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大题规范练(五)
(满分70分,押题冲刺,70分钟拿到主观题高分)
解答题:解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.
1.(本小题满分12分)已知等比数列{an}的前n项和为Sn,且6Sn=3n+1+a(n∈N*).
(1)求a的值及数列{an}的通项公式;
(2)若bn=(1-an)log3(a·an+1),求数列{}的前n项和Tn.
解:(1)∵6Sn=3n+1+a(n∈N*),
∴当n=1时,6S1=6a1=9+a,
当n≥2时,6an=6(Sn-Sn-1)=(3n+1-a)-(3n+a)=2×3n,
即an=3n-1,
∵{an}是等比数列,∴a1=1,则9+a=6,得a=-3,
∴数列{an}的通项公式为an=3n-1(n∈N*).
(2)由(1)得bn=(1-an)log3(a·an+1)=(3n-2)(3n+1),
∴==,
∴Tn=++…+
=++…+
=
=.
2.(本小题满分12分)如图,正方形ADEF与梯形ABCD所在的平面互相垂直,AB∥CD,AB⊥BC,DC=BC=AB=1,点M在线段EC上.
(1)证明:平面BDM⊥平面ADEF;
(2)若AE∥平面MDB,求三棱锥EBDM的体积.
解:(1)∵DC=BC=1,DC⊥BC,∴BD=.
在梯形ABCD中,AD==,AB=2,
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∴AD2+BD2=AB2,∴∠ADB=90°.
∴AD⊥BD.
又平面ADEF⊥平面ABCD,ED⊥AD,
平面ADEF∩平面ABCD=AD,ED⊂平面ADEF,
∴ED⊥平面ABCD.∵BD⊂平面ABCD,∴BD⊥ED.
又AD∩DE=D,∴BD⊥平面ADEF.
又BD⊂平面BDM,
∴平面BDM⊥平面ADEF.
(2)如图,连接AC,AC∩BD=O,连接MO,
∵平面EAC∩平面MBD=MO,AE∥平面MDB,AE⊂平面EAC,
∴AE∥OM.
又AB∥CD,∴===2,
S△EDM=S△EDC=××1×=.
∵ED⊥平面ABCD,BC⊂平面ABCD,∴DE⊥BC.
∵AB∥CD,AB⊥BC,∴BC⊥CD.
又ED∩DC=D,∴BC⊥平面EDC.
∴VEBDM=VBEDM=S△EDM·BC=××1=.
3.(本小题满分12分)某校高一年级学生全部参加了体育科目的达标测试,现从中随机抽取40名学生的测试成绩,整理数据并按分数段[40,50),[50,60),[60,70),[70,80),[80,90),[90,100]进行分组,假设同一组中的每个数据可用该组区间的中点值代替,则得到体育成绩的折线图(如下).
(1)体育成绩大于或等于70分的学生常被称为“体育良好”.已知该校高一年级有1 000名学生,试估计该校高一年级中“体育良好”的学生人数;
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(2)为分析学生平时的体育活动情况,现从体育成绩在[60,70)和[80,90)的样本学生中随机抽取2人,求在抽取的2名学生中,至少有1人体育成绩在[60,70)的概率.
解:(1)由折线图,知样本中体育成绩大于或等于70分的学生有14+3+13=30(人).
所以该校高一年级中,“体育良好”的学生人数大约有1 000×=750(人).
(2)设“至少有1人体育成绩在[60,70)”为事件M,记体育成绩在[60,70)的数据为A1,A2,体育成绩在[80,90)的数据为B1,B2,B3,则从这两组数据中随机抽取2个,所有可能的结果有10种,即(A1,A2),(A1,B1),(A1,B2),(A1,B3),(A2,B1),(A2,B2),(A2,B3),(B1,B2),(B1,B3),(B2,B3).
而事件M的结果有7种,即(A1,A2),(A1,B1),(A1,B2),(A1,B3),(A2,B1),(A2,B2),(A2,B3),因此事件M的概率P(M)=.
4.(本小题满分12分)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,若过点F且斜率为1的直线与抛物线相交于M,N两点,且|MN|=8.
(1)求抛物线C的方程;
(2)设直线l为抛物线C的切线,且l∥MN,P为l上一点,求·的最小值.
解:(1)由题意可知F,则直线MN的方程为:y=x-,代入y2=2px(p>0)中,
得x2-3px+=0,设M(x1,y1),N(x2,y2),则有
x1+x2=3p,
∵|MN|=8,∴x1+x2+p=8,即3p+p=8,解得p=2,
∴抛物线的方程为y2=4x.
(2)设l的方程为y=x+b,代入
y2=4x中,得x2+(2b-4)x+b2=0,
∵l为抛物线C的切线,∴Δ=0,
即(2b-4)2-4b2=0,
解得b=1,∴l:y=x+1.
