江苏省苏北六市2021届高三第二次调研测试数学(文科)试题
江苏省苏北六市【最新】高三第二次调研测试数学(文科)
试题
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、填空题
1.已知集合U ={﹣1,0,1,2,3},A ={﹣1,0,2},则A U
=_______.
2.已知复数1z a i =+,234z i =-,其中i 为虚数单位,若1
2
z z 为纯虚数,则实数a 的值为_______.
3.某班60名学生参加普法知识竞赛,成绩都在区间[40100],
上,其频率分布直方图如图所示,则成绩不低于60分的人数为___.
4.如图是一个算法流程图,则输出的S 的值为_______.
5.在长为12 cm 的线段AB 上任取一点C ,以线段AC ,BC 为邻边作矩形,则该矩形的面积大于32 cm 2的概率为____.
6.在△ABC 中,已知AB =1,AC
,B =45°,则BC 的长为_______.
7.在平面直角坐标系xOy 中,已知双曲线C 与双曲线2
2
13
y x -=有公共的渐近线,且
经过点P(﹣2
,则双曲线C 的焦距为_______.
8.在平面直角坐标系xOy 中,已知角α,β的始边均为x 轴的非负半轴,终边分别经过点A(1,2),B(5,1),则tan(α﹣β)的值为_______.
9.设等比数列{}n a 的前n 项和为n S .若396,,S S S 成等差数列,且83a =,则5a 的值为________.
10.已知a ,b ,c 均为正数,且abc =4(a +b ),则a +b +c 的最小值为_______.
11.在平面直角坐标系xOy 中,若动圆C
上的点都在不等式组33030
x x x ≤??
+≥??
++≥?表示的
平面区域内,则面积最大的圆C 的标准方程为_______.
12.设函数31
0()2320
x e x f x x mx x ,,-?->?=?
?--≤?(其中e 为自然对数的底数)有3个不同的零点,则实数m 的取值范围是_______.
13.在平面四边形ABCD 中,已知1AB =,4BC =,2CD =,3DA =,则AC BD ?的值为________
14.已知a 为常数,函数(
)f x =2
3
-
,则a 的所有值为____.
二、解答题
15.在平面直角坐标系xOy 中,设向量()cos sin a αα=,
,()sin cos b ββ=-,,12c ??=- ? ??
?
,. (1)若a b c +=,求sin ()αβ-的值; (2)设5π
6
α=
,0πβ<<,且()
//a b c +,求β的值. 16.如图,在三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,AB = AC ,点E ,F 分别在棱BB 1 ,CC 1上(均异于端点),且∠ABE =∠ACF ,AE ⊥BB 1,AF ⊥CC 1. 求证:(1)平面AEF ⊥平面BB 1C 1C ; (2)BC // 平面AEF .
17.如图,在平面直角坐标系xOy中,B1,B2是椭圆
22
22
1(0)
x y
a b
a b
+=>>的短轴端
点,P是椭圆上异于点B1,B2的一动点.当直线PB1的方程为3
y x时,线段PB1
的长为.
(1)求椭圆的标准方程;
(2)设点Q满足:QB1⊥PB1,QB2⊥PB2,求证:△PB1B2与△QB1B2的面积之比为定值.
18.将一铁块高温融化后制成一张厚度忽略不计、面积为100dm2的矩形薄铁皮(如图),并沿虚线l1,l2裁剪成A,B,C三个矩形(B,C全等),用来制成一个柱体.现有两种方案:
方案①:以1l为母线,将A作为圆柱的侧面展开图,并从B,C中各裁剪出一个圆形作为圆柱的两个底面;
方案②:以1l为侧棱,将A作为正四棱柱的侧面展开图,并从B,C中各裁剪出一个正方形(各边分别与1l或2l垂直)作为正四棱柱的两个底面.
(1)设B,C都是正方形,且其内切圆恰为按方案①制成的圆柱的底面,求底面半径;(2)设1l的长为x dm,则当x为多少时,能使按方案②制成的正四棱柱的体积最大?
