资源描述
2019年广东省揭阳市高考数学一模试卷(文科)
一、选择题:本题共12小题,每小题5分,共60分.在每个小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.(5分)已知集合A={x|y=lg(x﹣2)},B=(﹣2,3),则A∩B=( )
A.(﹣2,2)∪(2,3) B.(﹣2,2)
C.(2,3) D.[2,3)
2.(5分)已知a∈R,i是虚数单位,若z=3+ai,|z|=2,则a=( )
A.7或-7 B.1或﹣1 C.2 D.﹣2
3.(5分)已知向量a→=(1,2),b→=(2,-1),c→=(1,λ),若(a→+b→)⊥c→,则λ的值为( )
A.﹣3 B.-13 C.13 D.3
4.(5分)已知函数f(x)=(12)x-2x,则f(x)( )
A.是奇函数,且在R上是增函数
B.是偶函数,且在R上是增函数
C.是奇函数,且在R上是减函数
D.是偶函数,且在R上是减函数
5.(5分)已知曲线C1:y=sinx,C2:y=sin(2x-2π3),则下面结论正确的是( )
A.把C1上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右平移π3个单位长度,得到曲线C2
B.把C1上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向左平移π3个单位长度,得到曲线C2
C.把C1上各点的横坐标缩短到原来的12倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右平移π3个单位长度,得到曲线C2
D.把C1上各点的横坐标缩短到原来的12倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向左平移π3个单位长度,得到曲线C2
6.(5分)已知数列{an}满足(n+1)an=nan+1(n∈N*),a2=2,等比数列{bn}满足b1=a1,b2=a2,则{bn}的前6项和为( )
A.﹣64 B.63 C.64 D.126
7.(5分)某工厂为提高生产效率,开展技术创新活动,提出了完成某项生产任务的两种新的生产方式.为比较两种生产方式的效率,选取40名工人,将他们随机分成两组,每组20人,第一组工人用第一种生产方式,第二组工人用第二种生产方式.根据工人完成生产任务的工作时间(单位:min)绘制了如图茎叶图:则下列结论中表述不正确的是( )
A.第一种生产方式的工人中,有75%的工人完成生产任务所需要的时间至少80分钟
B.第二种生产方式比第一种生产方式的效率更高
C.这40名工人完成任务所需时间的中位数为80
D.无论哪种生产方式的工人完成生产任务平均所需要的时间都是80分钟.
8.(5分)如图为中国古代刘徽的《九章算术注》中研究“勾股容方”问题的图形,图中△ABC为直角三角形,四边形DEFC为它的内接正方形,已知BC=2,AC=4,在△ABC上任取一点,则此点取自正方形DEFC的概率为( )
A.29 B.49 C.59 D.12
9.(5分)如图,网格纸上虚线小正方形的边长为1,实线画出的是某几何体的三视图,则该几何体上下两部分的体积比为( )
A.112 B.18 C.16 D.14
10.(5分)过双曲线x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)两焦点且与x轴垂直的直线与双曲线的四个交点组成一个正方形,则该双曲线的离心率为( )
A.2 B.32 C.5-1 D.5+12
11.(5分)已知圆锥的顶点为S,底面圆周上的两点A、B满足△SAB为等边三角形,且面积为43,又知SA与圆锥底面所成的角为45°,则圆锥的表面积为( )
A.82π B.4(2+2)π C.8(2+1)π D.8(2+2)π
12.(5分)已知点P在直线x+2y﹣1=0上,点Q在直线x+2y+3=0上,M(x0,y0)为PQ的中点,且y0>2x0+1,则y0x0的取值范围是( )
A.[13,+∞) B.(-12,13)
C.(-∞,0)∪(0,13) D.(-12,0)∪(0,13]
二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.
13.(5分)命题“对∀x∈[﹣1,1],x2+3x﹣1>0”的否定是 ;
14.(5分)在曲线f(x)=x3﹣4x的所有切线中,斜率最小的切线方程为 .
