资源描述
安徽省皖南八校2013届高三(上)12月联考数学试卷(理科)
参考答案与试题解析
一、选择题:本大题共10小题,每小题5分,共50分.在每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)等于( )
A.
1+i
B.
﹣1+i
C.
1﹣i
D.
﹣1﹣i
考点:
复数代数形式的乘除运算.
专题:
计算题.
分析:
直接利用两个复数代数形式的乘除法法则,运算求得结果.
解答:
解:=﹣2i=1+i﹣2i=1﹣i,
故选C.
点评:
本题主要考查两个复数代数形式的乘除法,属于基础题.
2.(5分)已知集合A={1,2,3,4,5},B={(x,y)|x∈A,y∈A,x<y,x+y∈A},则集合B中的元素个数为( )
A.
2
B.
3
C.
4
D.
5
考点:
元素与集合关系的判断.
专题:
计算题.
分析:
通过集合B,利用x∈A,y∈A,x<y,x+y∈A,求出x的不同值,对应y的值的个数,求出集合B中元素的个数.
解答:
解:因为集合A={1,2,3,4,5},B={(x,y)|x∈A,y∈A,x<y,x+y∈A},
当x=1时,y=2或y=3或y=4;
当x=2时y=3;
所以集合B中的元素个数为4.
故选C.
点评:
本题考查集合的元素与集合的关系,考查基本知识的应用.
3.(5分)已知各项均为正数的等差数列{an}中,a2•a12=49,则a7的最小值为( )
A.
7
B.
8
C.
9
D.
10
考点:
等差数列的性质.
专题:
等差数列与等比数列.
分析:
由条件可得得 a7=,再利用基本不等式a7的最小值.
解答:
解:由等差数列的性质可得 a7=,
∵等差数列{an}中,各项均为正数,a2•a12=49,
∴≥=7,当且仅当 a2 =a12 时,等号成立,
故则a7的最小值为 7,
故选A.
点评:
本题主要考查等差数列的性质应用,基本不等式的应用,属于中档题.
4.(5分)已知某8个数的平均数为5,方差为2,现又加入一个新数据5,此时这9个数的平均数为,方差为S2,则( )
A.
B.
C.
D.
考点:
极差、方差与标准差;众数、中位数、平均数.
专题:
计算题;概率与统计.
分析:
由题设条件,利用平均数和方差的计算公式进行求解.
解答:
解:∵某8个数的平均数为5,方差为2,现又加入一个新数据5,
此时这9个数的平均数为,方差为S2,
∴==5,
=,
故选A.
点评:
本题考查平均数和方差的计算公式的应用,是基础题.解题时要认真审题,仔细解答.
5.(5分)(2009•东城区一模)已知命题:“若x⊥y,y∥z,则x⊥z”成立,那么字母x,y,z在空间所表示的几何图形不能( )
A.
都是直线
B.
都是平面
C.
x,y是直线,z是平面
D.
x,z是平面,y是直线
考点:
平面与平面之间的位置关系;空间中直线与平面之间的位置关系.
分析:
本题考查的知识点是空间中直线与直线、直线与平面、平面与平面之间的位置判断,我们可根据空间中点、线、面之间的位置关系判定或性质定理对四个答案逐一进行分析,即可得到答案.
解答:
解:若字母x,y,z在空间所表示的几何图形都是直线,
则由线线夹角的定义,我们易得两条平行线与第三条直线所成夹角相等,
故A不满足题意.
若字母x,y,z在空间所表示的几何图形都是平面
则由面面夹角的定义,我们易得两个平行平面与第三个平面所成夹角相等,
故B不满足题意.
若字母x,y,z在空间所表示的几何图形x,y是直线,z是平面
若x⊥y,y∥z,时,x也可能与z平行,
故C满足题意.
若字母x,y,z在空间所表示的几何图形x,z是平面,y是直线
则由面面垂直的判定定理易得结论正确
故D不满足题意.
点评:
线线垂直可由线面垂直的性质推得,直线和平面垂直,这条直线就垂直于平面内所有直线,这是寻找线线垂直的重要依据.垂直问题的证明,其一般规律是“由已知想性质,由求证想判定”,也就是说,根据已知条件去思考有关的性质定理;根据要求证的结论去思考有关的判定定理,往往需要将分析与综合的思路结合起来.
