2019届高考数学专题15平行垂直关系的证明
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培优点十五 平行垂直关系的证明
1.平行关系的证明
例1:如图,E ,F ,G ,H 分别是正方体1111ABCD A B C D -的棱BC ,1CC ,11C D ,1AA 的中点.
求证:
(1)EG ∥平面11BB D D ;
(2)平面BDF ∥平面11B D H .
【答案】(1)见解析;(2)见解析.
【解析】证明(1)如图,取11B D 的中点O ,连接GO ,OB ,
因为1112
OG B C BE ∥∥,所以BE OG ∥,所以四边形BEGO 为平行四边形,故OB EG ∥, 因为OB ?平面11BB D D ,EG ?平面11BB D D ,所以EG ∥平面11BB D D .
(2)由题意可知11BD B D ∥.连接HB ,1D F , 因为1BH D F ∥
,所以四边形1HBFD 是平行四边形,故1HD BF ∥ 又11
11=B D HD D ,=BD BF B ,所以平面BDF ∥平面11B D H .
2.垂直关系的证明
例2:如图,在三棱柱111ABC A B C -中,侧棱1AA ⊥底面ABC ,M 为棱AC 的中点.=AB BC ,=2AC ,12AA
(1)求证:1B C ∥平面1A BM ;
(2)求证:1AC ⊥平面1A BM ;
(3)在棱1BB 上是否存在点N ,使得平面1AC N ⊥平面11AA C C ?如果存在,求此时1
BN BB 的值;如果不存在,请说明理由.
【答案】(1)见解析;(2)见解析;(3)存在,12. 【解析】(1)证明:连接1AB 与1A B ,两线交于点O ,连接OM .
在1B AC △中,∵M ,O 分别为AC ,1AB 的中点,∴1OM B C ∥, 又∵OM ?平面1A BM ,1B C ?平面1A BM ,∴1B C ∥平面1A BM .
(2)证明:∵侧棱1AA ⊥底面ABC ,BM ?平面ABC ,∴1AA BM ⊥, 又∵M 为棱AC 的中点,=AB BC ,∴BM AC ⊥.
∵1=AA AC A ,1AA ,AC ?平面11ACC A ,∴BM ⊥平面11ACC A ,∴1BM AC ⊥ ∵=2AC ,∴=1AM .又∵12AA ,∴在1Rt ACC △和1Rt A AM △中,11tan tan 2AC C A MA ∠==
∴11AC C A MA ∠∠=, 即111190AC C C AC A MA C AC ∠+∠=∠+∠=?,∴11A M AC ⊥ ∵1BM A M M =,BM ,1A M ?平面1A BM ,∴1AC ⊥平面1A BM .
(3)解:当点N 为1BB 的中点,即
112BN BB =时,平面1AC N ⊥平面11AA C C
证明如下:
设1AC 的中点为D ,连接DM ,DN ,∵D ,M 分别为1AC ,AC 的中点,∴1DM CC ∥,
且1
12
DM CC =.又∵N 为1BB 的中点,∴DM BN ∥,且DM BN =, ∴四边形BNDM 为平行四边形,∴BM DN ∥,
∵BM ⊥平面11ACC A ,∴DN ⊥平面11AA C C .又∵DN ?平面1AC N , ∴平面1AC N ⊥平面11AA C C .
一、单选题
1.平面α外有两条直线m 和n ,如果m 和n 在平面α内的射影分别是1m 和1n ,给出下列四个命题:①11m n m n ⊥?⊥;②11m n m n ⊥?⊥;③1m 与1n 相交m ?与n 相交或重合;④1m 与1n 平行m ?与n 平行或重合;其中不正确的命题个数是( )
A .1
B .2
C .3
D .4
【答案】D
【解析】结合题意逐一分析所给的四个说法,在如图所示的正方体1111ABCD A B C D -中:
对于说法①:若取平面α为ABCD ,1m ,1n 分别为AC ,BD ,m n ,分别为11A C BD ,,
对点增分集训
满足11m n ⊥,但是不满足m n ⊥,该说法错误;对于说法②:若取平面α为11ADD A ,1m ,1n 分别为111A D AD ,,m n ,分别为111A C BD ,,满足m n ⊥,但是不满足11m n ⊥, 该说法错误;对于说法③:若取平面α为ABCD ,1m ,1n 分别为AC BD ,,m n ,分别为11AC BD ,,
满足1m 与1n 相交,但是m 与n 异面,该说法错误;对于说法④:若取平面α为11ADD A , 1m 、1n 分别为11A D AD ,,m 、n 分别为11A C BC ,,满足1m 与1n 平行,
但是m 与n 异面,该说法错误;综上可得:不正确的命题个数是4.本题选择D 选项.
