2021届重庆市第一中学高三上学期第一次月考数学试题(解析版)
:重庆市第一中学2020-2021学年八年级下学期第一次月考数学试题(解析版)

由解集为x>7,得到2﹣a≤7,
解得ห้องสมุดไป่ตู้≥﹣5,
分式方程去分母得:ay+5﹣y+3=﹣4,
解得:y= ,
∵y为正整数解,且y≠3,
∴a=0,﹣1,﹣2,﹣5,﹣11,
又∵a≥﹣5,
∴a=0,﹣1,﹣2,﹣5,
∴满足条件的整数a的和为﹣8.
故选:C.
【点睛】此题考查了分式方程的解,以及解一元一次不等式组,熟练掌握运算法则是解本题的关键.
A 48B.49C.50D.51
【答案】A
【解析】
【分析】由于图②平行四边形有8个=3+2+1+2+1﹣1,图③平行四边形有15个=4+3+2+1+3+2+1﹣1,则第⑥个图有7+6+5+4+3+2+1+6+5+4+3+2+1﹣1个平行四边形,由此即可求出答案.
【详解】解:∵图②平行四边形有8个=3+2+1+2+1﹣1,
①a=22.5;
②刚出发时,小新的速度为80米/分;
③图象中线段DE表示小新和小达两人停止了运动;
④公园入口到湖心亭的距离为2250米,其中正确说法的个数是()
A.1B.2C.3D.4
【答案】C
【解析】
【分析】根据函数图像,可知公园入口和银杏林相距1800米,小新到达银杏林时,他们两人一共走了:1800+1350=3150米,小达的速度为:1800×2÷60=60(米/分),当小新到达银杏林时,小达距离银杏林1350米,进而求出a的值,由DE∥BG,可知小新变慢后的速度和小达的速度相等,即60米/分,进而即可判断④.
2021-2022学年重庆市清华中学高二(上)第一次月考数学试卷(10月份) (解析版)

2021-2022学年重庆市清华中学高二(上)第一次月考数学试卷(10月份)一、单选题(共8小题,每小题5分,共40分).1.直线的倾斜角为()A.60°B.30°C.45°D.120°2.已知向量,,且,那么x等于()A.﹣4B.﹣3C.0D.13.点A(1,2)到直线l:3x﹣4y﹣1=0的距离为()A.B.C.4D.64.如图,在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD是平行四边形,已知=,=,=,=,则=()A.﹣+B.++C.﹣﹣+D.﹣﹣+5.在空间直角坐标系中,A(1,﹣1,﹣1),B(2,1,1),平面BCD的一个法向量是(1,1,0),则直线AB与平面BCD所成角为()A.30°B.45°C.60°D.135°6.若入射光线所在直线的方程为,经x轴反射,则反射光线所在直线的方程是()A.B.C.D.7.在棱长为1的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,点E为底面A1B1C1D1内一动点,则•的取值范围是()A.[,1]B.[0,1]C.[﹣1,0]D.[﹣,0]8.已知直线l1:x﹣y﹣1=0绕与x轴交点旋转过程中始终与动直线l2:x﹣ay﹣2=0垂直,当直线l1逆时针旋转75°时,则直线l2沿与向量共线的方向平移4个单位长度后的直线的方程为()A.B.C.或D.或二、多选题(本大题共4小题,每题5分,共20.0分,在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得5分,有选错的得0分,部分选对的得2分.)9.设直线l1:3x+2ay﹣5=0,l2:(3a﹣1)x﹣ay﹣2=0.若l1与l2平行,则a的值可以为()A.﹣B.C.0D.610.对于直线l:x=my+1,下列说法正确的是()A.直线l恒过定点(1,0)B.直线l斜率必定存在C.m=时,直线l的倾斜角为60°D.m=2时,直线l与两坐标轴围成的三角形面积为11.如图,在平行六面体ABCD﹣A1B1C1D1中,以顶点A为端点的三条棱长均为6,且它们彼此的夹角都是60°,下列说法中不正确的是()A.B.BD⊥平面ACC1C.向量与的夹角是60°D.直线BD1与AC所成角的余弦值为12.如图,在正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,点O在线段AC上移动,点M为棱BB1的中点,则下列结论中正确的有()A.D1O∥平面A1BC1B.∠D1OM的大小可以为90°C.异面直线D1O与A1C1的距离为定值D.存在实数λ∈[0,1],使得成立三、单空题(本大题共4小题,每小题5分,共20.0分)13.若三点P(1,1),A(2,﹣4),B(x,﹣9)共线,则x=.14.已知四点A(1,0,0),B(0,1,0),C(0,0,1),P(1,1,1),则点P面ABC(填写“∈”或者“∉”中的一个).15.如图,在直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,∠BAC=90°,AA1=A1B1=A1C1=4,点E是棱CC1上一点,且,则异面直线A1B与AE所成角的余弦值为.16.m∈R,动直线l1:x+my﹣1=0过定点A,动直线过定点B,若直线l1与l2相交于点P(异于点A,B),则△PAB周长的最大值为.四、解答题(本大题共6小题,共70.0分,解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.)17.已知直线l经过点P(1,2).(1)求在两坐标轴上截距相等的直线l的方程;(2)求与第(1)问中斜率小于零的直线l距离等于的直线l1的方程.18.如图,在长方体ABCD﹣A1B1C1D1中,底面ABCD是边长为1的正方形,AA1=2,点E,F分别为棱CC1,AA1的中点.(1)求证:D1F∥平面BDE;(2)求直线D1F到平面BDE的距离.19.已知圆C经过点A(1,0),点B(3,﹣2),且它的圆心在直线2x+y=0上.(1)求圆C的标准方程;(2)若圆D与圆C关于直线x﹣y+1=0对称,求圆D的标准方程.20.在△ABC中,A(5,4),边AC上的高BE所在的直线方程为3x+4y﹣7=0,边AB上的中线CM所在的直线方程为5x﹣2y﹣10=0.(1)求点C坐标;(2)求直线BC的方程.21.如图,在四棱锥P﹣ABCD中,AC∩BD=O,底面ABCD为菱形,边长为2,PO⊥CD,PA=PC,且∠ABC=60°.(1)求证:PO⊥平面ABCD;(2)当异面直线PB与CD所成的角为60°时,在线段CP上是否存在点M,使得直线OM与平面PCD所成角的正弦值等于?若存在,请求出线段CM的长,若不存在,请说明理由.22.在矩形ABCD中,AB=4,AD=2.点E,F分别在AB,CD上,且AE=2,CF=1.沿EF将四边形AEFD翻折至四边形A'EFD',使平面A'EFD'与平面BCFE垂直,若在线段EB上有动点H.(1)从以下两个条件中任选一个作为已知条件_____,以确定点的位置,①若四点A',D',C,H共面,②若三棱锥A'﹣EFH的体积是三棱锥C﹣A'EF体积的;(2)在第(1)问基础上,在线段A'D'上有一动点P,设二面角P﹣HF﹣E的平面角为θ,求cosθ的最大值.参考答案一、单选题(本大题共8小题,每小题5分,共40.0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.直线的倾斜角为()A.60°B.30°C.45°D.120°【分析】因为直线的斜率等于倾斜角的正切值,所以先找出直线的斜率,根据特殊角的三角函数值得到倾斜角的度数.解:设直线的倾斜角为α,0<α<180°,由直线的斜率为得到:tanα=,所以α=60°故选:A.2.已知向量,,且,那么x等于()A.﹣4B.﹣3C.0D.1【分析】利用向量垂直的性质直接求解.解:向量,,且,∴=x﹣1=0,解得x=1.故选:D.3.点A(1,2)到直线l:3x﹣4y﹣1=0的距离为()A.B.C.4D.6【分析】由题意利用点到直线的距离公式,求得结果.解:点A(1,2)到直线l:3x﹣4y﹣1=0的距离为=,故选:B.4.如图,在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD是平行四边形,已知=,=,=,=,则=()A.﹣+B.++C.﹣﹣+D.﹣﹣+【分析】利用空间向量加法法则求解.解:因为在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD是正方形,=,=,=,=,所以=(+)=﹣+(+)=﹣++=﹣+(﹣)+(﹣)=﹣++=﹣+.故选:A.5.在空间直角坐标系中,A(1,﹣1,﹣1),B(2,1,1),平面BCD的一个法向量是(1,1,0),则直线AB与平面BCD所成角为()A.30°B.45°C.60°D.135°【分析】记平面BCD的一个法向量=(1,1,0),设直线AB与平面BCD所成的角为θ,根据sinθ=|cos<,>|,求解即可.解:在空间直角坐标系中,A(1,﹣1,﹣1),B(2,1,1),=(1,2,2),记平面BCD的一个法向量=(1,1,0),设直线AB与平面BCD所成的角为θ,直线AB与平面BCD所成的角的正弦值sinθ=|cos<,>|===.则直线AB与平面α所成角θ为45°.故选:B.6.若入射光线所在直线的方程为,经x轴反射,则反射光线所在直线的方程是()A.B.C.D.【分析】经x轴反射的两条光线的斜率互为相反数,再求出入射光线与x轴的交点,然后由点斜式即可写出反射光线所在直线的方程.解:由题意知,反射光线所在直线的斜率为﹣,在直线中,令y=0,则x=,所以入射光线所在直线与x轴的交点坐标为(,0),所以反射光线所在直线的方程是y﹣0=﹣(x﹣),即y=﹣x+4.故选:B.7.在棱长为1的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,点E为底面A1B1C1D1内一动点,则•的取值范围是()A.[,1]B.[0,1]C.[﹣1,0]D.[﹣,0]【分析】由题意画出图形,建立适当的空间直角坐标系,求出•的表达式,再由配方法求解.解:如图,以D为坐标原点建立如图所示空间直角坐标系.则A(1,0,0),C(0,1,0),设E(x,y,1),则0≤x≤1,0≤y≤1.∴,,∴=.由二次函数的性质可得:当x=y=时,•取最小值为;当x=0或x=1,且y=0或y=1时,•取得最大值为1.∴•的取值范围是[,1].故选:A.8.已知直线l1:x﹣y﹣1=0绕与x轴交点旋转过程中始终与动直线l2:x﹣ay﹣2=0垂直,当直线l1逆时针旋转75°时,则直线l2沿与向量共线的方向平移4个单位长度后的直线的方程为()A.B.C.或D.或【分析】根据题意先求出l2的直线方程,再对直线进行平移即可.解:直线l1:x﹣y﹣1=0的斜率k=1,倾斜角为45°,将直线l1逆时针旋转75°,可得直线的倾斜角为45°+75°=120°,所以旋转后直线的斜率k1=tan120°=﹣,因为旋转后的直线与直线l2:x﹣ay﹣2=0垂直,所以﹣×=﹣1,所以a=,所以l2:x﹣y﹣2﹣0,因为||==2,所以将直线l2沿与向量共线的方向平移4个单位长度后的直线的方程为(x+2)﹣(y+2)﹣2=0或(x﹣2)﹣(y﹣2)﹣2=0,即x﹣y﹣6=0或x﹣y+2=0;故选:D.二、多选题(本大题共4小题,每题5分,共20.0分,在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得5分,有选错的得0分,部分选对的得2分.)9.设直线l1:3x+2ay﹣5=0,l2:(3a﹣1)x﹣ay﹣2=0.若l1与l2平行,则a的值可以为()A.﹣B.C.0D.6【分析】对a是否等于0分情况讨论,利用两直线平行的斜率关系即可求出a的值.解:①当a=0时,直线l1:x=,直线l2:x=﹣2,此时两直线平行,符合题意.②当a≠0时,直线l1:y=,直线l2:y=,若l1与l2平行,则=,解得:a=﹣,综上所述,a=0或﹣,故选:AC.10.对于直线l:x=my+1,下列说法正确的是()A.直线l恒过定点(1,0)B.直线l斜率必定存在C.m=时,直线l的倾斜角为60°D.m=2时,直线l与两坐标轴围成的三角形面积为【分析】由题意求出直线的斜率和倾斜角,求直线和坐标轴的交点坐标,逐一判断各个选项是否正确,从而得出结论.解:对于直线l:x=my+1,令y=0,求得x=1,可得它恒过定点(1,0),故A正确;当m=0时,它的斜率不存在,故B错误;m=时,直线l的斜率为=,故它的倾斜角为30°,故C错误;m=2时,直线l即x﹣2y﹣1=0,它与坐标轴的交点为(1,0)、(0,﹣),故该直线与两坐标轴围成的三角形面积为×1×=,故D正确,故选:AD.11.如图,在平行六面体ABCD﹣A1B1C1D1中,以顶点A为端点的三条棱长均为6,且它们彼此的夹角都是60°,下列说法中不正确的是()A.B.BD⊥平面ACC1C.向量与的夹角是60°D.直线BD1与AC所成角的余弦值为【分析】直接在平行六面体中,利用向量的线性运算,向量的模,向量的夹角,向量的数量积,线面垂直和线线垂直之间的转换判断A、B、C、D的结论.解:在平行六面体ABCD﹣A1B1C1D1中,以顶点A为端点的三条棱长均为6,且它们彼此的夹角都是60°,所以:,故:=+2=36+36+36+3×2×6×6×cos60°=216;整理得:,故A错误;对于B:由于底面ABCD为菱形,所以AC⊥BD,由于,所以AC1⊥BD,故BD⊥平面ACC1,故B正确;对于C:由于,△AA1D为等边三角形,所以和的夹角为120°,故向量与的夹角是120°,故C错误;对于D:,,利用:,解得:,,由于,所以,故D正确.故选:AC.12.如图,在正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,点O在线段AC上移动,点M为棱BB1的中点,则下列结论中正确的有()A.D1O∥平面A1BC1B.∠D1OM的大小可以为90°C.异面直线D1O与A1C1的距离为定值D.存在实数λ∈[0,1],使得成立【分析】以D为坐标原点,建立空间直角坐标系D﹣xyz,如图所示,设正方体的棱长为2,通过求解,转化判断A的正误;通过证明OD1⊥平面MAC,判断B的正误;利用空间向量法求出异面直线的距离,从而判断C的正误,通过A,O,C三点共线,结合向量的模的关系,判断D的正误.解:以D为坐标原点,建立空间直角坐标系D﹣xyz,如图所示,设正方体的棱长为2,设O(x,2﹣x,0),0⩽x⩽2,D1(0,0,2),B(2,2,0),B1(2,2,2),所以.又DB1⊥平面A1BC1,所以平面A1BC1的法向量为.因为,所以OD1⊥DB1,所以D1O∥平面A1BC1,故A正确;对于B,当O为AC的中点时,O(1,1,0),M(2,2,1),A(2,0,0),C(0,2,0),所以,所以,,所以OD1⊥AC,OD1⊥AM,因为AC∩AM=A,AC,AM⊂平面MAC,所以OD1⊥平面MAC,所以∠D1OM的大小可以为90°,故B正确;对于C,,设,所以,即,令a=1,则b=1,c=1,所以,又,所以异面直线D1O与A1C1的距离,故C不正确,对于D,A,O,C三点共线,,,,所以,故D正确.故选:ABD.三、单空题(本大题共4小题,每小题5分,共20.0分)13.若三点P(1,1),A(2,﹣4),B(x,﹣9)共线,则x=3.【分析】三点共线等价于以三点为起点终点的两个向量共线,利用向量坐标公式求出两个向量的坐标,利用向量共线的充要条件列出方程求出x.解:三点P(1,1),A(2,﹣4),B(x,﹣9)共线,,,⇒1×(﹣10)=﹣5(x﹣1)⇒x=3故答案为314.已知四点A(1,0,0),B(0,1,0),C(0,0,1),P(1,1,1),则点P∉面ABC(填写“∈”或者“∉”中的一个).【分析】设=x+y,根据空间向量的坐标运算,可得关于x和y的方程组,解之即可.解:由题意知,=(﹣1,1,0),=(﹣1,0,1),=(0,1,1),设=x+y,则(0,1,1)=(﹣x﹣y,x,y),即,该方程无解,所以点P∉面ABC.故答案为:∉.15.如图,在直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,∠BAC=90°,AA1=A1B1=A1C1=4,点E是棱CC1上一点,且,则异面直线A1B与AE所成角的余弦值为.【分析】以点A1为原点,建立如图所示的空间直角坐标系A1﹣xyz,求出两直线的方向向量,利用向量法求异面直线所成的角的余弦值.解:以点A1为原点,建立如图所示的空间直角坐标系A1﹣xyz,则A1(0,0,0),B(4,0,4),A(0,0,4),E(0,4,),则=(4,0,4),=(0,4,﹣),cos<,>==﹣,所以异面直线A1B与AE所成角的余弦值为,故答案为:.16.m∈R,动直线l1:x+my﹣1=0过定点A,动直线过定点B,若直线l1与l2相交于点P(异于点A,B),则△PAB周长的最大值为2+2.【分析】求出直线l1:x+my﹣1=0过定点A的坐标和直线l2:mx﹣y﹣2m+=0过定点B的坐标,l1与l2交于点P,根据两条直线的斜率不难发现有则有PA⊥PB,∴|PA|2+|PB|2=|AB|2=4.利用基本不等式的性质可得|PA|+|PB|的最大值,即可得到所求周长的最大值.解:直线l1:x+my﹣1=0过定点A(1,0),直线l2:mx﹣y﹣2m+=0即m(x﹣2)=y﹣,可得过定点B(2,),由于1•m+m•(﹣1)=0,则l1与l2始终垂直,P又是两条直线的交点,则有PA⊥PB,∴|PA|2+|PB|2=|AB|2=4.由a2+b2≥2ab可得2(a2+b2)≥(a+b)2,那么2(|PA|2+|PB|2)≥(|PA|+|PB|)2,即有|PA|+|PB|≤=2,当且仅当|PA|=|PB|=时,上式取得等号,则△PAB周长的最大值为2+2.故答案为:2+2.四、解答题(本大题共6小题,共70.0分,解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.)17.已知直线l经过点P(1,2).(1)求在两坐标轴上截距相等的直线l的方程;(2)求与第(1)问中斜率小于零的直线l距离等于的直线l1的方程.【分析】(1)直线l经过原点时,利用点斜式可得方程;直线l不经过原点时,可设方程为:x+y=a,把点P(1,2)代入可得a.(2)第(1)问中斜率小于零的直线l为:x+y﹣3=0.设要求的直线l1的方程为:x+y+m =0,利用平行线之间的距离公式即可得出.解:(1)直线l经过原点时,可得方程为:y=2x;直线l不经过原点时,可设方程为:x+y=a,把点P(1,2)代入可得:a=1+2=3,此时直线l的方程为:x+y﹣3=0.综上可得直线l的方程为:y=2x;或x+y﹣3=0.(2)第(1)问中斜率小于零的直线l为:x+y﹣3=0.设要求的直线l1的方程为:x+y+m=0,则=2,解得m=1,或﹣7.∴要求的直线l1的方程为:x+y+1=0,或x+y﹣7=0.18.如图,在长方体ABCD﹣A1B1C1D1中,底面ABCD是边长为1的正方形,AA1=2,点E,F分别为棱CC1,AA1的中点.(1)求证:D1F∥平面BDE;(2)求直线D1F到平面BDE的距离.【分析】(1)取BB1的中点G,连接FG,C1G,先证明四边形C1D1FG为平行四边形,从而得到D1F∥C1G,由中位线定理以及平行公理可得,D1F∥BE,再利用线面平行的判定定理证明即可;(2)建立合适的空间直角坐标系,求出所需点的坐标和向量的坐标,然后利用待定系数法求出平面BDE的法向量,又直线D1F到平面BDE的距离,即为点D1到平面BDE的距离,由点到平面距离的向量公式求解即可.解:(1)证明:取BB1的中点G,连接FG,C1G,因为A1B1∥C1D1,且A1B1=C1D1,又A1B1∥FG,且A1B1=FG,所以FG∥C1D1,且FG=C1D1,故四边形C1D1FG为平行四边形,则D1F∥C1G,在矩形BCC1B1中,因为E,G分别为CC1,BB1的中点,所以BE∥C1G,所以D1F∥BE,又D1F⊄平面BDE,BE⊂平面BDE,故D1F∥平面BDE;(2)以点D为坐标原点,建立空间直角坐标系如图所示,则D(0,0,0),B(1,1,0),E(0,1,1),D1(0,0,2),所以,,设平面BDE的法向量为,则,即,令y=﹣1,则x=z=1,故,由(1)可知,D1F∥平面BDE,所以直线D1F到平面BDE的距离即为点D1到平面BDE的距离,又点D1到平面BDE的距离为=,所以直线D1F到平面BDE的距离为.19.已知圆C经过点A(1,0),点B(3,﹣2),且它的圆心在直线2x+y=0上.(1)求圆C的标准方程;(2)若圆D与圆C关于直线x﹣y+1=0对称,求圆D的标准方程.【分析】(1)先求得线段AB的垂直平分线方程,与2x+y=0联立,求得圆心即可;(2)根据圆D与圆C关于直线x﹣y+1=0对称,求得圆心C关于直线x﹣y+1=0的对称点即可.解:(1)已知圆C经过点A(1,0),点B(3,﹣2),则线段AB的垂直平分线方程为:y+1=x﹣2,即x﹣y﹣3=0,又圆心在直线2x+y=0上,联立,解得,所以其圆心为C(1,﹣2),R=|AC|=2,所以圆C的标准方程(x﹣1)2+(y+2)2=4;(2)设圆D的圆心为D(x,y),因为圆D与圆C关于直线x﹣y+1=0对称,所以,解得,所以圆D的标准方程是(x+3)2+(y﹣2)2=4.20.在△ABC中,A(5,4),边AC上的高BE所在的直线方程为3x+4y﹣7=0,边AB上的中线CM所在的直线方程为5x﹣2y﹣10=0.(1)求点C坐标;(2)求直线BC的方程.【分析】(1)由边AC上的高BE所在的直线方程为3x+4y﹣7=0,可设直线AC的方程为4x﹣3y+m=0,把A(5,4)代入解得m.直线AC的方程与CM的方程联立即可得出C点的坐标.(2)设B(a,b),利用中点坐标公式可得M坐标,代入CM可得方程5×﹣2×﹣10=0,把B坐标代入BE方程,联立即可得出.解:(1)由边AC上的高BE所在的直线方程为3x+4y﹣7=0,可设直线AC的方程为4x﹣3y+m=0,把A(5,4)代入可得:4×5﹣3×4+m=0,解得m=﹣8,∴直线AC的方程为4x﹣3y﹣8=0,联立,解得C(2,0).(2)设B(a,b),则5×﹣2×﹣10=0,又3a+4b﹣7=0,联立解得:a=b=1,∴B(1,1).∴直线BC的方程为:y﹣0=(x﹣2),化为:x+y﹣2=0.21.如图,在四棱锥P﹣ABCD中,AC∩BD=O,底面ABCD为菱形,边长为2,PO⊥CD,PA=PC,且∠ABC=60°.(1)求证:PO⊥平面ABCD;(2)当异面直线PB与CD所成的角为60°时,在线段CP上是否存在点M,使得直线OM与平面PCD所成角的正弦值等于?