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灌云一中 2020 届高三 3 月线上考试
数学
数学试卷(总分 160 分)
一.填空题(共 14 小题)
1.已知集合 A={x|x≥1},B={﹣1,0,1,4},则 A∩B= .
2.设复数 z=a+bi(a,b∈R,i 是虚数单位),且 z2=2i,则 a+b= .
3.若一组样本数据 21,19,x,20,18 的平均数为 20,则该组样本数据的方差为 .
4.椭圆 (b>0)与双曲线 有公共的焦点,则 b= .
5.执行如图所示的伪代码,则输出的结果为 .
6.把分别标有“诚”“信”“考”“试”的四张卡片随意的排成一排,则能使卡片从左到右可
以念成“诚信考试”和“考试诚信”的概率是 .
7.已知圆柱的高为 2,它的两个底面的圆周在半径为 2 的同一个球的球面上.则球的体积与
圆柱的体积的比值为 .
8.已知数列{an}的前 n 项和为 Sn,且满足 ,S2020= .
9.在△ABC 中,角 A,B,C 所对的边分别为 a,b,c,若 = 则 sin(A﹣
)= .
10.如图,在平面四边形 ABCD 中,∠CBA=∠CAD=90°,∠ACD=30°,AB=BC,点 E
在线段 BC 上,且 =3 ,若 =λ +μ (λ,μ∈R),则 的值为 .
11.过直线 l:y=x﹣2 上任意一点 P 作圆 C: x2+y2=1 的一条切线,切点为 A,若存在定点
B(x0,y0),使得 PA=PB 恒成立,则 x0﹣y0= .12.设 a>0,b>0,a﹣2b=1,则 的最小值为 .
13.函数 f(x)=sinωx(ω>0)的图象与其对称轴在 y 轴右侧的交点从左到右依次记为 A1,
A2,A3,…,An,…,在点列{An}中存在三个不同的点 Ak、Al、Ap,使得△AkAlAp 是等腰
直角三角形,将满足上述条件的 ω 值从小到大组成的数记为 ωn,则 ω6= .
14.已知定义在 R 上的偶函数 f(x)满足 f(1+x)+f(1﹣x)=0.且当 0≤x≤1 时,f(x)=
log3(a﹣x).若对于任意 x∈[﹣1,0],都有 5,则实数 t 的取值
范围为 .
二.解答题(共 10 小题)
15.在△ABC 中,角 A,B,C 的对边分别为 a,b,c,且 2a﹣c=2bcosC.
(1)求 B; (2)若 ,△ABC 的面积为 ,求△ABC 的周长.
16.如图,在三棱锥 A﹣BCD 中,点 M、N 分别在棱 AC、CD 上,N 为 CD 的中点.
(1)若 M 为 AC 的中点,求证:AD∥平面 BMN;
(2)若平面 ABD⊥平面 BCD,AB⊥BC,求证:BC⊥AD.17.如图所示,一座小岛 A 距离海岸线上最近的点 P 的距离是 2km,从点 P 沿海岸正东 12km
处有一城镇 B.一年青人从小岛 A 出发,先驾驶小船到海岸线上的某点 C 处,再沿海岸线
步行到城镇 B.若∠PAC=θ,假设该年青人驾驶小船的平均速度为 2km/h,步行速度为
4km/h.
(Ⅰ)试将该年青人从小岛 A 到城镇 B 的时间 t 表示成角 θ 的函数;
(Ⅱ)该年青人欲使从小岛 A 到城镇 B 的时间 t 最小,请你告诉他角 θ 的值.
18.已知椭圆 C: + =1(a>b>0)的左右焦点分别为 F1,F2,点 P 是椭圆 C 上一点,
以 PF1 为直径的圆 E:x2+ = 过点 F2.(Ⅰ)求椭圆 C 的方程;
(Ⅱ)过点 P 且斜率大于 0 的直线 l1 与 C 的另一个交点为 A,与直线 x=4 的交点为 B,
过点(3, )且与 l1 垂直的直线 l2 与直线 x=4 交于点 D,求△ABD 面积的最小值.19.已知函数 的极大值为 ,其中 e=2.71828…为自然对数的底数.
(1)求实数 k 的值;
(2)若函数 ,对任意 x∈(0,+∞),g(x)≥af(x)恒成立.