2.已知m 、n 为两条不同的直线,α、β为两个不同的平面,则下列命题中正确的是( )
A .若l m ⊥,l n ⊥,且m n α?,,则l α⊥
B .若平面α内有不共线的三点到平面β的距离相等,则αβ∥
C .若m α⊥,m n ⊥,则n α∥
D .若m n ∥,n α⊥,则m α⊥
【答案】D
【解析】对于选项A ,若l m ⊥,l n ⊥,且m n α?,,则l 不一定垂直平面α,∵m 有可能和n 平行,
∴该选项错误;
对于选项B ,若平面α内有不共线的三点到平面β的距离相等,则α、β可能相交或平行,∴该选项错误;
对于选项C ,若m m n α⊥⊥,,则n 有可能在平面α内,∴该选项错误; 对于选项D ,由于两平行线中有一条垂直平面α,则另一条也垂直平面α,∴该选项正确,故答案为D .
3.给出下列四种说法:
①若平面αβ∥,直线a b αβ??,,则a b ∥;
②若直线a b ∥,直线a α∥,直线b β∥,则αβ∥;
③若平面αβ∥,直线a α?,则a β∥;
④若直线a α∥,a β∥,则αβ∥.其中正确说法的个数为( )
A .4个
B .3个
C .2个
D .1个
【答案】D
【解析】若平面αβ∥,直线a b αβ??,,则a b ,可异面;
若直线a b ∥,直线a α∥,直线b β∥,则αβ,可相交,此时a b ,平行两平面的交线; 若直线a α∥,a β∥,则αβ,可相交,此时a b ,平行两平面的交线; 若平面αβ∥,直线a α?,则a β与无交点,即a β∥;故选D .
4.已知m 、n 为两条不同的直线,α、β为两个不同的平面,则下列命题中正确的有( )
(1)m α?,n α?,m β∥,n βαβ?∥∥
(2)n m ∥,n m αα⊥?⊥
(3)αβ∥,m α?,n m n β??∥(4)m α⊥,m n n α⊥?∥
A .0个
B .1个
C .2个
D .3 【答案】B
【解析】由m α?,n α?,m β∥,n β∥,若a b ,相交,则可得αβ∥,若a b ∥,则α与β可能平行也可能相交,故(1)错误;
若m n ∥,n α⊥根据线面垂直的第二判定定理可得m α⊥,故(2)正确; 若αβ∥,m α?,n β?,则m n ∥或m n ,异面,故(3)错误; 若m α⊥,m n ⊥,则n α∥或n α?,故(4)错误;故选B .
