2021届四川省成都市新都一中高三国庆假期作业理科数学(2)含详解
2021届四川省成都市新都一中高三国庆假期作业
理科数学(2)
一、单选题
1.设集合{}0,1,3,5,6,8U =, {}A 1,5,8B {2}==,,则(
)U
A B =( )
A .{}0,2,3,6
B .{}0,3,6
C .{}1,2,5,8
D .?
2.设复数z 满足z i
i z i
-=+,则z =( ) A .1
B .-1
C .1i -
D .1i +
3.已知一组数据(1,2),(3,5),(6,8),00(,)x y 的线性回归方程为2y x ∧
=+,则00x y -的值为( ) A .-3
B .-5
C .-2
D .-1
4.七巧板是一种古老的中国传统智力游戏,被誉为“东方魔板”.如图,这是一个用七巧板拼成的正方形,其中1号板与2号板为两个全等的等腰直角三角形,3号板与5号板为两个全等的等腰直角三角形,7号板为一个等腰直角三角形,4号板为一个正方形,6号板为一个平行四边形.现从这个正方形内任取一点,则此点取自阴影部分的概率是( ) A .
1
8
B .
14
C .
316
D .38
5.已知双曲线()2222:10x y C a b a b
-=>>与抛物线()2
20y px p =>的交点为,A B ,直线AB 经过抛物
线的焦点F ,且线段AB 的长度等于双曲线的虚轴长,则双曲线的离心率为 A .21+
B .3
C .2
D .2
6.已知点()1,1A -,()1,2B ,()2,1C --,()3,4D ,则向量CD →
在BA →
方向上的投影是( ) A .35-
B .32
2
-
C .35
D .
32
2
7.设O 为ABC 所在平面内一点,满足2730OA OB OC ++=,则ABC 的面积与BOC 的面积的比值为( ) A .6
B .
83
C .
127
D .4
8.某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积是( )
A .20
B .24
C .18
D .16
9.设θ为第二象限角,若1tan()47
θπ+=,则sin cos θθ+=
( ) A .15
-
B .
15
C .75
D .75
-
10.已知函数()4f x x x =+
,()2x
g x a =+,若11,12x ???∈????
,2[2,3]x ?∈,()()12f x g x ≥恒成立,则实数a 的取值范围是
( ) A .1a ≤
B .0a ≤
C .1
2
a ≤-
D .4a ≤-
11.过点2,0c A a ?? ???
作双曲线()22
2
2:10.0x y
C a b a b -=>>的一条渐近线的垂线,垂足为P ,点Q 在双曲线C 上,且3AQ QP =,则双曲线C 的离心率是( )
A .
51
+ B .51- C .3 D .2
12.已知4ln 3a π=,3ln 4b π=,34ln c π=,则a ,b ,c 的大小关系是() A .c b a << B .b c a <<
C .b a c <<
D .a b c <<
二、填空题
13.已知54262+5130N N
x y x y x y +≤??-≤?
?∈??∈?,则目标函数2010z x y =+的最大值为________.
14.定积分
1
2
0124x x dx π??-+- ??
??的值______. 15.如图,半径为R 的球O 的直径AB 垂直于平面α,垂足为B ,BCD 是平面α内边长为R 的正三角形,线段AC ,AD 分别与球面交于点M 、N ,则三棱锥
A BMN -的体积是__________.
16.已知()ln f x x x m x =--,若()0f x >恒成立,则实数m 的取值范围是________.
三、解答题
17.已知数列{}n a 前n 项和为2111
22
n S n n =
+,数列{}n b 等差数列,且满足311b =,前9项和为153. (1)求数列{}n a 、{}n b 的通项公式; (2)设()()3
21121n n n c a b =
--,数列{}n c 的前n
项和为n
T . 18.某足球运动员进行射门训练,若打进球门算成功,否则算失败.已知某天该球员射门成功次数与射门距离的统计数据如下:
(1)请问是否有90%的把握认为该球员射门成功与射门距离是否超过30米有关?
参考公式及数据:2
2
(),()()()()
n ad bc K n a b c d a b c d a c b d -=
=+++++++. 20()P K k ≥
0.100 0.050 0.010 0.001 0k
2.706
3.841
6.635
10.828
(2)当该球员距离球门30米射门时,设射门角(射门点与球场底线中点的连线和底线所成的锐角或直角)为([0,])2
π
θθ∈,其射门成功率为2+3
()cos sin 4
f θθθθθ=+?-
,求该球员射门成功率最高时射门角θ
的值.