15.(5分)若圆x2+y2=1与圆x2+y2﹣6x﹣8y﹣m=0相切,则m的值为 .
16.(5分)如图,给出一个直角三角形数阵,满足每一列的数成等差数列,从第三行起,每一行的数成等比数列,且每一行的公比相等,记第i行第j列的数为aij(i≥j,i、j∈Z+),则an4= .
三、解答题:共70分,解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤.第17题~第21题为必考题,每个试题考生都必须作答.第22题~第23题为选考题,考生根据要求作答.(一)必考题:共60分
17.(12分)在△ABC中,AC=42,∠C=π6,点D在BC上,cos∠ADC=-13.
(1)求AD的长;
(2)若△ABD的面积为22,求AB的长;
18.(12分)如图,在四边形ABED中,AB∥DE,AB⊥BE,点C在AB上,且AB⊥CD,AC=BC=CD=2,现将△ACD沿CD折起,使点A到达点P的位置,且PE=22.
(1)求证:平面PBC⊥平面DEBC;
(2)求三棱锥P﹣EBC的体积.
19.(12分)某地种植常规稻A和杂交稻B,常规稻A的亩产稳定为500公斤,统计近年来数据得到每年常规稻A的单价比当年杂交稻B的单价高50%.统计杂交稻B的亩产数据,得到亩产的频率分布直方图如下;统计近10年来杂交稻B的单价(单位:元/公斤)与种植亩数(单位:万亩)的关系,得到的10组数据记为(xi,yi)(i=1,2,…10),并得到散点图如图,参考数据见下.
(1)求出频率分布直方图中m的值,若各组的取值按中间值来计算,求杂交稻B的亩产平均值;
(2)判断杂交稻B的单价y(单位:元/公斤)与种植亩数x(单位:万亩)是否线性相关,若相关,试根据以下统计的参考数据求出y关于x的线性回归方程;
(3)调查得到明年此地杂交稻B的种植亩数预计为2万亩,估计明年常规稻A的单价,若在常规稻A和杂交稻B中选择,明年种植哪种水稻收入更高?
统计参考数据:x=1.60,y=2.82,i=110 (xi-x))yi-y)=﹣0.52,i=110 (xi-x)2=0.65,
附:线性回归方程ŷ=bx+a,b=i=1n (xi-x)(yi-y)i=1n (xi-x)2.
20.(12分)已知椭圆C:x23+y22=1,直线l:y=63x+m(m∈R)与椭圆C交于不同的两点A、B.
(1)若|AB|=533,求m的值;
(2)试求||OA|2﹣|OB|2|(其中O为坐标原点)的最大值.
21.(12分)已知函数f(x)=x-a-1eex+alnx-x(a<1,e是自然对数的底,e≈2.72)
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)若0<a<1,x0是函数f(x)的零点,f'(x)是f(x)的导函数,求证:f′(32)<f′(x0)<f′(3).
(二)选考题:共10分.请考生在第22、23题中任选一题作答,如果多做,则按所做的第一题计分.[选修4-4:坐标系与参数方程](10分)
22.(10分)以原点O为极点,x轴的非负半轴为极轴建立极坐标系,已知曲线C的极坐标方程为ρ2cos2θ=a2(a∈R,a为常数),过点P(2,1)、倾斜角为30°的直线l的参数方程满足x=2+32t,(t为参数).
(1)求曲线C的普通方程和直线l的参数方程;
(2)若直线l与曲线C相交于A、B两点(点P在A、B之间),且|PA|•|PB|=2,求a和||PA|﹣|PB||的值.
[选修4-5:不等式选讲](10分)
23.已知函数f(x)=|x+1|﹣|x﹣1|,
(1)求函数f(x)的值域;
(2)若x∈[﹣2,1]时,f(x)≤3x+a,求实数a的取值范围.