(i)求实数 a 的取值范围;
(ii)证明:x2f(x)>asinx+x2﹣1.
20.对于数列{an},若从第二项起的每一项均大于该项之前的所有项的和,则称{an}为 P 数
列.(1)若{an}的前 n 项和 Sn=3n+2,试判断{an}是否是 P 数列,并说明理由;
(2)设数列 a1,a2,a3,…,a10 是首项为﹣1、公差为 d 的等差数列,若该数列是 P 数列,求 d 的取值范围;
(3)设无穷数列{an}是首项为 a、公比为 q 的等比数列,有穷数列{bn},{cn}是从{an}中取
出部分项按原来的顺序所组成的不同数列,其所有项和分别为 T1,T2,求{an}是 P 数列时 a
与 q 所满足的条件,并证明命题“若 a>0 且 T1=T2,则{an}不是 P 数列”.参考答案与试题解析
一.填空题(共 14 小题)
1. {1,4} .
【分析】进行交集的运算即可.
【解答】解:∵A={x|x≥1},B={﹣1,0,1,4},
∴A∩B={1,4}.
故答案为:{1,4}.
【点评】本题考查了描述法、列举法的定义,交集的运算,考查了计算能力,属于基础
题.
2. ±2 .
【分析】由已知利用复数代数形式的乘除运算可得 a2﹣b2+2abi=2i,然后利用复数相等的
条件列式求得 a,b 的值,则答案可求.
【解答】解:∵z=a+bi(a,b∈R),且 z2=2i,
∴(a+bi)2=a2﹣b2+2abi=2i,
得 ,解得 或 .
∴a+b=±2.
故答案为:±2.
【点评】本题考查复数代数形式的乘除运算,考查复数相等的条件,是基础题.
3. 2 .
【分析】由平均数的定义求出 x 的值,再计算方差的大小.
【解答】解:数据 21,19,x,20,18 的平均数为
×(21+19+x+20+18)=20,
解得 x=22;
所以该组样本数据的方差为
s2= ×[(21﹣22)2+(19﹣20)2+(22﹣20)2+(20﹣20)2+(18﹣20)2]=2.
故答案为:2.
【点评】本题考查了平均数与方差的计算问题,是基础题.
4. 4 .【分析】求得双曲线的焦点坐标,可得 25﹣b2=9,解方程可得 b 的值.
【解答】解:双曲线 的焦点为(±3,0),
由题意可得 25﹣b2=9,得 b2=16,则 b=4.
故答案为:4.
【点评】本题考查椭圆和双曲线的焦点坐标,考查方程思想和运算能力,属于基础题.
5. 15 .
【分析】根据给出的算法语句的作用求解即可.
【解答】解:依题意,第一次运行循环时,I=1,满足 I<9,S=2×1+1=3,I=3;
第二次运行循环时,I=3,满足 I<9,S=2×3+1=7,I=5;
第三次运行循环时,I=5,满足 I<9,S=2×5+1=11,I=7;
第四次运行循环时,I=7,满足 I<9,S=2×7+1=15,I=9;
循环结束,
输出 S=15,
故答案为:15.
【点评】本题考查了算法语句的理解和应用,考查分析和解决问题的能力,属于基础题.
6. .
【分析】基本事件总数 n= =24,能使卡片从左到右可以念成“诚信考试”和“考试诚
信”包含的基本事件个数 m=2,由此能求出能使卡片从左到右可以念成“诚信考试”和
“考试诚信”的概率.
【解答】解:把分别标有“诚”“信”“考”“试”的四张卡片随意的排成一排,
基本事件总数 n= =24,
能使卡片从左到右可以念成“诚信考试”和“考试诚信”包含的基本事件个数 m=2,则能使卡片从左到右可以念成“诚信考试”和“考试诚信”的概率是 p= = = .
故答案为: .
【点评】本题考查概率的求法,考查查古典概型等基础知识,考查运算求解能力,是基础
题.
7. .
【分析】画图分析可得,该球的直径与圆柱的底面直径和高构成直角三角形,进而求得圆
柱的底面半径,进而求得球的体积与圆柱的体积的比值.
【解答】解:如图,
外接球的体积 ,
圆柱的底面直径 ,故底面半径 ,
故圆柱体积 V2=3π×2=6π.故球的体积与圆柱的体积的比值为 .
