
一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60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.
【1题答案】
B
由绝对值不等式及一元二次不等式的解法求出集合和,然后根据交集的定义即可求解.
解:由题意,集合,或,
所以,故选:B.
2. 欧拉恒等式(为虚数单位,为自然对数的底数)被称为数学中最奇妙的公式.它是复分析中欧拉公式的特例:当自变量时,,得.根据欧拉公式,复数在复平面上所对应的点在第( )象限.
A. 一 B. 二 C. 三 D. 四
【2题答案】
C
根据欧拉公式得到复数的代数形式,进而判断出复平面上所对应的点所在象限.
根据题意,故其在复平面内对应的点的坐标为在第三象限,故选:C.
3. 正三角形的边长为1,建立如图所示的直角坐标系,则它的直观图的面积是( )
A. B. C. D.
【3题答案】
D
画出直观图,由此计算出直观图的面积.
原图中:设是的中点,则,.
直观图中:,,
所以.
故选:D
4. 辛亥发生在辛亥年,戊戌变法发生在戊戌年.辛亥年、戊戌年这些都是我国古代的一种纪年方法.甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸十个符号叫天干;子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二个符号叫地支.按天干地支顺序相组配用来纪年叫干支纪年法.例如:天干中“甲”和地支中“子”相配即为“甲子年”,天干中“乙”和地支中“丑”相配即为“乙丑年”,以此纪年法恰好六十年一循环.那么下列干支纪年法纪年错误项是 ( )
A. 庚子年 B. 丙卯年 C. 癸亥年 D. 戊申年
【4题答案】
B
根据干支纪年法的规则判断.
干支纪年法中年份相当于第一排把10个天干按顺序排列6次(共60个),第二排把12个地支排列5次(共60个),然后上下组合成一个年份.所有年份如下表所示:
1-10 甲子 乙丑 丙寅 丁卯 戊辰 己巳 庚午 辛未 壬申 癸酉
11-20 甲戌 乙亥 丙子 丁丑 戊寅 己卯 庚辰辛巳 壬午 癸未
21-30 甲申 乙酉 丙戌 丁亥 戊子 己丑 庚寅辛卯 壬辰 癸巳
31-40甲午乙未 丙申 丁酉 戊戌 己亥 庚子 辛丑 壬寅 癸卯
41-50甲辰 乙巳 丙午 丁未 戊申 己酉 庚戌 辛亥 壬子 癸丑
51-60甲寅 乙卯 丙辰 丁巳 戊午 己未 庚申 辛酉 壬戌 癸亥
故B错误,故选:B.
5. 已知向量,则下列说法错误的个数是( )
① 若,则的值为-2;② 的最小值为1;③ 若,则的值为2;④ 若与的夹角为钝角,则的取值范围是
A. 0个 B. 1个 C. 2个 D. 3个
【5题答案】
D
根据给定条件,结合向量数量积的坐标运算逐一分析、计算每一个命题即可判断作答.
对于①,若,则,解得,①错;
对于②,,②错;
对于③,由,得,解得,③正确;
对于④,因与的夹角为钝角,则,解得,又与不共线,即,解得,
因此,的取值范围是且,④错,
所以说法错误的个数是3.故选:D
6. 我国南宋著名数学家秦九韶发现了“三斜”求职公式,即的三个内角所对的边分别为,则的面积.已知在中,,则面积的最大值为( )
A. B. C. 2 D. 4
【6题答案】
D
由条件得,由基本不等式得,再由可求解.
∵,又∵,.
∴(当且仅当时取等号).
∴
,
∴面积的最大值为4.故选:D
7. 已知数列的首项为10,且满足,其前项和为,则满足不等式的的最小正整数值为( )
A. 9 B. 10 C. 11 D. 12
【7题答案】
C
根据给定条件求出数列的通项公式,再求出,借助解不等式作答.
