“”,“”,则( )
A. 和互为对立 B. 和互斥
C. 和互斥 D. 和相互独立
11. 在中,,的角平分线交于点,为的重心,点在线段上,且,,则( )
A. B. 是等腰三角形
C. 是钝角三角形 D. 的面积为
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. ________.
13. 一艘渔船从码头处出发,沿正南方向航行了后到达处进行捕捞作业,然后从处出发,沿北偏东的方向航行了一段距离后到达处进行捕捞作业,最后从处出发,沿北偏西的方向航行了一段距离回到处,则处与处之间的距离为________km.(参考数据:取,)
14. 如图,将边长为的正六边形纸片的六个角各切去一个全等的四边形(阴影部分),再沿虚线折起,做成一个无盖正六棱柱形容器,且该容器的12个顶点均在球的球面上,当球的表面积取得最小值时,该正六棱柱形容器的高为_______.
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. 已知函数的图象关于直线对称.
(1)求;
(2)将的图象向左平移个单位长度后得到函数的图象,求的单调递增区间.
16. 如图,在长方体中,,.
(1)证明:平面.
(2)求点到平面的距离.
17. 已知的内角,,的对边分别为,,,且.
(1)求;
(2)若外接圆的半径为,且的周长为8,求.
18. 如图,在四棱锥中,底面是菱形,底面,,,分别为线段,的中点,且.
(1)证明:平面.
(2)已知,分别为线段,上的点,且,.
(i)证明:平面平面.
(ii)求二面角的正切值.
19. 在中,,,.
(1)求的大小.
(2)设,是边上的两个动点(不含端点).
(i)若平分,求;
(ii)若,求面积的最小值.
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