故答案为: .
【点评】本题主要考查了圆柱与外接球的关系,需要根据球的直径和圆柱的底面直径和高
构成直角三角形进行求解.属于基础题.
8. .
【分析】直接利用关系式的应用求出结果.
【解答】解:当 n=1 时有 得 ,当 n≥2 时, ①,
又 ②,
②﹣①得 ,整理得 ;
于是 n=2 得 ,
n=4 得 ,
n=6 得 ,…,
,
;
.
故答案为:
【点评】本题考查的知识要点:数列的通项公式的求法及应用,求和公式的应用,主要考
查学生的运算能力和转换能力及思维能力,属于中档题型.
9. .
【分析】由已知结合正弦定理及余弦定理可求 A,然后代入即可求解.
【解答】解:∵ = ,
由正弦定理可得, ,
整理可得,b2+c2﹣a2=bc,
由余弦定理可得,cosA= ,
∵0<A<π,
∴A= ,
则 sin(A﹣ )=sin = .
故答案为:
【点评】本题主要考查了正弦定理,余弦定理在求解三角形中的应用,属于基础试题.
10. .【分析】建立平面直角坐标系后,设 AB=BC=t 后,用向量的坐标运算可得.
【解答】解如图建立直角坐标系:设 AB=BC=t,
则 A(﹣t,0),C(0,t),
点 E 在线段 BC 上,且 =3 ,所以 E(0, ),
因为在 Rt△ADC 中,AC= ,∠ACD=30°,
所以 AD= ,
由题知 Rt△ABC,是等腰三角形.
所以∠DAF=45°,
所以 DF=AF= ,
D(﹣(1+ )t, ),
=(t,t), =(﹣ , ), =(t, ),
若 =λ +μ (λ,μ∈R),
则(t,t)=λ(﹣ , )+μ(t, ),
,解得 , ,
所以 .
故答案为: .【点评】本题考查了平面向量的基本运算,属中档题.
11. 2± .
【分析】设 P(a,a﹣2),B 必在以 P 为圆心,PA 为半径的圆上,B(x0,y0)为这些圆的
公共点,PB2=PA2 恒成立,即任意 a∈R,(x0﹣a)2+[y0﹣(a﹣1)]2=a2+(a﹣2)2﹣1
恒成立,所以 ,即可解得 x0,y0,进而得到答案.
【解答】解:设 P(a,a﹣2),
由题意知 B 必在以 P 为圆心,PA 为半径的圆上,B(x0,y0)为这些圆的公共点,
因为 PB2=PA2,
所以(x0﹣a)2+[y0﹣(a﹣2)]2=a2+(a﹣2)2﹣1
即(x02+y02+4y0+1)﹣2a(x0+y0)=0,
因为任意 a∈R,(x02+y02+4y0+1)﹣2a(x0+y0)=0 恒成立,
所以
解得 或 ,
所以 x0﹣y0=2± ,
故答案为:2± .
【点评】本题考查直线与圆的位置关系,恒成立问题,属于难题.
12. 4+2 .
【分析】结合已知条件进行化简后,直接利用基本不等式即可求解.
【解答】解:∵a>0,b>0,a﹣2b=1,
则 = ,
=ab ,
=ab+ ,
=ab+ ,
当且仅当 ab= 时取等号,此时取得最小值 4+2 .
故答案为:4+2 .【点评】本题考查了基本不等式在求最值中的应用,属于基础题.
13. π .
【分析】令 ωx=kπ+ ,可求对称轴方程,进而可求 A1,A2,A3,……An 的坐标,由△AkAtAp
是等腰直角三角形可知直线的斜率之积为﹣1 可求 ωn,进而可求 ω6 的值.
【解答】解:由 ωx=kπ+ ,得 x= ,k∈Z,
由题意得 x= , , ,…, ,
即 A1( ,1),A2( ,﹣1),A3( ,1),A4( ,﹣1)…,
由△A1A2A3 是等腰直角三角形,
得 kA1A2•kA2A3=﹣1,
即 • =﹣1,得 ω1= ,
同理△A1A4A7 是等腰直角三角形得 kA1A4•kA1A4=﹣1,得 ω2= .