依题意,由,即,得,而,
则数列是以8为首项,为公比的等比数列,有,,
于是得:,由,得,
即,整理得:,,解得,
所以的最小正整数值为11.故选:C
8. 点为椭圆上的一点,为椭圆两焦点,那么的最大值为( )
A. B. C. D.
【8题答案】
B
设出点的坐标,写出对应向量的坐标,利用的范围,即可求得结果.
设,则,
故选:B.
9. 已知是(为正奇数)被3除的余数,则的值为( )
B. C. D.
【9题答案】
A
先逆用二项式定理化简,再将底数改为N)的形式,用二项式定理展开可得a,然后由微积分基本定理可得.
因为,而,因为为正奇数,所以,故余数为1,即,
所以
.故选:A.
10. 若函数同时满足:①定义域内任意实数,都有;②对于定义域内任意,当时,恒有;则称函数为“函数”.若“函数”满足,则锐角的取值范围为( )
A. B. C. D.
【10题答案】
A
由题设知是上的增函数且,进而将不等式转化为,结合单调性及正切函数的性质求锐角的范围.
解:由得函数是上的增函数,
又由,即,
由题设:,∴,即有,
∴,即,∵为锐角,则,∴,则的取值范围是,故选:A.
关键点点睛:根据已知条件确定的单调性,由已知函数的关系将不等式转化,并结合函数单调性、正切函数的性质求参数范围.
11. 已知是棱长为4的正方体内切球的一条直径,点在正方体表面上运动,则的最大值为( )
A. 4 B. 12 C. 8 D. 6
【11题答案】
C
设正方体内切球的球心为,则,,将问题转化为求的最大值.
设正方体内切球的球心为,则,,
∴=,
又点在正方体表面上运动,∴当为正方体顶点时,最大,且最大值为正方体体对角线的一半,,∴的最大值为.故选:C.
12. 已知,,设,则( )
A. B. C. D.
【12题答案】
A
先根据指对数的互化结合指数函数的单调性可判断的大小,再根据对数的性质和基本不等式可判断的大小关系,从而可得正确的选项.
由已知,
∵,
∴,
∵,∴,即,
∵,∴,即,∴,综上.故选:A.
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分)
13. 一袋中装有5个球,编号为1,2,3,4,5,在袋中同时取出3个,以表示取出的三个球中的最小号码,则随机变量的期望为_________.
【13题答案】
##
由题意,分别求出的可能取值为1,2,3的概率后,再用数学期望公式计算即可.
随机变量的可能取值为1,2,3,
,,,
∴.
故答案为:
14. 若,则__________.
【14题答案】
2
利用差角正弦公式变形,结合诱导公式、弦化切即可计算作答.
依题意,,
整理得:,所以.
故答案为:2
15. 在《九章算术•商功》中,把四个面都是直角三角形的四面体称为鳖臑.若从鳖臑的六条棱中任取两条棱,则它们互相垂直的概率是;若从鳖臑的六条棱和四个面中取一条棱和一个面(要求棱不在面上),则它们互相垂直的概率是;若从鳖臑的四个面中任取两个面,则它们互相垂直的概率是.则的大小关系为___________.
【15题答案】
利用古典概型求概率的方法分别求出,比较出大小.
如图所示,连接长方体四个顶点,可得鳖臑.(1)从鳖臑的六条棱中任取两条,有种取法,其中互相垂直的取法有5种:,,,,,所以.
(2)从鳖臑的六条棱和四个面中取一条棱和一个面(要求棱不在面上)有4×3=12种取法,它们互相垂直的取法有2种:平面,平面,所以.
(3)从鳖臑的四个面中任取两个面,有种取法,它们互相垂直的取法有3种:平面平面,平面平面,平面平面,所以,故.
故答案:
16. 如图,点在正方体的面对角线上运动(点异于点),则下列四个结论:①三棱锥的体积不变;②平面;③;④平面平面.其中说法正确的序号有_______.
【16题答案】
①④
对于①,根据点到面的距离及底面的面积不变可判断;对于②,根据面面平行可判断;对于③,假设成立,再得到矛盾,从而可知不正确;对于④,由线面垂直证明面面垂直.