6.(5分)“2012”含有数字0,1,2,且有两个数字2,则含有数字0,1,2,且有两个相同数字2或1的四位数的个数为( )
A.
18
B.
24
C.
27
D.
36
考点:
排列、组合及简单计数问题.
专题:
计算题;概率与统计.
分析:
分类讨论,满足题意的四位数,1、2开头的四位数各6个,即可得到结论.
解答:
解:由题意,1开头的四位数,其中2个1有6个,2个2有3个;2开头的四位数,其中2个2有6个,2个1有3个,故满足题意的四位数的个数为9+9=18个
故选A.
点评:
本题考查计数原理的运用,考查学生分析解决问题的能力,属于基础题.
7.(5分)(2012•武汉模拟)执行如图所示的程序框图,若输出的结果是9,则判断框内m的取值范围是( )
A.
(42,56]
B.
(56,72]
C.
(72,90]
D.
(42,90)
考点:
循环结构.
专题:
阅读型.
分析:
由已知中该程序的功能是计算 2+4+6+…值,由循环变量的初值为1,步长为1,最后一次进入循环的终值为9,即S=72,由此易给出判断框内m的取值范围.
解答:
解:∵该程序的功能是计算 2+4+6+…值,
由循环变量的初值为1,步长为1,
最后一次进入循环的终值为9,
第1次循环:S=0+2=2 k=1+1=2
第2次循环:S=2+4=6 k=2+1=3
第3次循环:S=6+6=12 k=3+1=4
第4次循环:S=12+8=20 k=4+1=5
…
第7次循环:S=42+14=56 k=7+1=8
第8次循环:S=56+16=72 k=8+1=9
退出循环.此时S=72,不满足条件,跳出循环,输出k=9
则判断框内m的取值范围是m∈(56,72].
故选B.
点评:
本题主要考查了循环结构,是算法中重要的一种题型,同时考查了分析问题的能力,属于基础题.
8.(5分)设命题p:(x,y,k∈R,且k>0)命题q:(x﹣3)2+y2≤25(x,y∈R),若P是q的充分不必要条件,则k的取值范围是( )
A.
(0,3]
B.
(0,6]
C.
(0,5]
D.
[1,6]
考点:
简单线性规划;必要条件、充分条件与充要条件的判断.
专题:
计算题.
分析:
已知命题p:命题q:(x﹣3)2+y2≤25(x,y∈R),p是q的充分不必要条件可得p⇒q,说明p所表示的区域在q所表示的区域内部,画出p和q的可行域,利用数形结合的方法进行求解;
解答:
解:由题意可得,p是q的充分不必要条件,可得p⇒q,
说明p所表示的区域在q所表示的区域内部,数形结合,画出p和q的区域范围,
如下图:
B(k,4﹣),
可知只需满足条件:
∴,解得0<k≤6;
故选B;
点评:
此题主要考查线性规划问题,解题的过程中用到了数形结合的方法,解决此题的关键是能够正确画出可行域,此题是一道中档题;
9.(5分)过双曲线的左焦点F作直线交双曲线的两条渐近线与A,B两点,若,则双曲线的离心率为( )
A.
B.
C.
2
D.
考点:
双曲线的简单性质.
专题:
计算题;圆锥曲线的定义、性质与方程.
分析:
利用向量的线性运算及数量积运算,可得∠BOF=∠AOB=∠AOx=60°,由此可求双曲线的离心率.
解答:
解:∵,∴,∴
∵,∴B为FA的中点
∴∠BOF=∠AOB=∠AOx=60°
∴
∴双曲线的离心率为e==2.
故选C
点评:
本题考查双曲线的离心率,考查向量知识的运用,考查学生的计算能力,属于基础题.
10.(5分)已知函数f(x)=1+x﹣,设F(x)=f(x+4),且函数F(x)的零点均在区间[a,b](a<b,a,b∈Z)内,圆x2+y2=b﹣a的面积的最小值是( )
A.
π
B.
2π
C.
3π
D.
4π
考点:
圆的标准方程;函数的零点.
专题:
计算题;导数的概念及应用;直线与圆.
