43 中学 2019-2020 第二学期高三数学统练(五)
一、选择题
1.已知集合 A={y|y=2x+1,x∈R},B={x| ≥0},则 A∩(∁RB)=( )
A.[2,+∞) B.[1,2] C.(1,2] D.(﹣∞,1]
【分析】可以求出集合 A,B,然后进行交集和补集的运算即可.
解:∵A={y|y>1},B={x|x≤﹣1 或 x>2},
∴∁RB={x|﹣1<x≤2},A∩(∁RB)=(1,2].
故选:C.
2.函数 的大致图象为( )
A.
B.
C.
D.
【分析】判断函数的奇偶性和对称性,利用函数值的对应性以及,函数极限思想进行判
断即可.
解:因为 f(﹣x)= =f(x),所以 f(x)为偶函数,排除 A;
因为 f(0)=﹣ <0,所以排除 B;
因为 x→+∞,f(x)→0,所以排除 D.
故选:C.3.已知等差数列{an}的公差为 d,前 n 项和为 Sn,则“S1+S5<2S3”是“d<0”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【分析】化简条件:由 S1+S5<2S3,得 a1+5a1+10d<2(3a1+3d),即 d<0,即可判断
出结论.
解:化简条件:由 S1+S5<2S3,得 a1+5a1+10d<2(3a1+3d),即 d<0,
所以“S1+S5<2S3”是“d<0”的充要条件.
故选:C.
4.设 F1,F2 分别是双曲线 ﹣ =1(a>0,b>0)的左、右焦点,O 为坐标原点,过
左焦点 F1 作直线 F1P 与圆 x2+y2=a2 相切于点 E,与双曲线右支交于点 P,且满足 =
( + ),| |= ,则双曲线的方程为( )
A. ﹣ =1 B. ﹣ =1
C. ﹣ =1 D. ﹣ =1
【分析】根据圆的半径得出 a,根据中位线定理和勾股定理计算 c,从而得出 b,即可得
出双曲线的方程.
解:∵E 为圆 x2+y2=a2 上的点,
∴OE=a= ,
∵ = ( + ),
∴E 是 PF1 的中点,又 O 是 F1F2 的中点,
∴PF2=2OE=2a=2 ,且 PF2∥OE,
又 PF1﹣PF2=2a=2 ,
∴PF1=4a=4 ,
∵PF1 是圆的切线,∴OE⊥PF1,
∴PF2⊥PF1,
又 F1F2=2c,∴4c2=PF12+PF22=60,
∴c2=15,∴b2=c2﹣a2=12.
∴双曲线方程为: ﹣ =1.
故选:D.
5.定义在 R 上的奇函数 f(x)满足 f(x+2)=﹣f(x),当 x∈[0,1]时,f(x)=2x﹣1,
设 a=ln ,b= ,c=( )﹣0.1,则( )
A.f(a)<f(b)<f(c) B.f(b)<f(c)<f(a)
C.f(b)<f(a)<f(c) D.f(c)<f(b)<f(a)
【分析】根据 f(x)的对称性和单调性进行判断.
解:当 x∈[0,1]时,f(x)=2x﹣1,则 f(x)在[0,1]上是增函数,
且当 x∈[0,1]时,0≤f(x)≤1,
∵f(x+2)=﹣f(x)=f(﹣x),
∴f(x)的图象关于直线 x=1 对称.
∴f(a)=f(﹣lnπ)=﹣f(lnπ)=﹣f(2﹣lnπ)<0,
f(b)=f( )=f(﹣ )=﹣f( )<0,
f(c)=f(30.1)=f(2﹣30.1)>0,
∵0< <2﹣lnπ<1,
∴0<f( )<f(2﹣lnπ)<1
∴﹣f(2﹣lnπ)<﹣f( )<0,即 f(a)<f(b)<0,
∴f(a)<f(b)<f(c).