若存在,请求出线段CM的长,若不存在,请说明理由.【分析】(1)只要证明PO垂直于平面ABCD中两相交直线AC和CD即可;(2)用向量数量积计算直线与平面成角的正弦值,列方程求解.【解答】(1)证明:因为ABCD为菱形,所以O为AC中点,又因为PA=PC,所以PO⊥AC,又因为PO⊥CD,AC∩CD=C,所以PO⊥平面ABCD.(2)解:因为ABCD为菱形,所以BD⊥AC,由(1)知OC、OD、OP两两垂直,建立如图所示的空间直角坐标系,B(0,﹣,0),C(1,0,0),D(0,,0),设P(0,0,t),t>0,=(0,,t),=(﹣1,,0),因为异面直线PB与CD所成的角为60°,所以=,解得t =,所以P(0,0,),PC==,设,λ∈[0,1],则M(λ,0,﹣),=(λ,0,﹣),=(﹣1,0,),设平面PCD的法向量为=(x,y,z),,令z=1,=(,,1),直线OM与平面PCD所成角的正弦值为=,要使直线OM与平面PCD所成角的正弦值等于,只要=,解得,所以CM=PC﹣PM=PC﹣λPC=(1﹣λ)PC==.22.在矩形ABCD中,AB=4,AD=2.点E,F分别在AB,CD上,且AE=2,CF=1.沿EF将四边形AEFD翻折至四边形A'EFD',使平面A'EFD'与平面BCFE垂直,若在线段EB上有动点H.(1)从以下两个条件中任选一个作为已知条件_____,以确定点的位置,①若四点A',D',C,H共面,②若三棱锥A'﹣EFH的体积是三棱锥C﹣A'EF体积的;(2)在第(1)问基础上,在线段A'D'上有一动点P,设二面角P﹣HF﹣E的平面角为θ,求cosθ的最大值.【分析】(1)选①,过点C作CM⊥平面BCFE,因为四边形ABCD是矩形,所以BC ⊥CF,因为四点A',D',C,H共面,所以存在一对实数λ,μ使=λ+μ,设BH=x,用坐标表示向量可求得x的值,选②,三棱锥A'﹣EFH的体积是三棱锥C﹣A'EF体积的,设BH=x,表示体积可求得x的值;(2)设,表示出两平面的法向量,利用向量法求出两平面所成角的余弦值的绝对值,可求得余弦值的最大值,解:选①,(1)过点C作CM⊥平面BCFE,因为四边形ABCD是矩形,所以BC⊥CF,以C为原点,CF,CB,CM分别为x,y,z轴建立如图所示的空间直角坐标系,则B(0,2,0),C(0,0,0),A′(,,),D'(,,),设H(x,2,0),所以=(x,2,0),=(,,),=(,,),因为四点A',D',C,H共面,所以存在一对实数λ,μ使=λ+μ,所以(x,2,0)=λ(,,)+μ(,,),则(x,2,0)=(λ,λ,λ)+(μ,μ,μ)=(λ+μ,λ+μ,λ+μ),解得x=,当HB=时,四点A',D',C,H共面,选②,点A'到面BCFE的距离为,设BH=x,则S△EHF=×(2﹣x)×2=2﹣x;因为三棱锥A'﹣EFH的体积是三棱锥C﹣A'EF体积的,所以×(2﹣x)×=×S△CEF××,所以2﹣x=,解得x=,(2)由(1)知A′(,,),D'(,,),H(,2,0),E (2,2,0),F(1,0,0)设=(﹣,﹣,λ),所以点P(﹣+,﹣+,λ+),所以=(﹣,﹣2,0),=(﹣+﹣,﹣+﹣2,λ+),设平面HPF的一个法向量为=(x,y,z),,令x=6,则y=﹣1,z=,所以平面HPF的一个法向量为=(6,﹣1,),因CM⊥平面BCFE,所以平面BCFE的一个法向量为=(0,0,1)所以cosθ===,所以当λ=0时,cosθ的值最大,且cosθ=,故答案为:.。
2020-2021学年重庆市高一上学期期中数学试题(解析版)

2020-2021学年重庆市高一上学期期中数学试题一、单选题1.已知集合{0,1,2}A =,则A 的子集个数为( ) A .6 B .7 C .8 D .16【答案】C【分析】根据子集的个数为2n (n 为集合元素的个数),即可求得答案. 【详解】{0,1,2}A =.根据子集的个数为2,n (n 为集合元素的个数)∴A 的子集个数328=.故选:C .【点睛】本题考查了求集合子集个数问题,解题关键是掌握子集概念,考查了分析能力和计算能力,属于基础题.2.已知()f x 是偶函数,()g x 是奇函数,且2()()(1)f x g x x +=-,则(1)f -=( ) A .2 B .2- C .1 D .1-【答案】A【分析】分别取1x =和1x =-,代入函数根据奇偶性得到答案. 【详解】()f x 是偶函数,()g x 是奇函数,2()()(1)f x g x x +=-,取1x =得到(1)(1)0f g +=,即(1)(1)0f g ---=;取1x =-得到(1)(1)4f g -+-=; 解得(1)2f -= 故选:A【点睛】本题考查了根据函数奇偶性求函数值,意在考查学生对于函数性质的灵活运用. 3.2()4f x ax bx a =+-是偶函数,其定义域为[1,2]a a --,对实数m 满足2()(1)f x m ≤+恒成立,则m 的取值范围是( ) A .(,3][1,)-∞-+∞ B .[3,1]- C .(,1][3,)-∞-⋃+∞ D .[1,3]-【答案】A【分析】根据奇偶性得到0b =,1a =-得到2()4f x x =-+,计算函数的最大值,解不等式得到答案.【详解】2()4f x ax bx a =+-是偶函数,其定义域为[1,2]a a --,则0b =,且()12a a -=--即1a =-,故2()4f x x =-+,()max ()04f x f ==故24(1)m ≤+,解得m 1≥或3m ≤- 故选:A【点睛】本题考查了根据函数奇偶性求参数,函数最值,解不等式,意在考查学生的综合应用能力.4.若,a b ,R c ∈,a b >,则下列不等式成立的是 A .11a b< B .22a b > C .||||a cbc >D .()()2222a c b c +>+【答案】D【分析】结合不等式的性质,利用特殊值法确定. 【详解】当1,1a b ==-排除A ,B 当0c 排除C 故选:D【点睛】本题主要考查了不等式的性质,特殊值法,还考查了特殊与一般的思想,属于基础题.5.已知函数)25fx =+,则()f x 的解析式为( )A .()21f x x =+ B .()()212f x x x =+≥C .()2f x x =D .()()22f x x x =≥【答案】B【分析】利用换元法求函数解析式.【详解】2t =,则2t ≥,所以()()()()2224t 251,2,f t t t t =-+-+=+≥即()21f x x =+()2x ≥.故选:B【点睛】本题考查利用换元法求函数解析式,考查基本分析求解能力,属基础题.6.已知()f x 是定义域为R 的奇函数,当0x >时,()223f x x x =--,则不等式()20f x +<的解集是A .()() 5,22,1--⋃-B .()(),52,1-∞-⋃-C .()(,1)52,--⋃+∞D .(),1()2,5-∞-⋃【答案】B【分析】根据函数奇偶性的性质,求出函数当0x <时,函数的表达式,利用函数的单调性和奇偶性的关系即可解不等式. 【详解】解:若0x <,则0x ->,∵当0x >时,()223f x x x =--,∴()223f x x x -=+-,∵()f x 是定义域为R 的奇函数,∴()223()f x x x f x -=+-=-,即2()23f x x x =--+,0x <.①若20x +<,即2x <-,由()20f x +<得,()()222230x x -+-++<,解得5x <-或1x >-,此时5x <-;②若20x +>,即2x >-,由()20f x +<得,()()222230x x +-+-<,解得31x -<<,此时21x -<<,综上不等式的解为5x <-或21x -<<. 即不等式的解集为()(),52,1-∞-⋃-. 故选:B.【点睛】本题主要考查不等式的解法,利用函数的奇偶性的性质求出函数的解析式是解决本题的关键. 7.若函数()f x =R ,则实数a 的取值范围是( )A .(0,4)B .[0,2)C .[0,4)D .(2,4]【答案】C【分析】等价于不等式210ax ax ++>的解集为R, 结合二次函数的图象分析即得解. 【详解】由题得210ax ax ++>的解集为R, 当0a =时,1>0恒成立,所以0a =.当0a ≠时,240a a a >⎧⎨∆=-<⎩,所以04a <<. 综合得04a ≤<.故选:C【点睛】本题主要考查函数的定义域和二次函数的图象性质,意在考查学生对这些知识的理解掌握水平.8.设函数22,()6,x x x af x ax x a⎧--≥⎪=⎨-<⎪⎩是定义在R 上的增函数,则实数a 取值范围( )A .[)2,+∞B .[]0,3C .[]2,3D .[]2,4【答案】D【分析】画出函数22y x x =--的图象,结合图象及题意分析可得所求范围.【详解】画出函数22y x x =--的图象如下图所示,结合图象可得,要使函数()22,,6,,x x x a x ax x a ⎧--≥⎪=⎨-<⎪⎩是在R 上的增函数,需满足22226a a a a ≥⎧⎨--≥-⎩,解得24x ≤≤. 所以实数a 取值范围是[]2,4. 故选D .【点睛】解答本题的关键有两个:(1)画出函数的图象,结合图象求解,增强了解题的直观性和形象性;(2)讨论函数在实数集上的单调性时,除了考虑每个段上的单调性之外,还要考虑在分界点处的函数值的大小关系. 二、多选题9.若0a >,0b >,且2a b +=,则下列不等式恒成立的是( )A 1B .11ab≥ C .222a b +≥ D .112a b+≥【答案】BCD【分析】由条件可得12211112a a b a b a abb b ab ++=≥+==⇒≥⇒≥,结合2222()()a b a b ++,即可得出.【详解】因为0a >,0b >,所以12211112a a b a b a abb b ab ++=≥+≤==⇒≥⇒≥, 所以A 错,BD 对;因为22222()()(0)a b a b a b -+=-≥+,则22222()()2a b a b ++=,化为:222a b +,当且仅当1a b ==时取等号,C 对. 故选:BCD .【点睛】本题考查了不等式的基本性质以及重要不等式的应用,考查了推理能力与计算能力,属于基础题.10.给出下列命题,其中是错误命题的是( )A .若函数()f x 的定义域为[0,2],则函数(2)f x 的定义域为[0,4].B .函数1()f x x=的单调递减区间是(,0)(0,)-∞+∞ C .若定义在R 上的函数()f x 在区间(,0]-∞上是单调增函数,在区间(0,)+∞上也是单调增函数,则()f x 在R 上是单调增函数.D .1x 、2x 是()f x 在定义域内的任意两个值,且1x <2x ,若12()()f x f x >,则()f x 减函数.【答案】ABC【分析】对于A ,由于()f x 的定义域为[0,2],则由022x ≤≤可求出(2)f x 的定义域;对于B ,反比例函数的两个单调区间不连续,不能用并集符号连接;对于C ,举反例可判断;对于D ,利用单调性的定义判断即可【详解】解:对于A ,因为()f x 的定义域为[0,2],则函数(2)f x 中的2[0,2]x ∈,[0,1]x ∈,所以(2)f x 的定义域为[0,1],所以A 错误; 对于B ,反比例函数1()f x x=的单调递减区间为(,0)-∞和(0,)+∞,所以B 错误; 对于C ,当定义在R 上的函数()f x 在区间(,0]-∞上是单调增函数,在区间(0,)+∞上也是单调增函数,而()f x 在R 上不一定是单调增函数,如下图,显然,(1)(0)f f < 所以C 错误;对于D ,根据函数单调性的定义可得该选项是正确的, 故选:ABC11.若a ,b 为正数,则( )A .2+aba bB .当112a b+=时,2a b +≥C .当11a b a b+=+时,2a b +≥D .当1a b +=时,221113a b a b +≥++【答案】BCD【分析】利用基本不等式,逐一检验即可得解.【详解】解:对A ,因为+a b ≥2aba b≤+,当a b =时取等号,A 错误;对B ,()11111+=2+2=2222b a a b a b a b ⎛⎛⎫⎛⎫++≥+ ⎪ ⎪ ⎝⎭⎝⎭⎝,当a b =时取等号,B 正确;对C ,11=+=a ba b a b ab++,则1ab =,+2a b ≥=,当1a b ==时取等号,C 正确;对D ,()()()2222222211+111+111+b a a b a b a b a b a b a b b a ++⎛⎫+++=+++≥++ ⎪++⎝⎭2222()1a b ab a b =++=+=, 当12a b ==时取等号,即221113a b a b +≥++,D 正确.故选:BCD.【点睛】本题考查了基本不等式的应用,重点考查了运算能力,属中档题.12.已知连续函数f (x )对任意实数x 恒有f (x +y )=f (x )+f (y ),当x >0时,f (x )<0,f (1)=-2,则以下说法中正确的是( ) A .f (0)=0B .f (x )是R 上的奇函数C .f (x )在[-3,3]上的最大值是6D .不等式()232()(3)4f x f x f x -<+的解集为213x x ⎧⎫<<⎨⎬⎩⎭∣ 【答案】ABC【分析】根据函数()f x 对任意实数x 恒有()()()f x y f x f y +=+,令0x y ==,可得(0)0f =,判断奇偶性和单调性,即可判断选项;【详解】解:对于A ,函数()f x 对任意实数x 恒有()()()f x y f x f y +=+, 令0x y ==,可得(0)0f =,A 正确;对于B ,令x y =-,可得(0)()()0f f x f x =+-=,所以()()f x f x =--, 所以()f x 是奇函数;B 正确;对于C ,令x y <,则()()()()()f y f x f y f x f y x -=+-=-, 因为当x >0时,f (x )<0,所以()0f y x -<,即()()0f y f x -<, 所以()f x 在()()0,,,0+∞-∞均递减, 因为()0f x <,所以()f x 在R 上递减;12f ,可得(1)2f -=;令1y =,可得()()12f x f x +=-()24f =-, ()36f =-;()3(3)6f f =--=,()f x ∴在[3-,3]上的最大值是6,C 正确;对于D ,由不等式2(3)2()(3)4f x f x f x -<+的可得2(3)()()(3)4f x f x f x f x <+++, 即2(3)(23)4f x f x x <++,4(2)f =-,2(3)(23)(2)f x f x x f ∴<++-,则2(3)(52)f x f x <-,2352x x ∴>-,解得:23x <或1x >; D 不对;故选:ABC .【点睛】本题主要考查函数求值和性质问题,根据抽象函数条件的应用,赋值法是解决本题的关键. 三、填空题13.函数y _________. 【答案】[]2,5【分析】先求出函数的定义域,再结合复合函数的单调性可求出答案. 【详解】由题意,2450x x -++≥,解得15x -≤≤,故函数y []1,5-.函数y =二次函数245u x x =-++的对称轴为2x =,在[]1,5-上的增区间为[)1,2-,减区间为[]2,5,故函数y []2,5. 故答案为:[]2,5.【点睛】本题考查复合函数的单调性,考查二次函数单调性的应用,考查学生的推理能力,属于基础题.14.奇函数f (x )在(0,)+∞内单调递增且f (1)=0,则不等式()01f x x >-的解集为________. 【答案】{|1x x >或01x <<或1x <-}.【分析】根据题意,由函数()f x 的奇偶性与单调性分析可得当01x <<时,()0f x <,当1x >时,()0f x >,当10x -<<时,()0f x >,当1x <-时,()0f x <,而不等式()01f x x >-等价于1()0x f x >⎧⎨>⎩或1()0x f x <⎧⎨<⎩;分析可得答案.【详解】解:根据题意,()f x 在(0,)+∞内单调递增,且f (1)0=, 则当01x <<时,()0f x <,当1x >时,()0f x >,又由()f x 为奇函数,则当10x -<<时,()0f x >,当1x <-时,()0f x <, 不等式()01f x x >-,等价于1()0x f x >⎧⎨>⎩或1()0x f x <⎧⎨<⎩;解可得:1x >或01x <<或1x <-; 即不等式()01f x x >-的解集为{|1x x >或01x <<或1x <-}. 故答案为:{|1x x >或01x <<或1x <-}. 15.已知函数()f x 的定义域为()0,∞+,则函数1f x y +=__________. 【答案】(-1,1)【分析】先求()1f x +的定义域为()1,-+∞,再求不等式组21340x x x >-⎧⎨--+>⎩的解集可以得到函数的定义域.【详解】由题意210340x x x +>⎧⎨--+>⎩,解得11x -<<,即定义域为()1,1-.【点睛】已知函数()f x 的定义域D ,()g x 的定义域为E ,那么抽象函数()f g x ⎡⎤⎣⎦的定义域为不等式组()x Eg x D ∈⎧⎨∈⎩的解集.16.定义:如果函数()y f x =在区间[],a b 上存在00()x a x b <<,满足0()()()f b f a f x b a-=-,则称0x 是函数()y f x =在区间[],a b 上的一个均值点.已知函数2()1f x x mx =-++在区间[]1,1-上存在均值点,则实数m 的取值范围是________. 【答案】(0,2).【详解】试题分析:由题意设函数2()1f x x mx =-++在区间[1,1]-上的均值点为,则0(1)(1)()1(1)f f f x m --==--,易知函数2()1f x x mx =-++的对称轴为2m x =,①当12m≥即2m ≥时,有0(1)()(1)f m f x m f m -=-<=<=,显然不成立,不合题意;②当12m≤-即2m ≤-时,有0(1)()(1)f m f x m f m =<=<-=-,显然不成立,不合题意;③当112m -<<即22m -<<时,(1)当20m -<<有0(1)()()2m f f x f <≤,即214m m m <≤+,显然不成立;(2)当0m =时, 0()0f x m ==,此时01x =±,与011x -<<矛盾,即0m ≠;(3)当02m <<时,有0(1)()()2mf f x f -<≤,即214m m m -<≤+,解得02m <<,综上所述得实数m 的取值范围为(0,2).【解析】二次函数的性质. 四、解答题17.已知集合{}22|430,|03x A x x x B x x -⎧⎫=-+≤=>⎨⎬+⎩⎭(1)分别求A B ,R R A B ⋃();(2)若集合{|1},C x x a A C C =<<⋂=,求实数a 的取值范围. 【答案】(1)(2,3]A B ⋂=,(,2](3,)R R A B ⋃=-∞⋃+∞(2)3a ≤【分析】(1)化简集合,,A B 根据交集定义,补集定义和并集定义,即可求得答案; (2)由A C C =,所以C A ⊆,讨论C =∅和C ≠∅两种情况,即可得出实数a 的取值范围.【详解】(1)集合{}2|430[1,3]A x x x =-+≤=∴(,1)(3,)RA =-∞⋃+∞,[3,2]RB =-∴(2,3]A B ⋂=,(,2](3,)RR A B ⋃=-∞⋃+∞,(2)A C C =∴ 当C 为空集时,1a ≤∴ 当C 为非空集合时,可得 13a ≤<综上所述:a 的取值范围是3a ≤.【点睛】本题考查了不等式的解法,交集和补集的运算,解题关键是掌握集合的基本概念和不等式的解法,考查了计算能力,属于基础题.18.已知函数()f x 是定义在R 上的偶函数,已知当0x ≤时,()243f x x x =++.(1)求函数()f x 的解析式;(2)画出函数()f x 的图象,并写出函数()f x 的单调递增区间; (3)求()f x 在区间[]1,2-上的值域.【答案】(1)()2243,043,0x x x f x x x x ⎧-+>=⎨++≤⎩; (2)见解析; (3)[]1,3-.【分析】(1)设x >0,则﹣x <0,利用当x≤0时,f (x )=x 2+4x+3,结合函数为偶函数,即可求得函数解析式;(2)根据图象,可得函数的单调递增区间;(3)确定函数在区间[﹣1,2]上的单调性,从而可得函数在区间[﹣1,2]上的值域. 【详解】(1)∵函数()f x 是定义在R 上的偶函数∴对任意的x ∈R 都有()()f x f x -=成立∴当0x >时,0x -<即()()()()224343f x f x x x x x =-=-+-+=-+∴ ()2243,043,0x x x f x x x x ⎧-+>=⎨++≤⎩(2)图象如右图所示函数()f x 的单调递增区间为[]2,0-和[)2,+∞. (写成开区间也可以)(3)由图象,得函数的值域为[]1,3-.【点睛】本题考查函数的解析式,考查函数的单调性与值域,考查数形结合的数学思想,属于中档题.19.若二次函数()f x 满足11,()22f x f x x R ⎛⎫⎛⎫+=-∈ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,且(0)1,(1)3f f =-=.(1)求()f x 的解析式;(2)若函数()(),()g x f x ax a R =-∈在3,2x ⎛⎤∈-∞ ⎥⎝⎦上递减,3,2⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭上递增,求a 的值及当[1,1]x ∈-时函数()g x 的值域.【答案】(1)2()1f x x x =-+(2)2a =,值域为[1,5]-. 【分析】(1)设二次函数的解析式为2()(),0f x ax bx c a =++≠,由11,()22f x f x x R ⎛⎫⎛⎫+=-∈ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭可得()f x 对称轴为12x =,结合条件,即可求得答案;(2)根据增减性可知32x =为函数()g x 的对称轴,即可得到a 的值,而根据()g x 在[1,1]x ∈-上递减可得出()g x 在[1,1]x ∈-上的值域.