由(1)可知:x1+x2=6,x1x2=1,
设P(m,m+1),则=(x1-m,y1-(m+1)),=(x2-m,y2-(m+1)),
∴·=(x1-m)(x2-m)+[y1-(m+1)][y2-(m+1)]=x1x2-m(x1+x2)+m2+y1y2-(m+1)(y1+y2)+(m+1)2.
∵x1+x2=6,x1x2=1,
∴(y1y2)2=16x1x2=16,y1y2=(x1-1)(x2-1)=-4,
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∴y-y=4(x1-x2),∴y1+y2=4·=4,
∴·=1-6m+m2-4-4(m+1)+(m+1)2=
2(m2-4m-3)=2[(m-2)2-7]≥-14,
当且仅当m=2,即点P的坐标为(2,3)时,·取得最小值-14.
5.(本小题满分12分)已知函数f(x)=x-aln x,g(x)=-,其中a∈R.
(1)设函数h(x)=f(x)-g(x),求函数h(x)的单调区间;
(2)若存在x0∈[1,e],使得f(x0)<g(x0)成立,求a的取值范围.
解:(1)h(x)=x+-aln x,
h′(x)=1--=
=,
①当a+1>0,即a>-1时,在(0,1+a)上h′(x)<0,在(1+a,+∞)上h′(x)>0,
所以h(x)在(0,1+a)上单调递减,在(1+a,+∞)上单调递增.
②当1+a≤0,即a≤-1时,在(0,+∞)上h′(x)>0,
所以函数h(x)在(0,+∞)上单调递增.
(2)若存在x0∈[1,e],使得f(x0)<g(x0)成立,即存在x0∈[1,e],使得h(x0)=f(x0)-g(x0)<0成立,即函数h(x)=x+-aln x在[1,e]上的最小值小于零.
由(1)可知:
①当1+a≥e,即a≥e-1时,h′(x)<0,h(x)在[1,e]上单调递减,所以h(x)在[1,e]上的最小值为h(e),
由h(e)=e+-a<0可得a>,
因为>e-1,所以a>.
②当1+a≤1,即a≤0时,h(x)在[1,e]上单调递增,
所以h(x)的最小值为h(1),由h(1)=1+1+a<0可得a<-2.
③当1<1+a<e,即0<a<e-1时,可得h(x)的最小值为h(1+a),因为0<ln(1+a)<1,所以0<aln(1+a)<a,故h(1+a)=2+a-aln(1+a)>2>0,不合题意.
综上可得,所求a的取值范围是∪.
请考生在第6、7题中任选一题作答,如果多做,则按所做的第一题计分.
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6.(本小题满分10分)选修4-4:坐标系与参数方程
已知极点与直角坐标系的原点重合,极轴与x轴的正半轴重合,圆C的极坐标方程是ρ=2asin θ,直线l的参数方程是(t为参数).
(1)若a=2,M为直线l与x轴的交点,N是圆C上一动点,求|MN|的最大值;
(2)若直线l被圆C截得的弦长为2,求a的值.
解:(1)由ρ2=4ρsin θ得圆C的直角坐标方程为x2+y2-4y=0,即x2+(y-2)2=4.
将直线l的参数方程化为普通方程,得y=-(x-2),
令y=0,得x=2,即点M的坐标为(2,0).
又圆C的圆心坐标为(0,2),半径r=2,则|MC|=2,
所以|MN|的最大值为|MC|+r=2+2.
(2)因为圆C:x2+(y-a)2=a2,直线l:4x+3y-4a=0,
所以圆心C到直线l的距离d==,
所以2 =2,即|a|=2,
解得a=±.
7.(本小题满分10分)选修4-5:不等式选讲
设函数f(x)=|x-a|.
(1)当a=2时,解不等式f(x)≥4-|x-1|;
(2)若f(x)≤1的解集为{x|0≤x≤2},+=a(m>0,n>0),求证:m+2n≥4.
解:(1)当a=2时,不等式f(x)≥4-|x-1|即为|x-2|≥4-|x-1|,
①当x≤1时,原不等式化为2-x≥4+(x-1),得x≤-,故x≤-;
②当1<x<2时,原不等式化为2-x≥4-(x-1),得2≥5,故1<x<2不是原不等式的解;
③当x≥2时,原不等式化为x-2≥4-(x-1),得x≥,故x≥.
综合①②③知,原不等式的解集为∪.
(2)证明:由f(x)≤1得|x-a|≤1,从而-1+a≤x≤1+a,∵f(x)≤1的解集为{x|0≤x≤2},
∴得a=1,∴+=a=1.
又m>0,n>0,∴m+2n=(m+2n)=2+≥2+2=4,当且仅当=
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,即m=2n时,等号成立,此时,联立+=1,得则m+2n=4,故m+2n≥4,得证.
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