故选:A.6.已知 f(x)=sin(ωx+φ)+cos(ωx+φ),ω>0, ,f(x)是奇函数,直线
与函数 f(x)的图象的两个相邻交点的横坐标之差的绝对值为 ,则( )
A.f(x)在 上单调递减
B.f(x)在 上单调递减
C.f(x)在 上单调递增
D.f(x)在 上单调递增
【分析】利用辅助角公式进行化简,结合函数是奇函数以及条件求出 ω 和 φ 的值,结
合三角函数的单调性进行求解即可.
解:∵f(x)=sin(ωx+φ)+cos(ωx+φ)= sin(ωx+φ+ ),
∵f(x)是奇函数, ,
∴φ+ =0,得 φ=﹣ ,
则 f(x)= sinωx,
由 sinωx= 得 sinωx=1,
∵直线 与函数 f(x)的图象的两个相邻交点的横坐标之差的绝对值为 ,
∴T= ,0 即 = ,得 ω=4,
即 f(x)= sin4x,
由 2kπ﹣ ≤4x≤2kπ+ ,k∈Z 得 kπ﹣ ≤x≤ kπ+ ,当 k=0 时,函数的 递
增区间为[﹣ , ],k=1 时,递增区间为[ , ]
由 2kπ+ ≤4x≤2kπ+ ,k∈Z 得 kπ+ ≤x≤ kπ+ ,当 k=0 时,函数的递
减区间为[ , ],当 k=1 时,函数的递减区间为[ , ],
故选:A.
7.袋中装有 5 个同样大小的球,编号为 1,2,3,4,5.现从该袋内随机取出 3 个球,记
被取出的球的最大号码数为 ξ,则 Eξ 等于( )
A.4 B.4.5 C.4.75 D.5
【分析】由题意 ξ 的可能取值为 3,4,5,分别求出相应的概率,由此能求出 Eξ.解:∵袋中装有 5 个同样大小的球,编号为 1,2,3,4,5.现从该袋内随机取出 3 个
球,记被取出的球的最大号码数为 ξ,
∴ξ 的可能取值为 3,4,5,
P(ξ=3)= = ,
P(ξ=4)= = ,
P(ξ=5)= = ,
∴Eξ= =4.5.
故选:B.
8.已知 M 是边长为 1 的正△ABC 的边 AC 上的动点,N 为 AB 的中点,则 • 的取值范
围是( )
A.[﹣ ,﹣ ] B.[﹣ ,﹣ ] C.[﹣ ,﹣ ] D.[﹣ ,﹣ ]
【分析】可取 AC 的中点为 O,然后以点 O 为原点,直线 AC 为 x 轴,建立平面直角坐
标系,从而根据条件可得出 ,并设 M(x,0), ,
从而可得出 ,根据 x 的范围,配方即可求出 的最大值和最
小值,从而得出取值范围.
解:取 AC 的中点 O,以 O 为原点,直线 AC 为 x 轴,建立如图所示的平面直角坐标系,
则:
,设 ,
∴ ,
∴ = ,且 ,
∴ 时, 取最小值 ; 时, 取最大值 ,
∴ 的取值范围是 .
故选:A.9.已知函数 f(x)=x3﹣3x2+2,函数 g(x)= ,则关于 x 的方程 g[f
(x)]﹣a=0(a>0)的实根个数取得最大值时,实数 a 的取值范围是( )
A.(1, ] B.(1, ) C.[1, ] D.[0, ]
【分析】利用换元法设 t=f(x),则 g(t)=a 分别作出两个函数的图象,根据 a 的取
值确定 t 的取值范围,利用数形结合进行求解判断即可.