5.如图,在正方体1111ABCD A B C D -中,M N P ,,分别是1111C D BC A D ,,的中点,则下列命题正确的是( )
A .MN AP ∥
B .1MN BD ∥
C .11MN BB
D D ∥平面
D .MN BDP ∥平面 【答案】C
【解析】A :MN 和AP 是异面直线,故选项不正确;
高中数学选修2-2推理与证明教(学)案及章节测试及答案
推理与证明 一、核心知识 1.合情推理 (1)归纳推理的定义:从个别事实中推演出一般性的结论,像这样的推理通常称为归纳推理。归纳推理是由部分到整体,由个别到一般的推理。 (2)类比推理的定义:根据两个(或两类)对象之间在某些方面的相似或相同,推演出它们在其他方面也相似或相同,这样的推理称为类比推理。类比推理是由特殊到特殊的推理。 2.演绎推理 (1)定义:演绎推理是根据已有的事实和正确的结论(包括定义、公理、定理等)按照严格的逻辑法则得到新结论的推理过程。演绎推理是由一般到特殊的推理。 (2)演绎推理的主要形式:三段论 “三段论”可以表示为:①大前题:M 是P②小前提:S 是M ③结论:S 是 P。其中①是大前提,它提供了一个一般性的原理;②是小前提,它指出了一个特殊对象;③是结论,它是根据一般性原理,对特殊情况做出的判断。 3.直接证明 直接证明是从命题的条件或结论出发,根据已知的定义、公理、定理,直接推证结论的真实性。直接证明包括综合法和分析法。 (1)综合法就是“由因导果” ,从已知条件出发,不断用必要条件代替前面的条件,直至推出要证的结论。 (2)分析法就是从所要证明的结论出发,不断地用充分条件替换前面的条件或者一定成立的式子,可称为“由果索因” 。要注意叙述的形式:要证 A,只要证 B,B 应是 A 成立的充分条件. 分析法和综合法常结合使用,不要将它们割裂开。 4反证法 (1)定义:是指从否定的结论出发,经过逻辑推理,导出矛盾,证实结论的否定是错误的,从而肯定原结论是正确的证明方法。 (2)一般步骤:(1)假设命题结论不成立,即假设结论的反面成立;②从假设出发,经过推理论证,得出矛盾;③从矛盾判定假设不正确,即所求证命题正
高考推理与证明真题汇编理科数学(解析版)
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高中数学专题讲义-直接证明与间接证明
题型一:综合法 【例1】若 11 0a b <<,则下列结论不正确的是 ( ) A.22a b < B.2ab b < C.2b a a b +> D.a b a b -=- 【例2】如果数列{}n a 是等差数列,则( )。 (A )1845a a a a +<+ (B ) 1845a a a a +=+ (C )1845a a a a +>+ (D )1845a a a a = 【例3】在△ABC 中若2sin b a B =,则A 等于( ) (A)003060或 (B)004560或 (C)0060120或 (D)0030150或 【例4】下列四个命题:①若1 02 a << ,则()()cos 1cos 1a a +<-;②若01a <<,则11a -1a >+>2a ;③若x 、y ∈R ,满足2y x =,则()2log 22x y +的最小值是7 8;④ 若a 、b ∈R ,则221a b ab a b +++>+。其中正确的是( )。 (A) ①②③ (B) ①②④ (C) ②③④ (D) ①②③④ 【例5】下面的四个不等式:①ca bc ab c b a ++≥++222;②()4 1 1≤ -a a ;③2≥+a b b a ;④()()()2 2222bd ac d c b a +≥+?+.其中不成立的有 (A )1个 (B )2个 (C )3个 (D )4个 【例6】已知,a b R ∈且,0a b ≠,则在① ab b a ≥+222;②2≥+b a a b ; 典例分析 板块二.直接证明与 间接证明
