1
江苏省南师附中 2020 届高三模拟考试试卷(2020.6)
数 学
(满分 160 分,考试时间 120 分钟)
参考公式:
样本数据 x1,x2,…,xn 的方差 s2=1
n (xi-x)2,其中 x=1
n xi.
锥体的体积 V=1
3Sh,其中 S 是锥体的底面积,h 是锥体的高.
球体的表面积 S=4πr2,其中 r 是球体的半径.
一、 填空题:本大题共 14 小题,每小题 5 分,共 70 分.
1. 已知集合 A={x||x|≤1,x∈Z},B={x|-1,0,1,6},则 A∩B=________.
2. 已知复数 z=(1-2i)(a+i),其中 i 是虚数单位.若 z 的实部为 0,则实数 a 的值为
________.
3. 样本数据 6,7,10,14,8,9 的方差是________.
4. 右图是一个算法流程图,若输入的 x 的值为 1,则输出 S 的值为________.
5. 将一颗质地均匀的骰子(一种各个面上分别标有 1,2,3,4,5,6 个点的正方体玩具)
先后抛郑 2 次,则出现向上的点数之和为 6 的倍数的概率是________.
6. 已知函数 y=sin(2x+φ)(-
π
2 <φ<
π
2 )的图象关于点(2π
3 ,0)对称,则 φ 的值是
________.
7. 已知 PABC 是正三棱锥,其外接球 O 的表面积为 16 π,且∠APO=∠BPO=∠CPO
=30°,则该三棱锥的体积为________.
8. 若双曲线 C:x2
a2-y2
b2=1(a>0,b>0)的离心率为 3,则抛物线 y=1
4x2 的焦点到双曲线 C
的渐近线距离为________.
9. 已 知 函 数 f(x) = sin x + 2x + x3. 若 f(a - 6) + f(2a2)≤0 , 则 实 数 a 的 取 值 范 围 是
________.
10. 设等差数列{an}的前 n 项和为 Sn.已知 a1+a2+a5=47,a3+a4=28.若存在正整数 k,
使得对任意的 n∈N*都有 Sn≤ Sk 恒成立,则 k 的值为________.
11. 已知圆 O:x2+y2=m(m>0),直线 l:x+2y=10 与 x 轴,y 轴分别交于 A,B 两
点.若圆 O 上存在点 P 使得△PAB 的面积为25
2 ,则实数 m 的最小值为________.
12. 已知点 G 为△ABC 的重心,点 D,E,F 分别为 AB,BC,CA 的中点.若AB
→
·GD
→
=6,AC
→
·GF
→
=3
2,则BC
→
·GE
→
=________.
2
13. 已知函数 f(x)=a |x|,g(x)={ln x,x>0,
-x+ 1
16,x ≤ 0.若关于 x 的方程 f(x)=g(x)有 3 个不
同的实数根,则实数 a 的取值集合为________.
14. 在 锐 角 三 角 形 ABC 中 , 已 知 cos2B + cos2Asin2B = 4cos2Acos2B , 则
sin 2Asin 2B
4cos2C +2sin 2Asin 2B的取值范围是________.
二、 解答题:本大题共 6 小题,共 90 分. 解答时应写出必要的文字说明、证明过程或
演算步骤.
15. (本小题满分 14 分)
如图,在△ABC 中,已知 sin2A- 2sin A·sin C=sin2(A+C)-sin2C.
(1) 求 cos(B+
π
3 )的值;
(2) 若 D 是 BC 边上一点,AD=5,AC=7,DC=3,求 AB 的长.
16.(本小题满分 14 分)
在三棱柱 ABCA1B1C1 中,侧面 AA1C1C 为菱形,且 AB=BC1,点 E,F 分别为 BB1,A1C1
的中点.求证:
(1) 平面 AA1C1C⊥平面 A1BC;
(2) EF∥平面 A1BC.