19.设等比数列1a , 2a , 3a , 4a 的公比为q ,等差数列1b , 2b , 3b , 4b 的公差为d ,且q≠1,d≠0.记i i i c a b =+ (i =1,2,3,4). (1)求证:数列1c , 2c , 3c 不是等差数列;
(2)设11a =,q =2.若数列1c , 2c , 3c 是等比数列,求2b 关于d 的函数关系式及其定义域;
(3)数列1c , 2c , 3c , 4c 能否为等比数列?并说明理由. 20.设函数()sin (0)f x x a x a =->.
(1)若函数()y f x =是R 上的单调函数,求实数a 的取值范围; (2)设a =
1
2
,()()ln 1g x f x b x =++(b R ∈,0b ≠),()g x '是()g x 的导函数.①若对任意的x >0,()g x '>0,求证:存在0x ,使0()g x <0;
②若1212()()()g x g x x x =≠,求证:12x x <24b .
参考答案
1.{}1,3 【解析】
{}10123U =-,,,,,{}102A ,,=-
则{}13U C A =,
2.
43
【解析】
()()()()1234343434343425
a i i z a i
a ai i z i i i +++++-===--+ 1
2
z z 为纯虚数, 340a ∴-=
则43
a = 3.30 【解析】 由题意可得:
()400.0150.0300.0250.0051030?+++?=
则成绩不低于60分的人数为30人 4.125 【解析】
1S =,14i =<
155S =?=,1124i =+=< 5525S =?=,2134i =+=<
255125S =?=,314i =+=,结束循环
则输出的125S = 5.
13
【解析】
设AC x =,则12BC x =-,矩形的面积为2
(12)12S AC BC x x x x =?=-=-.
∵21232x x -> ∴48x <<
由几何概率的求解公式可得:该矩形的面积大于232cm 的概率为841
123
P -==. 故答案为
1
3
. 点睛:(1)当试验的结果构成的区域为长度、面积、体积等时,要考虑使用几何概型求解; (2)利用几何概型求概率时,关键是试验的全部结果构成的区域和事件发生的区域的寻找,有时需要设出变量,在坐标系中表示所需要的区域;
(3)几何概型有两个特点:一是无限性,二是等可能性,基本事件可以抽象为点,尽管这些点是无限的,但它们所占据的的区域是有限的,因此可用“比例解法”求解几何概型的概率.
6 【解析】
222
cos 2AB BC AC B AB BC +-=
?
即212
22BC BC
+-=
化简得:210BC -=
解得2
BC =
7.【解析】
2
2
13
y x -=的渐近线方程为y =
设双曲线C 的方程为22
221x y a b
-=,代入(2-
2243
1a b
b a
?-=???
?=??,解得2239a b ?=?=? 则212c =
,c =, 则双曲线C
的焦距为2c =8.
9
7
【解析】
由题意得:tan 2α=,1tan 5
β=
()1
295tan 2715
αβ-
-=
=+ 9.6- 【分析】
解法1 根据等比数列的前n 项公式,由396S ,S ,S 成等差数列,可得9362,1S S S q =+=明显不适合,所以有(
)()()9
3
6
11
1
1112111a q a q a q q
q q
---?=+---,解得3
1
2
q
=-或31q = (舍去),
可求得5a ;
解法2由396S ,S ,S 成等差数列,可得9362S S S =+,即()96362S S S S -=-,即
()()7894562a a a a a a ++=-++,即()()623211211a q q q a q q q ++=-++,可求得
31
2
q =-,可求得5a .
【详解】
解法1 设等比数列{}n a 的公比为q ,由396S ,S ,S 成等差数列,可得9362,1S S S q =+=明显不适合,所以有(
)()()9
3
6
11
1
1112111a q a q a q q
q q
---?
=+---,整理得6
3210q
q --=,解得
31
2
q =-或31q = (舍去),又83a =,故3583(2)6a a q -==?-=-.