③2 )2 (b a ab +≤;④2)2(222b a b a +≤+这四个式子中,恒成立的个数是 ( ) A 1个 B 2个 C 3个 D 4个 【例7】已知c b a ,,均大于1,且4log log =?c b c a ,则下列各式中,一定正确的是 ( ) A b ac ≥ B c ab ≥ C a bc ≥ D c ab ≤ 【例8】已知不等式1()()9,a x y x y ++≥对任意正实数x ,y 恒成立,则正实数a 的最小值是 ( ) A .2 B .4 C .6 D .8 【例9】α、β为锐角()sin a αβ=+,sin sin b αβ=+,则a 、b 之间关系为 ( ) A .a b > B .b a > C .a b = D .不确定 【例10】设M 是ABC ?内一点,且AB AC ?=u u u r u u u r 30BAC ∠=?,定义()(,,)f M m n p =, 其中m 、n 、p 分别是MBC ?,MCA ?,MAB ?的面积,若1 ()(,,)2 f P x y =,则14x y + 的最小值是 ( ) A .8 B .9 C .16 D .18 【例11】若函数32)1(2++-=mx x m y 是偶函数,则)4 3(-f ,)1(2+-a a f (a ∈R ) 的大小关系是)4 3(-f )1(2+-a a f . 【例12】设≥++=++>>>c b a c b a c b a 111 ,1,0,0,0则若 【例13】函数()y f x =在(0,2)上是增函数,函数()2y f x =+是偶函数,则 ()1f ,()2.5f ,()3.5f 的大小关系是 . 【例14】已知 5,2==b a ρρ,向量b a ρρ与的 夹角为0 120,则a b a ρρρ.)2(-=
新课标高中数学《推理与证明》知识归纳总结
《推理与证明》知识归纳总结 第一部分 合情推理 学习目标: 了解合情推理的含义(易混点) 理解归纳推理和类比推理的含义,并能运用它进行简单的推理(重点、难点) 了解合情推理在数学发展中的作用(难点) 一、知识归纳: 合情推理可分为归纳推理和类比推理两类: 归纳推理: 1.归纳推理:由某类事物的部分对象具有某些特征,推出该类事物的全部对象具有这些特征的推理,或者由个别事实概括出一般结论的推理,称为归纳推理.简言之,归纳推理是由部分到整体、由个别到一般的推理. 2.归纳推理的一般步骤: 第一步,通过观察个别情况发现某些相同的性质; 第二步,从已知的相同性质中推出一个明确表述的一般命题(猜想). 思考探究: 1.归纳推理的结论一定正确吗? 2.统计学中,从总体中抽取样本,然后用样本估计总体,是否属归纳推理? 题型1 用归纳推理发现规律 1、观察 < < ;….对于任意正实数,a b , ≤成立的一个条件可以是 ____. 点拨:前面所列式子的共同特征特征是被开方数之和为22,故22=+b a
2、蜜蜂被认为是自然界中最杰出的建筑师,单个蜂 巢可以近似地看作是一个正六边形,如图为一组蜂 巢的截面图. 其中第一个图有1个蜂巢,第二个图 有7个蜂巢,第三个图有19个蜂巢,按此规律,以 ()f n 表示第n 幅图的蜂巢总数.则(4)f =_____;()f n =___________. 【解题思路】找出)1()(--n f n f 的关系式 [解析],1261)3(,61)2(,1)1(++=+==f f f 37181261)4(=+++=∴f 133)1(6181261)(2+-=-+++++=∴n n n n f 总结:处理“递推型”问题的方法之一是寻找相邻两组数据的关系 类比推理 1.类比推理:由两类对象具有某些类似特征和其中一类对象的某些已知特征,推出另一类对象也具有这些特征的推理.简言之,类比推理是由特殊到特殊的推理. 2.类比推理的一般步骤: 第一步:找出两类对象之间可以确切表述的相似特征; 第二步:用一类对象的已知特征去推测另一类对象的特征,从而得出一个猜想. 思考探究: 1.类比推理的结论能作为定理应用吗? 2.(1)圆有切线,切线与圆只交于一点,切点到圆心的距离等于半径.由此结论如何类比到球体? (2)平面内不共线的三点确定一个圆.由此结论如何类比得到空间的结论? 题型2 用类比推理猜想新的命题 [例]已知正三角形内切圆的半径是高的 13,把这个结论推广到空间正四面体,类似的结论是______. 【解题思路】从方法的类比入手 [解析]原问题的解法为等面积法,即h r ar ah S 3121321=??== ,类比问题的解法应为等体积法, h r Sr Sh V 4131431=??==即正四面体的内切球的半径是高4 1 总结:(1)不仅要注意形式的类比,还要注意方法的类比 (2)类比推理常见的情形有:平面向空间类比;低维向高维类比;等差数列与等比数列类比;实数集的性质向复数集的性质类比;圆锥曲线间的类比等