分析:
利用导数研究函数f(x)的单调性,得函数f(x)是R上的增函数.再用零点存在性定理,得f(x)在R上有唯一零点x0∈(﹣1,0),结合函数图象的平移知识可得数F(x)的零点必在区间(﹣5,﹣4).由此不难得到b﹣a的最小值,进而得到所求圆面积的最小值.
解答:
解:∵f(x)=1+x﹣,
∴当x<﹣1或x>﹣1时,f'(x)=1﹣x+x2﹣x3+…+x2012=>0.
而当x=﹣1时,f'(x)=2013>0
∴f'(x)>0对任意x∈R恒成立,得函数f(x)是(﹣∞,+∞)上的增函数
∵f(﹣1)=(1﹣1)+(﹣﹣)+…+(﹣﹣)<0,f(0)=1>0
∴函数f(x)在R上有唯一零点x0∈(﹣1,0)
∵F(x)=f(x+4),得函数F(x)的零点是x0﹣4∈(﹣5,﹣4)
∴a≤﹣5且b≥﹣4,得b﹣a的最小值为﹣4﹣(﹣5)=1
∵圆x2+y2=b﹣a的圆心为原点,半径r=
∴圆x2+y2=b﹣a的面积为πr2=π(b﹣a)≤π,可得面积的最小值为π
故选:A
点评:
本题给出关于x的多项式函数,求函数零点所在的区间长度的最小值.着重考查了函数的零点、圆的标准方程和利用导数研究函数的性质等知识点,属于中档题.
二、填空题:本大题共5小题,每小题5分,共25分.把答案填在答题卷中的横线上.
11.(5分)展开式中不含x3项的系数的和为 0 .
考点:
二项式系数的性质.
专题:
计算题.
分析:
把x=1代入可得所有项的系数的和,由二项式定理可得含X3项的系数为1,两个系数的差即为所求.
解答:
解:把x=1代入可得展开式中所有项的系数的和为(1﹣2)6=1,
而含X3项为:=x3,即x3系数为1,
故展开式中不含X3项的系数的和为:1﹣1=0,
故答案为:0
点评:
本题考查二项式系数的性质,赋值是解决问题的关键,属基础题.
12.(5分)(2013•东莞二模)已知某个几何体的三视图如图所示,则这个几何体的体积是 6 .
考点:
由三视图求面积、体积.
专题:
计算题.
分析:
由已知中的三视图,我们可分析出几何体的形状及底面边长高等信息,代入棱锥体积公式,可得答案.
解答:
解:由已知中的三视图可得
该几何体是一个以俯视图为底面,
以2为高的四棱锥
故这个几何体的体积V=Sh=•3×3×2=6
故答案为:6
点评:
本题考查的知识点是由三视图求体积,其中根据已知的三视图分析出几何体的形状是解答的关键.
13.(5分)设非零向量、,,满足||=||=||,+=,则sin<,>= .
考点:
平面向量数量积的运算;数量积表示两个向量的夹角.
专题:
平面向量及应用.
分析:
由向量式可得=﹣=﹣,而cos==,代入可得其值,进而可得要求的值.
解答:
解:∵+=,∴,
平方可得=﹣=﹣,
∴cos===,
∴sin=,
故答案为:
点评:
本题考查向量的夹角公式,涉及向量的简单运算,属基础题.
14.(5分)已知函数f(x)=sinωx+acosωx(a>0,ω>0)的图象关于直线x=对称,点()是函数图象的一个对称中心,则a+ω的最小值是 .
考点:
正弦函数的对称性;y=Asin(ωx+φ)中参数的物理意义.
专题:
三角函数的图像与性质.
分析:
由f(x)=sinωx+acosωx(a>0,ω>0)的图象关于直线x=对称,可得f(﹣)=f()=0,进而得到ω=k,再由a>0,ω>0,可得ω=3n+1,n∈N,此时a为定值,故当ω取最小值时,a+ω取最小值
解答:
解:∵f(x)=sinωx+acosωx(a>0,ω>0)的图象关于直线x=对称,
∴f(﹣)=f()=0
∴﹣sin+acos=sin+acos=0;
∴a=tan=﹣tan=tan(﹣)
∴=﹣+kπ,k∈Z
即ω=k
∵a>0,ω>0
∴ω=3n+1,n∈N
此时a=tan(n+)π=
故当ω=1时,a+ω的最小值是+1
故答案为:+1
点评:
本题考查三角函数的性质,求得a是关键,考查正弦函数的对称性,考查分析、转化与运用三角知识解决问题的能力,属于难题.