同 理 △ A1A6A11 是 等 腰 直 角 三 角 形 得 kA1A6 • kA6A11 = ﹣ 1 , 得 ω2 = 从 而 有 ωn =
.
则 ω6= = π,
故答案是: π.
【点评】本题主要考查了正弦函数的对称性及直线垂直关系的应用,还考查了归纳推理的
应用,属于知识的简单综合.
14. .
【分析】先求得 f(1)的值,由此求得 a 的值,证得 f(x)时周期为 4 的函数,将 1﹣log35
转化为 f( ),根据函数周期性和对称性,将原式转化为﹣ +4k≤x2﹣tx,结合 x 的取值
范围即可求得 t 的取值范围.
【解答】解:因为 f(1+x)+f(1﹣x)=0.令 x=0,则 2f(1)=0,即 f(1)=0,
由于 0≤x≤1 时,f(x)=log3(a﹣x).所以(1)=log3(a﹣1)=0,解得 a=2,
即有当 0≤x≤1 时,f(x)=log3(2﹣x).因为 1﹣log35= =﹣ =﹣ =﹣f( )=﹣f(1﹣ )=f(1+
)=f( ),
又因为 f(x)为偶函数,所以 f( )=f(﹣ ),
再根据 f(1+x)+f(1﹣x)=0.f(﹣x)=f(x),
则 f(x+4)=f[1+(x+3)]=﹣f[1﹣(x+3)]=﹣f[﹣(x+2)]=﹣f(x+2)=﹣f[1+
(1+x)]=f[1﹣(1+x)]=f(﹣x)=f(x),
所以函数 f(x)是周期为 4 的周期函数,
当 x∈[﹣1,0]时,﹣x∈[0,1],所以 f(x)=f(﹣x)=log3(2+x),
所以当 x∈[﹣1,1]时,f(x)=log3(2﹣|x|).
因为 f(1+x)+f(1﹣x)=0,所以 f(2﹣x)+f(x)=0,故 f(x)=﹣f(2﹣x),
所以当 x∈[1,3]时,2﹣x∈[﹣1,1],所以 f(x)=﹣log3(2﹣|2﹣x|).
作出函数 f(x)的图象如图:
由 5,得﹣ +4k≤x2﹣tx﹣ ≤ +4k(k∈Z),对于任意 x∈[﹣1,
0]成立
当 x=0 时,﹣ +4k≤﹣ ≤ +4k,解得﹣ ≤k≤ ,所以 k=0,即﹣ ≤x2﹣tx﹣ ≤
对于任意 x∈[﹣1,0]成立,
当 x∈[﹣1,0)时,由﹣ ≤x2﹣tx﹣ 得 t≥(x+ )的最大值,由于 y=x+ 在[﹣1,
0)单调递减,所以 t≥﹣1﹣ =﹣ ,
由 x2﹣tx﹣ ≤ 得 t≤(x﹣ )的最小值,由于 y=x﹣ 在[﹣1,0)单调递增,所以 t≤﹣
1﹣ =1,
综上,t 的取值范围是[﹣ ,1],
故答案为:[﹣ ,1].【点评】本题主要考查不等式的解法,利用函数的奇偶性和单调性之间的关系是解决本题
的关键,综合考查函数性质的应用.
二.解答题(共 10 小题)
15.
【分析】(1)由已知利用余弦定理可得 a2+c2﹣b2=ac,可求 cosB 的值,结合范围 B∈(0,
π),可得 B 的值.
(2)由已知利用三角形的面积公式可求 ac=2,进而利用余弦定理可求 a+c 的值,即可求
解△ABC 的周长.
【解答】解:(1)∵2a﹣c=2bcosC=2b• ,
∴整理可得 a2+c2﹣b2=ac,
∵cosB= = = ,
∴由 B∈(0,π),可得 B= .
(2)∵B= ,△ABC 的面积为 = acsinB= ac,
∴ac=2,
∵ ,
∴由余弦定理 b2=a2+c2﹣2accosB,可得 3=a2+c2﹣ac=(a+c)2﹣3ac=(a+c)2﹣6,解
得 a+c=3,
∴△ABC 的周长 a+b+c=3+ .
【点评】本题主要考查了余弦定理,三角形的面积公式在解三角形中的应用,考查了计算
能力和转化思想,属于基础题.
