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大题规范练(四)
(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)△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,面积S满足S=[c2-(a-b)2].
(1)求cos C;
(2)若c=4,且2sin Acos C=sin B,求b的长.
解:(1)由S=[c2-(a-b)2]=[-(a2+b2-c2)+2ab]=-abcos C+ab,又S=absin C,于是absin C=-abcos C+ab,即sin C=2(1-cos C),结合sin2C+cos2C=1,可得5cos2C-8cos C+3=0,解得cos C=或cos C=1(舍去),故cos C=.
(2)由2sin Acos C=sin B结合正、余弦定理,可得2·a·=b,即(a-c)(a+c)=0,解得a=c,又c=4,所以a=4,由c2=a2+b2-2abcos C,得42=42+b2-2×4×b,解得b=.
2.(本小题满分12分)在三棱柱ABCA1B1C1中,侧面AA1C1C⊥底面ABC,AA1=A1C=AC=AB=BC=2,且点O为AC中点.
(1)证明:A1O⊥平面ABC;
(2)求三棱锥C1ABC的体积.
解:(1)证明:因为AA1=A1C,且O为AC中点,所以A1O⊥AC,
又平面AA1C1C⊥平面ABC,平面AA1C1C∩平面ABC=AC,
且A1O⊂平面AA1C1C,∴A1O⊥平面ABC.
(2)∵A1C1∥AC,A1C1⊄平面ABC,AC⊂平面ABC,
∴A1C1∥平面ABC,即C1到平面ABC的距离等于A1到平面ABC的距离.
由(1)知A1O⊥平面ABC且A1O==,
∴V=V=S△ABC·A1O=××2××=1.
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3.(本小题满分12分)某学校高一年级共有20个班,为参加全市钢琴比赛,调查了各班中会弹钢琴的人数,并以组距为5将数据分组成[0,5),[5,10),…,[30,35),[35,40],作出频率分布直方图如图所示.
(1)由频率分布直方图估计各班中会弹钢琴的人数的平均值;
(2)若会弹钢琴的人数为[35,40]的班级作为第一类备选班级,会弹钢琴的人数为[30,35)的班级作为第二类备选班级,现要从这两类备选班级中选出两个班参加市里的钢琴比赛,求这两类备选班级中均有班级被选中的概率.
解:(1)设各班中会弹钢琴的人数的平均值为,由频率分布直方图知,
=2.5×0.01×5+7.5×0.01×5+12.5×0.04×5+17.5×0.02×5+22.5×0.04×5+27.5×0.03×5+32.5×0.03×5+37.5×0.02×5=22,
所以各班中会弹钢琴的人数的平均值为22.
(2)由频率分布直方图知,第一备选班级为2个,第二备选班级为3个,用ai(i=1,2)表示第一备选班级,bj(j=1,2,3)表示第二备选班级.则从两类备选班级中选出两个班参加比赛,有{a1,a2},{a1,b1},{a1,b2},{a1,b3},{a2,b1},{a2,b2},{a2,b3},{b1,b2},{b1,b3},{b2,b3},共10种情况.
其中第一备选班级和第二备选班级中均有班级被选中的情况有{a1,b1},{a1,b2},{a1,b3},{a2,b1},{a2,b2},{a2,b3},共6种情况.
所以两类备选班级中均有班级被选中的概率为=.
4.(本小题满分12分)设椭圆E:+=1(a>b>0)的右焦点为F,右顶点为A,B,C是椭圆上关于原点对称的两点(B,C均不在x轴上),线段AC的中点为D,且B,F,D三点共线.
(1)求椭圆E的离心率;
(2)设F(1,0),过F的直线l交E于M,N两点,直线MA,NA分别与直线x=9交于P,Q两点.证明:以PQ为直径的圆过点F.
解:(1)解法一:由已知A(a,0),F(c,0),设B(x0,y0),C(-x0,-y0),则
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D,
∵B,F,D三点共线,∴∥,又=(c-x0,-y0),=,
∴-y0(c-x0)=-y0·,
∴a=3c,从而e=.