2019年广东省揭阳市高考数学一模试卷(文科)
参考答案与试题解析
一、选择题:本题共12小题,每小题5分,共60分.在每个小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.(5分)已知集合A={x|y=lg(x﹣2)},B=(﹣2,3),则A∩B=( )
A.(﹣2,2)∪(2,3) B.(﹣2,2)
C.(2,3) D.[2,3)
【解答】解:A={x|x>2};
∴A∩B=(2,3).
故选:C.
2.(5分)已知a∈R,i是虚数单位,若z=3+ai,|z|=2,则a=( )
A.7或-7 B.1或﹣1 C.2 D.﹣2
【解答】解:z=3+ai,则z=3-ai,
又|z|=2,则3+(﹣a)2=4,
解得a=±1,
a的值为1或﹣1.
故选:B.
3.(5分)已知向量a→=(1,2),b→=(2,-1),c→=(1,λ),若(a→+b→)⊥c→,则λ的值为( )
A.﹣3 B.-13 C.13 D.3
【解答】解:a→+b→=(3,1);
∵(a→+b→)⊥c→;
∴(a→+b→)⋅c→=3+λ=0;
∴λ=﹣3.
故选:A.
4.(5分)已知函数f(x)=(12)x-2x,则f(x)( )
A.是奇函数,且在R上是增函数
B.是偶函数,且在R上是增函数
C.是奇函数,且在R上是减函数
D.是偶函数,且在R上是减函数
【解答】解:根据题意,f(x)=(12)x﹣2x,
有f(﹣x)=2x﹣(12)x=﹣f(x),则函数f(x)为奇函数,
又由y=(12)x在R上为减函数,y=2x在R上为增函数,则函数f(x)=(12)x﹣2x在R上为减函数,
故选:C.
5.(5分)已知曲线C1:y=sinx,C2:y=sin(2x-2π3),则下面结论正确的是( )
A.把C1上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右平移π3个单位长度,得到曲线C2
B.把C1上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向左平移π3个单位长度,得到曲线C2
C.把C1上各点的横坐标缩短到原来的12倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右平移π3个单位长度,得到曲线C2
D.把C1上各点的横坐标缩短到原来的12倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向左平移π3个单位长度,得到曲线C2
【解答】解:曲线C1:y=sinx,
把C1上各点的横坐标缩短到原来的12倍,纵坐标不变,
得到y=sin2x,
再把得到的曲线向右平移π3个单位长度,
得到曲线C2:y=sin(2x-2π3),
故选:C.
6.(5分)已知数列{an}满足(n+1)an=nan+1(n∈N*),a2=2,等比数列{bn}满足b1=a1,b2=a2,则{bn}的前6项和为( )
A.﹣64 B.63 C.64 D.126
【解答】解:∵数列{an}满足(n+1)an=nan+1(n∈N*),
∴an+1n+1=ann,
∴数列{ann}为以a22=1的常数列,
∴ann=1,
∴an=n
∴等比数列{bn}满足b1=a1=1,b2=a2=2,
∴q=2,
∴{bn}的前6项和为1-261-2=63,
故选:B.
7.(5分)某工厂为提高生产效率,开展技术创新活动,提出了完成某项生产任务的两种新的生产方式.为比较两种生产方式的效率,选取40名工人,将他们随机分成两组,每组20人,第一组工人用第一种生产方式,第二组工人用第二种生产方式.根据工人完成生产任务的工作时间(单位:min)绘制了如图茎叶图:则下列结论中表述不正确的是( )
A.第一种生产方式的工人中,有75%的工人完成生产任务所需要的时间至少80分钟
B.第二种生产方式比第一种生产方式的效率更高
C.这40名工人完成任务所需时间的中位数为80
D.无论哪种生产方式的工人完成生产任务平均所需要的时间都是80分钟.