解:作出函数 f(x)和 g(x)的图象如图:
由 g[f(x)]﹣a=0(a>0)得 g[f(x)]=a,(a>0)
设 t=f(x),则 g(t)=a,(a>0)
由 y=g(t)的图象知,
①当 0<a<1 时,方程 g(t)=a 有两个根﹣4<t1<﹣3,或﹣3<t2<﹣2,
由 t=f(x)的图象知,当﹣4<t1<﹣3 时,t=f(x)有 1 个根,
当﹣3<t2<﹣2 时,t=f(x)有 1 个根,
此时方程 g[f(x)]﹣a=0(a>0)有 2 个根,
②当 a=1 时,方程 g(t)=a 有两个根 t1=﹣3,或 t2= ,
由 t=f(x)的图象知,当 t1=﹣3 时,t=f(x)有 0 个根,
当 t2= 时,t=f(x)有 3 个根,
此时方程 g[f(x)]﹣a=0(a>0)有 3 个根,
③当 1<a< 时,方程 g(t)=a 有两个根 0<t1< ,或 <t2<1,由 t=f(x)的图象知,当 0<t1< 时,t=f(x)有 3 个根,
当 <t2<1 时,t=f(x)有 3 个根,
此时方程 g[f(x)]﹣a=0(a>0)有 3+3=6 个根,
④当 a= 时,方程 g(t)=a 有两个根 t1=0,或 t2=1,
由 t=f(x)的图象知,当 t1=0 时,t=f(x)有 3 个根,
当 t2=1 时,t=f(x)有 3 个根,
此时方程 g[f(x)]﹣a=0(a>0)有 3+3=6 个根
⑤当 a> 时,方程 g(t)=a 有 1 个根 t1>1,
由 t=f(x)的图象知,当 t1>1 时,t=f(x)有 3 或 2 个或 1 个根,
此时方程 g[f(x)]﹣a=0(a>0)有 3 或 2 个或 1 个根,
综上方程 g[f(x)]﹣a=0(a>0)的实根最多有 6 个根,
当方程的实根为 6 个时,对应的 1<a≤ ,
即实数 a 的取值范围是(1, ]
故选:A.二、填空题
10.i 是虚数单位,则 = 5 .
【分析】根据复数的基本运算法则进行化简即可
解:∵ = ,
=4﹣3i,
而|4﹣3i|=5.
故答案为:5
11.已知( ﹣ )9 的展开式中,x3 的系数为 ,则常数 a 的值为 4 .
【分析】先求出二项式展开式的通项公式,再令 x 的幂指数等于 0=3,求得 r 的值,即
可求得展开式中 x3 的系数,再由 x3 的系数为 ,求得 a 的值.
解:( ﹣ )9 的展开式中,通项公式为 Tr+1= • •(﹣1)r•a9﹣r• ,
令 ﹣9=3,求得 r=8,故 x3 的系数为 • a= ,∴a=4,
故答案为:4.
12.已知抛物线 C:y2=2px(p>0)的焦点为 F,准线 l:x=﹣ ,点 M 在抛物线 C 上点
A 在准线 l 上,若 MA⊥l,直线 AF 的倾斜角为 ,则|MF|= 10 .
【分析】画出图形,抛物线的性质和正三角形的性质计算出 A,M 的坐标,计算|MF|即
可.
解:抛物线 C:y2=2px(p>0)的焦点为 F,准线 l:x=﹣ ,抛物线 C:y2=10x,
点 M 在抛物线 C 上,点 A 在准线 l 上,若 MA⊥l,且直线 AF 的倾斜角为 ,直线 AF
的斜率 kAF= ,准线与 x 轴的交点为 N,则 AN=5tan =5 ,A(﹣ ,﹣5 ),
|MF|= =10.
故答案为:10.
13.一个球与一个正三棱柱的三个侧面和两个底面都相切,已知这个球的体积是 ,那
么这个球的半径是 2 ,三棱柱的体积是 48 .
【分析】由球的体积公式算出半径 R=2,结合题意得出正三棱柱的高 h=2R=4.由球
与正三棱柱的三个侧面相切,得球的半径和底面正三角形边长的关系,算出出边长 a=4
,进而可得该三棱柱的体积.
解:设球半径为 R,则
由球的体积公式,得 πR3= ,解之得 R=2.
∵球与正三棱柱的三个侧面和两个底面都相切,
∴正三棱柱的高 h=2R=4.
设正三棱柱的底面边长为 a,可得其内切圆的半径为
r= × a=2,解之得 a=4 .