16.
【分析】(1)推导出 MN∥AD,由此能证明 AD∥平面 BMN.
(2)作 AO⊥BD,垂足为 O,推导出 AO⊥平面 BCD,从而 AO⊥BC,再由 AB⊥BC,得 BC
⊥平面 ABD,由此能证明 BC⊥AD.
【解答】证明:(1)在△ACD 中,∵点 M、N 分别在棱 AC、CD 的中点,
∴MN∥AD,
∵AD⊄平面 BMN,MN⊂平面 BMN,
∴AD∥平面 BMN.(2)如图,在平面 ADB 中,作 AO⊥BD,垂足为 O,
∵平面 ABD⊥平面 BCD,平面 ABD∩平面 BCD=BD,
AO⊂平面 ABD,∴AO⊥平面 BCD,
∵BC⊂平面 BCD,∴AO⊥BC,
又 AB⊥BC,AB∩AO=A,∴BC⊥平面 ABD,
∵AD⊂平面 ABD,∴BC⊥AD.
【点评】本题考查线面平行、线线垂直的证明,考查空间中线线、线面、面面间的位置关
系等基础知识,考查运算求解能力,是中档题.
17.
【分析】(Ⅰ)根据直角三角形的边角关系求出 AC 和 BC 的值,再求 t 关于 θ 的函数解析
式;
(Ⅱ)根据 t 的解析式,结合三角函数的性质求出 t 的最小值以及对应 θ 的值.
【解答】解:(Ⅰ)由题意知,AP⊥PB,AP=2, ,
所以 PC=2tanθ, ,BC=12﹣2tanθ,
所以 t 关于 θ 的函数为
;
(Ⅱ)由(Ⅰ)知, ,
令 ,则 ;
解得 ,当且仅当 时,等号成立;
即 时,所化时间 t 最小.
【点评】本题考查了解三角形的应用问题,也考查了三角函数图象与性质的问题,是中档
题.
18.
【分析】(Ⅰ)根据题意求得椭圆的焦点坐标,利用椭圆的定义求得 a 和 b 的值,即可求得椭圆方程;
(Ⅱ)设直线 l1 的方程,代入涂鸦方程,利用韦达定理求得 A 的横坐标,求得直线 l2 方程,
求得 D 点坐标,利用三角形的面积公式及基本不等式即可求得△ABD 面积的最小值.
【解答】解:(Ⅰ)在圆 E 的方程中,令 y=0,得到:x2=4,
所以 F1(﹣2,0),F2(2,0),
又因为 ,所以 P 点坐标为 ,
所以 ,则 ,b=2,
因此椭圆的方程为 ;
(Ⅱ)设直线 l1:y﹣ =k(x﹣2)(k>0),
所以点 B 的坐标为 ,
设 A(xA,yA),D(xD,yD),将直线 l1 代入椭圆方程得:(1+2k2)x2+(4 k﹣8k2)x+8k2
﹣8 k﹣4=0,
所以 xPxA= ,所以 xA= ,
直线 l2 的方程为 y﹣ =﹣ (x﹣3),所以点 D 坐标为 ,
所以 S△ABD= (4﹣xA)|yB﹣yD|= • •
=2k+ +2 ≥2 +2 ,
当且仅当 2k= ,即 k= 时取等号,
综上,△ABD 面积的最小值 2 +2 .
【点评】本题考查椭圆的标准方程,直线与椭圆的位置关系,韦达定理及基本不等式的应
用,考查转化思想,属于中档题.
19.
【分析】(1)对 f(x)求导,判断函数的极大值为 f(e),求出 k;
(2)(i)根据题意,任意 x∈(0,+∞),g(x)≥af(x),即 ,设 H
(t)=et﹣at﹣a,H'(t)=et﹣a,只需 H(t)≥0,t∈R,对 a 分类讨论求出即可;(ii)要证 x2f(x)>asinx+x2﹣1,只需证明 ,化简得 xlnx+1>
asinx,只需证 ,集合(i)证明即可.