解法2 设等比数列{}n a 的公比为q ,由396S ,S ,S 成等差数列,可得9362S S S =+,即
()96362S S S S -=-,
即()()7894562a a a a a a ++=-++,即(
)()6
2
3
2
11
211a q q q
a q q q ++=-++,
因为1
0a ≠,
0q ≠,且210q q ++>,
所以3
12
q =-
,又83a =,故3
583(2)6a a q -==?-=-. 故答案为:6-. 【点睛】
本题考查等比数列的通项和前n 项的和之间的转化求解问题,以及等差数列的等差中项的相应运用,属于基础题. 10.8 【解析】
()4abc a b =+
()4a b c ab
+∴=
()
444448a b a b c a b a b ab
b a +++=++
=++
+≥=+= 11.22(1)4x y -+= 【解析】
如图:
可得不等式组表示的平面区域,围成的三角形为等边三角形,则面积最大的圆为三角形内切
圆,圆心为()10
,,半径为2,所以圆C 的标准方程为()2
214x y -+= 12.()1,+∞
【解析】
当0x >时,存在一个零点,故当0x ≤有两个零点,()3
32f x x mx =-- ()′2
33f x x m =-,若0m ≤时,()′
0f x ≥,函数()f x 在0x ≤时单调递增,不会有两个
零点,故舍去;当0m >时函数()f x 在区间(∞-,
上单调递增,在区间()
上
单调递减,又()020f =-<所以(0f >时有两个零点,解得1m > 故m 的取值范围是()1,+∞
点睛:本题考查了分段函数零点问题,由题目条件可以得到一个零点,然后利用导数,求导,根据单调性,满足当极大值点大于零时存在另外两个零点即可,本题重点考察了导数的运用,属于中档题 13.10 【解析】
因为AB +BC =DA +DC =5,所以将四边形放入椭圆内,A 、C 为左右两个焦点,不妨令椭圆方
程为()22
2210x y a b a b
+=>>,设()()1122,,,B x y D x y ,则2a =5,
由焦半径公式得121,3ex a ex a +=+=,两式相减得()212e x x -=, 而()212
22410AC BD c x x c a e
?=-=?
==.
点睛:本题考查了四边形内两对角线向量的数量积,本题在解答时依据题目条件将其转化为椭圆内的四边形,其中两个点作为焦点,然后由焦半径公式计算出另外两个点的关系式,最后求出向量的结果,有一定难度. 14.1
44
, 【解析】
由题意得函数()f x 为奇函数.
∵函数(
)f x =
∴
()f x
=
'
令()0f x '==
,则2
1
a x a =
+. ∵函数()f x 的最小值为23
- ∴0a >
∴()0f x '>,得2(1)[(1)]0
a a a x --
+>.
①当01a <<时,函数()f x
的定义域为[,由()0f x '>
得x ≤<
x ≤,由()0f x '<
得
x <<()f x
在[
,
上为增函数,在(
上为减函数.
∵(f =
,f =
, ∴min 2
()13
f x f a ===-
-,则14a = ②
当1a >时,函数(
)f x 的定义域为[1,1]-,由()0f x '>得
x <<
,()0
f x '<得1x -≤<
1x <≤,函数()f x
在(
上为增函数,在[1,
-
,为减函数.
∵(f =(1)f =
∴min 2()13
f x f a ==-=--,则4a =. 综上所述,1
4
a =或4a =. 故答案为4,
14
. 15.(1)1sin ()2αβ-=-;(2)π2
β=.
【分析】
(1)利用向量的数量积转化求解两角差的三角函数即可;(2)通过向量平行,转化求解角的大小即可. 【详解】
解:(1)因为()cos sin a αα=,,()sin cos b ββ=-,,()
12c =-,
所以1a b c ===,
且()cos sin sin cos sin a b αβαβαβ?=-+=-. 因为a b c +=,所以2
2a b
c +=,即22
21a a b b +?+=,
所以12sin ()11αβ+-+=,即1sin ()2αβ-=-.
(2)因为5π6
α=
,所以()
312=-,a .
依题意,1sin cos 2b c ββ??
+=--+ ? ???
,.
因为()
//a b c +,所以)(
)11cos sin 022
ββ---=.
化简得,11sin 22
ββ=,所以()π1
sin 32β-=.
因为0πβ<<,所以ππ2π
333β-<-<.
所以ππ36β-=,即π
2
β=.