从而得出该正三棱柱的体积为
V=S 底•h= ×a×asin60°×h= •(4 )2×4=48
故答案为:2,48
14.已知正实数 x,y 满足 4x2+y2=1+2xy,则当 x= 时, 的最小值是
6 .【分析】利用基本不等式可知 ,当且仅当“ ”时取等号,而
运用基本不等式后,结合二次函数的性质可知恰在 时取得最小值,由此得解.
解:依题意,1+2xy=4x2+y2≥4xy,即 ,当且仅当“ ”时取等号,
∴ = ,当
且仅当“ ”时取等号,
故答案为: ,6.
15.定义在 R 上的偶函数 f(x)满足 f(e+x)=f(e﹣x),且 f(0)=0,当 x∈(0,e]时,
f(x)=lnx.已知方程 在区间[﹣e,3e]上所有的实数根之和为
3ea.将函数 的图象向右平移 a 个单位长度,得到函数 h(x)的
图象,则 a= 2 ,h(8)= 4 .
【分析】根据条件求出函数是周期为 2e 的周期函数,作出函数的图象,求出两个图象的
交点个数,利用对称性求出 a 的值,利用三角函数平移关系求出 h(x)的解析式,进行
求解即可.
解:∵定义在 R 上的偶函数 f(x)满足 f(e+x)=f(e﹣x),
∴f(e+x)=f(e﹣x)关于 x=e 对称,
且 f(e+x)=f(e﹣x)=f(x﹣e),
即 f(2e+x)=f(x),即函数 f(x)是周期为 2e 的周期函数,
作出函数 f(x)在[﹣e,3e]的图象如图:
同时作出 y= sin( x)的图象,
由图象知,两个函数共有 6 个交点,他们彼此关于 x=e 对称,
则设对称的两个零点为 x1,x2,则 =e,
则 x1+x2=2e,则所有实根之和为 6e=3ea,则 a=2,
将函数 的图象向右平移 a=2 个单位长度,
得到 h(x)=3sin2[ (x﹣2)]+1=3sin2[ x﹣ )]+1=3cos2 x+1,
则 h(8)=3cos2( ×8)+1=3cos2(2π)+1=3+1=4,故答案为:2,4
三、解答题
16.已知函数 f(x)=(4cos2x﹣2)sin2x+cos4x,x∈R.
(1)求函数 f(x)的单调区间,并求当 x∈[0, ]时,函数 f(x)的最大值和最小值:
(2)设 A,B,C 为△ABC 的三个内角,若 cosB= ,f( )=﹣1,且角 A 为钝
角,求 cosC 的值.
【分析】(1)利用二倍角公式,两角和的正弦公式化简函数,通过三角函数的单调性来
求解最值;
(2)根据 ,代入
cosC,通过两角差的余弦公式求值.
解 : f ( x ) = ( 4cos2x ﹣ 2 ) sin2x+cos4x = 2cos2x • sinx+cos4x = sin4x+cos4x =
.
(1).∵ ,∴ .
;
.
答: .
(2) ,∴ .
,
由题意可得,角 A 是钝角,∴ .cosC = cos ( π ﹣ A ﹣ B ) = =
.
答: .
17.如图,正方形 ADEF 与梯形 ABCD 所在的平面互相垂直,AD⊥CD,AB∥CD,AB=AD
= CD=1,点 M 在线段 EC 上.
(Ⅰ)若点 M 为 EC 的中点,求证:BM∥平面 ADEF;
(Ⅱ)求证:平面 BDE⊥平面 BEC;
(Ⅲ)当平面 BDM 与平面 ABF 所成二面角的余弦值为 时,求 AM 的长.
【分析】(Ⅰ)如图建系 D﹣xyz,求出平面 ADEF 的法向量,通过 ,
,然后说明 BM∥平面 ADEF.
(Ⅱ)求出平面 BDE 的法向量,平面 BEC 的法向量,通过 .说明平面
BDE⊥平面 BEC.