19.如图,在四棱锥P ABCD -中,PA ⊥平面ABCD ,
90ABC BAD ∠=∠=?,4AD AP ==,2AB BC ==,M ,N 分
别为线段PC ,AD 上的点(不在端点). (1)当M 为PC 中点时,1
4
AN AD =
,求证://MN 面PBA ; (2)当M 为中点且N 为AD 中点时,求证:平面MBN ⊥平面ABCD ; (3)当N 为AD 中点时,是否存在M ,使得直线MN 与平面PBC 所成角的正弦值为
25
,若存在,求出MC 的长,若不存在,说明理由.
20.已知点()11,A x y , ()22,(D x y 其中12)x x <是曲线()2
40y x y =≥上的两点,
A , D 两点在x 轴
上的射影分别为点B , C ,且2BC =.
(I )当点B 的坐标为()1,0时,求直线AD 的斜率;
(II )记OAD 的面积为1S ,梯形ABCD 的面积为2S ,求证:
1214
S S <. 21.已知函数()x
f x e ax -=+.
(I )讨论()f x 的单调性;
(II )若()f x 有两个零点1x 、2x ,且12 x x <.证明: (i )210x -<<; (ii )
12
ln 2
x x a +>-. 22.在平面直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为12,
12x y θθ
?=+??=??(θ为参数),以坐标原点为极点,
x 轴的非负半轴为极轴建立极坐标系,直线l 2cos 14πρθ?
?
+= ??
?
. (1)求曲线C 的普通方程和直线l 的直角坐标方程; (2)设曲线C 与直线l 交于P ,Q 两点,求OP OQ ?的值.
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理科数学(2)详解
1.A
解:{}0,1,3,5,6,8U =,{}1,5,8A =, {2}B =,{}0,3,6U
A ∴
=
(){}0,2,3,6U A B ∴=故选:A .
2.B 由
()(1)11z i
i z i i z i i z i z z i
-=?-=+?-=-?=-+.故选:B 3.A 由题意知()()0011
10,1544
x x y y =
+=+, 样本中心点的坐标为()()001
110,1544x y ??++
???
, 线性回归方程为2y x =+,
()()0011
1510244
y x ∴
+=++, 解得003x y -=-,故选A. 4.C
3号与5号是全等的等腰直角三角形,设其面积为S ,可得4号板面积为2,6S 号板面积为2,7S 号板面
积为2S ,则正方形面积为16S ,阴影的面积为23S S S +=,由古典概型概率的公式可得,此点取自阴影部分的概率为33
1616
S S =,故选C. 5.B
由题易知,AB x ⊥轴.又由直线AB 经过抛物线的焦点F ,把2p x =代入22y px =可得22
y p =,从而可得22p b =,即.p b =又点,2p p ?? ???,即,2b b ?? ???在双曲线上,可得42
2
241b
b a b
-=,即228b a =,进而
2222
9c a b a
=+=,离心率3c e a
==. 故选:B . 6.A
由题可知,(1,1)A -,(1,2)B ,(2,1)C --,(3,4)D , 所以(2,1)BA →
=--,(5,5)CD →
=, 则向量CD →
在BA →
方向上的投影是355
||
BA CD BA →→
→
?=
=-.
故选:A. 7.A
作2OA OA '=,7OB OB '=,3OC OC '=,如图,∵2730OA OB OC ++=,∴O 是'''A B C 的重心,则''''''OA B OB C OC A S S S ==△△△,设''''''OA B OB C OC A S S S t ===△△△, 设,,OAB OAC y OBC S x S S z ===△△△,
∵2OA OA '=,7OB OB '=,3OC OC '=,
∴
''1
''sin ''
2141sin 2
OA B OAB
OA OB A OB S S OA OB AOB ?∠==?∠△△,即114x t =,同理16y t =,121z t =,
1116
1462121
ABC S x y z t t t t =++=
++=△, ∴
6216121
ABC OBC
t S S t ==△△. 故选:A . 8.A
由几何体的三视图还原出该几何体的直观图,如图所示.该几何体是一个直三棱柱去掉一个三棱锥得到的. 由题中数据可得三棱柱的体积为1
344=242
???,截去的三棱锥的体积为4, 故该几何体的体积是20. 故选:A 9.A
tan 11tan()41tan 7
θθθπ++==-,
即()7tan 11tan θθ+=-
可得:8tan 6θ=-,解得:3tan 4
θ=-
由22sin 3tan cos 4sin cos 1θθθθθ?==-???+=?可得:3sin 5
4cos 5θθ?