对于①:如图,
由正方体知,且,
∴四边形是平行四边形,∴,又平面,平面,
∴平面,又∵点在线段上运动,
∴ 点到平面的距离为定值,又∵的面积为定值,
∴三棱锥的体积不变,∴三棱锥的体积不变,故①正确;
对于②:连接,且相等,由①知:,
,且平面,,且平面,
∴平面平面,又平面,
从而由面面平行的性质可得平面,故②错误;
对于③,如图,连接,.
由于平面,∴,若,则平面,,则为中点,与为动点矛盾,故③错误;
对于④:如图,
连接,,,由对角面知,由对角面知,由此可得平面,又平面,从而平面平面,故④正确.
故答案为:①④
三、解答题(共70分.解答题应写出文字说明,证明过程或演算步骤)
17. 国家“双减”落实之后,某市教育部门为了配合“双减”工作,做好校园课后延时服务,特向本市小学生家长发放调查问卷了解本市课后延时服务情况,现从中抽取100份问卷,统计了其中学生一周课后延时服务总时间(单位:分钟),并将数据分成以下五组:,得到如图所示的频率分布直方图.
(1)根据如图估计该市小学生一周课后延时服务时间的众数、平均数、中位数(保留小数点后一位);
(2)通过调查分析发现,若服务总时间超过160分钟,则学生有不满情绪,现利用分层随机抽样的方法从样本问卷中随机抽取8份,再从抽取的8份问卷中抽取3份,记其中有不满情绪的问卷份数为,求的分布列及均值.
【17~18题答案】
(1)150,151,150.9;
(2)分布列见解析,.
(1)频率分布直方图中众数为最高的小矩形的中间值,平均数为每一组中间值与小矩形面积乘积的和;中位数左侧和右侧的小矩形面积均为0.5.
(2)根据超几何分布的概率计算方法计算分布列,根据均值的方法计算均值即可.
【小问1详解】
众数:150;
第1到5组频率分别为:0.05,0.15,0.55,0.2,0.05,
平均数:,
设中位数为,则中位数在第3组,则,;
【小问2详解】
用分层随机抽样抽取8份问卷,其中学生有不满情绪的有8×(0.2+0.05)=2份,
∴的可能取值为0,1,2,
∴,,,
∴的分布列为:
| 0 | 1 | 2 | |
18. 如图甲,等腰梯形中,,于点,且,将梯形沿着翻折,如图乙,使得到点,且.
(1)求直线与平面所成角的正弦值;
(2)求二面角的平面角的余弦值.
【18~19题答案】
(1)
(2)
(1) 作于点,先证明PM垂直于平面BCDE,即为直线与平面所成角,然后计算可得;
(2)作交于点,以MB、MN、MP所在直线分别为x、y、z轴,建立空间直角坐标系,用向量法可得.
【小问1详解】
如图,
作于点,
∵,平面PBE,平面PBE,
∴平面,
∴,
又∵,平面BCDE,平面BCDE,
∴平面,
∴为与平面所成角,
设,则,,
因为
所以,
所以.
【小问2详解】
如图,
过作交于点,
∴.
由(1)知,平面,易知MB、MN、MP两两垂直,
如图建立空间直角坐标系,
为直角三角形,且,所以,所以
得所以,
∴为的中点,
∴.
所以
设平面的法向量为,
∴,
令,∴,∴,
设平面的法向量为,
由,取,得
∴.
由图知,二面角为钝二面角,
∴二面角的平面角的余弦角为.
19. 已知数列满足,且,是的前项和.
(1)求;
(2)若为数列的前项和,求证:.
【19~20题答案】
(1)
(2)证明见解析
(1)先用累加法求通项公式,再由裂项相消法可得;
(2)由(1)可得的通项公式为,放缩得,再由裂项相消法可证.
【小问1详解】
∵,
∴,,…
由上述个等式相加得
∴,
∴,
.