【详解】(1)设二次函数的解析式为2()(),0f x ax bx c a =++≠二次函数()f x 满足11,()22f x f x x R ⎛⎫⎛⎫+=-∈ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭∴二次函数()f x 的对称轴为:12x =. ∴122b a -=,可得:=-b a ——① 又(0)1f =,∴(0)1f c ==,可得:1c =.(1)3f -=.即:13a b -+=,可得:2a b -=——②由①②解得: 1,1a b ==-∴()f x 的解析式为2()1f x x x =-+.(2) 函数()(),()g x f x ax a R =-∈()g x 在3,2x ⎛⎤∈-∞ ⎥⎝⎦上递减,3,2⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭上递增. ∴()g x 的对称轴为32x =, 即:1322a +=.解得:2a =. ∴2()31g x x x =-+.()g x 在3,2x ⎛⎤∈-∞ ⎥⎝⎦上递减, ∴()g x 在[1,1]x ∈-上递减,则有:在[1,1]x ∈-上,min ()(1)1g x g ==-.函数()g x 在[1,1]x ∈-上的值域为[1,5]-【点睛】本题考查了待定系数法的运用以及对称轴的形式,根据增减性判断函数的对称轴及在区间上值域问题,解题关键是掌握二次函数的基础知识,考查了分析能力和计算能力,本题属中档题.20.已知函数24()x ax f x x++=为奇函数. (1)若函数()f x 在区间,2m m ⎡⎤⎢⎥⎣⎦(0m >)上为单调函数,求m 的取值范围; (2)若函数()f x 在区间[]1,k 上的最小值为3k ,求k 的值.【答案】(1)4m ≥或02m <≤;(2【分析】(1)函数()f x 为奇函数,可知对定义域内所有x 都满足()()f x f x -=-,结合解析式,可得0ax =恒成立,从而可求出a 的值,进而可求出()f x 的解析式,然后求出函数()f x 的单调区间,结合()f x 在区间,2m m ⎡⎤⎢⎥⎣⎦(0m >)上为单调函数,可求得m 的取值范围;(2)结合函数()f x 的单调性,分12k <≤和2k >两种情况,分别求出()f x 的最小值,令最小值等于3k ,可求出k 的值.【详解】(1)由题意,函数()f x 的定义域为()(),00,-∞+∞,因为函数()f x 为奇函数,所以对定义域内所有x 都满足()()f x f x -=-,即()()2244x a x x ax x x-+-+++=--, 整理可得,对()(),00,x ∈-∞+∞,0ax =恒成立,则0a =, 故244()x f x x x x +==+. 所以()f x 在()0,2上单调递减,在[)2,+∞上单调递增,又函数()f x 在区间,2m m ⎡⎤⎢⎥⎣⎦(0m >)上为单调函数,则2m ≤或22m ≥,解得4m ≥或02m <≤.(2)()f x 在()0,2上单调递减,在[)2,+∞上单调递增,若12k <≤,则()()min 43f x f k k k k ==+=,解得k =12k <≤,只有k =合题意;若2k >,则()()min 42232f x f k ==+=,解得43k =,不满足2k >,舍去.故k 【点睛】本题考查函数的奇偶性,考查函数单调性的应用,考查了函数的最值,利用对勾函数的单调性是解决本题的关键,考查学生的计算求解能力,属于基础题. 21.已知二次函数2()(0)f x ax x a =+≠.(1)当0a <时,若函数y a 的值;(2)当0a >时,求函数()()2||g x f x x x a =---的最小值()h a .【答案】(1)-4;(2)()0,1,a a h a a a a ⎧-<<⎪⎪=⎨⎪-≥⎪⎩ 【分析】(1)当0a <时,函数y 而可求出a 的值; (2)当0a >时,求出()g x 的表达式,分类讨论求出()g x 的最小值()h a 即可.【详解】(1)由题意,()0f x ≥,即()200ax x a +≥<,解得10x a≤≤-,即函数y 定义域为10,a ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦, 又当0a <时,函数()2f x ax x =+的对称轴为12x a =-,21111222(4)f a a aa a ⎛⎫= ⎪⎝-=-⎭--,故函数y⎡⎢⎣,函数y1a -=4a =-. (2)由题意,0a >,2()||g x ax x x a =---,即()()22()2,,x a x ax g a a x a x ax -+≥-<⎧⎪=⎨⎪⎩, ①当01a <≤,则10a a≥>, x a ≥时,2min 1111(2)()()()g x g a a a a a a a-+=-==, x a <时,min ()(0)g x g a ==-, 若1a a a -≥-1a ≤≤, 若1a a a -<-,解得0a <<即0a <<min 1()g x a a =-1a ≤≤时,min ()g x a =-. ②当1a >时,1a a <, x a ≥时,33min ())2(g x g a a a a a a ==-+=-,x a <时,min ()(0)g x g a ==-,因为3a a a ->-,所以1a >时,min ()g x a =-.综上,函数()g x 的最小值()0,1,a a h a a a a ⎧-<<⎪⎪=⎨⎪-≥⎪⎩. 【点睛】本题考查函数的定义域与值域,考查二次函数的性质,考查函数的最小值,考查分类讨论的数学思想,考查学生的逻辑推理能力,属于中档题.22.定义在R 上的函数()f x 满足:①对一切x ∈R 恒有()0f x ≠;②对一切,x y R ∈恒有()()()f x y f x f y +=⋅;③当0x >时,()1f x >,且(1)2f =;④若对一切[,1]∈+x a a (其中0a <),不等式()224(2||2)f x a f x +≥-恒成立.(1)求(2),(3)f f 的值;(2)证明:函数()f x 是R 上的递增函数;(3)求实数a 的取值范围.【答案】(1)4,8(2)证明见解析(3)(,-∞ 【分析】1)用赋值法令1,1x y ==求解.(2)利用单调性的定义证明,任取12x x <,由 ()()()f x y f x f y +=⋅,则有()()()2211f x f x x f x =-,再由条件当0x >时,()1f x > 得到结论.(3)先利用()()()f x y f x f y +=⋅将4(2||2)-f x 转化为(2||)f x ,再将()22(2||)+≥f x a f x 恒成立,利用函数()f x 是R 上的递增函数,转化为222||≥+x a x 恒成立求解.【详解】(1)令1,1x y == 所以(2)(1)(1)4f f f =⋅=所以(3)(2)(1)8f f f =⋅=(2)因为()()()f x y f x f y +=⋅任取12x x <因为当0x >时,()1f x >所以()211f x x ->所以()()12f x f x <,所以函数()f x 是R 上的递增函数,(3)因为()4(2||2)2(2||2)[2(2||2)](2||)-=-=+-=f x f f x f x f x又因为()224(2||2)f x a f x +≥-恒成立且函数()f x 是R 上的递增函数,所以222||≥+x a x ,[,1]∈+x a a (其中0a <)恒成立所以222||+≥-a x x 若对一切[,1]∈+x a a (其中0a <),恒成立.当11a ≤-+ ,即2a ≤-时()()2max 143=+=---g x g a a a所以2243≥---a a a ,解得2a ≤-当21a -<≤-时,()max 1g x =解得21a -<≤-当10a -<≤,()()(){}max max ,1=+g x g a g a所以222≥--a a a 且221≥-+a a解得1a -<≤-综上:实数a 的取值范围(,-∞ 【点睛】本题主要考查了抽象函数的求值,单调性及其应用,还考查了分类讨论的思想和运算求解的能力,属于难题.。
西安中学202届高三数学上学期第一次月考试题理含解析

A。 0B。 4
C. -4D。 -2
【答案】C
【解析】
分析】
分离参数,求齐次式 的最大值。
【详解】由 得 ,而 ( 时取等号),
所以 ,因此要使 恒成立,应有 ,即实数 的最小值等于 .
故选: C。
【点睛】多参数不等式,先确定主元,次元唯一转化为函数问题,次元不唯一可以用基本不等式,也可以降元(分式的分子分母为齐次式是降元的主要特征)。
A。 98项B。 97项C。 96项D。 95项
【答案】B
【解析】
【分析】
由于能被3除余1且被7除余1的数就只能是被21除余1的数,故 ,然后由 可求出 的取值范围,从而可得结果
【详解】能被3除余1且被7除余1的数就只能是被21除余1的数,故 ,
由 得 ,又 ,故此数列共有97项.
故选:B
【点睛】此题考查数列模型在实际问题中的应用,考查等差数列的通项公式的运用,考查计算能力,属于基础题
(1)求 、 的通项公式;
(2)数列 中, ,且 ,求 的通项公式.
【答案】(1) , ;(2) 。
【解析】
【分析】
(1)由已知条件结合等差数列和等比数列的通项公式列出方程组
求出公差和公比,从而可求出 、 的通项公式;
(2)先求出 ,而 ,所以 ,然后利用累加法可求出 的通项公式
【详解】(1)设 的公差为 , 的公比为 ,则依题意有
【点睛】本题考查极坐标方程与直角坐标方程的互化,考查直线参数方程及其应用,旨在考查运算求解能力.
二、填空题:(本大题共4小题,每小题5分)
13. 已知圆锥侧面展开图的圆心角为90°,则该圆锥的底面半径与母线长的比为________。
2021届重庆市第一中学校高三上学期第三次月考数学试题(解析版)

2021届重庆市第一中学校高三上学期第三次月考数学试题一、单选题1.复数z 满足21iz i=-,则复数z 的虚部为()A .﹣1B .1C .iD .﹣i【答案】B【分析】利用复数的除法运算化简211ii i=-+-,再利用复数的代数形式求出结果.【详解】解:∵()()()()2121211112i i i i i z i i i i ++====-+--+,则复数z 的虚部为1.故选:B .【点睛】本题考查复数的除法运算.复数的除法运算关键是分母“实数化”,其一般步骤如下:(1)分子、分母同时乘分母的共轭复数;(2)对分子、分母分别进行乘法运算;(3)整理、化简成实部、虚部分开的标准形式.2.已知集合{}22,A xx x Z =<∈∣,则A 的真子集共有()个A .3B .4C .6D .7【答案】D【分析】写出集合{1,0,1}A =-,即可确定真子集的个数.【详解】因为{}22,{1,0,1}A xx x Z =<∈=-∣,所以其真子集个数为3217-=.故选:D.【点睛】本题考查集合的真子集个数问题,属于简单题.3.已知某圆锥的母线长为4,底面圆的半径为2,则圆锥的全面积为()A .10πB .12πC .14πD .16π【答案】B【分析】首先求得底面周长,即侧面展开图的扇形弧长,然后根据扇形的面积公式即可求得侧面积,即圆锥的侧面积,再求得圆锥的底面积,侧面积与底面积的和就是全面积.【详解】底面周长是:2×2π=4π,则侧面积是:14π48π2⨯⨯=,底面积是:π×22=4π,则全面积是:8π+4π=12π.故选B .【点睛】本题考查了圆锥的全面积计算,正确理解圆锥的侧面展开图与原来的扇形之间的关系是解决本题的关键,理解圆锥的母线长是扇形的半径,圆锥的底面圆周长是扇形的弧长.4.为了衡量星星的明暗程度,古希腊天文学家喜帕恰斯在公元前二世纪首先提出了星等这个概念.星等的数值越小,星星就越亮;星等的数值越大它的光就越暗.到了1850年,由于光度计在天体光度测量的应用,英国天文学家普森又提出了亮度的概念,天体的明暗程度可以用星等或亮度来描述.两颗星的星等与亮度满足()12212.5lg lg m m E E -=-,其中星等为k m 的星的亮度为(1,2)k E k =.已知“心宿二”的星等是1.00,“天津四”的星等是1.25,则“心宿二”的亮度大约是“天津四”的()倍.(当||x 较小时,2101 2.3 2.7x x x ≈++)A .1.27B .1.26C .1.23D .1.22【答案】B【分析】把已知数据代入公式计算12E E .【详解】由题意211 1.25 2.5(lg lg )E E -=-,12lg0.1E E =,∴0.1212101 2.30.1 2.70.1 1.257 1.26E E =≈+⨯+⨯=≈.故选:B .【点睛】本题考查数学新文化,考查阅读理解能力.解题关键是在新环境中抽象出数学知识,用数学的思想解决问题.5.向量,a b 满足||1a = ,a 与b 的夹角为3π,则||a b - 的取值范围为()A .[1,)+∞B .[0,)+∞C .1,2⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭D .3,2⎫+∞⎪⎢⎪⎣⎭【答案】D【分析】把||a b -用数量积表示后结合函数的性质得出结论.【详解】22222||()2121cos 3a b a b a a b b b b π-=-=-⋅+=-⨯⨯+ 21b b -+= 2134423b ⎛⎫=+≥⎪⎝⎭- ,所以3||2a b -≥ .1||2b = 时取得最小值.故选:D .【点睛】本题考查平面向量的模,解题关键是把模用向量的数量积表示,然后结合二次函数性质得出结论.6.已知三棱锥P ABC -,过点P 作PO ⊥面,ABC O 为ABC ∆中的一点,,PA PB PB PC ⊥⊥,PC PA ⊥,则点O 为ABC ∆的()A .内心B .外心C .重心D .垂心【答案】D【分析】连接AO 并延长交BC 于一点E ,连接PO ,由于PA ,PB ,PC 两两垂直可以得到PA ⊥面PBC ,而BC ⊂面PBC ,可得BC ⊥PA ,由PO ⊥平面ABC 于O ,BC ⊂面ABC ,PO ⊥BC ,可得BC ⊥AE ,同理可以证明CO ⊥AB ,又BO ⊥AC .故O 是△ABC 的垂心.【详解】连接AO 并延长交BC 于一点E ,连接PO ,由于PA ,PB ,PC 两两垂直可以得到PA ⊥面PBC ,而BC ⊂面PBC ,∴BC ⊥PA ,∵PO ⊥平面ABC 于O ,BC ⊂面ABC ,∴PO ⊥BC ,∴BC ⊥平面APE ,∵AE ⊂面APE ,∴BC ⊥AE ;同理可以证明CO ⊥AB ,又BO ⊥AC .∴O 是△ABC 的垂心.故选D .【点睛】本题主要考查了直线与平面垂直的性质,解题时要注意数形结合,属于基本知识的考查.7.设sin5a π=,b =,2314c ⎛⎫= ⎪⎝⎭,则()A .a c b <<B .b a c <<C .c a b<<D .c b a<<【答案】C【分析】借助中间量1和12比较大小即可.【详解】解:由对数函数y x =在()0,∞+单调递增的性质得:1b =>=,由指数函数12xy ⎛⎫= ⎪⎝⎭在R 单调递减的性质得:2413311142212c ⎛⎫⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭=<=,由三角函数sin y x =在0,2π⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递增的性质得1sin sin 562a ππ=>=.所以c ab <<.故选:C.【点睛】本题考查利用函数的单调性比较大小,考查运算能力,化归转化思想,是中档题.本题解题的关键在于借助中间量1和12,尤其在比较a 与c 的大小时,将c 变形得24331142c ⎛⎫⎛⎫= ⎪ =⎪⎝⎭⎝⎭,进而与12比较大小是重中之核心步骤.8.已知三棱锥P ABC -的四个顶点均在同一个确定的球面上,且BA BC ==,2ABC π∠=,若三棱锥P ABC -体积的最大值为3,则其外接球的半径为()A .2B .3C .4D .5【答案】A【分析】由题意分析知三棱锥P ABC -体积的最大时,P ,O ,O '共线且O P '⊥面ABC ,P 在大于半球的的球面上,根据棱锥体积公式求得||O P ',进而应用勾股定理求外接球的半径.【详解】由题意知:AC 中点O '为面ABC 外接圆圆心,若外接球球心为O ,半径为R ,三棱锥P ABC -体积的最大时,P ,O ,O '共线且O 在P ,O '之间,∴1||33P ABC ABC V S O P -'=⋅⋅= ,1||||32ABC S BA BC =⋅⋅= ,即||3O P '=,||||32AC O C '==,所以()22222'|||'|33O C OC OO R R =-=--=,解得2R =,故选:A【点睛】关键点点睛:理解三棱锥P ABC -体积的最大时P 的位置及与球心、底面外接圆圆心的关系,结合棱锥体积公式、勾股定理求球体半径.二、多选题9.设m 、n 是两条不同的直线,α、β是两个不同的平面,下列命题中错误..的是()A .若,,//m n m n αβ⊂⊂,则//αβB .若,m n m α⊂⊥,则n α⊥C .若,m n αα^Ì,则m n ⊥D .若//,,m n αβαβ⊂⊂,则//m n【答案】ABD【分析】根据空间线、面关系,结合空间关系相关图例以及线线、线面、面面间的平行、垂直判定与性质,即可知选项的正误.【详解】A :,,//m n m n αβ⊂⊂,α、β不一定平行,错误.B :,m n m α⊂⊥,n 不一定垂直于α,错误.C :由线面垂直的性质:,m n αα^Ì,则必有m n ⊥,正确.D ://,,m n αβαβ⊂⊂,m 、n 不一定平行,错误.故选:ABD10.下列函数中,在(0,1)内是减函数的是()A .||12x y ⎛⎫= ⎪⎝⎭B .212log y x =C .121=+y x D .2log sin y x=【答案】ABC【分析】根据复合函数的单调性判断确定选项中各函数是否为减函数即可.【详解】A :1(2t y =为减函数,||t x =在(0,1)上为增函数,所以||12x y ⎛⎫= ⎪⎝⎭为减函数;B :12log y t =为减函数,2t x =在(0,1)上为增函数,所以212log y x =为减函数;C :1y t =为减函数,21t x =+在(0,1)上为增函数,所以121=+y x 为减函数;D :2log y t =为增函数,sin t x =在(0,1)上为增函数,所以2log sin y x =为增函数;故选:ABC【点睛】结论点睛:对于复合函数的单调性有如下结论1、内外层函数同增或同减为增函数;2、内外层函数一增一减为减函数;11.下列关于函数1()2sin 26f x x π⎛⎫=+⎪⎝⎭的图像或性质的说法中,正确的为()A .函数()f x 的图像关于直线83x π=对称B .将函数()f x 的图像向右平移3π个单位所得图像的函数为12sin 23y x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭C .函数()f x 在区间5,33ππ⎛⎫-⎪⎝⎭上单调递增D .若()f x a =,则1cos 232a x π⎛⎫-=⎪⎝⎭【答案】AD 【分析】令1262x k πππ+=+得到对称轴,即可判断A ;根据平移变换知识可判断B ;求出其单调增区间即可判断C ;利用配角法即可判断D.【详解】对于A ,令1262x k πππ+=+()k ∈Z ,解得22()3x k k Z ππ=+∈,当1k =时,得83x π=,故A 正确;对于B ,将函数()f x 的图像向右平移3π个单位,得112sin[()]2sin 2362y x x ππ=-+=,故B 错误;对于C ,令122()2262k x k k Z πππππ-+<+<+∈4244()33k x k k Z ππππ⇒-+<<+∈,故C 错误;对于D ,若12sin()26x a π+=,则11cos()sin[()]23223x x πππ-=+-=1sin()262ax π+=,故D 正确.故选:AD【点睛】方法点睛:函数()sin (0,0)y A x B A ωϕω=++>>的性质:(1)max min =+y A B y A B =-,.(2)周期2π.T ω=(3)由()ππ2x k k +=+∈Z ωϕ求对称轴(4)由()ππ2π2π22k x k k -+≤+≤+∈Z ωϕ求增区间;由()π3π2π2π22k x k k +≤+≤+∈Z ωϕ求减区间.12.定义在(0,)+∞上的函数()f x 的导函数为()'f x ,且()()f x f x x'<,则对任意1x 、2(0,)x ∈+∞,其中12x x ≠,则下列不等式中一定成立的有()A .()()()1212f x x f x f x +<+B .()()()()21121212x xf x f x f x f x x x +<+C .()1122(1)x x f f <D .()()()1212f x x f x f x <【答案】ABC【分析】构造()()f x g x x=,由()()f x f x x '<有()0g x '<,即()g x 在(0,)+∞上单调递减,根据各选项的不等式,结合()g x 的单调性即可判断正误.【详解】由()()f x f x x '<知:()()0xf x f x x'-<,令()()f x g x x =,则()()()20xf x f x g x x '-='<,∴()g x 在(0,)+∞上单调递减,即122112121212()()()()()g x g x x f x x f x x x x x x x --=<--当120x x ->时,2112()()x f x x f x <;当120x x -<时,2112()()x f x x f x >;A :121()()g x x g x +<,122()()g x x g x +<有112112()()x f x x f x x x +<+,212212()()x f x x f x x x +<+,所以()()()1212f x x f x f x +<+;B:由上得21121212()()()()x f x x x x f x x x -<-成立,整理有()()()()21121212x xf x f x f x f x x x +<+;C :由121x >,所以111(2)(1)(2)(1)21x x x f f g g =<=,整理得()1122(1)x x f f <;D :令121=x x 且121x x >>时,211x x =,12111()()()()g x g x f x f x =,12()(1)(1)g x x g f ==,有121()()g x x g x >,122()()g x x g x <,所以无法确定1212(),()()g x x g x g x 的大小.