【解答】解:由茎叶图的性质得:
在A中,第一种生产方式的工人中,有:1520×100%=75%的工人完成生产任务所需要的时间至少80分钟,故A正确;
在B中,第二种生产方式比第一种生产方式的效率更高,故B正确;
在C中,这40名工人完成任务所需时间的中位数为:78+822=80,故C正确;
在D中,第一种生产方式的工人完成生产任务平均所需要的时间都是超过80分钟.
第二种生产方式的工人完成生产任务平均所需要的时间都是不到80分钟,故D错误.
故选:D.
8.(5分)如图为中国古代刘徽的《九章算术注》中研究“勾股容方”问题的图形,图中△ABC为直角三角形,四边形DEFC为它的内接正方形,已知BC=2,AC=4,在△ABC上任取一点,则此点取自正方形DEFC的概率为( )
A.29 B.49 C.59 D.12
【解答】解:设CD=x,由DE∥BC则有ADAC=DECB,即x2=4-x4,
解得x=43,
设在△ABC上任取一点,则此点取自正方形DEFC为事件A,
由几何概型中的面积型得:
P(A)=S正方形S△=(43)212×4×2=49,
故选:B.
9.(5分)如图,网格纸上虚线小正方形的边长为1,实线画出的是某几何体的三视图,则该几何体上下两部分的体积比为( )
A.112 B.18 C.16 D.14
【解答】解:由三视图知该几何体是下方为长方体上方
为一直三棱柱的组合体,几何体的直观图如图:
其上下体积比为12×4×1×442×3=16.
故选:C.
10.(5分)过双曲线x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)两焦点且与x轴垂直的直线与双曲线的四个交点组成一个正方形,则该双曲线的离心率为( )
A.2 B.32 C.5-1 D.5+12
【解答】解:将x=±c代入双曲线的方程得y2=b4a2⇒y=±b2a,
则2c=2b2a,即有ac=b2=c2﹣a2,由e=ca,可得:
e2﹣e﹣1=0,
解得e=5+12.
故选:D.
11.(5分)已知圆锥的顶点为S,底面圆周上的两点A、B满足△SAB为等边三角形,且面积为43,又知SA与圆锥底面所成的角为45°,则圆锥的表面积为( )
A.82π B.4(2+2)π C.8(2+1)π D.8(2+2)π
【解答】解:如图所示,
设圆锥母线长为l,由△SAB为等边三角形,且面积为43,
得34•l2=43,解得l=4;
设圆锥底面半径为r,由SA与圆锥底面所成的角为45°,
得r=4×cos45°=22;
所以圆锥的表面积为 S表=πrl+πr2=8(2+1)π.
故选:C.
12.(5分)已知点P在直线x+2y﹣1=0上,点Q在直线x+2y+3=0上,M(x0,y0)为PQ的中点,且y0>2x0+1,则y0x0的取值范围是( )
A.[13,+∞) B.(-12,13)
C.(-∞,0)∪(0,13) D.(-12,0)∪(0,13]
【解答】解:因直线x+2y﹣1=0与x+2y+3=0平行,
故点M的轨迹为与两直线距离相等且平行于两直线的直线,
其方程为x+2y+1=0,
即点M(x0,y0)满足x0+2y0+1=0,而满足不等式y0>2x0+1的点在直线y=2x+1的上方,
易得直线x+2y+1=0与y=2x+1的交点为(-35,-15),
故问题转化为求射线(不含端点)x0+2y0+1=0(x0<-35)上的
点M(x0,y0)与坐标原点(0,0)连线斜率、
即y0x0的取值范围,故y0x0=kOM∈(-12,13).
故选:B.
二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.
13.(5分)命题“对∀x∈[﹣1,1],x2+3x﹣1>0”的否定是 ∃x∈[﹣1,1],x2+3x﹣1≤0 ;
【解答】解:命题为全称命题,
则命题的否定为∃x∈[﹣1,1],x2+3x﹣1≤0.