3
17. (本小题满分 14 分)
某处有一块闲置用地,如图所示,它的边界由圆 O 的一段圆弧AB
︵
和两条线段 AC,BC
构成.已知圆心 O 在线段 AC 上,现测得圆 O 半径为 2 百米,∠AOB=2π
3 ,BC⊥AC.现规
划在这片闲置用地内划出一片梯形区域用于商业建设,该梯形区域的下底为 AC,上底为
MN,点 M 在圆弧AD
︵
(点 D 在圆弧AB
︵
上,且 OD⊥OA)上,点 N 在圆弧BD
︵
上或线段 BC 上.设
∠AOM=θ.
(1) 将梯形 ACNM 的面积表示为 θ 的函数;
(2) 当 θ 为何值时,梯形 ACNM 的面积最大?求出最大面积.
4
18. (本小题满分 16 分)
如图,在平面直角坐标系 xOy 中,已知椭圆 Γ:x2
a2+y2
b2=1(a>b>0),其右焦点 F 到其右
准线的距离为 1,离心率为 2
2 ,A,B 分别为椭圆 Γ 的上、下顶点,过点 F 且不与 x 轴重合
的直线 l 与椭圆 Γ 交于 C,D 两点,与 y 轴交于点 P,直线 AC 与 BD 交于点 Q.
(1) 求椭圆 Γ 的标准方程;
(2) 当 CD=8
5 2时,求直线 l 的方程;
(3) 求证:OP
→
·OQ
→
为定值.
5
19. (本小题满分 16 分)
设 f(x)=a(x-1)2-ex+ex,g(x)=ex(x-1)+1
2ax2-(a+e)x,a∈R,其中 e 为自然对数的
底数(e=2.718 2…).
(1) 当 a=e 时,求 g(x)在(1,g(1))处的切线方程;
(2) 设 F(x)=f(x)+g(x),求 F(x)的单调区间;
(3) 当≥1 时,f(x)≤0 恒成立,求 a 的取值范围.
6
20. (本小题满分 16 分)
已知{an}是各项均为正数的无穷数列,且满足 a1=a,an+1-an= d(an+1+an).
(1) 若 d=1,a3=6,求 a 的值;
(2) 设数列{bn}满足 bn=an+1-an,其前 n 项的和为 Sn.
① 求证:{bn}是等差数列;
② 若对于任意的 n∈N*,都存在 m∈N*,使得 Sn=bm 成立.求证:Sn≤(2n-1)b1.
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江苏省南师附中 2020 届高三模拟考试试卷
数学附加题(满分 40 分,考试时间 30 分钟)
21. 【选做题】 在 A,B,C 三小题中只能选做两题,每小题 10 分,共 20 分.若多做,
则按作答的前两题计分.解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.
A. (选修 42:矩阵与变换)
已知矩阵 A=[ 2 a
2 b ],点 P(3,-1)在矩阵 A 对应的变换作用下得到点 P′(3,
5).
(1) 求 a 和 b 的值;
(2) 求矩阵 A 的特征值.
B. (选修 44:坐标系与参数方程)
在极坐标系中,直线 l 的方程为ρsin(θ-
π
6 )=a,曲线 C 的方程为 ρ=4cos θ.若直线 l
与曲线 C 相切,求实数 a 的值.
C. (选修 45:不等式选讲)
已知 a,b,c 为正实数,求 a
b+c+ b
c+a+ 2c
a+b的最小值.
8
【必做题】 第 22,23 题,每小题 10 分,共 20 分.解答时应写出必要的文字说明、证
明过程或演算步骤.
22. 某校举办的体育节设有投篮项目.该项目规定:每位同学仅有三次投篮机会,其中
前两次投篮每投中一次得 1 分,第三次投篮投中得 2 分,若不中不得分,投完三次后累计总
分.
(1) 若甲同学每次投篮命中的概率为2
5,且相互不影响,记甲同学投完三次后的总分为
X,求随机变量 X 的概率分布列;
(2) 若(1)中的甲同学邀请乙同学一起参加投篮项目,已知乙同学每次投篮命中的概率为1
2,
且相互不影响,甲、乙两人之间互不干扰.求甲同学的总分低于乙同学的总分的概率.
23.在空间直角坐标系中,有一只电子蜜蜂从坐标原点 O 出发,规定电子蜜蜂只能沿着坐
标轴方向或与坐标轴平行的方向行进,每一步只能行进 1 个单位长度,若设定该电子蜜蜂从
坐标原点 O 出发行进到点 P(x,y,z)(x,y,z∈N)经过最短路径的不同走法的总数为 f(x,y,
z).
