江苏省常州市2018届高三第一学期期末检测数学试卷

江苏省常州市2018届高三第一学期期末检测数学Ⅰ试题一、填空题：本大题共14小题，每小题5分，共计70分．请把答案填写在答题卡相应位置上．．．．．．．．． 1．若集合2{2,0,1},{|1}A B x x =-=>，则集合A B = ▲ ．2．命题“2[0,1],10x x ∃∈-≥”是 ▲ 命题（选填“真”或“假”）． 3．若复数z 满足22i 1(i )z z ⋅=+其中为虚数单位，则z = ▲ ． 4．若一组样本数据2015，2017，x ，2018，2016的平均数为2017，则该组样本数据的方差为 ▲ ．5．右图是一个算法的流程图，则输出的n 的值是 ▲ ． 6．函数1()ln f x x=的定义域记作集合D ．随机地投掷一枚质地均匀的 正方体骰子（骰子的每个面上分别标有点数1,2,,6），记骰子 向上的点数为t ，则事件“t D ∈”的概率为 ▲ ．7．已知圆锥的高为6，体积为8．用平行于圆锥底面的平面截圆锥，得到的圆台体积是7，则该圆台的高为 ▲ ．8．各项均为正数的等比数列{}n a 中，若234234a a a a a a =++，则3a 的最小值为 ▲ ．9．在平面直角坐标系xOy 中，设直线:10l x y ++=与双曲线2222:1(0,0)x y C a b a b-=>>的两条渐近线都相交且交点都在y 轴左侧，则双曲线C 的离心率e 的取值范围是 ▲ ． 10．已知实数,x y 满足0,220,240,x y x y x y -⎧⎪+-⎨⎪-+⎩≤≥≥则x y +的取值范围是 ▲ ．11．已知函数()ln f x bx x =+，其中b ∈R ．若过原点且斜率为k 的直线与曲线()y f x =相切，则k b -的值为 ▲ ．12．如图，在平面直角坐标系xOy 中，函数sin()(0,0π)y x ωϕωϕ=+><<的图象与x 轴的交点,,A B C 满足2OA OC OB +=，则ϕ= ▲ ．13．在A B C ∆中，3,7,5===BC AC AB ，P 为ABC ∆内一点（含边界），若满足14BP BA BC λ=+()λ∈R ，则BP BA ⋅的取值范围为 ▲ ． 14．已知ABC ∆中，AB AC ==，ABC ∆所在平面内存在点P 使得22233PB PC PA +==，（第5题）1-1（第12题）则ABC ∆面积的最大值为 ▲ ．二、解答题：本大题共6小题，共计90分．请在答题卡指定区域．．．．．．．内作答，解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤． 15．（本小题满分14分）已知ABC ∆中，a b c ,, 分别为三个内角A B C ,, sin cos C c B c =+． （1）求角B ； （2）若2b ac =，求11tan tan A C+的值．16．（本小题满分14分）如图，四棱锥P ABCD -的底面ABCD 是平行四边形，PC ABCD ⊥平面，PB PD =，点Q 是棱PC 上异于P ，C 的一点． （1）求证：BD AC ⊥；（2）过点Q 和AD 的平面截四棱锥得到截面ADQF （点F 在棱PB 上），求证：QF BC ∥．（第16题）17．（本小题满分14分）已知小明（如图中AB 所示）身高1.8米，路灯OM 高3.6米，AB ，OM 均垂直于水平地面，分别与地面交于点A ，O ．点光源从M 发出，小明在地面上的影子记作AB'．（1）小明沿着圆心为O ，半径为3米的圆周在地面上走一圈，求AB'扫过的图形面积； （2）若3=OA 米，小明从A 出发，以1米/秒的速度沿线段1AA 走到1A ，3π1=∠OAA ，且101=AA 米．t 秒时，小明在地面上的影子长度记为)(t f （单位：米），求)(t f 的表达式与最小值．18．（本小题满分16分）如图，在平面直角坐标系xOy 中，椭圆)0(1:2222>>=+b a bya x C 的右焦点为F ，点A 是椭圆的左顶点，过原点的直线MN 与椭圆交于N M ,两点（M 在第三象限），与椭圆的右准线交于P 点．已知MN AM ⊥，且243OA OM b ⋅=．（1）求椭圆C 的离心率e ； （2）若103AMN POF S S a ∆∆+=，求椭圆C 的标准方程．（第17题）xy（第18题）19．（本小题满分16分）已知各项均为正数的无穷数列{}n a 的前n 项和为n S ，且满足1a a =（其中a 为常数），1(1)(1)n n nS n S n n +=+++*()n ∈N ．数列{}n b满足n b =(*)n ∈N ．（1）证明数列{}n a 是等差数列，并求出{}n a 的通项公式；（2）若无穷等比数列{}n c 满足：对任意的*n ∈N ，数列{}n b 中总存在两个不同的项s b ，t b （*,s t ∈N ），使得s n t b c b ≤≤，求{}n c 的公比q ．20．