=???
?=-??
所以1
sin cos 5
θθ+=-.故选:A 10.A
()4f x x x =+
,()()()222241+-'=-=x x f x x x
, 当11,12x ??∈????
,()10f x '<,()1f x 为减函数. 所以()()1min 15==f x f .
又因为()2x
g x a =+在[2,3]为增函数,
所以[]22,3x ∈,()()2min 24==+g x g a .
因为11,12x ???∈????
,2[2,3]x ?∈,()()12f x g x ≥恒成立, 所以()()12min min f x g x ≥即可,即54≥+a ,1a ≤. 故选:A 11.D
解:由题意设点2,0c A a ?? ???作双曲线的一条渐近线b
y x a =即0bx ay -=的垂线,
则垂线AP 的斜率为:a
b -,且过点2,0
c A a ?? ???
,
所以垂线AP 的方程为:2()a c y x b a
=--,即:2
0ax by c +-=,
联立方程:2
00bx ay ax by c -=??+-=?,解得:x a
y b =??=?
,则(,)P a b , 设点(,)Q m n ,则2
(,)c
AQ m n a
=-,(,)QP a m b n =--,且3AQ QP =,
所以:2
3333c m a m a
n b n
?-=-???=-?,解得:22
3434a c m a n b ?+=????=??
,则点2233(,)44a c Q b a + 因为点Q 在双曲线C 上,所以2
2
2222
33441a c b a a b ??+?? ? ?????-=, 化简整理得:42
6160c c a a ????+-= ? ?????,
解得:22c a ??= ???或2
8c a ??=- ???
(舍去), 所以:2c
e a
==,故选:D. 12.B
对于,a b 的大小:44ln3ln3ln81a πππ===,33ln 4ln ln 644b πππ===,明显a b >; 对于,a c 的大小:构造函数ln ()x f x x
=
,则'
21ln ()x f x x -=,
当(0,)x e ∈时,'
()0,()f x f x >在(0,)e 上单调递增, 当(,)x e ∈+∞时,'
()0,()f x f x <在(,)e +∞上单调递减,
3,()(3)e f f ππ>>∴<即
33ln ln 3
,3ln ln 3,ln ln 3,33
πππ
πππππ
<
∴<∴<∴ 对于,b c 的大小:3ln 4ln 64b ππ==,3434ln ln[()]c ππ==,64π<43
[()]π,c b >
故选B . 13.100
作出由不等式组满足的平面区域,如图 将目标函数2010z x y =+化为210
z y x =-+ 由图可知,当直线210
z
y x =-+过点(5,0)A 时 直线210
z
y x =-+
在y 轴上的截距最大,此时z 有最大值100,故答案为:100. 14.1
1
20124x x dx π??-+- ???
?11200124x dx x π??=-+- ?????, 因为
1
20
1x dx -?
等于以原点为圆心,以1为半径的圆面积的四分之一,为4
π
,
1210
02|1444x x x πππ????
-=-=- ? ????
?
?, 所以
1
120
01211444x dx x πππ
??-+-=+-= ??
??
?,
故答案为:1 15.