故选:ABC【点睛】思路点睛:由()()f x f x x '<形式得到()()0xf x f x x'-<,1、构造函数:()()f x g x x =,即()()()xf x f x g x x'-'=.2、确定单调性:由已知()0g x '<,即可知()g x 在(0,)+∞上单调递减.3、结合()g x 单调性,转化变形选项中的函数不等式,证明是否成立.三、填空题13.若一个球的体积为323π,则该球的表面积为_________.【答案】16π【解析】由题意,根据球的体积公式343V R π=,则343233R ππ=,解得2R =,又根据球的表面积公式24S R π=,所以该球的表面积为24216S ππ=⋅=.14.设向量a ,b 不平行,向量a b λ+ 与2a b + 平行,则实数λ=_________.【答案】12【解析】因为向量a b λ+ 与2a b + 平行,所以2a b k a b λ+=+ (),则{12,k k λ==,所以12λ=.【解析】向量共线.15.一般把数字出现的规律满足如图的模型称为蛇形模型:数字1出现在第1行;数字2,3出现在第2行;数字6,5,4(从左至右)出现在第3行;数字7,8,9,10出现在第4行,依此类推,则第21行从左至右的第4个数字应是____________.【答案】228【分析】由题知,第n 行有n 个数字,奇数行从右至左由小变大,偶数行从左至右由小变大,则前20行共有20(120)123202102+++++==L 个数字,第21行最左端的数为21021231+=,从左到右第4个数字为228.【详解】观察数据可知,第n 行有n 个数字,奇数行从右至左由小变大,偶数行从左至右由小变大,则前20行共有20(120)123202102+++++==L 个数字,第21行最左端的数为21021231+=,所以第21行从左到右第4个数字为228.故答案为:228.【点睛】关键点睛:本题考查合情推理、数列的前n 项和,解题关键要善于观察发现数据特征,考查了学生的逻辑思维能力、数据处理能力、运算求解能力,综合性较强,属于较难题型.四、双空题16.已知等比数列{}n a 的公比为q ,且101a <<,20201a =,则q 的取值范围为______;能使不等式12121110m m a a a a a a ⎛⎫⎛⎫⎛⎫-+-++-≤ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 成立的最大正整数m =______.【答案】(1,)+∞4039【分析】根据已知求得1a 的表达式,由此求得q 的取值范围.根据12121110m m a a a a a a ⎛⎫⎛⎫⎛⎫-+-++-≤ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 成立列不等式,化简求得m 的取值范围,从而求得最大正整数m .【详解】由已知201911201911a qa q =⇒=,结合101a <<知2019101q <<,解得1q >,故q 的取值范围为(1,)+∞.由于{}n a 是等比数列,所以1n a ⎧⎫⎨⎬⎩⎭是首项为11a ,公比为1q 的等比数列.要使12121110m m a a a a a a ⎛⎫⎛⎫⎛⎫-+-++-≤ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭ 成立则1212111m ma a a a a a +++≤+++ 即()111111111m m a q a q q q⎛⎫-⎪-⎝⎭≤--,将120191a q=代入整理得:40394039m q q m ≤⇒≤故最大正整数4039m =.故答案为:(1,)+∞;4039【点睛】本小题主要考查等比数列的性质,考查等比数列前n 项和公式,属于中档题.五、解答题17.在四棱柱1111ABCD A B C D -中,底面ABCD 是等腰梯形,M 是线段AB 的中点,1160,22,2,DAB AB CD DD C M ∠=︒====(1)求证:1//C M 平面11A ADD ;(2)求异面直线 CM 与1DD 所成角的余弦值.【答案】(1)证明见解析;(2)14.【分析】(1)易得1111//,C D MA C D MA =,则四边形11AMC D 为平行四边形,得到11//C M D A ,再利用线面平行的判定定理证明.(2)由//CM DA ,将异面直线CM 与1DD 成的角,转化为 DA 与1DD 相交所成的角,然后在1ADD ,利用余弦定理求解.【详解】(1)因为四边形ABCD 是等腰梯形,且2AB CD =,所以//AB DC .又由M 是AB 的中点,因此//CD MA 且CD MA =.如图所示:连接1AD ,在四棱柱1111ABCD A B C D -中,因为1111//,CD C D CD C D =,可得1111//,C D MA C D MA =,所以四边形11AMC D 为平行四边形.因此11//C M D A ,又1C M ⊄平面11A ADD ,1D A ⊂平面11A ADD ,所以1//C M 平面11A ADD .(2)因为//CM DA ,所以异面直线CM 与1DD 成的角,即为 DA 与1DD 相交所成的直角或锐角,在1ADD中,1C M =,所以111,2AD AD DD ===,由余弦定理可得:22211111cos 24AD DD AD ADD AD DD +-∠==-⋅,所以异面直线CM 和1DD 余弦值为14.【点睛】方法点睛:判断或证明线面平行的常用方法:(1)利用线面平行的定义,一般用反证法;(2)利用线面平行的判定定理(a ⊄α,b ⊂α,a ∥b ⇒a ∥α),其关键是在平面内找(或作)一条直线与已知直线平行,证明时注意用符号语言的叙述;(3)利用面面平行的性质定理(α∥β,a ⊂α⇒a ∥β);(4)利用面面平行的性质(α∥β,a ⊄β,a ∥α⇒a ∥β).18.已知数列{}n a 满足:13a =,且对任意的n *∈N ,都有1,1,n n a a +成等差数列.(1)证明数列{}1n a -等比数列;(2)已知数列{}n b 前n 和为n S ,条件①:()1(21)n n b a n =-+,条件②:11n n n b a +=-,请在条件①②中仅选择一个条件作为已知条件.............来求数列{}n b 前n 和n S .【答案】(1)证明见解析;(2)答案不唯一,具体见解析.【分析】(1)由条件得121n n a a +=-,利用等比数列定义可得证.(2)选条件①得(21)2nn b n =+,选条件②得1(1)()2nn b n =+⋅利用错位相减法可得解.【详解】(1)由条件可知112n n a a ++=,即121n n a a +=-,∴()1121n n a a +-=-,且112a -=∴{}1n a -是以112a -=为首项,2q =为公比的等比数列,∴12nn a -=,∴()21nn a n N*=+∈(2)条件①:()1(21)(21)2nn n b a n n =-+=+,123325272(21)2nn S n =⋅+⋅+⋅+++⋅ 23412325272(21)2n n S n +=⋅+⋅+⋅+++⋅利用错位相减法:123413222222222(21)2nn n S n +-=⋅+⋅+⋅+⋅++⋅+⋅- 118(12)6(21)212n n n S n -+--=++⋅--化简得()12(21)2n n S n n N +*=-+∈条件②:11(1)()12nn n n b n a +==+⋅-231111234(1)2222n nS n =⋅+⋅+⋅+++⋅ 234111111234(1)22222n n S n +=⋅+⋅+⋅+++⋅ 利用错位相减法:23411111111(1)222222n n n S n +=++++-+⋅ 1111[1()]11421(1)12212n n n S n -+-=+-+⋅-化简得()13(3)(2n n s n n N *=-+∈【点睛】错位相减法求和的方法:如果数列{}n a 是等差数列,{}n b 是等比数列,求数列{}n n a b 的前n 项和时,可采用错位相减法,一般是和式两边同乘以等比数列{}n b 的公比,然后作差求解;在写“n S ”与“n qS ”的表达式时应特别注意将两式“错项对齐”以便下一步准确写出“n n S qS -”的表达式19.已知椭圆C 的两个焦点分别为12(1,0),(1,0)F F -,短轴的两个端点分别为12,B B .且122B B =.(1)求椭圆C 的标准方程;(2)过点2F 的直线l 与椭圆C 相交于P ,Q 两点,且11F P FQ ⊥ ,求直线l 的方程.【答案】(1)2212x y +=;(2)10x +-=,或10x -=.【分析】(1)由题干条件可得c 和b 的值,进而求出2a 的值,从而求出椭圆方程;(2)首先考虑斜率不存在的情况,不符合题意;当斜率存在时,联立方程,可得()22121222214,2121k k x x x x k k -+=⋅=++,又110F P FQ ⋅= ,向量坐标化可得()()()2221212111110k x x k x x k F P FQ ⋅--==++++uuu r uuu r ,代入1212,x x x x +⋅,化简,即可求出k 的取值,从而求出直线方程.【详解】解(1)由条件可知:1c =,又122B B =,所以1b =,则22a =,所以椭圆C 的方程为2212x y +=(2)当直线l 的斜率不存在时,其方程为1x =,不符合题意;当直线l 的斜率存在时,设直线l 的方程为(1)y k x =-,22(1)12y k x x y =-⎧⎪⎨+=⎪⎩得()()2222214210k x k x k +-+-=,()2810k ∆=+>,设()()1122,,,P x y Q x y ,则()22121222214,2121k k x x x x k k -+=⋅=++,()()1111221,,1,F P x y F Q x y =+=+ ,∵110F P FQ ⋅= ,即()()()()()22212121212111110x x y y k x x k x x k +++=+--+++=,即()()()222222221411()102121k k kk k k k -+--++=++化简得:2201172k k =+-解得217,77k k ==±.故直线l的方程为10x +-=,或10x --=.【点睛】方法点睛:(1)将向量转化为坐标的关系;(2)联立直线和椭圆,求出两根之和,两根之积;(3)将两根之和和两根之积代入坐标关系中,解出k .20.已知()cossin 222x x x f x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭,记ABC 的内角,,A B C 的对边分别为,,a b c .(1)求()f B 的取值范围;(2)当4a =,433b =,且()f B 取(1)中的最大值时,求ABC 的面积.【答案】(1)30,12⎛+ ⎝⎦;(2)833或433【分析】(1)利用公式对函数化简,根据B 角的范围,求函数值域.(2)由(1)求出B 的大小,利用正弦定理和三角形面积公式即可求出结果.【详解】(1)2()cossin sin cos 222222x x x x x x f x ⎛⎫=+=+ ⎪⎝⎭13(cos 1)3sin sin 2232x x x π+⎛⎫=+=++ ⎪⎝⎭因为B 为三角形的内角,所以(0,)B π∈所以4,333B πππ⎛⎫+∈ ⎪⎝⎭,所以3()0,12f B ⎛∈+ ⎝⎦(2)34()11,,23333f B B B ππππ⎛⎫⎛⎫=++=+∈ ⎪ ⎝⎭⎝⎭,,326B B πππ∴+==,由正弦定理得:4343sin 1sin sin sin 22a b A A B A =⇒=⇒=()0,,3A A ππ∈∴=,或23A π=,若3A π=,则2C π=,183sin 23ABC S ab C ==若23π=A ,则6π=C,1sin 23==ABC S ab C 【点睛】本题考查了三角恒等变换、正弦定理和三角形面积公式等基本数学知识,考查了数学运算能力和逻辑推理能力,属于中档题目.21.在直三棱柱111ABC A B C -中,112,120,,AB AC AA BAC D D ==∠=分别是线段11,BC B C 的中点,过线段AD 的中点P 作BC 的平行线,分别交,AB AC 于点,M N .(1)证明:平面1A MN ⊥平面11ADD A ;(2)求二面角1A A M N --的余弦值.【答案】(1)证明见解析;(2)155.【分析】(1)根据线面垂直的判定定理即可证明MN ⊥平面ADD 1A 1;又MN ⊂平面A 1MN ,所以平面A 1MN ⊥平面ADD 1A 1;(2)建立空间坐标系,利用向量法求出平面的法向量,利用向量法进行求解即可.【详解】(1)证明:∵AB=AC ,D 是BC 的中点,∴BC ⊥AD ,∵M ,N 分别为AB ,AC 的中点,∴MN ∥BC ,∴MN ⊥AD ,∵AA 1⊥平面ABC,MN ⊂平面ABC ,∴AA 1⊥MN ,∵AD,AA 1⊂平面ADD 1A 1,且AD∩AA 1=A ,∴MN ⊥平面ADD 1A 1∴,又MN ⊂平面A 1MN ,所以平面A 1MN ⊥平面ADD 1A 1;(2)设AA 1=1,如图:过A 1作A 1E ∥BC ,建立以A 1为坐标原点,A 1E ,A 1D 1,A 1A 分别为x ,y ,z 轴的空间直角坐标系如图:则A 1(0,0,0),A(0,0,1),∵P 是AD 的中点,∴M ,N 分别为AB ,AC 的中点.则31,,122M ⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭,31,,122N ⎛⎫- ⎪ ⎪⎝⎭,则131,,122A M ⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭,()10,0,1A A =,)NM = ,设平面AA 1M 的法向量为(),,m x y z=,则100m AM m A A ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩,得10220x y z z ++=⎨⎪=⎩,令1x =,则y =,则()1,m =,同理设平面A 1MN 的法向量为(),,n x y z=,则100n A M n NM ⎧⋅=⎨⋅=⎩,得310220x y z ++=⎪⎨⎪=⎩,令2y =,则1z =-,则()0,2,1n =-,则()15cos ,5m n m n m n ⋅===-⋅,∵二面角A-A 1M-N 是锐二面角,∴二面角A-A 1M-N 的余弦值是155.【点睛】本题主要考查直线垂直的判定以及二面角的求解,建立空间直角坐标系,利用向量法进行求解,综合性较强,运算量较大.22.已知21()(1)2xf x e ax b x =---.其中常数 2.71828e ≈⋅⋅⋅⋅⋅⋅.(1)当2,4a b ==时,求()f x 在[1,2]上的最大值;(2)若对任意0,()a f x >均有两个极值点()1212,x x x x <,(ⅰ)求实数b 的取值范围;(ⅱ)当a e =时,证明:()()12f x f x e +>.【答案】(1)max ()1f x e =-;(2)(ⅰ)1b >;(ⅱ)证明见解析.【分析】(1)由题得2()4(1)x f x e x x =---,()24x f x e x '=--,()2x f x e ''=-,由[1,2]x ∈,可得()0f x ''>,即()'f x 在[1,2]上单增,且2(2)80f e -'=<,即()0f x '<,可知()f x 在[1,2]上单减,求得max ()(1)1f x f e ==-.(2)(ⅰ)利用两次求导可得(,ln )x a ∈-∞时,()'f x 单减;(ln ,)x a ∈+∞时,()'f x 单增,再由()f x 有两个极值点,知(ln )ln 0f a a a a b =--<',即ln b a a a >-恒成立,构造函数()ln g a a a a =-,利用导数求其最大值,可得实数b 的取值范围;(ⅱ)设()()(2),(1)h x f x f x x ''=--<,求导可得()h x 在(,1)-∞单增,得到()(2)f x f x ''<-,可得()()112f x f x ''<-,()()122f x f x ''->,结合()'f x 在(1,)+∞上单增,可得()()122f x f x >-,得到()()()()2222122222222x x f x f x f x f x e e ex ex e -+>-+=+-+-,构造22()22x x M x e e ex ex e -=+-+-,(1)x >,再利用导数证明()2(1)M x M e >=,即可得到()()12f x f x e+>【详解】(1)由2,4a b ==得,2()4(1)x f x e x x =---,求导()24x f x e x '=--,()2x f x e ''=-,[1,2]x ∈ ,2[,]x e e e ∴∈,20x e ∴->,即()0f x ''>()f x '∴在[1,2]上单增,且2(2)80f e -'=<,即[1,2]x ∀∈,()0f x '<,()f x ∴在[1,2]上单减,max ()(1)1f x f e ∴==-.(2)(ⅰ)求导()x f x e ax b '=--,因为对任意0,()a f x >均有两个极值点12,x x ,所以()0f x '=有两个根,求二阶导()x f x e a ''=-,令()0f x ''=,得ln x a=当(,ln )x a ∈-∞时,()0f x ''<,()'f x 单减;当(ln ,)x a ∈+∞时,()0f x ''>,()'f x 单增,由()0f x '=有两个根12,x x ,知(ln )ln 0f a a a a b =--<',即ln b a a a >-对任意0a >都成立,设()ln g a a a a =-,求导()ln g a a '=-,令()0g a '=,得1a =,当(0,1)x ∈时,()0g a '>,()g a 单增;当(1,)x ∈+∞时,()0g a '<,()g a 单减,max (()1)1g g a =∴=,1b ∴>又0,,()ba b f e x f x a -⎛⎫''-=>→+∞→+∞ ⎪⎝⎭Q ,所以实数b 的取值范围是:1b >.(ⅱ)当a e =时,()x f x e ex b '=--,()x f x e e ''=-,令()0f x ''=,得1x =当(,1)x ∈-∞时,()0f x ''<,()'f x 单减;当(1,)x ∈+∞时,()0f x ''>,()'f x 单增,又12,x x 是()0f x '=的两根,且12x x <,121,1x x <∴>,121x ∴->设()()(2),(1)h x f x f x x ''=--<,即22(2)2()2,(1)xxx xe ex b ee x b e e ex e x h x --⎡⎤=-=-------+<⎣⎦,则2()2220x x h x e e e e e -=+->-='()h x ∴在(,1)-∞单增,()(1)0h x h ∴<=,即()(2)f x f x ''<-又11,x <,()()112f x f x ''∴<-,()()122f x f x ''∴->又()f x ' 在(1,)+∞上单增,122x x ∴->,即1222x x x <-<,又()f x 在()12,x x 上单减,()()122f x f x ∴>-()()()()2222122222222x x f x f x f x f x e e ex ex e-∴+>-+=+-+-令22()22x x M x e e ex ex e -=+-+-,(1)x >则2()22x x M x e e ex e -'=--+,2()20x x M x e e e -''=+-≥()M x '∴在(1,)+∞单增,且(1)0M '=,()0M x '∴>,故()M x 在(1,)+∞单增又21x > ,()2(1)M x M e ∴>=,即()()12f x f x e+>【点睛】方法点睛:本题考查利用导数研究函数的单调性,求极值,最值,以及证明不等式,证明不等式的方法:若证明()()f x g x <,(,)x a b ∈,可以构造函数()()()F x f x g x =-,如果()0F x '<,则()F x 在(,)a b 上是减函数,同时若()0F a ≤,由减函数的定义可知(,)x a b ∈时,有()0F x <,即证明了()()f x g x <,考查学生的函数与方程思想,化归与转化思想,考查逻辑思维能力与推理论证能力,属于难题.。
2021-2022学年重庆市永川中学校高一下学期第一次月考数学试题(解析版)