（本小题满分16分） 已知函数2ln ()()xf x x a =+，其中a 为常数． （1）若0a =，求函数()f x 的极值；（2）若函数()f x 在(0)a -，上单调递增，求实数a 的取值范围；（3）若1a =-，设函数()f x 在(01)，上的极值点为0x ，求证：0()2f x <-．数学Ⅱ（附加题）21．【选做题】在A 、B 、C 、D 四小题中只能选做两题．．．．．．，每小题10分，共计20分．请在答．题卡指定区域．．．．．．内作答，解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤． A ．选修4—1：几何证明选讲在ABC ∆中，N 是边AC 上一点，且2CN AN =，AB 与NBC ∆的外接圆相切，求BCBN的值．B ．选修4—2：矩阵与变换已知矩阵421a ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦A 不存在逆矩阵，求： （1）实数a 的值；（2）矩阵A 的特征向量．C ．选修4—4：坐标系与参数方程在平面直角坐标系xOy 中，以原点O 为极点，x 轴正半轴为极轴，建立极坐标系.曲线C 的参数方程为2cos 1,2sin x y αα=+⎧⎨=⎩（α为参数），直线l的极坐标方程为πsin()4ρθ+l与曲线C 交于M ，N 两点，求MN 的长．D ．选修4—5：不等式选讲已知0,0a b >>，求证：3322a b a b++．（选修4—1）【必做题】第22题、第23题，每题10分，共计20分．请在答题卡指定区域．．．．．．．内作答，解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤． 22．（本小题满分10分）已知正四棱锥ABCD P -的侧棱和底面边长相等，在这个正四棱锥的8条棱中任取两条，按下列方式定义随机变量ξ的值：若这两条棱所在的直线相交，则ξ的值是这两条棱所在直线的夹角大小（弧度制）； 若这两条棱所在的直线平行，则0=ξ；若这两条棱所在的直线异面，则ξ的值是这两条棱所在直线所成角的大小（弧度制）． （1）求)0(=ξP 的值；（2）求随机变量ξ的分布列及数学期望)(ξE ．23．（本小题满分10分）记11(1)()()2x x x n+⨯+⨯⨯+（2n ≥且*n ∈N ）的展开式中含x 项的系数为n S ，含2x 项的系数为n T ． （1）求n S ； （2）若2nnT an bn c S =++，对2,3,4n =成立，求实数a b c ,,的值； （3）对（2）中的实数a b c ,,，用数学归纳法证明：对任意2n ≥且*n ∈N ，2n nT an bn cS =++都成立．数学Ⅰ试题参考答案及评分标准一、填空题：本大题共14小题，每小题5分，共70分1．{2}-2．真3．14．25．7 6．56 7．38．10．4[,8]311．1e12．34π13．525[,]8414二、解答题：本大题共6小题，共计90分．解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤．15．解：（1）由正弦定理得sin cos sin sinB C B C C=+，ABC∆中，sin0C>，所以cos1B B-=，所以1sin()62Bπ-=，5666Bπππ-<-<，66Bππ-=，所以3Bπ=；（2）因为2b ac=，由正弦定理得2sin sin sinB A C=，11cos cos cos sin sin cos sin()sin()sintan tan sin sin sin sin sin sin sin sin sin sinA C A C A C A CB BA C A C A C A C A C A Cπ++-+=+====所以，211sin1tan tan sin sinBA CB B+====16．（1）证明：PC ABCD⊥平面，BD ABCD⊂平面，所以BD PC⊥，记A C B D，交于点O，平行四边形对角线互相平分，则O为BD的中点，又PBD∆中，PB PD=，所以BD OP⊥，又=PC OP P，PC OP PAC⊂，平面，所以BD PAC⊥平面，又AC PAC⊂平面，所以BD AC⊥；（2）四边形ABCD是平行四边形，所以AD BC∥，又AD PBC⊄平面，BC PBC⊂平面，所以AD PBC平面∥，又AD ADQF⊂平面，ADQF PBC QF=平面平面，所以A D Q F∥，又AD BC∥，所以QF BC∥．17．解：（1）由题意AB OM∥，' 1.81' 3.62AB ABOB OM===，3OA=，所以'6OB=，小明在地面上的身影AB'扫过的图形是圆环，其面积为226327()πππ⨯-⨯=平方米；（2）经过t秒，小明走到了0A处，身影为00'A B，由（1）知00'12A B ABOB OM==，所以000()'f t A B OA===化简得()10f t t=<≤，()f t=当32t=时，()f t的最小值为2，答：()10f t t=<≤，当32t=（秒）时，()f t（米）．18．