解法二:设直线BF交AC于点D,连接OD,由题意知,OD是△CAB的中位线,
∴ODAB,∴∥,
∴△OFD∽△AFB.
∴=,解得a=3c,从而e=.
(2)证明:∵F的坐标为(1,0),
∴c=1,从而a=3,∴b2=8.
∴椭圆E的方程为+=1.
设直线l的方程为x=ny+1,
由⇒(8n2+9)y2+16ny-64=0,
∴y1+y2=,y1y2=,
其中M(ny1+1,y1),N(ny2+1,y2).
∴直线AM的方程为=,
∴P,同理Q,
从而·=·
=64+
=64+
=64+=0.
∴FP⊥FQ,即以PQ为直径的圆恒过点F.
5.(本小题满分12分)已知函数f(x)=x2-x+aln x(a>0).
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(1)若a=1,求f(x)的图象在(1,f(1))处的切线方程;
(2)讨论f(x)的单调性;
(3)若f(x)存在两个极值点x1,x2,求证:f(x1)+f(x2)>.
解:(1)a=1时,f(x)=x2-x+ln x,f′(x)=x-1+,f′(1)=1,f(1)=-,∴y-=x-1,即y=x-.
∴f(x)的图象在(1,f(1))处的切线方程为2x-2y-3=0.
(2)f′(x)=x-1+=(a>0).
①若a≥,x2-x+a≥0,f′(x)≥0,∴f(x)在(0,+∞)上单调递增.
②若0<a<,由x2-x+a>0得0<x<或x>;由x2-x+a<0得<x<.
∴f(x)在上单调递减,在和上单调递增.
综上,当a≥时,f(x)在(0,+∞)上单调递增;
当0<a<时,f(x)在上单调递减,
在和上单调递增.
(3)由(2)知0<a<时,f(x)存在两个极值点x1,x2,
且x1,x2是方程x2-x+a=0的两个根,∴x1+x2=1,x1·x2=a.
∴f(x1)+f(x2)=x-x1+aln x1+x-x2+aln x2=(x1+x2)2-x1·x2-(x1+x2)+aln(x1·x2)
=-a-1+aln a
=aln a-a-.
令g(x)=xln x-x-,则g′(x)=ln x<0.
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∴g(x)在上单调递减,
∴g(x)>g=.
∴f(x1)+f(x2)>.
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.
6.(本小题满分10分)选修4-4:坐标系与参数方程
在直角坐标系xOy中,圆C的参数方程为(φ为参数).以O为极点,x轴的非负半轴为极轴建立极坐标系.
(1)求圆C的普通方程;
(2)直线l的极坐标方程是2ρsin=5,射线OM:θ=与圆C的交点为O,P,与直线l的交点为Q,求线段PQ的长.
解:(1)因为圆C的参数方程为(φ为参数),所以圆心C的坐标为(0,2),半径为2,圆C的普通方程为x2+(y-2)2=4.
(2)将x=ρcos θ,y=ρsin θ代入x2+(y-2)2=4,得圆C的极坐标方程为ρ=4sin θ.
设P(ρ1,θ1),则由,解得ρ1=2,θ1=.
设Q(ρ2,θ2),则由,
解得ρ2=5,θ2=.
所以|PQ|=3.
7.(本小题满分10分)选修4-5:不等式选讲
已知f(x)=|2x-1|-|x+1|.
(1)将f(x)的解析式写成分段函数的形式,并作出其图象;
(2)若a+b=1,对∀a,b∈(0,+∞),+≥3f(x)恒成立,求x的取值范围.
解:(1)由已知,得f(x)=
函数f(x)的图象如图所示.
(2)∵a,b∈(0,+∞),且a+b=1,
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∴+=(a+b)=5+≥5+2=9,当且仅当=,即a=,b=时等号成立.
∴+≥3(|2x-1|-|x+1|)恒成立,
∴|2x-1|-|x+1|≤3,
结合图象知-1≤x≤5.
∴x的取值范围是[-1,5].
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