故答案为∃x∈[﹣1,1],x2+3x﹣1≤0
14.(5分)在曲线f(x)=x3﹣4x的所有切线中,斜率最小的切线方程为 y=﹣4x .
【解答】解:由f(x)=x3﹣4x,得f′(x)=3x2﹣4≥﹣4,
当x=0时取“=”,
此时切点为(0,0),
则切线方程为y=﹣4x.
故答案为:y=﹣4x.
15.(5分)若圆x2+y2=1与圆x2+y2﹣6x﹣8y﹣m=0相切,则m的值为 ﹣9或11 .
【解答】解:圆x2+y2﹣6x﹣8y﹣m=0的圆心为(3,4),半径r=25+m,
若两圆外切,则25+m+1=5,解得m=﹣9,
若两圆内切,则25+m-1=5,解得m=11.
故答案为:﹣9或﹣11.
16.(5分)如图,给出一个直角三角形数阵,满足每一列的数成等差数列,从第三行起,每一行的数成等比数列,且每一行的公比相等,记第i行第j列的数为aij(i≥j,i、j∈Z+),则an4= n32 .
【解答】解:an4位于第n行第4列,且第一列的公差为14,每一行的公比均为12,
由等差数列的通项公式知第n行第一个数为14+(n-1)×14=n4,
故an4=n4×(12)3=n32.
故答案为:n32
三、解答题:共70分,解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤.第17题~第21题为必考题,每个试题考生都必须作答.第22题~第23题为选考题,考生根据要求作答.(一)必考题:共60分
17.(12分)在△ABC中,AC=42,∠C=π6,点D在BC上,cos∠ADC=-13.
(1)求AD的长;
(2)若△ABD的面积为22,求AB的长;
【解答】(本题满分为12分)
解:(1)∵cos∠ADC=-13,且0<∠ADC<π,
∴sin∠ADC=1-(13)2=223,…(2分)
正弦定理有ADsin∠C=ACsin∠ADC,得AD=ACsin∠Csin∠ADC=42×12×322=3;…(5分)
(2)∵sin∠ADB=sin(π-∠ADC)=sin∠ADC=223,…(6分)
∵S△ABD=12AD⋅BD⋅sin∠ADB=2BD,
∴2BD=22,得BD=2,…(8分)
又∵cos∠ADB=cos(π-∠ADC)=-cos∠ADC=13,…(9分)
由余弦定理得AB2=32+22-2×3×2×13=9,
∴AB=3.…(12分)
18.(12分)如图,在四边形ABED中,AB∥DE,AB⊥BE,点C在AB上,且AB⊥CD,AC=BC=CD=2,现将△ACD沿CD折起,使点A到达点P的位置,且PE=22.
(1)求证:平面PBC⊥平面DEBC;
(2)求三棱锥P﹣EBC的体积.
【解答】证明:(1)∵AB⊥BE,AB⊥CD,∴BE∥CD,
∵AC⊥CD,∴PC⊥CD,∴PC⊥BE,
又BC⊥BE,PC∩BC=C,
∴EB⊥平面PBC,
又∵EB⊂平面DEBC,∴平面PBC⊥平面DEBC.
解:(2)解法1:∵AB∥DE,结合CD∥EB 得BE=CD=2,
由(1)知EB⊥平面PBC,∴EB⊥PB,由PE=22
得PB=PE2-EB2=2,
∴△PBC为等边三角形,
∴S△PBC=34×22=3,
∴三棱锥P﹣EBC的体积VP-EBC=VE-PBC=13S△PBC⋅EB=13×3×2=233.
解法2:∵AB∥DE,结合CD∥EB 得BE=CD=2,
由(1)知EB⊥平面PBC,∴EB⊥PB,由PE=22,
得PB=PE2-EB2=2,
∴△PBC为等边三角形,
取BC的中点O,连结OP,则PO=3,
∵PO⊥BC,∴PO⊥平面EBCD,
∴三棱锥P﹣EBC的体积VP-EBC=13S△EBC⋅PO=13×12×22×3=233.