解：（1）由题意22222221()()22x y a b a a x y ⎧+=⎪⎪⎨⎪++=⎪⎩，消去y 得22220c x ax b a ++=，解得2122ab x a x c =-=-，， 所以22(,0)M ab x a c =-∈-，22243M A ab OA OM x x a b c ⋅===，2234c a =，所以e ；（2）由（1）2(,)33M b --，右准线方程为x =， 直线MN的方程为y =，所以)P ，212POF P S OF y ∆=⋅=，222AMN AOM M S S OA y b ∆∆==⨯=，所以2210+33a =，22033b =，所以b a == 椭圆C 的标准方程为12822=+y x ． 19．解：（1）方法一：因为1(1)(1)n n nS n S n n +=+++①， 所以21(1)(2)(1)(2)n n n S n S n n +++=++++②，由②-①得，211(1)(2)(1)2(1)n n n n n S nS n S n S n ++++-=+-+++， 即21(1)(22)(1)2(1)n n n n S n S n S n +++=+-+++，又10n +>， 则2122n n n S S S ++=-+，即212n n a a ++=+．在1(1)(1)n n nS n S n n +=+++中令1n =得，12122a a a +=+，即212a a =+． 综上，对任意*n ∈N ，都有12n n a a +-=， 故数列{}n a 是以2为公差的等差数列． 又1a a =，则22n a n a =-+．方法二：因为1(1)(1)n n nS n S n n +=+++，所以111n n S S n n +=++，又11S a a ==，则数列n S n ⎧⎫⎨⎬⎩⎭是以a 为首项，1为公差的等差数列，因此1nS n a n=-+，即2(1)n S n a n =+-． 当2n ≥时，122n n n a S S n a -=-=-+，又1a a =也符合上式，故22n a n a =-+(*)n ∈N ，故对任意*n ∈N ，都有12n n a a +-=，即数列{}n a 是以2为公差的等差数列． （2）令12122n n n a e a n a +==+-+，则数列{}n e 是递减数列，所以211n e a<+≤． 考察函数1y x x =+(1)x >，因为2221110x y x x -'=-=>，所以1y x x=+在(1,)+∞上递增．因此1422(2)n n e e a a <+++≤，从而n b =． 因为对任意的*n ∈N ，总存在数列{}n b 中的两个不同项s b ，t b ，使得s n t b c b ≤≤，所以对任意的*n ∈N都有n c ∈，明显0q >．若1q >，当1l o g qn +≥有111n n n c c q --=>不符合题意，舍去；若01q <<，当1log qn +≥111n n n c c q --=，不符合题意，舍去；故1q =． 20．解：（1）当0a =时，2ln ()xf x x =，定义域为(0)+∞，． 312ln ()xf x x-'=，令()0f x '=，得x =∴当x =()f x 的极大值为2e，无极小值． （2）312ln ()()ax x f x x a +-'=+，由题意()0f x '≥对(0)x a ∈-，恒成立． ∵(0)x a ∈-，，∴3()0x a +<， ∴12ln 0ax x+-≤对(0)x a ∈-，恒成立． ∴2ln a x x x -≤对(0)x a ∈-，恒成立．令()2ln g x x x x =-，(0)x a ∈-，，则()2ln 1g x x '=+， ①若120ea -<-≤，即120ea ->≥-，则()2ln 10g x x '=+<对(0)x a ∈-，恒成立，∴()2ln g x x x x =-在(0)a -，上单调递减，则2()ln()()a a a a ---≤-，∴ln()a -0≤，∴1a -≤与12e a -≥-矛盾，舍去；②若12e a -->，即12ea -<-，令()2ln 10g x x '=+=，得12ex -=，当120ex -<<时，()2ln 10g x x '=+<，∴()2ln g x x x x =-单调递减，当12ex a -<<-时，()2ln 10g x x '=+>，∴()2ln g x x x x =-单调递增，∴当12ex -=时，1111122222min [()](e)2eln(e)e2eg x g -----==-=-，∴122e a --≤．综上122ea --≤．（3）当1a =-时，2ln ()(1)x f x x =-，312ln ()(1)x x xf x x x --'=-． 令()12ln h x x x x =--，(01)x ∈，， 则()12(ln 1)2ln 1h x x x '=-+=--，令()0h x '=，得12e x -=．