【解答】解:(1)f'(x)= ,x>0,
当 x∈(0,e)时,f'(x)>0,f(x)递增;当 x∈(e,+∞)时,f'(x)<0,f(x)递减;
所以 f(x)的极大值为 f(e)= ,
故 k=1;
(2)(i)根据题意,任意 x∈(0,+∞),g(x)≥af(x),即 ,
化简得 xex﹣alnx﹣ax﹣a≥0,令 h(x)=xex﹣alnx﹣ax﹣a,x>0,
h(x)=elnxex﹣alnx﹣ax﹣a=elnx+x﹣a(lnx+x)﹣a,
令 lnx+x=t,t∈R,设 H(t)=et﹣at﹣a,H'(t)=et﹣a,只需 H(t)≥0,t∈R,
当 a<0 时,当 t<0 时,H(t)<1﹣at﹣a,所以 H( )<1﹣a( ﹣1)﹣a=0,不
成立;
当 a=0 时,H(t)≥0 显然成立;
当 a>0 时,由 H'(t)=et﹣a,当 t∈(﹣∞,lna),H(t)递减,t∈(lna,+∞),H(t)
递增,
H(t)的最小值为 H(lna)=a﹣alna﹣a=﹣alna,
由 H(lna)=﹣alna≥0,得 0<a≤1,
综上 0≤a≤1;
(ii)证明:要证 x2f(x)>asinx+x2﹣1,只需证明 ,
化简得 xlnx+1>asinx,只需证 ,
设 F(x)=lnx+ ,G(x)=x﹣sinx,
由 F'(x)= ,当 x∈(0,1)时,F(x)递减;x∈(1,+∞)时,F(x)递
增;
所以 F(x)≥F(1)=1,
由 G'(x)=1﹣cosx≥0,G(x)在(0,+∞)递增,故 G(x)>G(0)=0,得 x>sinx,
又由(i)0≤a≤1,所以 ,所以 F(x)> 成立,
故原命题成立.
【点评】本题考查已知导数的极值求参数,考查利用导数判断单调性,证明不等式恒成立,
考查计算能力,属于中档题.
20.
【分析】(1)求出数列{an}的通项,根据 P 数列的定义判断即可;
(2)由 P 数列的定义建立不等式,求解即可;
(3)通过反证法即可得出结论.
【解答】解:(1)∵ ,
∴ ,
当 n=1 时,a1=S1=5,
故 ,
那么当 k∈N•时, ,符合题意,
故数列{an}是 P 数列;
(2)由题意知,该数列的前 n 项和为 ,
由数列 a1,a2,a3,…,a10 是 P 数列,可知 a2>S1=a1,故公差 d>0,
对 满 足 n = 1 , 2 , 3 … … , 9 的 任 意 n 都 成 立 , 则
,解得 ,
故 d 的取值范围为 ;
(3)①若{an}是 P 数列,则 a=S1<a2=aq,
若 a>0,则 q>1,又由 a n+1>Sn 对一切正整数 n 都成立,可知 ,即
对一切正整数 n 都成立,
由 ,故 2﹣q≤0,可得 q≥2,;若 a<0,则 q<1,又由 an+1>Sn 对一切正整数 n 都成立,可知 ,即(2﹣
q)qn<1 对一切正整数 n 都成立,
又当 q∈(﹣∞,﹣1]时,(2﹣q)qn<1 当 n=2 时不成立,
故有 或 ,解得 ,
∴当{an}是 P 数列时,a 与 q 满足的条件为 或 ;
②假设{an}是 P 数列,则由①可知,q≥2,a>0,且{an}中每一项均为正数,
若{bn}中的每一项都在{cn}中,则由这两数列是不同数列,可知 T1<T2;
若{cn}中的每一项都在{bn}中,同理可得 T1>T2;
若{bn}中至少有一项不在{cn}中且{cn}中至少有一项不在{bn}中,
设{bn'},{cn'是将{bn},{cn}中的公共项去掉之和剩余项依次构成的数列,它们的所有项和
分别为 T1',T2',
不妨设{bn'},{cn'}中最大的项在{bn'}中,设为 am(m≥2),
则 T2'≤a1+a2+……+am﹣1<am≤T1',故 T2'<T1',故总有 T1≠T2 与 T1=T2 矛盾,故假设错
误,原命题正确.
【点评】本题考查数列的通项公式的求法,考查 P 数列的判断,考查等差数列、等比数列
等基础知识,考查运算求解能力,是难题.