(1) 求 f(1,1,1),f(2,2,2)和 f(n,n,n)(n∈N*);
(2) 当 n∈N*,试比较 f(n,n,n)与
(4n+1)2n
4n·(n!)2的大小,并说明理由.
9
江苏省南师附中 2020 届高三模拟考试试卷
数学参考答案及评分标准
1. {-1,0,1} 2. -2 3. 20
3 4. 100 5. 1
6 6. -
π
3 7. 9
4 3 8. 1
3 9. [-2,
3
2] 10. 10
11. 5 12. -9
2 13. {1
2,
2
e } 14. [ 6
13,1
2)
15. 解:(1) 因为 A+B+C=π,sin2A- 2sin A·sin C=sin2(A+C)-sin2C,
所以由正弦定理可知 BC2- 2BC·AB=AC2-AB2,BC2+AB2-AC2= 2BC·AB,(2
分)
cos B=BC2+AB2-AC2
2BC·AB = 2
2 .
因为在△ABC 中,B∈(0,π),所以 B=
π
4 .(5 分)
所以 cos(B+
π
3 )=cos Bcos
π
3 -sin Bsin
π
3 = 2
2 ×1
2- 2
2 × 3
2 = 2- 6
4 .(7 分)
(2) 由余弦定理可知,在△ACD 中,cos C=DC2+AC2-AD2
2AC·DC = 32+72-52
2 × 7 × 3=11
4 ,(9 分)
因为 C∈(0,π),所以 sin C>0,sin C= 1-cos2C= 1-(11
4 )2=5 3
14 .(11 分)
由正弦定理可知,在△ABC 中, AB
sin C= AC
sin B,所以AB
5 3
14
= 7
2
2
,所以 AB=5 6
2 .(14 分)
16. 证明:(1) 连结 AC1 交 A1C 于 O 点,连结 BO.
在△ABC1 中,因为 AB=BC1,所以 BO⊥AC1.(2 分)
因为侧面 AA1C1C 为菱形,所以对角线 A1C⊥AC1.(4 分)
因为 BO∩A1C=O,BO,A1C⊂平面 A1BC,所以 AC1⊥平面 A1BC.(6 分)
因为 AC1⊂平面 AA1C1C,所以平面 AA1C1C⊥平面 A1BC.(7 分)
(2) 连结 FO,因为侧面 AA1C1C 为菱形,所以对角线互相平分,点 O 为 A1C 的中点.
因为点 F 为 A1C1 的中点,所以在△A1CC1 中,FO∥CC1,FO 綊 1
2CC1,(9 分)
在三棱柱 ABCA1B1C1 中,侧棱 BB1 綊 CC1,又点 E 为 BB1 的中点,
所以 BE 綊 1
2CC1.
又 FO 綊 1
2CC1,所以 BE 綊 FO,四边形 BEFO 是平行四边形,(12 分)
所以 EF∥BO.
因为 EF⊄平面 A1BC,BO⊂平面 A1BC,所以 EF∥平面 A1BC.(14 分)
17. 解:(1) 因为点 M 在圆弧AD
︵
上,OD⊥OA,当点 M 分别与点 A,D 重合时,梯形不
存在,
所以 θ∈(0,
π
2 ).
过点 B 作 BB′∥CA,且 BB′交圆弧 AD
︵
于点 B′,连结 B′O,因为 OD⊥OA,所以
BB′⊥OD.
由垂径定理可知 OD 垂直平分 BB′,
因此∠B′OD=∠BOD=∠AOB-∠AOD=2π
3 -
π
2 =
π
6 ,∠AOB′=∠AOD-∠B′OD
=
π
2 -π
6=π
3,
10
因此,当 θ∈(
π
3 ,π
2)时,点 N 在圆弧BD
︵
上,当 θ∈(0,
π
3 ]上时,点 N 在线段 BC 上.
设 OD∩MN=H,
① 当 θ∈(
π
3 ,π
2)时,因为 MN∥CA,所以∠HMO=∠AOM=θ.