2021-2022学年重庆市永川中学校高一下学期第一次月考数学试题一、单选题1.若a R ∈,则2a =-是复数()()226a a a i +++-为纯虚数的( )A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件D .既不充分又不必要条件【答案】C【分析】根据纯虚数的概念和充分、必要条件的概念进行判定即可.【详解】设()2(2)6(2)(2)(3)z a a a i a a a i =+++-=++-+,当2a =-时4z i =-,是纯虚数,当z 为纯虚数时,()()20230a a a +=⎧⎨-+≠⎩,∴2a =-,故2a =-是复数()2(2)6a a a i ++--为纯虚数的充分必要条件.故选:C.2.已知a ,b 是不共线的非零向量,若()()2//2a kb a b -+,则实数k =( ) A .4- B .1C .1-D .2【答案】A【分析】利用向量共线基本定理,可得()22a kb a b λ-=+,即2,2,k λλ=⎧⎨-=⎩求解即可【详解】由()()2//2a kb a b -+可知存在实数,使得()222a kb a b a b λλλ-=+=+,所以2,2,k λλ=⎧⎨-=⎩从而可得4k =-. 故选:A3.已知某圆柱的底面周长为12,高为2,矩形ABCD 是该圆柱的轴截面,则在此圆柱侧面上,从A 到C 的路径中,最短路径的长度为A .210B .25C .3D .2【答案】A【解析】由圆柱的侧面展开图是矩形,利用勾股定理求解. 【详解】圆柱的侧面展开图如图,圆柱的侧面展开图是矩形,且矩形的长为12,宽为2, 则在此圆柱侧面上从A 到C 的最短路径为线段AC ,2226210AC =+=.故选A .【点睛】本题考查圆柱侧面展开图中的最短距离问题,是基础题.4.滕王阁,江南三大名楼之一,因初唐诗人王勃所作《滕王阁序》中的“落霞与孤鹜齐飞,秋水共长天一色”而流芳后世.如图,若某人在点A 测得滕王阁顶端仰角为30︒,此人往膝王阁方向走了42米到达点B ,测得滕王阁顶端的仰角为45︒,则滕王阁的高度最接近于( )(忽略人的身高)(参考数据:3 1.732≈)A .49米B .51米C .54米D .57米【答案】D【分析】设滕王阁的高度为h ,由题设可得3tan 42h CAD h ∠==+,即可求滕王阁的高度. 【详解】设滕王阁的高度为h ,由题设知:45,30CBD CAD ∠∠=︒=︒, 所以BD CD h ==,则42AD AB BD h =+=+, 又3tan 42CD h CAD AD h ∠===+5731h =≈-米. 故选:D5.一个圆锥的表面积为5π,它的侧面展开图是圆心角为90︒的扇形,该圆锥的母线长为A .83B .4C .D .【答案】B【解析】设圆锥的底面半径为r ,母线长为l ,利用扇形面积公式和圆锥表面积公式,求出圆锥的底面圆半径和母线长.【详解】设圆锥的底面半径为r ,母线长为l 它的侧面展开图是圆心角为90的扇形 22r l ππ=⋅∴ 4l r ∴=又圆锥的表面积为5π 2245r rl r r r πππππ∴+=+⋅=,解得:1r = ∴母线长为:44l r ==本题正确选项:B【点睛】本题考查了圆锥的结构特征与应用问题,关键是能够熟练应用扇形面积公式和圆锥表面积公式,是基础题.6.设向量a ,b 满足()1,3,0a a b a a b =+=⋅+=,则2a b -( )A .2B .C .4D .【答案】B【分析】由条件利用两个向量的数量积的定义求得24,1b a b =-⋅=,从而求得2a b -的值. 【详解】解:∵()0a a b ⋅+=,1a = ∴21a a b =-⋅=∵向量a ,b 满足3a b += ∴2223a a b b +⋅+= ∴24b =则()2222244444a b a ba ab b -=-=-⋅+=++=故选B .【点睛】本题主要考查两个向量的数量积的定义,求向量的模的方法,属于基础题.7.《九章算术》中将底面为长方形且有一条侧棱与底面垂直的四棱锥称为阳马.若四棱锥P ABCD -为阳马,已知PA ⊥面ABCD ,PA AB AD ==四棱锥P ABCD -的顶点都在球O 的球面上,则球O 的表面积为( )A .4πB .5πC .6πD .7π【答案】C【分析】由题意,将四棱锥P ABCD -补形为正方体,则四棱锥P ABCD -外接球的直径即为正方体的体对角线长,最后根据球的面积公式即可得答案.【详解】解:由题意,因为PA ⊥面ABCD ,所以PA AB ⊥,PA AD ⊥,又AB AD ⊥,2PA AB AD ===,所以将四棱锥P ABCD -放置在如图所示的正方体中,则正方体的外接球即为四棱锥P ABCD -的外接球, 所以四棱锥P ABCD -的外接球直径为()()()22222226PC R ==++=所以球O 的表面积为246S R ππ==, 故选:C.8.设O 是ABC ∆的外心,满足11()22AO t AB t AC =+-,()t R +∈,若||||4AB AC ==,则ABC ∆的面积是 A .4 B .3C .8 D .6【答案】B【分析】取AC 中点D,由AO AD DO =+以及题设条件得到8AO AC ⋅=,计算11()22AO AC t AB AC t AC AC ⋅=⋅+-⋅,得到3sin BAC ∠.【详解】取AC 中点D ,因为O 是ABC ∆的外心,所以DO AC ⊥()21=82AO AC AD DO AC AD AC AC ⋅=+⋅=⋅=11()22AO t AB t AC =+-21111()cos ()82222AO AC t AB AC t AC AC t AB AC BAC t AC ∴⋅=⋅+-⋅=⋅∠+-=则111cos ()168226BAC t t ∠+-⨯= ,解得:1cos 2BAC ∠=所以3sin BAC ∠= 即13sin 44432212ABCS AB AC BAC ∆故选:B【点睛】本题主要考查了平面向量的数量积运算以及三角形外心的知识,属于中档题.二、多选题9.已知i 为虚数单位,复数322iz i+=-,则以下真命题的是( ) A .z 的共轭复数为4755i-B .z 的虚部为75i C .3z = D .z 在复平面内对应的点在第一象限【答案】AD【分析】先利用复数的除法、乘法计算出z ,再逐项判断后可得正确的选项. 【详解】()()32232474725555i i i i iz i ++++====+-,故4755i z =-,故A 正确.z 的虚部为75,故B 错,1649653z +==≠,故C 错, z 在复平面内对应的点为47,55⎛⎫⎪⎝⎭,故D 正确.故选:AD.【点睛】本题考查复数的概念、复数的运算以及复数的几何意义,注意复数(),z a bi a b R =+∈的虚部为b ,不是bi ,另外复数的除法运算是分子分母同乘以分母的共轭复数. 10.已知向量(cos ,sin )a αα=,(2,1)b =,则下列命题正确的是( ) A .||a b -51B .若||||a b a b +=-,则1tan 2α=C .若e 是与b 共线的单位向量,则255(,5e = D .当()f a b α=⋅取得最大值时,1tan 2α=【答案】AD【分析】设(cos ,sin )OA a ==αα,(2,1)OB b ==,利用向量的减法的几何意义可判定A ;利用向量的数量积运算法则转化为2cos sin 0a b ⋅=+=αα,可判定B ;根据与b 共线的单位向量有两个相反的方向,可以否定C ;利用向量的数量积等于一个向量的模与另一个向量在第一个向量上的投影的乘积,转化为求何时向量(cos ,sin )a αα=在向量(2,1)b =上的投影最大,利用向量共线且方向相同的坐标表示即可判定D.【详解】∵22cos +sin =1a =αα,∴(cos ,sin )a αα=是单位向量,设(cos ,sin )OA a ==αα,(2,1)OB b ==,则||||||||15a b AB OA OB -=≤+=+,当(cos ,sin )a αα=,(2,1)b =方向相反,即cos 2sin 0αα=<时取等号,∴||a b -的最大值为51+,故A 正确;||||a b a b +=-等价于()()22a ba b +=-即222222a b a b a b a b ++⋅=+-⋅,即2cos sin 0a b ⋅=+=αα,∴1tan 2α=-,故B 错误;与b 共线的单位向量为(2,1)255,555b b⎛⎫±=±=± ⎪ ⎪⎝⎭,故C错误; ()f a b α=⋅最大,当且仅当向量(cos ,sin )a αα=在向量(2,1)b =上的投影最大,即向量(cos ,sin )a αα=与(2,1)b =同向,亦即cos 2sin 0αα=>,此时1tan 2α=,故D 正确. 故选:AD11.三角形ABC 中,P 是斜边BC 上一点,且满足2BP PC =,点M 、N 在过点P 的直线上,若AM mAB =,AN nAC =,()0,0m n >>,则下列结论正确的是( )A .12m n+为常数 B .2m n +的最小值为3 C .m n +的最小值为169D .2211m n +的最小值为95 【答案】ABD【分析】利用三点共线可得12133m n+=,然后利用基本不等式和构造二次函数,即可判断正误. 【详解】解:对于A :P 是斜边BC 上一点,且满足2BP PC =, 则1233AP AB AC =+, 若AM mAB =,AN nAC =,则1233AP AM AN m n=+,又由M 、P 、N 三点共线,可得12133m n+= 所以123m n+=,故12m n +为常数,A 选项正确;对于B :11212212(2)5523333m n m n m n m n n m ⎡⎛⎫⎡⎤+=++=++≥+=⎢ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎣,当且仅当22m nn m=,即1m n ==时等号成立,则2m n +的最小值为3,B 选项正确;对于C :112121()33213333m n m n m n m n n m ⎡⎛⎫⎡⎤+=++=++≥+=+⎢ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎣当且仅当n =时等号成立,C 选项错误; 对于D :11120,0,3m n m n>>+=, 121330,02m n n ∴=-><<,2222221*********(3)51295555m n n n n n n ⎛⎫+=-+=-+=-+≥ ⎪⎝⎭, 即当16123,355n m n ==-=时,2211m n +的最小值为95,D 选项正确;故选:ABD.12.在ABC 中,D 在线段AB 上,且5AD =,3BD =.若2CB CD =,1cos 4CDB ∠=-,则( )A .3sin 10CDB ∠=B .ABCC .ABC 的周长为12+D .ABC 为钝角三角形【答案】CD【分析】由已知结合余弦定理,同角平方关系及三角形的面积公式分别判断各选项即可.【详解】由1cos 4CDB ∠=-可得sin CDB ∠=,故A 错误;设CD x =,2CB x =,在△CBD 中由余弦定理可得,2219446x x x+--=,整理可得,2260x x --=, 解可得,2x =,即2CD =,4CB =, 所以115115325221522ABC BCD ADC S S S =+=⨯⨯⨯⨯=△△△B 错误; 由余弦定理得222222cos 22BC BD CD BC AB AC B BC BD BC AB +-+-==⋅⋅, 即216941664234284AC +-+-=⨯⨯⨯⨯,解得26AC =故周长84261226AB AC BC ++=+++C 正确; 由余弦定理可得,6cos 02426C =⨯⨯, 故C 为钝角,D 正确, 故选:CD .【点睛】本题综合考查了余弦定理,三角形的面积公式及同角平方关系的应用,属于中档题.关键在于熟练云用余弦定理进行计算.三、填空题13.在解三角形时,往往要判断三角形解的情况,现有△ABC 满足条件:边20c =,角60B =︒,我想让它有两解,那么边b 的整数值我认为可取______(只填符合条件的一种即可) 【答案】18或19【分析】在三角形中,已知其中一边和其中一角,根据几何关系得出另一边和已知边和角的关系,求出b 的取值范围,即可求出b 的整数值 【详解】解:由题意,在△ABC 中,20c =,60B =︒,b 为整数,∵三角形有两解, ∴sin c b c B >>即2020sin 60b ,解得:10320b,∴b 的整数值为18或19. 故答案为:18或19.14.复数z 满足34i 2z ++=,则z z ⋅的最大值是______. 【答案】49【分析】利用复数z 的几何意义,得到复数z 对应的图形,由图形求出z z ⋅的最大值.【详解】解:设复数z 在复平面内对应的点坐标为(),Z a b ,复数z 满足34i 2z ++=,则z 的几何意义为复平面内到点()3,4--的距离为2的点的集合,即以()3,4--为圆心,以2为半径的圆. 2z z z ⋅=,其几何意义为复平面内点Z 到原点距离的平方,所以z z ⋅的最大值为圆心到原点的距离加半径的平方,即()22234249z z ⋅=++=.故答案为:4915.如图,点O 为ABC 内一点,且0OA OB OC ++=,0OA OB ⋅=,2AB =,则CA CB ⋅=______【答案】8【分析】由0OA OB OC ++=,知点O 为ABC 的重心.连接CO 并延长,交AB 于点D ,可得CO 和OD 的长,又·()?()CA CB CO OA CO OB =++,利用平面向量的数量积公式计算即可得解. 【详解】解:由0OA OB OC ++=,所以点O 为ABC 的重心.连接CO 并延长,交AB 于点D .又0OA OB ⋅=,所以OA OB ⊥. 在Rt ABO △中,112OD AB ==,所以22CO OD ==. ()()()222448CA CB CO OA CO OB CO CO OA OB OA OB CO CO OD ⋅=+⋅+=+⋅++⋅=+⋅=+=故答案为:8.四、双空题16.在ABC 中,内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,满足sin 2sin sin A B C =,则c bb c +的最大值为______,此时内角A 的值为______ 【答案】 22π4【分析】由正弦定理可得22sin a bc A =,结合余弦定理和辅助角公式、正弦函数的最值,可得所求角.【详解】解:由sin 2sin sin A B C =,根据正弦定理sin sin sin a b cA B C==,可得22sin a bc A =,再由余弦定理得222cos 2b c a A bc+-=,则()222cos sin b c bc A A +=+,所以()()222cos sin π2sin cos 24bc A A c b b c A A A b c bc bc ++⎛⎫+===+=+ ⎪⎝⎭,又()0,πA ∈,当π4A =时,πsin()4A +取得最大值1,则b c c b +取得最大值故答案为:π4五、解答题17.已知向量()3,4OA =-,()6,3OB =-,()5,3OC m m =---.(1)若//AB BC ,求实数m 的值;(2)若AB AC ⊥,求实数m 的值.【答案】(1)12m =;(2)74m =. 【解析】(1)计算出AB 和BC 的坐标,利用//AB BC 得出关于实数m 的等式,解出即可; (2)求出AC 的坐标,由AB AC ⊥,可得出0AB AC ⋅=,利用向量数量积的坐标运算可得出关于实数m 的等式,解出即可.【详解】()()()6,33,43,1AB OB OA =-=---=,()()()5,36,31,BC OC OB m m m m =-=-----=---,//AB BC ,31m m ∴-=--,解得12m =; (2)()()()5,33,42,1AC OC OA m m m m =-=-----=--,AB AC ⊥,()()3211740AB AC m m m ∴⋅=⨯-+⨯-=-=,解得74m =. 【点睛】本题考查利用向量平行与垂直求参数,同时也考查了平面向量的坐标运算,考查运算求解能力,属于基础题.18.已知复数()2i z a a =-∈R ,且()12i z -为纯虚数.(1)求复数z ;(2)若3iz ω=+,求复数ω及其模ω.【答案】(1)2i z =-;(2)11i 22ω=-,2ω=. 【分析】(1)先求出()12i z -,再由复数为纯虚数的条件求解即可;(2)先求出ω,再由模的公司求解即可【详解】(1)将2i z a =-代入()12i z -得()()()()12i 12i 2i 224i z a a a -⋅=--=--+,∵()12i z -为纯虚数,∴22040a a -=⎧⎨+≠⎩, 解得1a =,所以复数2i z =-.(2)由(1)知2i z =-, ()()()()2i 3i 2i 55i 1i 3i 3i 3i 3i 10221z ω----=====-+++-, 22112222ω⎛⎫⎛⎫=+-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭. 19.已知在直角三角形ABC 中,AC BC ⊥,2,tan ABC 22BC =∠=(如右图所示)(Ⅰ)若以AC 为轴,直角三角形ABC 旋转一周,试说明所得几何体的结构特征并求所得几何体的表面积.(Ⅱ)一只蚂蚁在问题(Ⅰ)形成的几何体上从点B 绕着几何体的侧面爬行一周回到点B ,求蚂蚁爬行的最短距离.【答案】(Ⅰ)几何体为以2BC =为半径,高42AC =16π(Ⅱ)3【分析】(Ⅰ)若以AC 为轴,直角三角形ABC 旋转一周,形成的几何体为以2BC =为半径,高42AC =(Ⅱ)利用侧面展开图,要使蚂蚁爬行的最短距离,则沿点B 的母线把圆锥侧面展开为平面图形(如图)最短距离就是点B 到点1B 的距离,代入数值,即可求出结果.【详解】解:(Ⅰ)在直角三角形ABC 中,由2,tan ABC 22BC =∠=即tan ABC 22AC BC∠==42AC =AC 为轴旋转一周, 形成的几何体为以2BC =为半径,高42AC =则()222426AB =+=,其表面积为212226162S πππ=⨯+⨯⨯⨯=. (Ⅱ)由问题(Ⅰ)的圆锥,要使蚂蚁爬行的最短距离,则沿点B 的母线把圆锥侧面展开为平面图形(如图)最短距离就是点B 到点1B 的距离,122263BAB ππ⨯∠==, 在1ABB ∆中,由余弦定理得:221266266cos33BB π=+-⨯⨯⨯=【点睛】本题考查了圆锥的表面积以及侧面展开图的应用,考查了学生的空间想象能力,属于基础题.20.在①2cos (cos cos )A c B b C a +=,3cos b c C C a++=这两个条件中任选一个,补充在下面问题中,并作答.问题:在ABC 中,内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,且________.(1)求角A ;(2)若O 是ABC 内一点,120,150,1,3∠=︒∠=︒==AOB AOC b c ,求tan ABO ∠.【答案】(1)60︒;3【分析】(1)若选条件①,利用正弦定理边化角公式以及两角和的正弦公式进行化简,即可求出A 的值;若选条件②,利用利用正弦定理边化角公式以及两角和的正弦公式进行化简,3cos 1A A -=,再利用辅助角公式得1sin(30)2A -︒=,结合三角形中0180A <<︒︒,从而可求出A 的值;(2)结合题中条件及三角形内角和得出OAC ABO ∠=∠,利用正弦定理、两角和与差的正弦公式和同角三角函数关系,即可求出tan ABO ∠的值.【详解】(1)解:若选条件①:2cos (cos cos )A c B b C a +=,整理得:2cos (sin cos sin cos )sin +=A C B B C A ,则()2cos sin sin A B C A +=,即2cos sin sin A A A =,又0180A <<︒︒,sin 0A >,所以1cos 2A =, 所以60A =︒; 若选条件②:3sin cos b c C C a ++=, 整理得:sin sin 3sin cos sin B C C C A++=, 所以3sin sin cos sin sin()sin C A C A A C C +=++,化简得:(3sin cos )sin sin A A C C -=,又0180C ︒<<︒,sin 0C >,所以3sin cos 1A A -=,故1sin(30)2A -︒=,由于0180A <<︒︒,所以60A =︒.(2)解:由于60A OAC OAB ∠=∠+∠=︒,18012060OAB ABO ∠+∠=︒-︒=︒, 所以OAC ABO ∠=∠,在ABO 中,3sin sin120AO ABO =∠︒, 所以23sin AO ABO =∠,在ACO △中,1sin150sin sin(30)AO AOACO ABO ==︒∠︒-∠,所以2sin(30)AO ABO =︒-∠,2sin(30)23sin ABO ABO ︒-∠=∠, 整理得:cos 33sin ABO ABO ∠=∠,故3tan 9ABO ∠=. 21.如图,四边形ABCD 的四个顶点共圆,5cos 13ABD ∠=,14AB =,15AD =.(1)求BD 和sin A 的值;(2)求四边形ABCD 的周长的最大值.【答案】(1)13BD =,4sin 5A =;(2)29+【解析】(1)在ABD △中利用余弦定理可求得BD ,再利用正弦定理可求得sin A ;(2)求四边形ABCD 的周长的最大值,即求BC CD +的最大值,在BCD △中,利用余弦定理得到BC 与CD 关系式,利用基本不等式求最值,即可求得四边形周长的最大值.【详解】(1)在ABD △中,5cos 13ABD ∠=,14AB =,15AD = 利用余弦定理:22222214155cos 221413AB BD AD BD ABD AB BD BD +-+-∠===⋅⨯⋅,解得13BD =或2913BD =-(舍去)在ABD △中,5cos 013ABD ∠=>,可知02ABD π<∠<,则12sin 13ABD ∠= 利用正弦定理知sin sin AD BD ABD A =∠,即1513sin 1213A =,解得4sin 5A = 所以13BD =,4sin 5A =. (2)由四边形ABCD 的四个顶点共圆,可知A C π+=,即4sin 5C =, 又由(1)知,BD AB AD <<,即A 为ABD △中最小角,则2C ππ<<,所以3cos 5C =- 在BCD △中, 利用余弦定理:2222223513cos 22BC CD BD BC CD C BC CD BC CD +-+-===-⋅⋅, 整理得:()2221696964551BC CD BC CD BC CD BC CD +⋅=⇒+-⋅=+ 利用基本不等式得:()()2216944554BC CD BC CD BC CD +⨯+-=⋅≤即()216945BC CD +≤,解得0BC CD <+≤,当且仅当BC CD =时,等号成立.所以四边形ABCD 的周长的最大值为:141529+= 【点睛】关键点睛:本题考查利用正弦定理和余弦定理解三角形,求四边形周长的最值,解题的关键是利用四边形外接圆找的A C π+=,从而求出cos C ,再利用余弦定理结合基本不等式求最值,考查学生的转化能力与运算解能力,属于中档题.22.某农场有一块等腰直角三角形的空地ABC ,其中斜边BC 的长度为400米,为迎接“五一“观光游,欲在边界BC 上选择一点P ,修建现赏小径PM ,PN ,其中M ,N 分别在边界AB ,AC 上,小径PM ,PN 与边界BC 的夹角都是60°,区域PMB 和区域PNC 内种植郁金香,区域AMPN 内种植月季花,(1)探究“赏小径PM ,PN 的长度之和是否为定值?请说明理由(2)为深度体验观赏,准备在月季花区域内修建小径MN ,当点P 在何处时,三条小径(PM ,PN ,MN )的长度之和最小?(3)求郁金香区域面积之和的最小值.【答案】(1)400(31);(2)P 点是MN 的中点,31); (3)20000(33).【分析】(1)在BPM △和CPN △中分别利用正弦定理即可求得PM 与PN 的长度之和;(2)在PMN 中利用MN 边的余弦定理,再根据两边的积与和的基本不等式求解即可;(3) 由(1)可知PM =(31)PB ,31)PN PC =,进而表达出BPM S △与CPN S,并利用PB +PC =BC 为定值,利用基本不等式求解即可.【详解】(1)解:在BPM △中,BMP ∠=180°-60°-45°=75°, 由正弦定理可得:sin sin PM PB B BMP=∠∠, 即sin 45sin 75PB PM ︒⋅=︒2226PB +=(31)PB , 同理可得(31)PN PC =, 所以(31)()PM PN PC PB +=+=(31)31)BC =为定值;(2)解:在PMN 中,由余弦定理可得:2222cos60MN PM PN PM PN =+-⋅︒, 即2222()()3()34PM PN MN PM PN PM PN PM PN +=+-⋅≥+-⨯, 所以22()4PM PN MN +≥,2PM PN MN +≥,又由(1)有PM PN +=1),故1)MN ≥,当且仅当1)PM PN ==时等号成立.故当P 点是MN 的中点时,三条小径(PM ,PN ,MN )的长度之和最小,最小为1);(3)解:由(1)可知PM =1)PB ,故1sin 602BPM S PB PM =⋅⋅⋅︒21)PB ,同理可得:21)CPN SPC =,所以BPM CPN S S +221)()PB PC +=2)2]PB PC PB PC +-⋅22())2]4PB PC PB PC +≥+-⨯2)PB PC +=2=20000(3.当且仅当PB =PC =200时取得最小值20000(3.。