【点睛】
本题考查向量的数量积与三角函数的化简求值考查计算能力,属于中档题. 16.(1)证明见解析;(2)证明见解析. 【解析】
试题分析:(1)在三棱柱111ABC A B C -中,1BB //1CC ,由1AF CC ⊥可推出1AF BB ⊥,再根据1AE BB ⊥,可证1BB ⊥平面AEF ,从而可证平面AEF ⊥平面11BB C C ;(2)根据1AE BB ⊥,1AF CC ⊥,ABE ACF ∠=∠,AB AC =,可证Rt AEB ?≌Rt AFC ?,结合(1),可推出四边形BEFC 是平行四边形,即可证明BC //平面AEF . 试题解析:证明:(1)在三棱柱111ABC A B C -中,1BB //1CC . ∵1AF CC ⊥ ∴1AF BB ⊥
又∵1AE BB ⊥,AE AF A ?=,AE ,AF
?平面AEF . ∴1BB ⊥平面AEF
又∵1BB
?平面11BB C C ∴平面AEF ⊥平面11BB C C
(2)∵1AE BB ⊥,1AF CC ⊥,ABE ACF ∠=∠,AB AC = ∴Rt AEB ?≌Rt AFC ? ∴BE CF =
又由(1)知,BE //CF .
∴四边形BEFC 是平行四边形,从而BC //EF . 又∵BC ?平面AEF ,EF ?平面AEF ∴BC //平面AEF .
17.(1)221189
x y +=;
(2)2 【解析】
试题分析:()1由3y x =+中,令0x =,得3y =,求出b = 3,然后1PB =()2
182a = QB 1的斜率为10
03
QB x k y =-
-,表示直线QB 1的方程和QB 2的方程,求出两点
坐标关系,代入
1212
1
PB B QB B S x S x ??=
,求出结果 解析:设()00P x y ,
,()11Q x y ,. (1)在3y x =+中,令0x =,得3y =,从而b = 3.
由222193
x y a y x ,?+=???=+?
得()222319x x a ++=,所以20269a x a =-+. 因为
10PB x =
=,
所以22
69a a
=+,解得2
18a =. 所以椭圆的标准方程为22
1189
x y +=.
(2)直线PB 1的斜率为100
3
PB y k x -=
,由11QB PB ⊥,所以直线QB 1的斜率为1003
QB x k y =-
-. 于是直线QB 1的方程为:
033x y x y =-+-. 同理,QB 2的方程为:0
033
x y x y =-
-+. 联立两直线方程,消去y ,得2010
9
y x x -=.
因为()00P x y ,在椭圆221189x y +=上,所以22001189
x y +=,从而22
0092x y -=-.
所以0
12
x x =-,所以
1212012PB B QB B S x S x ??==. 18.(1)
r
=(2)【解析】
试题分析:(1)设所得圆柱的半径为 r dm ,根据矩形薄铁皮的面积为1002dm ,即可求得r
的值;(2)设所得正四棱柱的底面边长为a dm ,根据题意得2
20.x a a x ?≤???
?≤??,.方法一:表示出正
四棱柱的体积3
2
04
400
x x V a x x x
?
<≤??=≤?
?>??
,,,构造函数,求得单调性,即可求得函数的最
大值,从而得体积最大值及x 的值;方法二:表示出x 的范围,从而得到a 的范围,再表示出正四棱柱的体积,即可求得最大值及x 的值.
试题解析:(1)设所得圆柱的半径为 r dm ,则()2π24100r r r +?=,
解得
r =
(2)设所得正四棱柱的底面边长为a dm ,则2
1004x a a a x ?≤????≤-??,,即220.x a a x ?
≤???
?≤??
, 方法一:
所得正四棱柱的体积3
2
04
400
x x V a x x x
?
<≤??=≤?
?>??,
,
记函数(
)3
04400
x x p x x x
?
<≤??
=?
?>??
,,则
()p x 在(0
上单调递增,在)
?+∞?
上单调递减.
∴当
x =时,()max p
x =.
∴
当x =,a =
时,max V = 3. 方法二:
20
2
a x a
≤≤
,从而a
所得正四棱柱的体积22
2020V a x a a a ??
=≤=≤
???
∴当a =,x =时,max V = 3.