又 OD⊥OA,所以 MN⊥OD.
由垂径定理可知 HM=HN,在 Rt△OHM 中,HM=OMcos∠OMH=2cos θ,
HO=OMsin∠OMH=2sin θ,BC⊥AC,
所以在 Rt△OBC 中,∠COB=π-∠AOB=π-2π
3 =
π
3 ,CO=OBcos∠BOC=2cos
π
3
=1,
所以梯形 ACNM 的面积 S(θ)=1
2OH·(MN+AC)=1
2OH·(2MH+AO+OC)
=sin θ(4cos θ+3),(4 分)
② 当 θ∈(0,
π
3 ]时,因为 BC⊥AC,OD⊥OC,MN⊥OD,
所以四边形 OCNH 为矩形,故 NH=OC=1,
所以梯形 ACNM 的面积
S(θ)=1
2OH·(MN+AC)=1
2OH·(MH+NH+AO+OC)
=2sin θ(cos θ+2).(6 分)
综上,S(θ)={2sin θ(cos θ+2),θ ∈ (0,
π
3 ],
sin θ(4cos θ+3),θ ∈ (π
3 ,
π
2 ).
(7 分)
(2) ① 当 θ∈(
π
3 ,π
2)时,S(θ)=sin θ(4cos θ+3),
S′(θ)=cos θ(4cos θ+3)+sin θ(-4sin θ)=8cos2θ+3cos θ-4.
因为 θ∈(
π
3 ,π
2)时,cos θ∈(0,1
2),cos2θ<1
4,
所以 S′(θ)=8cos2θ+3cos θ-4<8×1
4+3×1
2-4=-1
2<0,
故 S(θ)在(
π
3 ,π
2)上单调递减,S(θ)<S(
π
3 )=sin
π
3 ·(4cos
π
3 +3)=5 3
2 .(10 分)
② 当 θ∈(0,
π
3 ]时,S(θ)=2sin θ(cos θ+2),
S′(θ)=2cos θ(cos θ+2)+2sin θ(-sin θ)=4cos2θ+4cos θ-2.
因为 θ∈(0,
π
3 ]时,cos θ∈[1
2,1),cos2θ≥1
4,
所以 S′(θ)=4cos2θ+4cos θ-2≥4×1
4+4×1
2-2=1>0,
11
故 S(θ)在(0,
π
3 ]上单调递增,S(θ)≤S(
π
3 )=2sin
π
3 ·(cos
π
3 +2)=5 3
2 .(13 分)
综上,当且仅当 θ=
π
3 时,梯形 ACNM 的面积取得最大值5 3
2 平方百米.(14 分)
18. (1) 解:由题意可知{a2
c-c=1,
c
a= 2
2 ,
a>0,
所以 a= 2,c=1,所以 b2=a2-c2=1,
所以椭圆的标准方程为x2
2 +y2=1.(4 分)
(2) 解:因为直线 l 不与 x 轴重合,所以斜率不为 0.
因为 l 过点 F(1,0),所以设直线 l 的方程为 x=my+1.
由{x=my+1,
x2
2 +y2=1,得(m2+2)y2+2my-1=0.
设 C(x1,y1),D(x2,y2),则 y1+y2=
-2m
m2+2,y1y2=
-1
m2+2,则 CD2=(m2+1)(y1-y2)2=
(m2+1)[(y1+y2)2-4y1y2]=(m2+1)[(
-2m
m2+2)2-4(
-1
m2+2)]=8(m2+1)2
(m2+2)2 .
因为 CD=8
5 2,所以8(m2+1)2
(m2+2)2 =128
25 ,得 m2=3,所以 m=± 3,
所以直线 l 的方程为 x=± 3y+1.(8 分)
(3) 证明:在 x=my+1 中令 x=0 得 y=-1
m,所以 P(0,-1
m).
而直线 AD 的方程为 y-1=y2-1
x2 x,直线 CB 的方程为 y+1=y1+1
x1 x.