(Ⅲ) 设 ,得 M(0,2λ,1﹣λ),求出平面 BDM 的法向量,
平面 ABF 的法向量利用向量的数量积求出 M 坐标,然后求解 AM 的长.
【解答】(本题 13 分)
(Ⅰ)证明:∵正方形 ADEF 与梯形 ABCD 所在的平面互相垂直,AD 为交线,
∴ED⊥平面 ABCD,由已知得 DA,DE,DC 两两垂直,如图建系 D﹣xyz,
可得 D(0,0,0),A(1,0,0),B(1,1,0),C(0,2,0),E(0,0,1),F
(1,0,1).…(1 分)
由 M 为 EC 的中点,知 取得 .………
易知平面 ADEF 的法向量为 ………∵ ∴ ………4 分)
∵BM⊄平面 ADEF∴BM∥平面 ADEF………( Ⅱ ) 证 明 : 由 ( Ⅰ ) 知 , ,
设平面 BDE 的法向量为 ,
平面 BEC 的法向量为
由 得 …
由 得 …
∵ .∴平面 BDE⊥平面 BEC.…………(8 分)
(Ⅲ) 解:设 ,设 M(x,y,z),计算得 M(0,2λ,1﹣
λ),………(9 分)
则 ,
设平面 BDM 的法向量为 ,
由 得 ………(10 分)
易知平面 ABF 的法向量为 ,………(11 分)
由已知得
解得 ,此时 ……(12 分)
∴ ,则 ,
即 AM 的长为 .…(13 分)18.已知 Sn 是数列{an}的前 n 项和,a1=2,且 4Sn=an•an+1,数列{bn}中,b1= ,且 bn+1=
,n∈N*.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设 cn= (n∈N*),求{cn}的前 n 项和 Tn.
【分析】(1)由 a1=2,且 4Sn=an•an+1,可得 4a1=a1•a2,解得 a2.当 n≥2 时,4an=
4(Sn﹣Sn﹣1),an≠0,可得 an+1﹣an﹣1=4,可得数列{an}的奇数项与偶数项都成等差数
列,公差为 4,即可得出.
(2)b1= ,且 bn+1= ,n∈N*.两边取倒数可得: = ﹣ ,化为
﹣ = ,利用“裂项求和”可得 bn+1,可得 bn.cn= ,再利
用“错位相减法”、等比数列的前 n 项和公式即可得出.
解:(1)∵a1=2,且 4Sn=an•an+1,
∴4a1=a1•a2,解得 a2=4.
当 n≥2 时,4an=4(Sn﹣Sn﹣1)=an•an+1﹣an﹣1an,an≠0,
可得 an+1﹣an﹣1=4,
∴数列{an}的奇数项与偶数项都成等差数列,公差为 4,
∴an=a2k﹣1=2+4(k﹣1)=4k﹣2=2n,
a2k=4+4(k﹣1)=4k=2n,
∴an=2n.
(2)b1= ,且 bn+1= ,n∈N*.两边取倒数可得: = ﹣ ,
化为 ﹣ = ,
∴ ﹣ = + + … + +
= + +…+ +4
= +3,
∴bn+1= ,可得 bn= .当 n=1 时也成立.
∴cn= = = ,
∴{cn}的前 n 项和 Tn= +…+ ,
= +…+ + ,
∴ = +…+ ﹣ = ﹣ =1﹣ ﹣ =1﹣ ,
∴Tn=2﹣ .
19.已知函数 f(x)=(x2﹣a+1)ex.
(1)当 a=2 时,求曲线 y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)讨论函数 f(x)的单调的单调性;
(3)已知 x1,x2 是 f(x)的两个不同的极值点,x1<x2,且|x1+x2|≥|x1x2|﹣1,若 g
(x1)=f(x1)+(x12﹣2)e ,证明:g(x1)≤ .
【分析】(1)确定切点,求导函数,确定切线斜率,即可得到切线方程;
(2)先求导,再分类讨论,根据导数和函数单调性的关系即可求出;
(2)先确定 0<a≤4,再求得 g(x1)=(x12﹣2x1﹣2)e ,利用导数确定 g(x1)的
单调性求得最大值 ,即可证得结论.