19.(12分)某地种植常规稻A和杂交稻B,常规稻A的亩产稳定为500公斤,统计近年来数据得到每年常规稻A的单价比当年杂交稻B的单价高50%.统计杂交稻B的亩产数据,得到亩产的频率分布直方图如下;统计近10年来杂交稻B的单价(单位:元/公斤)与种植亩数(单位:万亩)的关系,得到的10组数据记为(xi,yi)(i=1,2,…10),并得到散点图如图,参考数据见下.
(1)求出频率分布直方图中m的值,若各组的取值按中间值来计算,求杂交稻B的亩产平均值;
(2)判断杂交稻B的单价y(单位:元/公斤)与种植亩数x(单位:万亩)是否线性相关,若相关,试根据以下统计的参考数据求出y关于x的线性回归方程;
(3)调查得到明年此地杂交稻B的种植亩数预计为2万亩,估计明年常规稻A的单价,若在常规稻A和杂交稻B中选择,明年种植哪种水稻收入更高?
统计参考数据:x=1.60,y=2.82,i=110 (xi-x))yi-y)=﹣0.52,i=110 (xi-x)2=0.65,
附:线性回归方程ŷ=bx+a,b=i=1n (xi-x)(yi-y)i=1n (xi-x)2.
【解答】解:(1)由m×30+0.01×20+0.02×20+0.025×10=1,
解得m=0.005.﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(2分)
过程一:杂交稻B的亩产平均值为:[(730+790+800)×0.005+(740+780)×0.01+(750+770)×0.02+760×0.025]×10=116+152+304+190=762.﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(5分)
过程二:设杂交稻B的亩产数据为n个,则杂交稻B的亩产平均值为:
[(730+790+800)×0.05n+(740+780)×0.1n+(750+770)×0.2n+760×0.25n]×1n=116+152+304+190=762.﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(5分)
(2)因为散点图中各点大致分布在一条直线附近,
所以可以判断杂交稻B的单价y与种植亩数x线性相关,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(6分)
由题目提供的数据得:b=-0.520.65=-0.8,
由y=bx+a得a=y-bx=2.82+0.8×1.60=4.10,
所以线性回归方程为ŷ=-0.8x+4.10.﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(8分)
(3)明年杂交稻B的单价估计为ŷ=-0.8×2+4.10=2.50元/公斤,
明年常规稻A的单价估计为2.50×(1+50%)=3.75元/公斤;﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(10分)
明年常规稻A的每亩平均收入估计为500×3.75=1875元/亩,
明年杂交稻B的每亩平均收入估计为762×2.50=1905元/亩,
因1905>1875,所以明年选择种杂交稻B收入更高.﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(12分)
20.(12分)已知椭圆C:x23+y22=1,直线l:y=63x+m(m∈R)与椭圆C交于不同的两点A、B.
(1)若|AB|=533,求m的值;
(2)试求||OA|2﹣|OB|2|(其中O为坐标原点)的最大值.
【解答】解:(1)由2x2+3y2=6,y=63x+m.消去y并整理得4x2+26mx+3(m2-2)=0,
∵直线l与椭圆C交于不同的两点A、B,
∴△=(26m)2-48(m2-2)>0,即﹣2<m<2,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=-6m2,x1x2=3(m2-2)4,
|AB|2=(x1-x2)2+(y1-y2)2=[1+(63)2](x1-x2)2=(1+23)[(x1+x2)2-4x1x2]
即53×[(-6m2)2-3(m2-2)]=253,解得m=±63.