由 此 得 到 yQ = x2y1+x2+x1y2-x1
x2y1+x2-x1y2+x1=
(my2+1)y1+(my2+1)+(my1+1)y2-(my1+1)
(my2+1)y1+(my2+1)-(my1+1)y2+(my1+1)
=2my1y2+y1+y2+m(y2-y1)
m(y1+y2)+(y1-y2)+2 (*).(10 分)
不妨设 y1>y2,则 y1=
-m+ 2 m2+1
m2+2 ①,y2=
-m- 2 m2+1
m2+2 ②,
所以 y1-y2=2 2 m2+1
m2+2 ③.
将①②③代入(*)式,得
yQ=
2m( -1
m2+2)+ -2m
m2+2-m2 2 m2+1
m2+2
m( -2m
m2+2)+2 2 m2+1
m2+2 +2
=
-4m-2 2m m2+1
2 2 m2+1+4
=-m,(14 分)
所以OP
→
·OQ
→
=(0,-1
m)·(xQ,yQ)=-yQ
m =-
-m
m =1 为定值.(16 分)
[另解:从(*)式开始,将根与系数关系代入(*)式,得
2my1y2+y1+y2+m(y2-y1)
m(y1+y2)+(y1-y2)+2 =
2m·
-1
m2+2+ -2m
m2+2+m(y2-y1)
m·
-2m
m2+2+2+(y1-y2)
=
12
-4m
m2+2-m(y1-y2)
4
m2+2+(y1-y2)
=-m,以下不变]
19. 解:(1) 当 a=e 时,g(x)=ex(x-1)+1
2ex2-2ex,g′(x)=ex(x-1)+ex+ex-2e,
g′(1)=e+e-2e=0,g(1)=
e
2-2e=-3e
2 ,
所以 g(x)在(1,g(1))处的切线方程为 y+3e
2 =0,即 y=-3e
2 .(2 分)
(2) F′(x)=f′(x)+g′(x)=2a(x-1)-ex+e+ex+ax-(a+e)=(x-1)(ex+3a).
① 当 a≥0 时,ex+3a>0,所以当 x>1 时,F′(x)>0;当 x<1 时,F′(x)<0;
② 当 a<0 时,令 F′(x)=0 得 x=1,x=ln(-3a).
ⅰ. 若 ln(-3a)=1,即 a=-
e
3时,则 F′(x)≥0 恒成立,
所以 F(x)单调增区间为(-∞,+∞).(6 分)
ⅱ. 若 ln(-3a)<1,即-
e
3<a<0 时,F′(x)>0 即 x>1 或 x<ln(-3a);
F′(x)<0 即 ln(-3a)<x<1,
所以 F(x)单调增区间为(-∞,ln(-3a))和(1,+∞),单调减区间为(ln(-3a),1).
ⅲ. 若 ln(-3a)>1,即 a<-
e
3时,F′(x)>0 即 x>ln(-3a)或 x<1,F′(x)<0 即 1<x<
ln(-3a),所以 F(x)单调增区间为(-∞,1)和(ln(-3a),+∞),单调减区间为(1,ln(-
3a)).(8 分)
(3) f′(x)=2a(x-1)-ex+e.
① 若 a≤0 时,则 f′(x)≤0 在 x≥1 时恒成立,所以 f(x)在[1,+∞)上单调递减,所以当
x≥1 时,f(x)≤f(1)=0,所以 x≥1 时,f(x)≤0 恒成立.(10 分)
② 若 a>0 时,令φ(x)=f′(x),则 φ′(x)=2a-ex,
ⅰ. 当a≤
e
2时,即x≥1时,φ′(x)≤0,所以φ(x)单调递减,所以φ(x)≤φ(1)=0,即f′(x)≤0,
所以 f(x)单调递减,所以当 x≥1 时,f(x)≤f(1)=0 恒成立.(12 分)
ⅱ. 当 a>
e
2时,令 φ′(x)=0,则 x=ln(2a)>1,当 x>ln(2a)时,φ′(x)<0,φ(x)单调递
减;当 x<ln(2a)时,φ′(x)>0,φ(x)单调递增.
因为 φ(x)在(-∞,ln(2a))上单调递增且 φ(1)=0,
所以 φ(ln(2a))>φ(1)=0,所以在(1,ln(2a))上 φ(x)>0,所以 f′(x)>0,所以 f(x)单调递增,
所以当 x∈(1,ln(2a))时,f(x)>f(1)=0,不满足条件.