①当12e1x -<≤时，()0h x '≤，∴()12ln h x x x x =--单调递减，12()(02e 1]h x -∈-，，∴312ln ()0(1)x x x f x x x --'=<-恒成立，∴2ln ()(1)x f x x =-单调递减，且12()(e )f x f -≤， ②当120ex -<≤时，()0h x '≥，∴()12ln h x x x x =--单调递增，其中1111()12ln()02222h =--⋅=， 又222225(e )e 12e ln(e )10e h ----=--⋅=-<， ∴存在唯一201(e ,)2x -∈，使得0()0h x =，∴0()0f x '=，当00x x <<时，()0f x '>，∴2ln ()(1)xf x x =-单调递增，当120ex x -<≤时，()0f x '<，∴2ln ()(1)x f x x =-单调递减，且12()(e )f x f -≥， 由①和②可知，2ln ()(1)xf x x =-在0(0)x ，单调递增，在0(1)x ，上单调递减，∴当0x x =时，2ln ()(1)xf x x =-取极大值．∵0000()12ln 0h x x x x =--=，∴0001ln 2x x x -=， ∴00220000ln 11()112(1)(1)2()22x f x x x x x ===----， 又01(0)2x ∈，，∴201112()(0)222x --∈-，，∴0201()2112()22f x x =<---．数学Ⅱ（附加题）参考答案21、【选做题】在A 、B 、C 、D 四小题中只能选做两题．．．．．．，每小题10分，共计20分． A ．选修4—1：几何证明选讲解：记NBC ∆外接圆为圆O ，AB 、AC 分别是圆O 的切线和割线，所以2AB AN AC =⋅， 又A A ∠=∠，所以ABN ∆与ACB ∆相似，所以BC AB ACBN AN AB==，所以23BC AB AC AC BN AN AB AN ⎛⎫=⋅== ⎪⎝⎭，BC BNB ．选修4—2：矩阵与变换 （2）42=021λλ----，即(4)(1)40λλ---=，所以250λλ-=，解得120,5λλ== 10λ=时，42020x y x y --=⎧⎨--=⎩，2y x =-，属于10λ=的一个特征向量为12⎡⎤⎢⎥-⎣⎦；25λ=时，20240x y x y -=⎧⎨-+=⎩，2x y =，属于10λ=的一个特征向量为21⎡⎤⎢⎥⎣⎦．C ．选修4—4：坐标系与参数方程解：曲线22:(1)4C x y -+=，直线:20l x y +-=，圆心(1,0)C 到直线l 的距离为d ==MN =D ．选修4—5：不等式选讲证明：0,0a b >>，不妨设0a b >≥，则5522a b ≥，1122a b ≥，由排序不等式得5151515122222222a ab b a b b a ++≥，所以51515151222222222222a ab b a b b aa b a b ++=++≥【必做题】第22题、第23题，每题10分，共计20分．22．解：根据题意，该四棱锥的四个侧面均为等边三角形，底面为正方形，容易得到PAC ∆，PBD ∆为等腰直角三角形．ξ的可能取值为：ππ0,,32，共2828C =种情况，其中：0ξ=时，有2种；π3ξ=时，有34+24=20⨯⨯种；π2ξ=时，有2+4=6种；（1）141282)0(===ξP ； （2）7528164)3π(=+==ξP ，143286)2π(===ξP ．再根据（1）的结论，随机变量ξ的分布列如下表：根据上表，π8414273140)(=⨯+⨯+⨯=ξE ． 23．解：（1）1122!(1)!nn n S n n ++++==-． （2）222=3T S ，3311=6T S ，447=2T S ， 则2=42311=93671692a b c a b c a b c ⎧++⎪⎪⎪++⎨⎪⎪=++⎪⎩，，，解得1114126a b c ==-=-，，．（3）①当2n =时，由（2）知等式成立； ②假设*(N ,2)n k k k =∈且≥时，等式成立，即21114126k k T k k S =--； 当1n k =+时，由2111()(1)()()()21111[(1)()()]()2111()()!1k k f x x x x x k k x x x x k k S x T x x k k =+⨯+⨯⨯+⨯++=+⨯+⨯⨯+⨯++=+++++知211111112[1()]1(1)!14126k k kk T S T k k k k k ++=+=+--+-+，所以2211111112[1()]32(35)(1)!14126(1)11212122!k k k k k T k k k k k k k k k S k k ++++----+-+==++=+++⎛⎫⎪⎝⎭，又2111(35)(1)(1)412612k k k k ++-+-=，等式也成立； 综上可得，对任意2n ≥且*n ∈N ，都有2nnT an bn c S =++成立．。