15.(5分)若函数y=f(x)对定义域的每一个值x1,都存在唯一的x2,使y=f(x1)f(x2)=1成立,则 称此函数为“滨湖函数”.下列命题正确的是 ②③ .(把你认为正确的序号都填上)
①y=是“滨湖函数”;
②y=+sinx(x∈[])I是“滨湖函数”;
③y=2x是“滨湖函数”;
④y=lnx是“滨湖函数”;
⑤y=f(x),y=g(x)都是“滨湖函数”,且定义域相同,则y=f(x)g(x)是“滨湖函数”
考点:
抽象函数及其应用;函数的值.
专题:
新定义;函数的性质及应用.
分析:
利用“滨湖函数”的定义,逐个分析①②③④⑤五个函数,能够得到结果.
解答:
解:对于①,对应的x1,x2不唯一,
∴①不一定是“滨湖函数”;
对于②,函数y=是[﹣]上的单调增函数,
对[﹣,]内的每一个值∈[],,
∴在[﹣,]内存在唯一的x2,使=∈[]成立,
∴②是“滨湖函数”;
对于③,∵y=2x,2x•2﹣x=1,
∴③是“滨湖函数”;
对于④,y=lnx有零点,∴④一定不是y=lnx“滨湖函数”;
对于⑤,∵y=f(x),y=g(x)都是“滨湖函数”,且定义域相同,
∴对于定义域中每一个x1,都存在唯一的x2,使y=f(x1)f(x2)=1和y=g(x1)g(x2)=1成立,
∵两个x2不一定相等,
∴y=f(x1)g(x1)•f(x2)g(x2)=1不一定成立,
∴⑤不是“滨湖函数”.
故答案为:②③.
点评:
本题考查函数的性质的基本应用,解题时要认真审题,注意理解“滨湖函数”的概念.
三、解答题:本大题共6小题,共75分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.解答写在答题卷上的指定区域内.
16.(12分)(2012•资阳二模)△ABC中,角A、B、C对边分别是a、b、c,满足.
(Ⅰ)求角A的大小;
(Ⅱ)求的最大值,并求取得最大值时角B、C的大小.
考点:
余弦定理;平面向量数量积的运算;正弦函数的定义域和值域.
专题:
计算题.
分析:
(Ⅰ)通过化简向量的表达式,利用余弦定理求出A的余弦值,然后求角A的大小;
(Ⅱ)通过A利用2012年6月7日 17:54:00想的内角和,化简为C的三角函数,通过C的范围求出表达式的最大值,即可求出最大值时角B、C的大小.
解答:
解 (Ⅰ)由已知,
化为2bccosA=a2﹣b2﹣c2﹣2bc,(2分)
由余弦定理a2=b2+c2﹣2bccosA得4bccosA=﹣2bc,
∴,(4分)
∵0<A<π,∴.(6分)
(Ⅱ)∵,∴,.
=.(8分)
∵,∴,
∴当C+=,取最大值,
解得B=C=.(12分)
点评:
本题借助向量的数量积考查余弦定理以及三角函数的最值,考查计算能力.
17.(12分)如图,已知平行四边形ABCD中,AD=2,CD=,∠ADC=45°,AE⊥BC,垂足为E,沿直线AE将△BAE翻折成△B′AE,使得平面B′AE⊥平面AECD.连接B′D,P是B′D上的点.
(Ⅰ)当B′P=PD时,求证:CP⊥平面AB′D;
(Ⅱ)当B′P=2PD时,求二面角P﹣AC﹣D的余弦值.
考点:
用空间向量求平面间的夹角;直线与平面垂直的判定.
专题:
综合题.
分析:
(Ⅰ) 由已知,得出E′E⊥EC,建立空间直角坐标系.通过•=0,•=0得出CP⊥AB′,CP⊥AD,证出CP⊥平面AB′D;
(Ⅱ)设P(x,y,z),则=(x,y,z﹣1),=(2﹣x,1﹣y,﹣z),由=2得出P( ,,),分别求出面PAC 的法向量,平面DAC的法向量,利用向量的夹角求出二面角P﹣AC﹣D 的大小.