所以 a 的取值范围是(-∞,
e
2].(16 分)
20. (1) 解:因为 an+1-an= an+1+an,a3=6,
所以令 n=2,得 a3-a2= a3+a2,即 6-a2= 6+a2(a2<6),平方整理得
(a2-10)(a2-3)=0.
因为 a2<6,所以 a2=3;
同理令 n=1,得 a2-a1= a2+a1,即 3-a1= 3+a1(a1<3),平方整理得
(a1-1)(a1-7)=0.因为 a1<3,所以 a1=1,因此 a=1.(4 分)
(2) 证明:① 由题意,得 d≥0.
当 d=0 时,an+1-an=0,所以{bn}是公差为 0 的等差数列.(5 分)
当 d≠0 时,因为 an+1-an= d(an+1+an),
所以(an+1-an)2=d(an+1+an) ①,
从而有(an-an-1)2=d(an+an-1) ②.
①-②,得(an+1-an)2-(an-an-1)2=d[(an+1+an)-(an-an-1)],
13
化简得[(an+1-an)-(an+an-1)](an+1-an-1)=d(an+1-an-1).
因为 an+1-an= d(an+1+an),且数列{an}的各项均为正数,d>0,
所以 an+1-an>0,从而 an+1-an-1>0,因此(an+1-an)-(an+an-1)=d.
因为 bn=an+1-an,所以 bn-bn-1=d.
综上,{bn}是公差为 d 的等差数列.(8 分)
② 因为{bn}是公差为 d 的等差数列,所以 Sn=nb1+n(n-1)
2 d.
因为对于任意的 n∈N*,都存在 m∈N*,使得 Sn=bm,
所以有 nb1+n(n-1)
2 d=b1+(m-1)d,
整理得(m-1)d=(n-1)b1+n(n-1)
2 d.
ⅰ. 若 d=0,则 b1=0,结论成立.(10 分)
ⅱ. 若 d>0,(m-1)=(n-1)b1
d +n(n-1)
2 .
当 n=1 时,m=1;
当 n≥2 时,b1
d 必为整数,即 b1=kd.
因为 an+1-an>0,
所以 bn≥0,d>0,所以 k∈N*,
从而 Sn=nb1+n(n-1)
2 d=nd(k+n-1
2 ).
下证 nkd+n(n-1)
2 d≤(2n-1)kd,即证n(n-1)
2 ≤(2n-n-1)k,
从而只要证n(n-1)
2 ≤2n-n-1,
因此要证 2n+1-n2-n-2≥0.(13 分)
记 f(n)=2n+1-n2-n-2,则 f(n+1)-f(n)=2[2n-(n+1)].
记 g(n)=2n-(n+1),则 g(n+1)-g(n)=2n-1>0,
所以 g(n)=2n-(n+1)≥g(1)=0,
从而 f(n+1)-f(n)≥0,
所以 f(n)=2n+1-n2-n-2≥f(1)=0.(16 分)
14
2020 届高三模拟考试试卷(二十三)(南师附中)
数学附加题参考答案及评分标准
21. A. 解:(1) 由题意,得[ 2 a
2 b ][3
-1 ]=[3
5 ]⇒[6-a
6-b ]=[3
5 ]⇒{6-a=3,
6-b=5
⇒{a=3,
b=1,
所以 a=3,b=1.(4 分)
(2) 由(1)可知 A=[ 2 3
2 1 ],
特征行列式为| λ-2 -3
-2 λ-1 |=(λ-2)(λ-1)-(-3)(-2)=λ2-3λ-4=(λ-4)(λ+1)=0,
所以矩阵 A 的特征值为 λ1=-1,λ2=4.(10 分)
B. 解:以极点为原点,极轴为 x 轴正方向建立平面直角坐标系.
因为直线 l 的方程为 ρsin(θ-
π
6 )=a,所以其直角坐标方程为 x- 3y+2a=0.