天津市第一中学2022-2023学年高三上学期第一次月考数学试题(解析版)

2023届天津市第一中学高三上学期第一次月考数学试题一、单选题1.设全集R U =,集合{}{}22802345A x x x B =--<=∣,,,,,则()U A B =ð( ) A .{}2 B .{}23,C .{}45,D .{}345,, 【答案】C【分析】解不等式后由补集与交集的概念求解 【详解】由题意得(2,4)A =-,则(){4,5}U A B ⋂=ð, 故选:C2.已知,a b ∈R ,则“2a b >>”是“22a b ->-”的( ) A .充分不必要条件 B .必要不充分条件 C .充要条件 D .既不充分也不必要条件【答案】A【分析】根据不等式的性质以及充分不必要条件的判断,即可求解. 【详解】若2a b >>时,则20,20a b ->->,因此22=2a b b ->--, 若22a b ->-时,比如5,1a b ==,但不满足2a b >>, 因此“2a b >>”是“22a b ->-”的充分不必要条件. 故选:A 3.函数2sin ()||2xf x x =+的部分图象大致为( ) A . B .C .D .【答案】B【分析】根据奇偶性及函数值的正负判断即可.【详解】因为2sin ()2xf x x =+,定义域为R 所以2sin()2sin ()()22x xf x f x x x --==-=--++所以()f x 为奇函数,且(0)0f =,排除CD 当()0,x π∈时,sin 0x >,即()0f x >,排除A 故选:B.4.已知函数()11e xm f x x ⎛⎫=+ ⎪-⎝⎭是偶函数,则m 的值是( ) A .2- B .1-C .1D .2【答案】A【分析】先求出函数的定义域,然后根据偶函数的定义取特殊值求解 【详解】函数的定义域为{}0x x ≠,因为函数()11e xm f x x ⎛⎫=+ ⎪-⎝⎭是偶函数, 所以(1)(1)f f -=,所以11111e 1e m m -⎛⎫⎛⎫-+=⨯+ ⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭, e 11e 11em m--=+--,所以(e 1)21e m -=-, 得2m =-, 故选:A5.已知函数()f x 是(),-∞+∞上的偶函数,且()()11f x f x -=+,当[]0,1x ∈时,()21x f x =-,则()()20212022f f +的值为( )A .1B .2C .1-D .0【答案】A【分析】由偶函数可得()()f x f x -=,由()()11f x f x -=+可得对称性,再化简整理可得周期2T =,进而根据性质转换()()20212022f f +到[]0,1x ∈,再代入解析式求解即可.【详解】由题,因为偶函数,所以()()f x f x -=,又()()11f x f x -=+,所以()()()111f x f x f x -+=-=+,即()()2f x f x =+,所以()f x 是周期函数,2T =,故()()()()10202120221021211f f f f +=+=-+-= 故选:A6.已知函数()()||0.542π()2,log 3,log 5,cos 3x f x a f b f c f ⎛⎫==== ⎪⎝⎭,则( )A .a c b >>B .a b c >>C .b a c >>D .c a b >>【答案】B【分析】直接由指数、对数的运算以及特殊角的三角函数值求解即可. 【详解】0.52|log 3|log 3223a ===,4|log 5|log 22b ==2π1cos3222c ==a b c >>.故选:B . 7.已知35a b =且211a b+=,则a 的值为( ) A .3log 15 B .5log 15C .3log 45D .5log 45【答案】C【分析】令350a b k ==>,利用指对数互化,换底公式及对数的运算法则可得45k =,即得.【详解】令350a b k ==>, 则35log ,log a k b k ==,351111log 3,log 5log log k k a k b k ====,又211a b+=, ∴2log 3log 5log 451k k k +==,即45k =, ∴3log 45a =. 故选:C.8.设函数e e ()sin 2x x f x x --=+,不等式()e (ln 1)0xf a x f x x -+++≤对0x >恒成立,则实数a 的最大值为( ) A .e 1- B .1C .e 2-D .0【答案】D【分析】先由定义证()f x 为奇函数,结合均值不等式可证()1cos 0f x x '≥+≥,得()f x 在R 上单调递增,故结合奇偶性与单调性,恒成立转化为e ln 1x a x x x ≤---对0x >恒成立.令()e ln 1x g x x x x =---,用导数法求()g x 最小值,即有()min a g x ≤.【详解】因为e e ()sin 2x xf x x ---=-,所以()()f x f x -=-,所以()f x 为R 上的奇函数.因为e e ()cos cos 1cos 02x x f x x x x -+'=+≥=+≥,所以()f x 在R 上单调递增.不等式()e (ln 1)0x f a x f x x -+++≤可转化为()(ln 1)e xf x x f x a ++≤-,所以ln 1e x x x x a ++≤-,即e ln 1x a x x x ≤---对0x >恒成立. 令()e ln 1x g x x x x =---,则ln ln ()e e ln 1e (ln )1x x x x g x x x x x +=---=-+-, 令()e 1x h x x =--,则()e 1x h x '=-.当0x >时,()0h x '>,()h x 在(0,)+∞上单调递增;当0x <时,()0h x '<,()h x 在(,0)-∞上单调递减.所以0min ()(0)e 010h x h ==--=,即()0h x ≥,所以()0g x ≥,且当ln 0x x +=时,()g x 取最小值0, 故0a ≤,即实数a 的最大值为0. 故选:D.【点睛】1.通常函数不等式恒成立问题涉及奇偶性与单调性可先进行转化; 2.含参不等式恒成立问题,一般通过构造函数解决.一般将参数分离出来,构造函数用导数法讨论不含参数部分的最值;或者包含参数一起构造函数,用导数法对参数分类讨论.当参数不能分离出来时,也可尝试将不等式左右变形成一致形式,即可将该形式构造成函数,通过导数法分析单调性,将问题等价成对应自变量的不等式.9.已知函数()()212f x x mx x =++∈R ,且()y f x =在[]0,2x ∈上的最大值为12,若函数()()2g x f x ax =-有四个不同的零点,则实数a 的取值范围为( )A .1,02⎛⎫- ⎪⎝⎭B .()0,1C .1,14⎛⎫- ⎪⎝⎭D .51,4⎛⎫ ⎪⎝⎭【答案】B【分析】由()y f x =在[]0,2x ∈上的最大值为12,讨论可求出2m =-,从而()2122f x x x =-+,若()()2g x f x ax =-有4个零点,则函数()y f x =与2y ax =有4个交点,画出图象,结合图象求解即可【详解】若0m ≥,则函数()212f x x mx =++在[]0,2上单调递增, 所以()212f x x mx =++的最小值为12,不合题意,则0m <, 要使函数()212f x x mx =++在[]0,2x ∈上的最大值为12. 如果22m-≥,即4m ≤-,则()912222f m =+≤,解得522m -≤≤-,不合题意;若22m -<,即40m -<<,则2912,2211,242m m ⎧+≤⎪⎪⎨⎪-≤⎪⎩解得52,22,m m ⎧-≤≤-⎪⎨⎪≥-⎩即2m =-, 则()2122f x x x =-+. 如图所示,若()()2g x f x ax =-有4个零点,则函数()y f x =与2y ax =有4个交点,只有函数2y ax =的图象开口向上,即0a >.当2y ax =与(2y x =-122x -+)有一个交点时,方程221202ax x x +-+=有一个根,0∆=得1a =,此时函数()()2g x f x ax =-有二个不同的零点,要使函数()g x =()2f x ax -有四个不同的零点,2y ax =与2122y x x ⎛⎫=--+ ⎪⎝⎭有两个交点,则抛物线2y ax =的图象开口要比2y x =的图象开口大,可得1a <, 所以01a <<,即实数a 的取值范围为()0,1. 故选:B【点睛】关键点点睛:此题考查函数与方程的综合应用,考查二次函数的性质的应用,考查数形结合的思想,解题的关键是由已知条件求出m 的值,然后将问题转化为函数()y f x =与2y ax =有4个交点,画出函数图象,结合图象求解即可,属于较难题二、填空题 10.复数i2i=+_________. 【答案】12i 55+【分析】根据复数的除法运算直接求解.【详解】解:()()()i 2i i 12i 2i 2i 2i 55-==+++-. 故答案为:12i 55+.11.已知函数()f x 的导函数,满足()()321f x xf x '=+,则()1f 等于_______________.【答案】5-【分析】求导,令1x =,可解得()1f ',进而可得()1f .【详解】由()()321f x xf x '=+,得()()2213f x f x ''=+,令1x =,得()()1213f f ''=+,解得()13f '=-,所以()()()312112315f f '=+=⨯-+=-,故答案为:5-.12.为了保护水资源,提倡节约用水,某城市对居民生活用水,实行“阶梯水价”.计算方法如下表:若某户居民本月交纳的水费为90元,则此户居民本月用水量为___________. 【答案】320m 20立方米【分析】根据题设条件可得水费与水价的关系式,根据该关系式可求用水量. 【详解】设用水量为x 立方米,水价为y 元,则()3,01236612,1218729(18),18x x y x x x x ≤≤⎧⎪=+-<≤⎨⎪+->⎩,整理得到:3,012636,1218990,18x x y x x x x ≤≤⎧⎪=-<≤⎨⎪->⎩,当012x ≤≤时,036y ≤≤;1218x <≤时,3672y <≤;故某户居民本月交纳的水费为90元,则用水量大于18立方米, 令99090x -=,则20x =(立方米), 故答案为:320m .13.函数()f x 是定义在R 上的奇函数,满足(2)()f x f x +=-,当[0x ∈,1)时,2()f x x =,则23()2f =_______. 【答案】14-【分析】根据题意,分析可得(4)(2)()f x f x f x +=-+=,则函数()f x 是周期为4的周期函数,由此可得231()()22f f =-,结合函数的解析式计算可得答案. 【详解】根据题意,函数()f x 是定义在R 上的奇函数,满足(2)()f x f x +=-, 则(2)()()f x f x f x +=-=-,则有(4)(2)()f x f x f x +=-+=,则函数()f x 是周期为4的周期函数, 则23111()(12)()()2222f f f f =-+=-=-, 又由当[0x ∈,1)时,2()f x x =,则2111()()224f ==,则2311()()224f f =-=-,故答案为:14-.14.已知函数()212-,02=1+1,>02xx f x x x ≤⎧⎛⎫⎪ ⎪⎪⎝⎭⎨⎪⎪⎩,则不等式()313xf ->的解集为___________.【答案】()1,+∞【分析】分别在条件31>0x -,310x -≤下化简不等式,再求其解,由此可得不等式()31>3x f -的解集.【详解】当310x -≤时,即0x ≤时,()31131=22x x f ---⎛⎫ ⎪⎝⎭,所以不等式()31>3xf -可化为3112>32x --⎛⎫ ⎪⎝⎭,所以0x ≤且3111>2x --⎛⎫⎪⎝⎭,所以满足条件的x 不存在,即当0x ≤时,不等式无解,当31>0x -时,即>0x 时,()()2131=31+12xxf --,此时不等式()31>3x f -可化为()2131+1>32x-,得31>2x -或31<2x --,解得>1x , 所以不等式()31>3xf -的解集为()1,+∞,故答案为:()1,+∞.15.已知正数,a b 满足1,a b c +=∈R ,则222312a c bc b abc ab++++的最小值为__________.【答案】2【分析】把1a b +=平方得到2221,0,0a ab b a b ++=>>,代入结论构造基本不等式,再分析计算可求出最小值.【详解】解:由1a b +=,得2221,0,0a ab b a b ++=>>, 则222312a c bc b abc ab++++ 222213221a a ab b c c b ab ⎛⎫++=++ ⎪+⎝⎭2214221a b c c b a ⎛⎫=+++ ⎪+⎝⎭221221c c ⎛⎫+ ⎪ ⎪⎝⎭≥+()226212221c c =++-≥=+, 当且仅当4a bb a =,即2b a =,()226211c c =++,即()2213c +=时取“等号”,所以当212,,133a b c ==时,222312a c bc b abc ab++++的最小值为2.故答案为:2三、解答题16.在ABC 中,内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,已知2cos (cos cos )C a B b A c +=.(1)若cos A =cos(2)A C +的值;(2)若c =ABC a ,b 的值.【答案】(1)(2)2a =,3b =或3a =,2b =【分析】(1)利用正弦定理将边化角,再由两角和的正弦公式求出C ,由同角三角函数的基本关系求出sin A ,即可求出sin 2A 、cos 2A ,最后利用两角和的余弦公式计算可得; (2)由面积公式及余弦定理得到方程组,解得即可.【详解】(1)解:因为2cos (cos cos )C a B b A c +=, 由正弦定理得2cos (sin cos sin cos )sin C A B B A C +=, 即2cos sin()2cos sin sin C A B C C C +==, 因为(0,)C π∈,sin 0C >,所以1cos 2C =, 由C 为三角形内角得3C π=;由cos A =,则sin A =所以sin 22sin cos 2A A A ===, 261cos 22cos 121164A A =-=⨯-=-,()cos 2cos 2cos sin 2sin A C A C A C +=-=1142-⨯=(2)解:因为ABC 的面积1sin 2S ab C ==6ab =①, 由余弦定理2222cos c a b ab C =+-得227a b ab =+-,则2213a b +=②, 由①②解得2a =,3b =或3a =,2b =17.如图,在四棱柱1111ABCD A B C D -中,1AA ⊥平面ABCD ,底面ABCD 满足AD BC ∥,且12AB AD AA ===,BD DC ==(1)求证:BD ∥平面11B CD .(2)求直线AB 与平面11B CD 所成角的正弦值. (3)求二面角111B CD C --的正弦值. 【答案】(1)证明见解析(3)正弦值为1【分析】(1)由四棱柱的性质证明11//BD B D ,根据线面平行判定定理证明BD 平面11B CD ;(2)建立空间直角坐标系,求直线AB 的方向向量和平面11B CD 的法向量利用空间向量求解线面角;(3)求平面11C CD 的法向量,利用向量夹角公式求二面角111B CD C --的夹角的余弦值,再由同角关系求其正弦值.【详解】(1)在四棱柱1111ABCD A B C D -中,11BB DD ,11BB DD =,故四边形11BB D D 是平行四边形,所以11//BD B D ,因为BD ⊄平面11B CD ,11B D ⊂平面11B CD , 所以BD ∥平面11B CD ;(2)因为1AA ⊥平面ABCD ,AB ,AD ⊂平面ABCD , 所以1AA AB ⊥,1AA AD ⊥,因为2AB AD ==,BD =所以222AB AD BD +=,=ABD ADB ∠∠,所以AB AD ⊥,=45ADB ∠,因为AD BC ∥,所以=45DBC ∠,又BD CD ==所以BDC △为等腰直角三角形,所以=4BC ,因为AB ,AD ,1AA 两两垂直,以A 为坐标原点,分别以AB ,AD ,1AA 为x 轴,y 轴,z 轴建立空间直角坐标系,则()0,0,0A ,()2,0,0B ,()2,4,0C ,()12,0,2B ,()10,2,2D 所以()2,0,0AB =,()1=0,4,2B C -,()11=2,2,0B D - 设平面11B CD 的法向量为(),,n x y z =∴111=0=0n B C n B D ⎧⋅⎪⎨⋅⎪⎩,即42=02+2=0y z x y --⎧⎨⎩,令=1x ,则=1y ,=2z ,∴()1,1,2n =设直线AB 与平面11B CD 所成角为θ,∴2sin =cos ,==2?6AB n AB nAB n⋅θ⋅所以直线AB 与平面11B CD .(3)平面11B CD 的法向量为()1,1,2n =,因为1AA ⊥平面ABCD ,11//AA DD ,所以1DD ⊥平面ABCD ,BD ⊂平面ABCD ,所以1DD BD ⊥,又B D D C ⊥,1=DD DC D ⋂,1,DD DC ⊂平面11CD C ,所以BD ⊥平面11CD C ,所以BD 为平面11CD C 的法向量,所以平面11CD C 的法向量为()=2,2,0m BD -= ∴cos ,==0m nm n m n⋅,∴sin ,1m n = 所以,二面角111B CD C --的正弦值为1.18.已知()f x 是定义在R 上的奇函数,当],(0x ∈-∞时,()93x xm f x -=-. (1)求()f x 在(0,)+∞上的解析式;(2)当[1,2]x ∈时,1()23x x f x a +⋅+…恒成立,求实数a 的取值范围;(3)关于x 的方程1()3160x f x n -++⋅+=在[2,1]--上有两个不相等的实根,求实数n 的取值范围.【答案】(1)()93x xf x =-+(2)15,2⎡⎫-+∞⎪⎢⎣⎭ (3)227,93⎡⎫--⎪⎢⎣⎭【分析】(1)根据函数的奇偶性求出m 的值,进而求出函数的解析式即可;(2)利用分离参数法将原不等式转化为932()22x xa g x ⎛⎫⎛⎫≥--⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭在[]1,2上恒成立,结合函数的单调性求出()max g x 即可;(3)令[]33,9xt -=∈,将原方程转化为直线13y n =-与函数()16h t t t=+的图象有两个交点.利用数形结合的思想即可求解.【详解】(1)依题意得()010f m =-=,解得1m =, 经检验1m =,符合题意.当()0,x ∈+∞时,(),0x -∈-∞,则()93x xf x -=-,因为()f x 是定义在R 上的奇函数,所以()()93x xf x f x =--=-+,即当()0,x ∈+∞时,()93x xf x =-+;(2)当[]1,2x ∈时,19323xxxx a +-+≤⋅+恒成立,即93222x xa ⎛⎫⎛⎫≥--⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭恒成立.