3
83R 2AB R =,BC R =,5AC R =,
半径为R 的球O 的直径AB 垂直于平面α,垂足为B ,BCD ?是平面α内边长为R 的正三角形, 线段AC ,AD 分别与球面交于点M 、N , BAM BAC ∴∠=∠,90AMB ABC ∠=∠=?, ABC AMB ∴??∽,
∴AB AC AM AB =,45
AM R ∴=, ∴45AM AC =,类似有4
5
AN AD =, ∴
2416
()525
A BMN AMN A BCD ABC V S V S -?-?===,
∴三棱锥A BMN -的体积:
23
1613832253A BMN V R R R -=
????=. 故答案为:
3
83R . 16.(,1)-∞
函数()f x 的定义域为(0,)x ∈+∞, 由()0f x >,得ln ||x
x m x
->
,
(ⅰ)当(0,1)x ∈时,||0x m -≥,
ln 0x
x
<,不等式恒成立,所以m R ∈; (ⅱ)当1x =时,|1|0m -≥,
ln 0x
x
=,所以1m ≠; (ⅲ)当1x >时,不等式恒成立等价于ln x m x x <-
恒成立或ln x
m x x
>+恒成立, 令ln ()x h x x x =-,则22
1ln ()x x h x x '
-+=,
因为1x >,所以()0h x '>,从而()1h x >, 因为ln x
m x x
<-
恒成立等价于min ()m h x <,所以1m , 令ln ()x g x x x =+,则22
1ln ()x x
g x x
+-'=, 再令2
()1ln p x x x =+-,则1
'()20p x x x
=-
>在(1,)x ∈+∞上恒成立,()p x 在(1,)x ∈+∞上无最大值, 综上所述,满足条件的m 的取值范围是(,1)-∞. 故答案为:(,1)-∞. 17.解:(1)由2111
22
n S n n =
+,可得11111622a S ==+=,
2n ≥时,()()2
211111111152222
n n n a S S n n n n n -=-=+----=+,对1n =也成立,
则5n a n =+,*n ∈N ,
由数列{}n b 等差数列,公差设为d ,满足311b =,前9项和为153, 可得1211b d +=,1936153b d +=,即1417b d +=,解得15b =,3d =, 则()53132n b n n =+-=+,*n ∈N ; (2)()()()()()()331111211212163212122121n n n c a b n n n n n n ??=
===- ?---+-+-+??
,
则前n 项和为11111111112335212122121
n n T n n n n ????=-+-+???+-=-= ? ?
-+++????.
18.(1)由题知:2
2
602616144)=10.8 6.63540203030
k ?-?=>???(
所以有99%的把握认为该球员射门成功与射门距离是否超过30米有关 (2)由题知:1
()sin sin cos (cos )22
f θ
θθθθθθθ=-++=-'- 因为()0f θ'=,得3
π
θ=
所以当(0,
)3π
θ∈时,()0f θ'>;当(,)32
ππ
θ∈时,()0f θ'<
所以()f θ在(0,)3π
上单调递增;在(,)32ππ
上单调递减 所以()()3
f f πθ≤,即球员射门成功率最高时射门角3
π
θ=
19.解:(1)证明:取BC 中点E ,连结ME ,NE ,
∵在四棱锥P ABCD -中,PA ⊥平面ABCD ,90ABC BAD ∠=∠=?,
4AD AP ==,2AB BC ==,M 为PC 中点,1
4
AN AD =,
∴ME PB ∥,NE AB ∥,
∵PB AB B ?=,ME NE E ?=,∴平面PAB 平面MNE ,
∵MN ?平面MNE ,∴MN ∥面PBA .
(2)证明:以A 为原点,AB 为x 轴,AD 为y 轴,AP 为z 轴,建立空间直角坐标系, 则()2,0,0B ,()2,2,0C ,()0,0,4P ,()1,1,2M ,()0,2,0N ,
()1,1,2MN =--,()1,1,2MB =--,
设平面MBN 的法向量(),,n x y z =,
则2020
n MN x y z n MB x y z ??=-+-=???=--=??,取1x =,得()1,1,0n =, 平面ABCD 的法向量()0,0,1m =, ∵0m n ?=,∴平面MBN ⊥平面ABCD .