解答:
解:(Ⅰ)∵AE⊥BC,平面B′AE⊥平面AECD,∴E′E⊥EC.
如图建立空间直角坐标系,…(2分)
则A(0,1,0),B′(0,0,1),C(1,0,0),
D(2,1,0),E(0,0,0),P(1,).
=(0,﹣1,1),=(2,0,0),=(0,). …(4分)
∵•=0,∴CP⊥AB′
•=0,∴CP⊥AD
又AB′∩AD=A,
∴CP⊥平面AB′D; …(7分)
(Ⅱ)设P(x,y,z),则=(x,y,z﹣1),=(2﹣x,1﹣y,﹣z),
由=2得
解得x= y=,z=,
∴P( ,,)
=( ,,),=(1,﹣1,0)…(10分)
设面PAC 的法向量为=(x,y,z),
则.
取x=y=1,z=﹣3.,则=(1,1,﹣3),…(12分)
又平面DAC的法向量为=(0,0,1),
设二面角P﹣AC﹣D的大小为θ,则cosθ===. …(14分)
点评:
本题考查空间直线和平面垂直的判定,二面角大小求解.考查空间想象、推理论证能力.利用空间向量的方法,能降低思维难度,思路相对固定,是人们研究解决几何体问题又一有力工具.
18.(12分)某电视台举办的闯关节目共有五关,只有通过五关才能获得奖金,规定前三关若有失败即结束,后两关若有失败再给一次从失败的关开始继续向前闯的机会.已知某人前三关每关通过的概率都是,后两关每关通过的概率都是.
(1)求该人获得奖金的概率;
(2)设该人通过的关数为ξ,求随机变量ξ的分布列及数学期望.
考点:
离散型随机变量及其分布列;离散型随机变量的期望与方差.
专题:
计算题;概率与统计.
分析:
(1)设An(n=1,2,3,4,5)表示该人通过第n关,则该人获得奖金的概率为P=P(A1A2A3A4A5)+P()+P(),即可求得结论;
(2)确定变量的取值,求出相应的概率,即可求随机变量ξ的分布列及数学期望.
解答:
解:(1)设An(n=1,2,3,4,5)表示该人通过第n关,则An(n=1,2,3,4,5)相互独立,且P(An)=(n=1,2,3),P(A4)=P(A5)=
∴该人获得奖金的概率为P=P(A1A2A3A4A5)+P()+P()
=+2×=;
(2)ξ的可能取值为0,1,2,3,4,5,则
P(ξ=0)=;P(ξ=1)==;P(ξ=2)==;P(ξ=3)==;
P(ξ=4)==;P(ξ=5)=,
ξ的分布列为
ξ
0
1
2
3
4
5
P
∴Eξ=1×+2×+3×+4×+5×=.
点评:
本题考查概率的求法,考查离散型随机变量的分布列与数学期望,考查学生的计算能力,属于中档题.
19.(13分)已知抛物线P的方程是x2=4y,过直线l:y=﹣1上任意一点A作抛物线的切线,设切点分别为B、C.
(1)证明:△ABC是直角三角形;
(2)证明:直线BC过定点,并求出定点坐标.
考点:
恒过定点的直线;直线的一般式方程与直线的垂直关系.
专题:
直线与圆.
分析:
(1)设A(m,﹣1),B(x1,y1),C(x2,y2),利用导数的几何意义可得 =x1,化简得 ﹣2mx1﹣4=0.同理可得 ﹣2mx2﹣4=0,故有 x1+x2=2m,x1•x2=﹣4.计算AB和AC的斜率之积等于﹣1,从而得到AB⊥AC,即△ABC是直角三角形.
(2)求得BC所在的直线方程为 y﹣y1=(x﹣x1),化简为y=mx+1,显然过定点(0,1).
解答:
解:(1)证明:设A(m,﹣1),B(x1,y1),C(x2,y2).
∵抛物线P的方程是x2=4y,∴y′=.
∴=x1,∴+1=﹣mx1,∴﹣2mx1﹣4=0.