答:(1dm ;
(2)当x 为时,能使按方案②制成的正四棱柱的体积最大. 19.(1)见解析;(2)见解析;(3)见解析 【解析】
试题分析:()1假设数列123c c c ,
,是等差数列,推出123a a a ==,这与1q ≠矛盾,假设不成立()2求出12n n a -=,根据题意得2213c c c =,代入化简得到2
23b d d =+,算出结果()
3设c 1,c 2,c 3,c 4成等比数列,列出关系式,解得11a c =,代入推出矛盾
解析:(1)假设数列123c c c ,
,是等差数列, 则2132c c c =+,即()()()2211332a b a b a b +=+++.
因为12b b ,
, 3b 是等差数列,所以2132b b b =+.从而2132a a a =+. 又因为12a a ,
, 3a 是等比数列,所以2213a a a =. 所以123a a a ==,这与1q ≠矛盾,从而假设不成立.
所以数列123c c c ,
,不是等差数列. (2)因为11a =,2q =,所以1
2n n a -=.
因为2213c c c =,所以()()()2
222214b b d b d +=+-++,即2
23b d d =+,
由2220c b =+≠,得2320d d ++≠,所以1d ≠-且2d ≠-.
又0d ≠,所以2
23b d d =+,定义域为{}
120d R d d d ∈≠-≠-≠,
,. (3)设c 1,c 2,c 3,c 4成等比数列,其公比为q 1, 则()()2
2
11111a q c q -=-,⑤
将①+③-2×②得,()()2
2
111111a q q c q q -=-,⑥
将②+④-2×③得,()()22
111111a q q c q q -=-,⑥ 因为10a ≠,1q ≠,由⑤得10c ≠,11q ≠. 由⑤⑥得1q q =,从而11a c =.
代入①得10b =. 再代入②,得0d =,与0d ≠矛盾. 所以c 1,c 2,c 3,c 4不成等比数列.
点睛:本题考查了数列的证明,运用反证法证明数列不是等差数列,反证法一般步骤,先假设成立,然后代入计算、化简,推导出和条件或者其他有矛盾的地方,然后假设不成立,故原命题成立,本题在最后一问里的计算较为复杂,也是推出矛盾,本题有难度. 20.(1)01a <≤;(2)见解析 【解析】
试题分析:()1求导得()1cos f x a x =-',由单调性推出a 的取值范围()2①得
()1sin ln 12
g x x x b x =-++,求导,讨论0b <和0b >,代入30e b x -
=得出结论②由函数
sin y x x =-单调递增得2121sin sin x x x x ->-,证得21
21
2ln ln x x b x x -->
-,下面证明
21
21
ln ln x x x x ->-
解析:(1)由题意,()1cos 0f x a x '=-≥对x R ∈恒成立,
因为0a >,所以1
cos x a
≥对x R ∈恒成立, 因为()max cos 1x =,所以1
1a ≥,从而01a <≤.
(2)①()1sin ln 12g x x x b x =-++,所以()11cos 2b
g x x x
=-+'.
若0b <,则存在02b -
>,使11cos 0222b b g ????
-=---'< ? ?????
,不合题意,
所以0b >.取3
e
b
x -=,则001x <<.
此时()30000111
sin ln 11ln 10222
b g x x x b x b e -=-++<+++=-<.
所以存在00x >,使()00g x <.
②依题意,不妨设120x x <<,令
2
1
x t x =,则1t >. 由(1)知函数sin y x x =-单调递增,所以2211sin sin x x x x ->-. 从而2121sin sin x x x x ->-.
因为()()12g x g x =,所以11122211
sin ln 1sin ln 122x x b x x x b x -++=-++, 所以()()()2121212111
ln ln sin sin 22
b x x x x x x x x --=--->-.
所以21
21
20ln ln x x b x x -->
>-.
下面证明2121ln ln x x x x ->-
1ln t t
->
,只要证明()ln 0*t <. 设(
))ln 1h t t t =>,所以(
)
2
10h t '-=<在()1+∞,
恒成立. 所以()h t 在()1+∞,
单调递减,故()()10h t h <=,从而()*
得证. 所以2b ->
即2124x x b <.
点睛:本题考查了导数的综合运用,尤其在证明不等式的过程中,运用了放缩的方法将结果求证出来,在证明2
124x x b <时,也是利用了不等式关系构得到21
21
2ln ln x x b x x -->
-,然后构
造新函数证明出结果,综合能力较强,本题较难.