(3)解:假设存在存在(),,M a b c ,使得直线MBN 与平面PBC 25
,CM CP λ=. 则()()2,2,2,2,4a b c λ--=--,解得22a λ=-,22b λ=-,4c λ=,∴()22,22,4M λλλ--, 则()22,2,4MN λλλ=--,()0,2,0BC =,()2,0,4BP =-,
设平面PBC 的法向量(),,p a b c =,
则20240
p BC b p BP a c ??==???=-+=??,取2a =,得(2,0,1)p =, ∵直线MN 与平面PBC 所成角的正弦值为
25
5
, ∴
()()()
222
4
25
5
222420
MN p
MN p
λλλ?=
=?-++-?, 整理,得224830λλ-+=,无解,
∴不存在M ,使得直线MN 与平面PBC 所成角的正弦值为
25
5
. 20.(Ⅰ)因为()1,0B ,所以()11,,A y 代入2
4y x =,得到12y =
又2BC =,所以212x x -=,所以23x = 代入2
4y x =,得到123y = 所以2121232
312
AD y y k x x --=
==--
(Ⅱ)法一:设直线AD 的方程为y kx m =+. 则()1211
||||.2
OMD OMA S S S m x x m ??=-=
-=… 由24y kx m y x
=+??=?, 得()222240k x km x m +-+=, 所以
所以()()212211212142S y y x x y y kx m kx m k
=
+-=+=+++=, 又1204km y y =>,所以0,0k m >>,所以12124S m km S y y ==+,
因为16160km ?=->,所以01km <<,所以121
44
S km S =<.
法二:设直线AD 的方程为y kx m =+.
由24y kx m y x
=+??=?, 得()222240k x km x m +-+=, 所以
22212121121AD k x k x k =+-=+-=+,
点O 到直线AD 的距离为2
1m d k =+所以11
2
S AD d m =
= 所以()()212211212142S y y x x y y kx m kx m k =
+-=+=+++= 又1204
km
y y =>,所以0,0k m >> 因为16160km ?=->,所以01km << 所以
12124S m km S y y ==+ 14
< 21.(Ⅰ)函数()y f x =的定义域为R ,且()x
f x a e -'=-.
①当0a ≤时,()0f x '<,函数()y f x =在R 上单调递减;
②当0a >时,令()0f x '<,可得ln x a <-;令()0f x '>,可得ln x a >-. 此时,函数()y f x =的单调递减区间为(),ln a -∞-,单调递增区间为()ln ,a -+∞; (Ⅱ)证明:(i )当0a ≤时,函数()y f x =在R 单调递减,
此时,函数()y f x =至多一个零点,所以要使得函数()y f x =有两个零点1x 、2x , 一定有0a >且()ln 0f a <,即()()ln ln ln ln 1ln 0a
f a e
a a a a a a a -=-=-=-< ,
解得a e >,则ln 1a -<-,即()1ln ,a -∈-+∞,
因为函数()y f x =的单调递减区间为(),ln a -∞-,单调递增区间为()ln ,a -+∞, 且12x x <,则12ln x a x <-<,
又因为()10f e a -=-<,()010f =>,所以()21,0x ∈-; (ii )因为12 ln x a x <-<,则22ln ln a x a --<-,
要证
12
ln 2
x x a +>-,即证122ln x a x >--, 因为函数()y f x =在(),ln a -∞-单调递减,即证()()122ln f x f a x <--,
又()10f x =,即证()22ln 0f a x -->,
()()()()2222ln 222222ln 2ln 2ln 2ln a x x x f a x e a a x a e a a x a ae a x +--=-+=-+=--,
因为()20f x =,得22
x e a x -=-, 所以()22
22222222112ln 2ln 2ln ln x x x e ae a x x e x x x x x --????--=----=----- ?????
()()2222222
112ln 2ln x x x x x x x =------=-++-????, 令()()12ln h x x x x =-++-,()1,0x ∈-,()()2
2222
1122
110x x x h x x x x x +++'=++==>, 所以函数()y f x =在()1,0-单调递增,
又210x -<<,所以()()210h x h >-=,即222ln 0x
ae a x -->,
所以()
222ln 0x
a ae a x -->,()22ln 0f a x -->,
综上可知,
12
ln 2x x a +>-. 22.(1)由12(12x y θθθ
?=+??=+??为参数),消去参数得22
(1)(1)2x y -+-=.
∴曲线C 的普通方程为22(1)(1)2x y -+-=.
2cos()14
π
ρθ+
=,得cos sin 1ρθρθ-=,
而cos x ρθ=,sin y ρθ=.
∴直线l 的直角坐标方程为10x y --=;
(2)化曲线C 的方程为极坐标方程:2cos 2sin =+. 联立直线l 的极坐标方程cos sin 1ρθρθ-=. 消去θ得:42840ρρ-+=.
设P ,Q 两点所对应的极径分别为1ρ,2ρ, 则212()4ρρ=. 12||||||2OP OQ ρρ∴==.