同理可得,﹣2mx2﹣4=0,∴x1+x2=2m,x1•x2=﹣4.
∵KAB•KAC=x1•x2==﹣1,
∴AB⊥AC,即△ABC是直角三角形.
(2)证明:BC所在的直线方程为 y﹣y1=(x﹣x1),
化简可得 y﹣=(x1+x2)(x1﹣x2),即 y=mx+1,
显然,当x=0时,y=1,故直线BC过定点(0,1).
点评:
本题主要考查函数的导数的几何意义,判断两条直线垂直的方法,直线过定点问题,属于中档题.
20.(13分)已知函数f(x)=,其中a>0.
(1)求f(x)的单调区间;
(2)是否存在实数a使f(x)<1在x∈R+上恒成立?若存在求出a的取值范围;若不存在说明理由.
考点:
利用导数研究函数的单调性;导数在最大值、最小值问题中的应用.
专题:
导数的综合应用.
分析:
(1)在定义域内解不等式f′(x)>0,f′(x)<0即得到函数的单调区间;
(2)若f(x)<1在x∈R+上恒成立,即ln(1+x)<ax在R+上恒成立.构造函数h(x)=ln(1+x)﹣ax(x∈R+),只需找满足不等式h(x)<0的a值即可.
解答:
解:(1)f′(x)=,设g(x)==1﹣﹣ln(1+x),
则g′(x)=(1+x)﹣2﹣=.
可知g(x)在(﹣1,0)上递增,在(0,+∞)上递减,
所以f(x)在(﹣1,0),(0,+∞)上是减函数,
即f(x)的单调递减区间为(﹣1,0),(0,+∞).
(2)若f(x)<1在x∈R+上恒成立,即ln(1+x)<ax在R+上恒成立.
设h(x)=ln(1+x)﹣ax(x∈R+),则h′(x)=﹣a,
①若a≥1,则x∈R+时,h′(x)<0恒成立,所以h(x)<h(0)=0符合题意;
②若a≤0,显然不符合题意;
③若0<a<1,则h′(x)=﹣a=0,有x=﹣1,所以x∈(0,)时h′(x)≥0,
所以y=h(x)在[0,﹣1]上为增函数,当x∈[0,﹣1]时,h(x)>h(0)=0,所以不符合题意.
综上,a≥1.
点评:
本题考查应用导数研究函数的单调性、最值问题,不等式的证明问题常转化为函数的最值处理.
21.(13分)已知正项数列{an}中a1=1,前n项和Sn满足2Sn=anan+1;数列{bn}是首项和公比都等于2的等比数列.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)求数列{anbn}的前n项和
(3)记f(n)=,Tn=,求证:.
考点:
数列递推式;数列的求和;等差数列与等比数列的综合.
专题:
等差数列与等比数列.
分析:
(1)通过2Sn=anan+1;推出数列的递推关系式,推出数列是等差数列,然后求数列{an}的通项公式;
(2)通过数列{bn}是首项和公比都等于2的等比数列,求出bn,利用错位相减法求解数列{anbn}的前n项和.
(3)通过f(n)=,化简Tn=的表达式,求出T1,T2,当n≥3时转化Tn,与Tn,然后证明.
解答:
解:(1)因为2Sn=anan+1;所以n=1时2S1=a1•a2,a1=1,所以a2=2,
∵2Sn=anan+1;∴2Sn+1=an+1an+2;
可得2an+1=an+1an+2﹣anan+1;
∵an>0∴an+2﹣an=2;
∵a1=1,a2=2,
∴数列{an}是等差数列,
an=n.
(2)数列{bn}是首项和公比都等于2的等比数列,所以bn=2n,数列{anbn}的前n项和
Sn=a1b1+a2b2+…+anbn=1×2+2×22+…+n×2n…①
2Sn=1×22+2×23+…+(n﹣1)×2n+n×2n+1…②
所以②﹣①得
Sn=n×2n+1﹣(2+22+…+2n)=(n﹣1)2n+1+2.
(3)证明∵f(n)=,
Tn=
=,
T1==,T2===,
当n≥3时Tn=
≥
=
又Tn=
=
综上
点评:
本题考查等差数列与等比数列综合应用,数列与不等式的综合应用,考查数列求和的方法,考查分析问题解决问题的能力.
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