(2)∵|OA|2﹣|OB|2=(x12+y12)-(x22+y22)=x12+2(1-13x12)-[x22+2(1-13x22)]=13(x12-x22)=13(x1+x2)(x1-x2),
又|x1-x2|=(x1+x2)2-4x1x2=32m2-3(m2-2)=6-32m2=624-m2,
∴||OA|2﹣|OB|2|=13×6|m|2×64-m22=12m2(4-m2)
∵m2(4-m2)≤(m2+4-m22)2=4,
∴||OA|2﹣|OB|2|=12m2(4-m2)≤12×4=1,
即||OA|2﹣|OB|2|的最大值为1.(当且仅当m=±2时,取得最大值)
21.(12分)已知函数f(x)=x-a-1eex+alnx-x(a<1,e是自然对数的底,e≈2.72)
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)若0<a<1,x0是函数f(x)的零点,f'(x)是f(x)的导函数,求证:f′(32)<f′(x0)<f′(3).
【解答】解:(1)f′(x)=(x-a)exe+ax-1=(x-a)(exe-1x)(x>0),﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(1分)
设g(x)=exe-1x(x>0),
由y=exe和y=-1x在(0,+∞)上单调递增,
由x>0得g′(x)=exe+1x2>0,
可知g(x)在(0,+∞)上单调递增,又g(1)=0,
所以当x∈(0,1)时,g(x)<0,当x∈(1,+∞)时,g(x)>0,
①当a≤0时,x﹣a>0,
当x∈(0,1)时,f'(x)<0;当x∈(1,+∞)时,f'(x)>0.﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(3分)
②当0<a<1时,由f'(x)=0得x=a或x=1,
当x∈(0,a)时,x﹣a<0,g(x)<0,f'(x)>0;
当x∈(a,1)时,f'(x)<0;当x∈(1,+∞)时,f'(x)>0.﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(5分)
综上所述:当a≤0时,f(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增;
当0<a<1时,f(x)在(0,a)单调递增,在(a,1)上单调递减,
在(1,+∞)上单调递增.﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(6分)
(2)方法一(分析法):
当0<a<1时,由(1)知f(x)在(0,1]上的最大值为f(a),
可知f(a)=﹣ea﹣1+alna﹣a<0,所以f(x)在(0,1]上无零点.
若x0是函数f(x)的零点,则x0>1,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(7分)
∵f′(x)=(x-a)(exe-1x)(x>1),
由y=x﹣a和y=exe-1x在(1,+∞)上单调递增,且exe-1x>0、x﹣a>0,
设h(x)=f'(x),则h′(x)=(exe-1x)+(x-a)(exe+1x2),
由x>1得exe-1x>0,(x-a)(exe+1x2)>0,所以h'(x)>0,
可知f'(x)在(1,+∞)上单调递增,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(8分)
要证f′(32)<f′(x0)<f′(3),只需证32<x0<3,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(9分)
由(1)知f(x)在(1,+∞)上单调递增,
只需证f(32)<f(x0)<f(3),又f(x0)=0,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(10分)
只需证f(32)<0且f(3)>0.f(32)=(12-a)e+aln32-32=(ln32-e)a+e2-32,
由ln32<lne=1,e>1,得ln32-e<0,又e2-32<0,所以f(32)<0;
f(3)=(2﹣a)e2+aln3﹣3,由2﹣a>1得f(3)>e2+aln3﹣3>0,
综上所述,得证.﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(12分)
方法二(综合法):
当0<a<1时,由(1)知f(x)在(0,1]上的最大值为f(a),
可知f(a)=﹣ea﹣1+alna﹣a<0,所以f(x)在(0,1]上无零点.