历年高考数学真题精选46 推理与证明
历年高考数学真题精选(按考点分类) 专题46 推理与证明(学生版) 一.选择题(共9小题) 1.(2019?新课标Ⅱ)在“一带一路”知识测验后,甲、乙、丙三人对成绩进行预测.甲:我的成绩比乙高. 乙:丙的成绩比我和甲的都高. 丙:我的成绩比乙高. 成绩公布后,三人成绩互不相同且只有一个人预测正确,那么三人按成绩由高到低的次序为() A.甲、乙、丙B.乙、甲、丙C.丙、乙、甲D.甲、丙、乙2.(2019?新课标Ⅰ)古希腊时期,人们认为最美人体的头顶至肚脐的长度与肚脐至足底的 长度之比是5151 (0.618 -- ≈,称为黄金分割比例),著名的“断臂维纳斯”便是如此.此 外,最美人体的头顶至咽喉的长度与咽喉至肚脐的长度之比也是51 - .若某人满足上述两 个黄金分割比例,且腿长为105cm,头顶至脖子下端的长度为26cm,则其身高可能是( ) A.165cm B.175cm C.185cm D.190cm 3.(2017?新课标Ⅱ)甲、乙、丙、丁四位同学一起去问老师询问成语竞赛的成绩.老师说:你们四人中有2位优秀,2位良好,我现在给甲看乙、丙的成绩,给乙看丙的成绩,给丁看甲的成绩.看后甲对大家说:我还是不知道我的成绩.根据以上信息,则() A.乙可以知道四人的成绩B.丁可以知道四人的成绩 C.乙、丁可以知道对方的成绩D.乙、丁可以知道自己的成绩4.(2016?新课标Ⅲ)某旅游城市为向游客介绍本地的气温情况,绘制了一年中各月平均最高气温和平均最低气温的雷达图,图中A点表示十月的平均最高气温约为15C ?,B点表示
四月的平均最低气温约为5C ?,下面叙述不正确的是( ) A .各月的平均最低气温都在0C ?以上 B .七月的平均温差比一月的平均温差大 C .三月和十一月的平均最高气温基本相同 D .平均最高气温高于20C ?的月份有5个 5.(2016?北京)袋中装有偶数个球,其中红球、黑球各占一半.甲、乙、丙是三个空盒.每 次从袋中任意取出两个球,将其中一个球放入甲盒,如果这个球是红球,就将另一个放入乙盒,否则就放入丙盒.重复上述过程,直到袋中所有球都被放入盒中,则( ) A .乙盒中黑球不多于丙盒中黑球 B .乙盒中红球与丙盒中黑球一样多 C .乙盒中红球不多于丙盒中红球 D .乙盒中黑球与丙盒中红球一样多 6.(2014?北京)学生的语文、数学成绩均被评定为三个等级,依次为“优秀”“合格”“不 合格”.若学生甲的语文、数学成绩都不低于学生乙,且其中至少有一门成绩高于乙,则称“学生甲比学生乙成绩好”.如果一组学生中没有哪位学生比另一位学生成绩好,并且不存在语文成绩相同、数学成绩也相同的两位学生,则这一组学生最多有( ) A .2人 B .3人 C .4人 D .5人 7.(2013?广东)设整数4n ,集合{1X =,2,3,?,}n .令集合{(S x =,y ,)|z x ,y , z X ∈,且三条件x y z <<,y z x <<,z x y <<恰有一个成立}.若(x ,y ,)z 和(z ,w ,)x 都在S 中,则下列选项正确的是( )
三年高考(2017-2019)各地文科数学高考真题分类汇总:推理与证明
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1 2020年高考理科数学《推理与证明》题型归纳与训练 合情推理与演绎推理 题型一 归纳推理 1 与数字有关的等式的推理 【易错点】 例1观察下列等式: ????sin π3-2+????sin 2π3-2=43 ×1×2; ????sin π5-2+????sin 2π5-2+????sin 3π5-2+????sin 4π5-2=43×2×3; ????sin π7-2+????sin 2π7-2+????sin 3π7-2+…+????sin 6π7-2=43×3×4; ????sin π9-2+????sin 2π9-2+????sin 3π9-2+…+????sin 8π9-2=43 ×4×5; … 照此规律,????sin π2n +1-2+????sin 2π2n +1-2+????sin 3π2n +1-2+…+??? ?sin 2n π2n +1- 2=__________. 