【小问2详解】
令,
∴,
又因,且
∴,
综上,,得证.
20. 如图,在平面直角坐标系中,分别为双曲线左、右焦点,双曲线离心率为,若点为双曲线右支上一点,且,直线交双曲线于点,点为线段的中点,延长,分别与双曲线交于两点.
(1)若,求证:;
(2)若直线的斜率都存在,且依次设为.试判断是否为定值,如果是,请求出的值;如果不是,请说明理由.
【20~21题答案】
(1)证明见解析
(2)为定值,7
(1)分两种情况讨论,斜率不存在时,直接验证,斜率存在时,运用斜率公式可证明;
(2)设直线的方程为,与双曲线联立得,同理得,由斜率公式及(1)中的结论可得结论.
【小问1详解】
证明:
由双曲线离心率,,及,
可得,所以双曲线方程为,.
当直线的斜率不存在时,
,,
直线的斜率存在时,,,
整理得,
综上所述,成立;
【小问2详解】
依题意可知直线的斜率存在且不为0,
设直线的方程为,
代入双曲线并化简得:
,①
由于,
则代入①并化简得:
,
设,则,,
代入,
得,
即,同理可得,
所以
,
所以是定值.
21. 已知函数.
(1)若在上单调递增,求的取值范围;
(2)若使得在上恒成立,求实数的取值范围.
【21~22题答案】
(1);
(2).
(1)令并求出其导函数,再由给定的单调性建立关系求解作答.
(2)由已知确定m值,转化为探讨不等式在上恒成立,再构造函数推理作答.
【小问1详解】
依题意,令,即函数在上单调递增,
则,成立,即在上恒成立,
而函数在上单调递减,有,则,
所以的取值范围是:.
【小问2详解】
依题意,,,
则当时,,而,于是得,,,
当时,在时,,,有,不符合题意,
当时,令,,,
令,,显然函数在上单调递减,
当时,,当且仅当时取“=”,
即,,则在上单调递减,,
即不等式在上恒成立,因此,,
当时,因,,在上递减,
则存在唯一,使得,且当时,,即有,
从而得在上单调递增,则当时,,即,不符合题意,
综上得:,
所以实数的取值范围是.
思路点睛:涉及函数不等式恒成立问题,可以探讨函数的最值,借助函数最值转化解决问题.
四、请考生在第22、23两题中任选一题作答,并用2B铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑.注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致,在答题卡选答区域指定位置答题.如果多做,则按所做的第一题计分.
【选修4-4:坐标系与参数方程】
22. 在平面直角坐标系中,直线的方程为为参数,曲线经过伸缩变换后得到曲线.以点为极点,轴的非负半轴为极轴建立极坐标系.
(1)求直线的极坐标方程和曲线的普通方程;
(2)设射线与直线和曲线分别交于点,求的最大值.
【22~23题答案】
(1),;
(2).
(1)通过加法消元求得直线的普通方程,再利用求得其极坐标方程;对曲线通过变换,即可容易求得其直角坐标方程;
(2)求得曲线的极坐标方程,联立与直线和曲线的极坐标方程,求得,将目标式转化为关于的三角函数,求其最值即可.
【小问1详解】
对直线的参数方程,两式相加可得,且,
由,得,
又对曲线,经过变换,
则,即,
所以直线的极坐标方程为,曲线的普通方程为.
【小问2详解】
直线极坐标方程整理得,即,
曲线变形得,
即,,
由题可知,,
则
当且仅当,即,,
当时,的最大值为.
【选修4-5:不等式选讲】
23. 已知x,y,z均为实数.
(1)求证:1+2x4≥2x3+x2;
(2)若x+2y+3z=6,求x2+y2+z2的最小值.
【23~24题答案】
(1)证明见解析
(2)
(1)利用作差法推出表达式的值为非负,即可证明结果;
(2)由柯西不等式,转化求解有最小值即可.
【小问1详解】
,
所以;
【小问2详解】
因为(由柯西不等式得)
所以,
当且仅当即时,有最小值.