设()93222x xg x ⎛⎫⎛⎫=--⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,易知()g x 在[]1,2上是减函数,()()max 1512g x g ==-,所以152a ≥-,即实数a 的取值范围为15,2⎡⎫-+∞⎪⎢⎣⎭; (3)方程()13160x f x n -++⋅+=在[]2,1--上有两个不相等的实根, 即函数()()931316x xF x n --=+-⋅+在[]2,1--上有两个零点,令[]33,9xt -=∈,则关于t 的方程()231160t n t +-+=在[]3,9上有两个不相等的实根,由于2161613t n t t t+-==+,则直线13y n =-与()16h t t t=+的图象有两个交点.如图,因为()16h t t =+在[]3,4上单调递减,在[]4,9上单调递增, 且()48h =,()2533h =,()9799h =,所以258133n <-≤, 解得22793n -≤<-,即实数n 的取值范围为227,93⎡⎫--⎪⎢⎣⎭.19.设函数()222ln f x ax a x =--,()1eex g x x =-,其中a ∈R ,e 为自然对数的底数. (1)讨论()f x 的单调性; (2)证明:当1x >时,()0g x >;(3)若不等式()()f x g x >在()1,x ∈+∞时恒成立,求a 的取值范围. 【答案】(1)答案见解析(2)证明见解析 (3)1,4a ⎡⎫∈+∞⎪⎢⎣⎭【分析】(1)求导后分0a ≤与0a >两种情况讨论即可; (2)构造函数()1e-=-x s x x ,求导分析单调性与最值,证明当1x >时,1e x x ->即可;(3)结合(1)(2)讨论()(),f x g x 1的大小关系,构造函数()()()h x f x g x =-,求导放缩判断单调性,进而证明即可. 【详解】(1)()f x 定义域为()0,∞+,()241ax f x x-'=. 当0a ≤时,()0f x '<,()f x 在()0,∞+内单调递减;当0a >时,由()0f x '=,得x =x ⎛∈ ⎝⎭时,()0f x '<,()f x 单调递减;当x ⎫∈+∞⎪⎪⎝⎭时,()0f x '>,()f x 单调递增.综上所述,当0a ≤时,()f x 在()0,∞+内单调递减;当0a >时,()f x 在⎛ ⎝⎭上单调递减,在⎫+∞⎪⎪⎝⎭上单调递增. (2)令()1e-=-x s x x ,则()1e 1x s x -=-.当1x >时,()0s x '>,()s x 单调递增,()()10s x s >=, 所以1e x x ->,从而()1110e x g x x -=->. (3)由(2)得,当1x >时,()0g x >.当0a ≤时,1x >时,()()()221ln 0f x a x x g x =--<<,不符合题意.当104a <<1=>,由(1)得,当x ⎛∈ ⎝⎭时,()()()10f x f g x <=<,不符合题意. 当14a ≥时,令()()()h x f x g x =-,1x >. ()211e 4e x h x ax x x '=-+-2111x x x x >-+-()222111110x x x x x ->-+-=>()h x 在区间()1,+∞上单调递增.又因为()10h =,所以当1x >时,()()()0h x f x g x =->,即()()f x g x >恒成立. 综上,1,4a ⎡⎫∈+∞⎪⎢⎣⎭.【点睛】本题主要考查了求导分情况讨论函数单调性的问题,证明不等式与恒成立的问题,需要根据题意,结合极值点与区间端点的关系分情况讨论导函数的正负,求得函数的单调性,从而证明不等式的问题.属于难题.20.已知0a >,设函数()(2)ln ,()=-+'f x x a x x f x 是()f x 的导函数. (1)若2a =,求曲线()f x 在点(1,(1))f 处的切线方程;(2)若()f x 在区间(1,)+∞上存在两个不同的零点()1212,x x x x <, ①求实数a 范围; ②证明:()221(e)(2e)(3)12e---'<-x f x a a a x .注,其中e 2.71828=⋅⋅⋅⋅⋅⋅是自然对数的底数. 【答案】(1)y x =(2)①>a【分析】(1)把1x =代入原函数与导函数得到切点及斜率,利用点斜式即可得切线方程; (2)①可设()()2ln ln f x xg x x a x x==+-,因为1x >,所以()g x 与()f x 零点相同,可根据()g x 的单调性与极值情况来确定a 的范围;②根据题意,巧设函数,利用放缩构造等思路结合导数,可分别求出22()x f x '与111x -的范围,然后相乘即可,详细过程见解析.【详解】(1)当2a =时,2()2(1)ln ,()2ln 3=-+=-+'f x x x x f x x x,所以(1)1,(1)1f k f '===.根据点斜式可得曲线()f x 在(1,(1))f 处的切线方程为y x =.(2)①当1x >时,()0f x =等价于20ln +-=xx a x. 设()2ln =+-x g x x a x ,则22ln 1(ln 1)(2ln 1)()2ln ln '-+-=+=x x x g x x x.当1x <<()0,()g x g x '<单调递减;当x >()0,()'>g x g x 单调递增; 所以,当1x >时,min [()]==g x g a , 因为()f x 在区间(1,)+∞上存在两个不同的零点12,x x ,所以min [()]0<g x,解得>a当>a1=∈-a ax a ,则1ln 11<-=-a a x x a , 故()221201ln 111-=+->+-=>---a a a a a x a a a g x x a a x a a a ,又202ln 2⎛⎫=> ⎪⎝⎭a a g a , 所以()f x在区间和2⎫⎪⎭a 上各有一个零点.综上所述:>a②设()()[(3)2](2)ln (2)(2)=--+-=-+---F x f x a x a x a x a x a , 则2()2ln (2)2ln -=++=+'--x a aF x x a x a x x,它是[1,)+∞上的增函数. 又(1)0F '=,所以()0F x '≥,于是()F x 在[1,)+∞上递增.所以()(1)0F x F ≥=,即(2)ln (3)2-+≥-+-x a x x a x a ,当1x =时取等号. 因为11x >,所以()110(3)2=>-+-f x a x a ,解得11031<<--a x .(1) 因为()2ln 3=-'+af x x x,所以()222222ln 3-'=+x f x x x a x , 结合()()22222ln 0=-+=f x x a x x 知()()2222222222232222-=-+=---+-'-a x ax f x a x a x x a a x .处理1:设函数()ln xh x x =,则2ln 1()ln -='x h x x, 所以当0x e <<时,()0,()h x h x '<递减,当x e >时,()0,()h x h x '>递增,所以()()ln =≥=xh x h e e x,所以2222ln -=≥x a x e x .处理2:因为ln 1≤-x x ,所以ln 1⎛⎫≤- ⎪⎝⎭x xe e,即ln x x e ≤,当x e =时取等号,所以ln 022222-----⎛⎫=-+>-⋅+= ⎪⎝⎭a e a e a e a e a e f e e e . 由①可知,()f x 在[)2,x +∞上单调递增,且()20f x =,所以22-≤a ex ,即22-≥a x e . 因为22()2=--+a a g x t t 在[,)e ∞+上是减函数,且22-≥a x e ,且()()2222()(2)22()22--=-≤=--+='a a a e a e x f x g a x g e e e e.综上可知:()221()(2)(3) 12--'-<-x f x a e a e ax e.【点睛】导函数中常用的两种常用的转化方法:一是利用导数研究含参函数的单调性,常化为不等式恒成立问题.注意分类讨论与数形结合思想的应用;二是函数的零点、不等式证明常转化为函数的单调性、极(最)值问题处理.。
重庆市巴蜀中学校2023-2024学年高三上学期月考卷数学试题(一)(解析版)

巴蜀中学2024届高考适应性月考卷(一)数学注意事项:1.答题前,考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚。
2.每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号,在试题卷上作答无效。
3.考试结束后,请将本试卷和答题卡一并交回、满分150分,考试用时120分钟。
一、单项选择题(本大题共8小题,每小题5分,共40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.已知集合A=x∣x2−2x−3≤0,B=x y=2x−4,则A∩B=A.[2,3)B.(2,3]C.2,3D.2,32.“x<0”是“log3x+1<0”的()条件.A.必要而不充分B.充分而不必要C.充分必要D.既不充分也不必要3.若函数f x−1的定义域为−3,1,则y=x−1f x的定义域为A.−3,1B.−2,2C.−4,0D.−4,04.已知函数f x=−xe x,那么f x的极大值是A.1eB.−1eC.−eD.e5.设F为抛物线C:y2=4x的焦点,点A在C上,点B3,0,若AF=BF,则△ABF的面积为A.1B.2C.4D.26.已知双曲线E:x2a2−y2b2=1a>0,b>0的左、右焦点分别为F1,F2,点A在E上,且cos∠F1AF2=35,AF1=2AF2,则E的渐近线方程为A.y=±58B.y=±8C.y=±D.y=±7.定义在上的函数f x满足f x+1=12f x,且当x∈[0,1)时,f x=1−2x−1.x∈f x的值域为A.1B.0,1C.D.8.已知函数f′x是奇函数f x x∈的导函数,且满足x>0时,lnx⋅f′x+ 1x f x<0,则不等式x−985f x>0的解集为A.985,+∞B.−985,985C.−985,0D.0,985二、多项选择题(本大题共4个小题,每小题5分,共20分,在每个给出的四个选项中,有多项是满足要求的,全部选对的得5分,部分选对的得2分,有选错的得0分)9.同时投掷甲、乙两枚质地均匀的骰子,记“甲轩子正面向上的点数为奇数”为事件A,“乙股子正面向上的点数为奇数”为事件B,“至少出现一个般子正面向上的点数为奇数”为事件C,则下列判断正确的是A.A,B为互斥事件B.A,B互为独立事件C.P C=34D.P A∣C=1310.已知函数f x的定义域为,且f x+1=f1−x,f x+f4−x= 0,f2023=−2023,则A.f0=0B.f x是偶函数C.f x的一个周期T=4D.k=12023f k=−202311.已知数列a n满足a1=2,a n+1=2−1a n,则A.a3=43B.为等比数列C.a n=n+1nD.数列lna n的前n项和为ln n+112.已知函数f x=,x>0,x2−4x+1,x≤0,若关于x的方程f2x−2af x+a2−1=0有k k∈N x1,x2,⋯,x k且x1<x2<⋯<x k,则下列判断正确的是A.当a=0时,k=5B.当k=2时,a的范围为−∞,−1C.当k=8时,x1+x4+x6x7=−3D.当k=7时,a的范围为1,2三、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分)13.−2x23的展开式中x3项的系数为.14.若m,n∈∗,且2m⋅4n=2,则2m+1n的最小值为.15.在数列a n中,若a2=8,前n项和S n=−n2+bn,则S n的最大值为.16.已知函数f x=x3+ln x2+1+x,若不等式f2x−4x+f m⋅2x−3< 0对任意x∈均成立,则m的取值范围为.四、解答题(共70分,解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)17.(本小题满分10分)已知数列a n满足a1=2,a n+1=a n+1,n为奇数,2a n,n为偶数.(1)记b n=a2n+1,求证:b n为等比数列;(2)若S n=a1+a2+a3+⋯+a n n∈∗,求S2n.18.(本小题满分12分)巴蜀中学进行90周年校庆知识竞赛,参赛的同学需要从10道题中随机地抽取4道来回答,竞赛规则规定:每题回答正确得10分,回答不正确得-10分.(1)已知甲同学每题回答正确的概率均为0.8,且各题回答正确与否相互之间没有影响,记甲的总得分为X,求X的期望和方差;(2)已知乙同学能正确回答10道题中的6道,记乙的总得分为Y,求Y的分布列.19.(本小题满分12分)如图1,在三棱柱ABC−A1B1C1中,AA1=2,AC=A1C=2,平面ACC1A1⊥平面ABC,∠ACB=90∘.(1)求证:A1C⊥AB;公众号:全元高考(2)若四棱锥B−ACC1A1的体积为求二面角C−A1B−B1的正弦值。
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2021届重庆市第一中学高三上学期第一次月考数学试题一、单选题1.设集合(){}ln 1A y y x ==-,{B y y ==,则A B =( )A .[)0,2B .()0,2C .[]0,2D .[)0,1【答案】A【解析】先分别利用对数型函数以及指数型函数求值域的方法求出集合,A B ,注意集合中的代表元素,再利用集合的交集运算求解即可. 【详解】∵(){}ln 1A y y x R ==-=,{[)0,2B y y ===,∴[)0,2AB =.故选:A. 【点睛】本题主要考查了集合间的运算以及对数函数和指数函数.属于较易题.2.设a ,()0,b ∈+∞,A =,B =,则A ,B 的大小关系是( )A .AB < B .A B >C .A B ≤D .A B ≥【答案】B【解析】根据题意计算做差可得22A B >,得到答案. 【详解】由a ,()0,b ∈+∞,得0A =>,0B =>22220A B -=-=>,∴22A B >,故A B >, 故选:B. 【点睛】本题考查了做差法比较大小,意在考查学生的计算能力和推断能力.3.已知直线l 是曲线2y x =的切线,则l 的方程不可能是( )A .5210x y -+=B .4210x y -+=C .13690x y -+=D .9440x y -+=【答案】B【解析】利用导数求出曲线2y x =的切线的斜率的取值范围,然后利用导数的几何意义判断各选项中的直线是否为曲线2y x =的切线,由此可得出结论.【详解】对于函数2y x =,定义域为[)0,+∞,则22y '=+>,所以,曲线2y x =的切线l 的斜率的取值范围是()2,+∞.对于A 选项,直线5210x y -+=的斜率为52,令522y '=+=,解得1x =,此时3y =,点()1,3在直线5210x y -+=上,则直线5210x y -+=与曲线2y x =相切;对于B 选项,直线4210x y -+=的斜率为2,该直线不是曲线2y x =的切线;对于C 选项,直线13690x y -+=的斜率为1326>, 令1326y '=+=,解得9x =,此时21y =,点()9,21在直线13690x y -+=上,所以,直线13690x y -+=与曲线2y x=相切;对于D 选项,直线9440x y -+=的斜率为924>, 令924y '==,解得4x =,此时10y =,点()4,10在直线9440x y -+=上,所以,直线9440x y -+=与曲线2y x =相切. 故选:B. 【点睛】本题考查利用导数的几何意义验证函数的切线方程,考查计算能力,属于中等题. 4.中国传统扇文化有着极其深厚的底蕴.一般情况下,折扇可看作是从一个圆面中剪下的扇形制作而成,设扇形的面积为1S,圆面中剩余部分的面积为2S,当1S与2S的比值为512-时,扇面看上去形状较为美观,那么此时扇形的圆心角的弧度数为()A.(35)π-B.(51)πC.51)πD.52)π【答案】A【解析】根据扇形与圆面积公式,可知面积比即为圆心角之比,再根据圆心角和的关系,求解出扇形的圆心角.【详解】1S与2S所在扇形圆心角的比即为它们的面积比,设1S与2S所在扇形圆心角分别为,αβ,则512αβ=,又2αβπ+=,解得(35)απ=-故选:A【点睛】本题考查圆与扇形的面积计算,难度较易.扇形的面积公式:21122S r lrα==,其中α是扇形圆心角的弧度数,l是扇形的弧长.5.若函数()(),2log2,xaa x af xx x a⎧<<⎪=⎨->⎪⎩(其中0a>,1a≠)存在零点,则实数a的取值范围是()A.()1,11,32⎛⎫⋃⎪⎝⎭B.(]1,3C.()2,3D.(]2,3【答案】C【解析】根据题中所给的函数有零点,结合解析式的特征,求得函数的零点,再根据分段函数的意义再结合式子的特征求得结果.【详解】因为x a>时,()log(2)af x x=-,所以2a>,若函数若有零点,则()log 20a x -=,解得3x =, 故3a >,又2a >,∴实数a 的取值范围是()2,3. 故选:C. 【点睛】该题考查的是有关函数的问题,涉及到的知识点有根据分段函数有零点求参数的取值范围,属于简单题目.6.已知02ω<≤,函数()sin f x x x ωω=,对任意R x ∈,都有()3f x f x π⎛⎫-=- ⎪⎝⎭,则ω的值为( ) A .12B .1C .32D .2【答案】D【解析】化简函数()y f x =的解析式为()2sin 3f x x πω⎛⎫=- ⎪⎝⎭,由题意可知,点,06π⎛⎫⎪⎝⎭是函数()y f x =的一个对称中心,结合02ω<≤可求得ω的值. 【详解】()sin 2sin 3f x x x x πωωω⎛⎫==- ⎪⎝⎭,根据()3f x f x π⎛⎫-=-⎪⎝⎭,得,06π⎛⎫⎪⎝⎭是函数()y f x =的一个对称中心,则2sin 0663f ππωπ⎛⎫⎛⎫=-=⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,可得sin 063πωπ⎛⎫-= ⎪⎝⎭, 02ω<≤,0363ππωπ∴-<-≤,所以063πωπ-=,解得2ω=.故选:D. 【点睛】本题考查利用正弦型函数的对称性求参数值,同时也考查了辅助角公式的应用,考查计算能力,属于中等题.7.函数()2cos sin 2f x x x =+的一个单调减区间是( )A .,42ππ⎛⎫ ⎪⎝⎭B .0,6π⎛⎫ ⎪⎝⎭C .,2ππ⎛⎫ ⎪⎝⎭D .5,6ππ⎛⎫⎪⎝⎭【答案】A【解析】利用导数求得函数()y f x =的单调递减区间,利用赋值法可得出结果. 【详解】()2cos sin 2f x x x =+,该函数的定义域为R ,()()()222sin 2cos2212sin 2sin 22sin sin 1f x x x x x x x '=-+=--=-+-()()2sin 12sin 1x x =-+-,1sin 1x -≤≤,可得sin 10x +≥,令()0f x '<,可得2sin 10x ->,即1sin 2x >,解得()52266k x k k Z ππππ+<<+∈. 所以,函数()y f x =的单调递减区间为()52,266k k k Z ππππ⎛⎫++∈ ⎪⎝⎭. 当0k =时,函数()y f x =的一个单调递减区间为5,66ππ⎛⎫⎪⎝⎭, 5,,4266ππππ⎛⎫⎛⎫⊆ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭, 对任意的k Z ∈,50,2,2666k k πππππ⎛⎫⎛⎫⊄++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,5,2,2266k k ππππππ⎛⎫⎛⎫⊄++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,55,2,2666k k ππππππ⎛⎫⎛⎫⊄++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,故函数()y f x =的一个单调递减区间为,42ππ⎛⎫⎪⎝⎭. 故选:A. 【点睛】本题考查利用导数求解函数的单调区间,考查计算能力,属于中等题. 8.设函数()f x 在R 上存在导数()f x ',对任意的R x ∈,有()()2cos f x f x x +-=,且在[)0,+∞上有()sin f x x '>-,则不等式()cos sin 2f x f x x x π⎛⎫--≥- ⎪⎝⎭的解集是( )A .,4π⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦B .,4π⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭C .,6π⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦D .,6π⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭【答案】B【解析】构造函数,由已知得出所构造的函数的单调性,再利用其单调性解抽象不等式,可得选项. 【详解】设()()cos F x f x x =-,∵()()2cos f x f x x +-=,即()()cos cos f x x x f x -=--,即()()F x F x =--,故()F x 是奇函数,由于函数()f x 在R 上存在导函数()f x ',所以,函数()f x 在R 上连续,则函数()F x 在R 上连续.∵在[)0,+∞上有()sin f x x '>-,∴()()sin 0F x f x x ''=+>, 故()F x 在[)0,+∞单调递增,又∵()F x 是奇函数,且()F x 在R 上连续,∴()F x 在R 上单调递增, ∵()cos sin 2f x f x x x π⎛⎫--≥-⎪⎝⎭, ∴()cos sin cos 222f x x f x x f x x πππ⎛⎫⎛⎫⎛⎫-≥--=---⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭, 即()2F x F x π⎛⎫≥- ⎪⎝⎭,∴2x x π≥-,故4x π≥,故选:B . 【点睛】本题考查运用导函数分析函数的单调性,从而求解抽象不等式的问题,构造合适的函数是解决问题的关键,属于较难题.二、多选题9.