【答案】 4 3 ×n ×(n +1) 【解析】观察等式右边的规律:第1个数都是4 3,第2个数对应行数n ,第3个数为n +1. 2 与不等式有关的推理 例2已知a i >0(i =1,2,3,…,n ),观察下列不等式: a 1+a 2 2≥a 1a 2; a 1+a 2+a 33≥3 a 1a 2a 3; a 1+a 2+a 3+a 44≥4 a 1a 2a 3a 4; … 照此规律,当n ∈N *,n ≥2时,a 1+a 2+…+a n n ≥______. 【答案】 n a 1a 2…a n 【解析】 根据题意得a 1+a 2+…+a n n ≥n a 1a 2…a n (n ∈N *,n ≥2). 3 与数列有关的推理 例3观察下列等式:
2018高考文科数学推理与证明专项100题(WORD版含答案)
2018高考文科数学推理与证明专项100题(WORD版含答案)1. 下列说法中正确的是() A.当a>1时,函数y=a x是增函数,因为2>1,所以函数y=2x是增函数,这种推理是合情推理 B.在平面中,对于三条不同的直线a,b,c,若a∥b,b∥c,则a∥c,将此结论放到空间中也是如此.这种推理是演绎推理 C.命题的否定是¬P:?x∈R,e x>x D.若分类变量X与Y的随机变量K2的观测值k越小,则两个分类变量有关系的把握性越小 2. 以下数表的构造思路源于我国南宋数学家杨辉所著的《详解九章算术》一书中的“杨辉三角性”. 该表由若干行数字组成,从第二行起,每一行中的数字均等于其“肩上”两数之和,表中最后一行仅有一个数,则这个数为() A.2017×22015B.2017×22014C.2016×22015D.2016×22014 3. 用反证法证明命题:“若a,b∈R,则函数f(x)=x3+ax﹣b至少有一个零点”时,假设应为() A.函数没有零点B.函数有一个零点 C.函数有两个零点D.函数至多有一个零点 4. 分析法又叫执果索因法,若使用分析法证明:设a<b<c,且a+b+c=0,求证:b2﹣ac< 3c2,则证明的依据应是() A.c﹣b>0 B.c﹣a>0 C.(c﹣b)(c﹣a)>0 D.(c﹣b)(c﹣a)<0 5. 有一段演绎推理是这样的“所有边长都相等的多边形为凸多边形,菱形是所有边长都相等的凸多边形,所有菱形是正多边形”结论显然是错误的,是因为() A.大前提错误B.小前提错误C.推理形式错误D.非以上错误 6.
我们知道,在边长为a的正三角形内任一点到三边的距离之和为定值,类比上述结论,在棱长为a的正四面体内任一点到其四个面的距离之和为定值,此定值为() A.B.C.D.a 7. 定义:“回文”是指正读反读都能读通的句子,它是古今中外都有的一种修辞方式和文字游戏,如“我为人人,人人为我”等.在数学中也有这样一类数字有这样的特征,称为回文数.设n是一任意自然数.若将n的各位数字反向排列所得自然数n1与n相等,则称n 为一回文数.例如,若n=1234321,则称n为一回文数;但若n=1234567,则n不是回文数.则下列数中不是回文数的是() A.187×16 B.1112C.45×42 D.2304×21 8. 学校计划在周一至周四的艺术节上展演《雷雨》、《茶馆》、《天籁》和《马蹄声碎》四部话剧,每天一部.受多种因素影响,话剧《雷雨》不能在周一和周四上演;《茶馆》不能在周一和周三上演;《天籁》不能在周三和周四上演;《马蹄声碎》不能在周一和周四上演.那么下列说法正确的是() A.《雷雨》只能在周二上演 B.《茶馆》可能在周二或周四上演 C.周三可能上演《雷雨》或《马蹄声碎》 D.四部话剧都有可能在周二上演 9. 小赵、小钱、小孙、小李四位同学被问到谁去过长城时, 小赵说:我没去过; 小钱说:小李去过; 小孙说;小钱去过; 小李说:我没去过. 假定四人中只有一人说的是假话,由此可判断一定去过长城的是() A.小赵B.小李C.小孙D.小钱 10. 设△ABC的三边长分别为a、b、c,△ABC的面积为S,内切圆半径为r,则,类比这个结论可知:四面体S﹣ABC的四个面的面积分别为S1、S2、S3、S4,内切球半径为R,四面体S﹣ABC的体积为V,则R=()