若x0是函数f(x)的零点,则x0>1,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(7分)
而f(32)=(12-a)e+aln32-32=(ln32-e)a+e2-32,
由ln32<lne=1,e>1,得ln32-e<0,又e2-32<0,所以f(32)<0;
f(3)=(2﹣a)e2+aln3﹣3,由2﹣a>1得f(3)>e2+aln3﹣3>0,
所以f(32)<0<f(3),又f(x0)=0,即f(32)<f(x0)<f(3),﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(9分)
由(1)知f(x)在(1,+∞)上单调递增,所以32<x0<3,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(10分)
而f′(x)=(x-a)(exe-1x)(x>1),
由y=x﹣a和y=exe-1x在(1,+∞)上单调递增,
且exe-1x>0、x﹣a>0,
可知f'(x)在(1,+∞)上单调递增,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(11分)
所以f′(32)<f′(x0)<f′(3),得证.﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(12分)
(二)选考题:共10分.请考生在第22、23题中任选一题作答,如果多做,则按所做的第一题计分.[选修4-4:坐标系与参数方程](10分)
22.(10分)以原点O为极点,x轴的非负半轴为极轴建立极坐标系,已知曲线C的极坐标方程为ρ2cos2θ=a2(a∈R,a为常数),过点P(2,1)、倾斜角为30°的直线l的参数方程满足x=2+32t,(t为参数).
(1)求曲线C的普通方程和直线l的参数方程;
(2)若直线l与曲线C相交于A、B两点(点P在A、B之间),且|PA|•|PB|=2,求a和||PA|﹣|PB||的值.
【解答】解:(1)由ρ2cos2θ=a2得ρ2(cos2θ﹣sin2θ)=a2,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(1分)
又x=ρcosθ,y=ρsinθ,得x2﹣y2=a2,
∴C的普通方程为x2﹣y2=a2,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(2分)
∵过点P(2,1)、倾斜角为30°的直线l的普通方程为y=33(x-2)+1,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(3分)
由x=2+32t得y=1+12t
∴直线l的参数方程为x=2+32ty=1+t2(t为参数);﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(5分)
(2)将x=2+32ty=1+t2代入x2﹣y2=a2,
得t2+2(23-1)t+2(3-a2)=0,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(6分)
依题意知△=[2(23-1)]2-8(3-a2)>0
则上方程的根t1、t2就是交点A、B对应的参数,∵t1⋅t2=2(3-a2),
由参数t的几何意义知|PA|•|PB|=|t1|•|t2|=|t1•t2|,得|t1•t2|=2,
∵点P在A、B之间,∴t1•t2<0,
∴t1•t2=﹣2,即2(3﹣a2)=﹣2,解得a2=4(满足△>0),∴a=±2,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(8分)
∵||PA|﹣|PB||=||t1|﹣|t2||=|t1+t2|,又t1+t2=-2(23-1),
∴||PA|-|PB||=43-2.﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(10分)
[选修4-5:不等式选讲](10分)
23.已知函数f(x)=|x+1|﹣|x﹣1|,
(1)求函数f(x)的值域;
(2)若x∈[﹣2,1]时,f(x)≤3x+a,求实数a的取值范围.
【解答】解:(1)法一:|f(x)|=||x+1|﹣|x﹣1||≤|(x+1)﹣(x﹣1)|=2,
∴﹣2≤f(x)≤2,f(x)的值域为[﹣2,2];﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(4分)
法二:f(x)=-2,x<-12x,-1≤x<12,x≥1,得﹣2≤f(x)≤2,
∴f(x)的值域为[﹣2,2];﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(4分)
(2)由f(x)≤3x+a得a≥|x+1|﹣|x﹣1|﹣3x,
由x∈[﹣2,1]得x﹣1≤0,
∴a≥|x+1|+x﹣1﹣3x=|x+1|﹣2x﹣1,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(5分)
设g(x)=|x+1|﹣2x﹣1(﹣2≤x≤1),
①当﹣2≤x≤﹣1时,x+1≤0,g(x)=﹣(x+1)﹣2x﹣1=﹣3x﹣2,
∴g(x)max=g(﹣2)=4;﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(7分)
②当﹣1<x≤1时,x+1>0,g(x)=x+1﹣2x﹣1=﹣x,
∴g(x)<g(﹣1)=1;﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(9分)
综上知,g(x)max=4,
由a≥g(x)恒成立,得a≥4,即a的取值范围是[4,+∞).﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(10分)
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