已知ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,且2sin sin sin B A C =,则角B 的值不可能是( )A .45°B .60°C .75°D .90°【答案】CD【解析】先利用正弦定理得到2b ac =,再利用余弦定理和基本不等式得到0,3B π⎛⎤∈ ⎥⎝⎦,即可判断. 【详解】∵2sin sin sin B A C =, 由正弦定理得: ∴2b ac =,∴2222221cos 2222a cb ac ac ac ac B ac ac ac +-+--==≥=,当且仅当a c =时取等号, 又0B π<<,故0,3B π⎛⎤∈ ⎥⎝⎦.故选:CD. 【点睛】本题主要考查了正弦定理以及余弦定理,考查了基本不等式.属于较易题. 10.下列说法正确的是( ) A .“4x π=”是“tan 1x =”的充分不必要条件B .命题:p “若a b >,则22am bm >”的否定是真命题C .命题“0R x ∃∈,0012x x +≥”的否定形式是“R x ∀∈,12x x+>” D .将函数()cos2f x x x =+的图象向左平移4π个单位长度得到()g x 的图象,则()g x 的图象关于点0,4π⎛⎫⎪⎝⎭对称【答案】ABD【解析】解方程tan 1x =,利用集合的包含关系可判断A 选项的正误;判断命题p 的真假,可判断出该命题的否定的真假,进而可判断B 选项的正误;利用特称命题的否定可判断C 选项的正误;利用图象平移得出函数()y g x =的解析式,利用对称性的定义可判断D 选项的正误. 【详解】对于A 选项,解方程tan 1x =,可得()4x k k Z ππ=+∈,4π⎧⎫⎨⎬⎩⎭ ,4x x k k Z ππ⎧⎫=+∈⎨⎬⎩⎭,所以,“4x π=”是“tan 1x =”的充分不必要条件, A 选项正确;对于B 选项,当0m =时,22am bm =,则命题p 为假命题,它的否定为真命题,B 选项正确;对于C 选项,命题“0R x ∃∈,0012x x +≥”的否定形式是“R x ∀∈,12x x+<”,C 选项错误;对于D 选项,将函数()cos2f x x x =+的图象向左平移4π个单位长度, 得到()cos 2sin 2444g x x x x x πππ⎛⎫=+++=-++ ⎪⎝⎭, ()()sin 2sin 244g x x x x x ππ-=---+=-+,则()()2g x g x π+-=,故函数()y g x =的图象关于点0,4π⎛⎫⎪⎝⎭对称,D 选项正确; 故选:ABD. 【点睛】本题考查命题真假的判断,考查了充分不必要条件、命题的否定的真假、特称命题的否定的判断,同时也考查了函数对称性的验证,考查推理能力,属于中等题.11.在数学中,布劳威尔不动点定理是拓扑学里一个非常重要的不动点定理,它可应用到有限维空间,并构成一般不动点定理的基石,布劳威尔不动点定理得名于荷兰数学家鲁伊兹·布劳威尔(L.E.J.Brouwer ),简单的讲就是对于满足一定条件的连续函数()f x ,存在一个点0x ,使得()00f x x =,那么我们称该函数为“不动点”函数,下列为“不动点”函数的是( )A .()2xf x x =+B .()23g x x x =--C .()21,12,1x x f x x x ⎧-≤⎪=⎨->⎪⎩D .()ln 1f x x =-【答案】BC【解析】只要解方程00()f x x =,观察它有没有实解即可得, 【详解】选项A ,若()00f x x =,则020x =,该方程无解,故A 中函数不是“不动点”函数;选项B ,若()00g x x =,则200230x x --=,解得03x =或-1,故B 中函数是“不动点”函数;选项C ,若()00f x x =,则01x ≤,0021xx -=,或01x >,002x x -=,解得01x =,故C 中函数是:“不动点”函数;选项D ,若()00f x x =,则00ln 1x x -=,该方程无解,故D 中函数不是“不动点”函数. 故选:BC. 【点睛】本题考查新定义“不动点”,解题关键是根据新定义把问题转化为方程有无实数解. 12.已知函数()[][]sin cos cos sin f x x x =+,其中[]x 表示不超过实数x 的最大整数,关于()f x 有下述四个结论,正确的是( ) A .()f x 的一个周期是2π B .()f x 是非奇非偶函数C .()f x 在(0,)π单调递减D .()f x【答案】ABD【解析】先根据周期函数定义判断选项A ,再根据[]y x =函数的意义,转化()f x 为分段函数判断B 选项,结合三角函数的图象与性质判断C ,D 选项. 【详解】[][]()2sin co (cos in )s s f x x x f x π+=+=,()f x ∴的一个周期是2π,故A 正确;sin11,01,0,2cos1,21sin1,,2()3cos1sin1,,23cos1,,22cos1,,02x x x x f x x x x πππππππππ+=⎧⎪⎛⎫⎪∈ ⎪⎪⎝⎭⎪⎪=⎪⎪⎛⎤⎪-∈ ⎪⎥=⎝⎦⎨⎪⎛⎫⎪-∈ ⎪⎝⎭⎪⎪⎡⎫⎪∈⎪⎢⎪⎣⎭⎪⎛⎫⎪∈- ⎪⎪⎝⎭⎩,()f x ∴是非奇非偶函数,B 正确;对于C ,(0,)2x π∈时,()1f x =,不增不减,所以C 错误;对于D ,[0,)2x π∈,()sin11sin11 1.742f x π=+>+=+>>D 正确. 故选:ABD 【点睛】本题主要考查了函数的周期性,单调性,奇偶性,考查了特例法求解选择题,属于中档题.三、填空题13.若幂函数()f x 过点()2,8,则满足不等式(3)(1)f a f a -≤-的实数a 的取值范围是______. 【答案】(,2]-∞【解析】先求得幂函数()f x 的解析式,在根据()f x 的单调性求得不等式(3)(1)f a f a -≤-的解集.【详解】设()f x x α=,代入点()2,8,得28,3αα==,所以()3f x x =,所以()f x 在R 上递增,所以(3)(1)31f a f a a a -≤-⇒-≤-,解得2a ≤,所以实数a 的取值范围是(,2]-∞.故答案为:(,2]-∞ 【点睛】本小题主要考查幂函数解析式的求法,考查幂函数的单调性,属于基础题. 14.已知1a >,1b >,则log log 216a b b a +的最小值是______. 【答案】8【解析】利用换底公式可得log log 1a b b a ⨯=,再利用基本不等式可得答案. 【详解】因为1a >,1b >,所以log 0,log 0b a a b >>,因为lg log lg log log 1lg log lg aa b bb b a b a a a b ⎧=⎪⎪⇒⨯=⎨⎪=⎪⎩,所以,log log 2168a b b a +≥==,当log 2a b =时取“=”. 故答案为:8. 【点睛】本题主要考查指数式的运算、考查了换底公式与基本不等式的应用,属于中档题. 15.4cos50tan40-=______.【解析】【详解】4sin 40cos40sin 404cos50tan 40cos 40--=2cos10sin 30cos10sin10cos30cos 40--=,1cos10sin1022cos 40⎫-⎪⎝⎭=403cos 40==【考点】三角函数诱导公式、切割化弦思想.16.在ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,若2b =,()cos25cos 3A B C ++=-,点P 是ABC 的重心,且27AP =,则c =______.【答案】4【解析】首先根据余弦二倍角公式得到1cos 2A =,设BC 边上的中线为AD ,得到7AD =,从而得到()12AD AB AC =+,再平方解方程即可得到答案. 【详解】因为()cos25cos 3A B C +-+=,所以22cos 5cos 20A A -+=, 所以1cos 2A =或cos 2A =(舍去). 设BC 边上的中线为AD ,如图所示:因为27AP =,所以7AD = 又因为()12AD AB AC =+, 所以()222124AD AB AC AB AC =++⋅, 所以()22172cos 4c b bc A =++,2211722242⎛⎫=++⨯⨯ ⎪⎝⎭c c ,化简得22240c c +-=,解得4c =或6c =-(舍去). 故答案为:4 【点睛】本题主要平面向量数量积的应用,同时考查了余弦二倍角公式,属于简单题.四、解答题17.已知点()2,1P -在角α的终边上,且02απ≤< .(1)求值:2sin cos 4sin cos αααα-+;(2)若32ππβ<<,且sin 210αβ⎛⎫-= ⎪⎝⎭,求2αβ+的值.【答案】(1)2;(2)724απβ+=. 【解析】先利用同角三角函数的基本关系得到sin ,cos ,tan ααα;(1)原式分子分母同除cos α得到正切,代入已知量即可得出结果;(2)先利用已知角的范围求得5224παπβ<-<,求出cos 2αβ⎛⎫- ⎪⎝⎭,再利用22ααββα⎛⎫+=-+ ⎪⎝⎭,最后利用两角和的余弦公式求解即可得出结果. 【详解】由题意:sin α=,cos α=, 1tan 2α=-,且2παπ<<,(1)2sin cos 2tan 124sin cos 4tan 1αααααα--==++;(2)∵32ππβ<<,224παπ-<-<-,∴5224παπβ<-<,∴cos 2αβ⎛⎫-= ⎪⎝⎭ ∴cos cos cos cos sin sin 2222ααααββαβαβα⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫+=-+=--- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦,5521010⎛⎫=-⨯- ⎪ ⎪⎭=⎝-, ∵5242παβπ<+<, ∴724απβ+=. 【点睛】本题主要考查了同角三角函数的基本关系以及两角和的余弦公式.属于中档题.18.已知函数()22sin 24f x x x π⎛⎫=+- ⎪⎝⎭.(1)当,42x ππ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时,求()f x 的值域; (2)是否存在实数()2,t ∈+∞,使得()f x 在()2,t 上单调递增?若存在,求出t 的取值范围,若不存在,说明理由.【答案】(1)()[]2,3f x ∈;(2)不存在,理由见解析.【解析】(1)由二倍角公式降幂,再由两角差的正弦公式化函数为一个角的一个三角函数形式,然后由正弦函数性质求得值域;(2)求出函数的单调区间,由2在减区间内部,得结论. 【详解】解:(1)∵()22sin 24f x x x π⎛⎫=+- ⎪⎝⎭1cos 21sin 212sin 223x x x x x ππ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=-+-=+-=+- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦.又∵,42x ππ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,∴22633x πππ≤-≤,即212sin 233π⎛⎫≤+-≤ ⎪⎝⎭x , ∴()[]2,3f x ∈; (2)由222232k x k πππππ-+≤-≤+()k Z ∈得51212k x ππππ-+≤≤+()k Z ∈, 所以()f x 的递增区间是5,1212k k ππππ⎡⎤-++⎢⎥⎣⎦()k Z ∈,递减区间是511,1212k k ππππ⎡⎤++⎢⎥⎣⎦()k Z ∈,令0k =,函数在511,1212ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上递减,而5112,1212ππ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,即函数在112,12π⎛⎫⎪⎝⎭上是递减的,故不存在实数()2,t ∈+∞,使得()f x 在()2,t 上递增. 【点睛】本题考查正弦型函数的值域,考查正弦型函数的单调性,解题方法由二倍角公式,两角和与差的正弦公式化函数为一个角的一个三角函数形式,然后由正弦函数性质求解. 19.已知R a ∈,函数()1ln f x ax x =--在1x =处取得极值.(1)求函数()f x 的单调区间;(2)若对()0,x ∀∈+∞,()2f x bx ≥-恒成立,求实数b 的最大值. 【答案】(1)函数()f x 在0,1上单调递减,在1,上单调递增;(2)211e -. 【解析】(1)首先对函数求导,根据函数()1ln f x ax x =--在1x =处取得极值,得到()110f a '=-=,求得1a =,根据导数的符号求得其单调区间; (2)将不等式转化为1ln 1x b x x +-≥,之后构造新函数()1ln 1xg x x x=+-,利用导数求得其最小值,进而求得最值,得到结果. 【详解】()11ax f x a x x-'=-=,由()110f a '=-=得1a =,()1ln =--f x x x , (1)()1x f x x-'=,由0f x 得1x >,由0f x 得01x <<,故函数()f x 在0,1上单调递减,在1,上单调递增.(2)()1ln 21x f x bx b x x≥-⇒+-≥, 令()1ln 1x g x x x =+-,则()2ln 2x g x x -'=,由0g x,得2x e >,由0g x ,得20x e <<,故()g x 在()20,e上递减,在()2e ,+∞上递增,∴()()22min 1e1eg x g ==-,即211e b ≤-, 故实数b 的最大值是211e-.【点睛】该题考查的是有关应用导数研究函数的问题,涉及到的知识点有根据极值点求参数的值,利用导数求函数的单调区间,利用导数求参数的取值范围,属于中档题目. 20.已知函数()1f x x ax =-,其中0a >. (1)求关于x 的不等式()2f x a>的解集; (2)若12a =,求[]0,x m ∈时,函数()f x 的最大值.【答案】(1)2,a ⎛⎫+∞⎪⎝⎭;(2)2max 2,0121,1212,212m m m y m m m m ⎧-<<⎪⎪⎪=≤≤+⎨⎪⎪->+⎪⎩. 【解析】(1)根据分段函数定义域解不等式可求得答案; (2)画出函数()f x 的图象,数形结合可求得()f x 的最大值 【详解】(1)()()()11,11,x ax x af x x x x a α⎧-≥⎪⎪=⎨⎪-<⎪⎩,(0)a >当1x a ≥时,由()2>f x a ,得(12)x ax a ->,1(2)()0ax x a-+>,20ax ->,2x a>, 当1x a <时,由()2>f x a ,即(1)2x ax a ->,220ax x a -+<,令220ax x a-+=,180∆=-<,方程无解,而0a >,所以220ax x a-+<无解,综上所述,2x a >,所以不等式()2f x a >的解集为2,a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭. (2)12a =时()22,21212,22x x x f x x x x x x ⎧-≤⎪⎪=-=⎨⎪->⎪⎩,∵()112f =,由1122x x -=得另一个根21x =,由()f x 的图像可知,当01m <<时,函数的最大值为()2122m m f m m m ⎛⎫=-=- ⎪⎝⎭;当121m ≤≤+时,函数的最大值为12; 当21m >+时,函数的最大值为()22m f m m =-综上所述,函数的最大值为2max2,0121,1212,212m m m y m m m m ⎧-<<⎪⎪⎪=≤≤+⎨⎪⎪->+⎪⎩. 【点睛】本题考查了解分段函数不等式的问题,分段函数求最值的问题,考查了数形结合的思想. 21.重庆、武汉、南京并称为三大“火炉”城市,而重庆比武汉、南京更厉害,堪称三大“火炉”之首.某人在歌乐山修建了一座避暑山庄O (如图).为吸引游客,准备在门前两条夹角为6π(即AOB ∠)的小路之间修建一处弓形花园,使之有着类似“冰淇淋”般的凉爽感,已知弓形花园的弦长23AB =且点A ,B 落在小路上,记弓形花园的顶点为M ,且6MAB MBA π∠=∠=,设OBA θ∠=.(1)将OA ,OB 用含有θ的关系式表示出来;(2)该山庄准备在M 点处修建喷泉,为获取更好的观景视野,如何规划花园(即OA ,OB 长度),才使得喷泉M 与山庄O 距离即值OM 最大? 【答案】(1)43OA θ=;436OB πθ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭;(2)当632OB OA ==时,OM 取最大值.【解析】(1)在OAB 中,利用正弦定理即可将OA ,OB 用含有θ的关系式表示出来; (2)在OMB △中,由余弦定理得出2OM 21632283πθ⎛⎫=-++ ⎪⎝⎭,结合三角函数的性质,即可得出OM 的最大值,再求出,OA OB 的长度即可. 【详解】(1)在ABC 中,由正弦定理可知sin sin 6OA ABπθ=,则OA θ=;同理由正弦定理可得sin sin 6OB ABOABπ=∠,则6OB OAB πθ⎛⎫=∠=+⎪⎝⎭, (2)∵AB =6MAB MBA π∠=∠=,∴2AM BM ==,在OMB △中,由余弦定理可知2222cos 6OM OB BM OB BM πθ⎛⎫=+-⋅+ ⎪⎝⎭248sin 4cos 666πππθθθ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=++-++ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭241cos 24233ππθθ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-++-+ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭2823cos 228228333πππθθθ⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-++++=-++ ⎪ ⎪ ⎪⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎦, ∵50,6πθ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭, ∴2272,333πππθ⎛⎫+∈ ⎪⎝⎭,∴2sin 21,32πθ⎡⎫⎛⎫+=-⎪⎢⎪⎪⎝⎭⎣⎭, 当2sin 213πθ⎛⎫+=- ⎪⎝⎭时,即512πθ=时, OM4=+,此时5sin cos cos sin 124646OA πππππ⎫==+=⎪⎭,5551261212OB πππππ⎛⎫⎛⎫=+=-== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭即当OB OA ==OM 取最大值.【点睛】本题主要考查了正弦定理和余弦定理的实际应用,涉及了三角函数求值域,属于中档题. 22.已知函数()sin ln()f x x a x b =++,()g x 是()f x 的导函数.(1)若0a >,当1b =时,函数()g x 在(,4)π内有唯一的极小值,求a 的取值范围; (2)若1a =-,1e 2b π<<-,试研究()f x 的零点个数.【答案】(1)(0,25sin 4)a ∈-;(2)()f x 有3个零点. 【解析】(1)先求导得2sin )(1)(ag x x x '=--+,求出2()0(1)a g ππ'=-<+()4sin 425a g '=--,再由sin 4025a --≤和sin 4025a-->两种情况讨论求得a 的取值范围;(2)分析可知,只需研究(,)b π-时零点的个数情况,再分(,),(,)22x b x πππ∈-∈两种情形讨论即可. 【详解】解:(1)当1b =时,si ()(l )n 1n f x a x x =++,cos 1()()x x ag f x x '==++, 2sin )(1)(a g x x x '=--+()0a >在(),4π是增函数,2()0(1)ag ππ'=-<+,(4)sin 425ag '=--, 当(4)sin 4025ag '=--≤时,()g x 在(,4)π是减函数,无极值; 当(4)sin 4025ag '=-->时,0(,4)x π∃∈,使得00()g x '=, 从而()g x 在0(,)x π单调递减,在0(,4)x 单调递增,0x 为()g x 唯一的极小值点,所以()0,25sin 4a ∈-(2)当1a =-时,()sin ln()f x x x b =-+,(1,)2b e π∈-,可知,(i )(),x π∈+∞时,()0f x <,无零点;所以只需研究(,)b π-,1()cos f x x x b'=-+,(ii )(,)2x ππ∈时,1()cos 0f x x x b'=-<+,可知()f x 单调递减, ()1ln()1ln()02222f b e ππππ=-+>-+-=,()0f π<,存在唯一的(,)2s ππ∈,()0f s =;(iii )当(,)2x b π∈-,21()sin ()f x x x b ''=-++是减函数,且21(0)00f b ''=+>,21()102()2f b ππ''=-+<+ 则1(0,)2x π∃∈,1()0f x ''=,()f x '在1(,)b x -是增函数,1()2x π,是减函数,并且 lim ()0x b f x +→-'<,()1010f b'=->,1()022f b ππ'=-<+, 所以2(,0)x b ∃∈-,2()0f x '=;3(0,)2x π∃∈,3()0f x '=,且知()f x()f x 在()2,b x -减,在()23,x x 增,在3(,)2x π减,又因为()lim 0x b x f +→->,()00ln 0f b =-<,()02f π>,(,0)m b ∃∈-,()0f m =, (0,)2n π∃∈,()0f n =,综上所述,由(i )(ii )(iii )可知,()f x 有3个零点. 【点睛】本题主要考查利用导数研究函数的极值和零点问题,意在考查学生对这些知识的理解掌握水平和分析推理能力.。