因为曲线 C 的方程为 ρ=4cos θ,所以 ρ2=4ρcos θ,(4 分)
所以曲线 C 的直角坐标方程为(x-2)2+y2=4,是圆心为(2,0),半径为 2 的圆.
因为直线 l 与圆 C 相切,所以圆心到直线 l 的距离 d 为 2,
d=|2+2a|
1+3
=2⇒|a+1|=2,所以 a=1,a=-3.(10 分)
C. 解: a
b+c= b
c+a+ 2c
a+b= a
b+c+1+ b
c+a+1+ 2c
a+b+2-4= a+b+c
b+c +a+b+c
c+a +
2(a+b+c)
a+b -4=(a+b+c)( 1
b+c+ 1
c+a+ 2
a+b)-4=1
2[(b+c)+(c+a)+(a+b)]( 1
b+c+ 1
c+a
+ 2
a+b)-4.
因为 a,b,c 为正实数,所以由柯西不等式可知
a
b+c+ b
c+a+ 2c
a+b=1
2[( b+c)2+( c+a)2+( a+b)2][( 1
b+c)2+( 1
c+a)2+( 2
a+b)2]-4≥
1
2( b+c· 1
b+c+ c+a· 1
c+a+ a+b· 2
a+b)2-4=1
2×(1+1+ 2)2-4=2 2-1,
当且仅当 b+c
1
b+c
= c+a
1
c+a
= a+b
2
a+b
,即 b+c=c+a= 2
2 (a+b),即 a=b 且 c=( 2-1)a 时取
等号,此时原式的最小值为 2 2-1.(10 分)
22. 解:(1) 随机变量 X 可能的取值为 0,1,2,3,4,
P(X=0)=(3
5)3= 27
125;P(X=1)=C12·2
5·(3
5)2= 36
125;
P(X=2)=(2
5)2·3
5+(3
5)2·2
5= 30
125;P(X=3)=C12·(2
5)2·3
5= 24
125;
P(X=4)=(2
5)3= 8
125.(5 分)
(2) 设乙同学投完后的总分为 Y,则随机变量 Y 可能的取值为 0,1,2,3,4,
P(Y=0)=(1
2)3=1
8;P(Y=1)=C12·(1
2)3=1
4;P(Y=2)=(1
2)3+(1
2)3=1
4;
P(Y=3)=C12·(1
2)3=1
4;P(Y=4)=(1
2)3=1
8.
记“最终甲同学的总分低于乙同学的总分”为事件 A,由四种情况组成,且相互独立,
四种情况分别为甲得 0 分且乙得分超过 0 分,甲得 1 分且乙得分超过 1 分,甲得 2 分且乙得
分超过 2 分,甲得 3 分且乙得分超过 3 分.
所以 P(A)=P(X=0)·P(Y>0)+P(X=1)·P(Y>1)+P(X=2)·P(Y>2)+P(X=3)·P(Y>3)=
15
27
125×(1-1
8)+ 36
125×(1-1
8-1
4)+ 30
125×(1
4+1
8)+ 24
125×1
8= 483
1 000.
答:事件 A 的概率为 483
1 000.(10 分)
23. 解:(1) f(1,1,1)=C13·C12=6,f(2,2,2)=C26C24=6 × 5
2 ·4 × 3
2 =90,
f(n,n,n)=C n3n·C n2n=
(3n)!
(n!)3.(3 分)
(2) f(n,n,n)=Cn3n·C n2n=
(3n)!
(n!)3= 1
(n!)2·
(3n)!
n! = 1
(n!)2·3n·(3n-1)·(3n
-2)…(n+2)·(n+1),
其中 3n·(3n-1)·(3n-2)…(n+2)·(n+1)是 2n 个连续的自然数相乘,
对于任意的 k∈N*,且 k≤n,都有
(2n+k)·(2n-k+1)≤[(2n+k)+(2n-k+1)
2 ]2
=
(4n+1)2
4 恒成立,
所以 3n·(3n-1)·(3n-2)…(n+2)·(n+1)≤ [(4n+1)2
4 ]n
=
(4n+1)2n
4n ,
并且 2n+k≠2n-k+1,所以取不到等号,
因此 f(n,n,n)<
(4n+1)2n
4n·(n!)2.(10 分)