解:(1)当 a=2 时,f(x)=(x2﹣1)ex.∴f′(x)=ex(x2+2x﹣1),
∴f′(1)=2e,
∵f(1)=0,
∴曲线 y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为 y=2ex﹣2e;
(2)∵f(x)=(x2﹣a+1)ex,
∴f′(x)=ex(x2+2x+1﹣a)=ex[(x+1)2﹣a],
当 a≤0 时,f′(x)≥0 恒成立,
∴f(x)在(﹣∞,+∞)上单调递增,
当 a>0 时,令 f′(x)=0,解得 x1=﹣1﹣ ,x2=﹣1+ ,
则当 x∈(﹣∞,﹣1﹣ ),(﹣1+ ,+∞)时,f′(x)>0,当 x∈(﹣1﹣ ,﹣
1+ )时,f′(x)<0,
∴f(x)在(﹣∞,﹣1﹣ ),(﹣1+ ,+∞)上单调递增,在(﹣1﹣ ,﹣
1+ )上单调递减;
证明(3)由(2)可知当 a>0 时,f(x)的有两个不同极值点,
∵x1,x2 为 f(x)的两个不同极值点
∴x1+x2=﹣2,x1x2=﹣a+1
∵|x1+x2|≥|x1x2|﹣1,∴2≥|﹣a+1|﹣1,∴0<a≤4.
由(2)可得又由 f′(x)=(x2+2x﹣a+1)ex=0,x1<x2,解得 x1=﹣1﹣ ,
∵0<a≤4,所以 x1=﹣1﹣ ∈[﹣3,﹣1)
g(x1)=f(x1)+(x12﹣2) =(2x12﹣a﹣1)e ,
又∵x1=﹣1﹣ ,∴a=x12+2x1+1,∴g(x1)=(x12﹣2x1﹣2) ,
∴g′(x1)=(x12﹣4) ,
令 g′(x1)=0 得 x1=﹣2 或 2,
在区间[﹣3,﹣1)上,g(x1),g′(x1)变化状态如下表:
x1 ﹣3 (﹣3,﹣2) ﹣2 (﹣2,﹣1)
g(x1) + 0 ﹣
g′(x1) 增 极大值 减
所以当 x1=﹣2 时,g(x1)取得最大值 ,所以 g(x1)≤ .20.(16 分)已知椭圆 的左、右焦点分别为 F1、F2,短轴两个端点
为 A、B,且四边形 F1AF2B 是边长为 2 的正方形.
(1)求椭圆的方程;
(2)若 C、D 分别是椭圆长的左、右端点,动点 M 满足 MD⊥CD,连接 CM,交椭圆
于点 P.证明: 为定值.
(3)在(2)的条件下,试问 x 轴上是否存异于点 C 的定点 Q,使得以 MP 为直径的圆
恒过直线 DP、MQ 的交点,若存在,求出点 Q 的坐标;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)由题意知 a=2,b=c,b2=2,由此可知椭圆方程为 .
(2)设 M(2,y0),P(x1,y1), ,直线 CM:
, 代 入 椭 圆 方 程 x2+2y2 = 4 , 得
,然后利用根与系数的关系能够推导出 为定
值.
( 3 ) 设 存 在 Q ( m , 0 ) 满 足 条 件 , 则 MQ ⊥
DP . , 再 由
,由此可知存在 Q(0,0)满足条件.
解:(1)a=2,b=c,a2=b2+c2,∴b2=2;∴椭圆方程为
(2)C(﹣2,0),D(2,0),设 M(2,y0),P(x1,y1),
直线 CM: ,代入椭圆方程 x2+2y2=4,
得
∵ x1 = ﹣ , ∴ , ∴ , ∴
∴ (定值)
(3)设存在 Q(m,0)满足条件,则 MQ⊥DP
则由 ,从而得 m=0
∴存在 Q(0,0)满足条件