2021届河北省石家庄二中高三上学期期中考试模拟数学试题(解析版)
2020-2021石家庄市高二数学上期中模拟试卷(含答案)

2020-2021石家庄市高二数学上期中模拟试卷(含答案)一、选择题1.如图所示,墙上挂有边长为a 的正方形木板,它的四个角的空白部分都是以正方形的顶点为圆心,半径为2a的圆弧,某人向此板投镖,假设每次都能击中木板,且击中木板上每个点的可能性都一样,则它击中阴影部分的概率是 ( )A .18π-B .4π C .14π-D .与a 的值有关联2.函数()log a x xf x x=(01a <<)的图象大致形状是( )A .B .C .D .3.汽车的“燃油效率”是指汽车每消耗1升汽油行驶的里程,下图描述了甲、乙、丙三辆汽车在不同速度下的燃油效率情况. 下列叙述中正确的是( )A .消耗1升汽油,乙车最多可行驶5千米B .以相同速度行驶相同路程,三辆车中,甲车消耗汽油最多C .甲车以80千米/小时的速度行驶1小时,消耗10升汽油D .某城市机动车最高限速80千米/小时. 相同条件下,在该市用丙车比用乙车更省油 4.设样本数据1210,,,x x x L 的均值和方差分别为1和4,若(i i y x a a =+为非零常数,1,2,,10)i =L ,则1210,,,y y y L 的均值和方差分别为( )A .1,4a +B .1,4a a ++C .1,4D .1,4a +5.从区间[]0,2随机抽取4n 个数1232,,,...,n x x x x ,1232,,,...,n y y y y 构成2n 个数对()11,x y ,()22,x y ,…,()22,n n x y ,其中两数的平方和小于4的数对有m 个,则用随机模拟的方法得到的圆周率疋的近似值为( ) A .2m nB .2mnC .4m nD .16m n6.AQI 即空气质量指数,AQI 越小,表明空气质量越好,当AQI 不大于100时称空气质量为“优良”.如图是某市3月1日到12日AQI 的统计数据.则下列叙述正确的是( )A .这12天的AQI 的中位数是90B .12天中超过7天空气质量为“优良”C .从3月4日到9日,空气质量越来越好D .这12天的AQI 的平均值为1007.已知某地区中小学生人数和近视情况分别如图1和如图2所示,为了了解该地区中小学生的近视形成原因,用分层抽样的方法抽取2%的学生进行调查,则样本容量和抽取的高中生近视人数分别为( )A .100,20B .200,20C .100,10D .200,108.已知不等式501x x -<+的解集为P ,若0x P ∈,则“01x <”的概率为( ). A .14 B .13C .12D .239.将三枚质地均匀的骰子各掷一次,设事件A =“三个点数之和等于15”,B =“至少出现一个5点”,则概率()|P A B 等于( )A .5108 B .113 C .17D .71010.某程序框图如图所示,若输出的结果是126,则判断框中可以是( )A .6?i >B .7?i >C .6?i ≥D .5?i ≥11.抛掷一个质地均匀的骰子的试验,事件A 表示“小于5的偶数点出现”,事件B 表示“不小于5的点数出现”,则一次试验中,事件A 或事件B 至少有一个发生的概率为( ) A .23B .13C .1 2D .5612.某产品的广告费用x 与销售额y 的统计数据如下表: 广告费用(万元)4235销售额(万元)49263954根据上表可得回归方程ˆˆˆybx a =+中的ˆb 为9.4,据此模型预报广告费用为6万元时销售额为 A .63.6万元B .65.5万元C .67.7万元D .72.0万元二、填空题13.连续抛掷一颗骰子2次,则掷出的点数之和不超过9的概率为______. 14.已知a ,b ,c 分别是△ABC 的三个内角A ,B ,C 所对的边,若3b =A ,B ,C 成等差数列,则该三角形的外接圆半径等于______________;15.在区间[]3,3-上随机取一个数x ,使得11x +≥成立的概率为______. 16.如图,四边形ABCD 为矩形,3AB =,1BC =,以A 为圆心,1为半径作四分之一个圆弧»DE,在DAB ∠内任作射线AP ,则射线AP 与线段BC 有公共点的概率为________.17.已知01a ≤≤,11b -≤≤,则关于x 的方程220x ax b ++=有实根的概率是______.18.用秦九韶算法计算多项式f(x)=2x 4-x 3+3x 2+7,在求x=2时对应的值时,v 3的值为___. 19.根据下图所示的流程图,回答下面问题:若a =50.6,b =0.65,c =log0.65,则输出的数是________.20.执行如图所示的程序框图,若输入的A ,S 分别为0,1,则输出的S =____________.三、解答题21.某中学从高三男生中随机抽取100名学生,将他们的身高数据进行整理,得到下侧的频率分布表.(Ⅰ)为了能对学生的体能做进一步了解,该校决定在第3,4,5组中用分层抽样的方法抽取6名学生进行体能测试,问第3,4,5组每组各应抽取多少名学生进行测试; (Ⅱ)在(Ⅰ)的前提下,学校决定在6名学生中随机抽取2名学生进行引体向上测试,求第3组中至少有一名学生被抽中的概率;(Ⅲ)试估计该中学高三年级男生身高的中位数位于第几组中,并说明理由.22.某兴趣小组欲研究昼夜温差大小与患感冒人数多少之间的关系,他们分别到气象局与某医院抄录了1至6月份每月10号的昼夜温差情况与因患感冒而就诊的人数, 得到如下资料:该兴趣小组确定的研究方案是:先从这六组数据中选取 2 组,用剩下的 4 组数据求 线性回归方程,再用被选取的 2 组数据进行检验; (Ⅰ)求选取的 2 组数据恰好是相邻两个月的概率;(Ⅱ)若选取的是1月与6月的两组数据,请根据2至5月份的数据,求出 y 关于x 的线性回归方程 ;(Ⅲ)若由线性回归方程得到的估计数据与所选出的检验数据的误差均不超过2人, 则认为得到的线性回归方程是理想的,试问该小组所得线性回归方程是否理想?附:对于一组数据11(,)u v ,2,2)u v ( ,…,(,)n n u v ,其回归直线V u αβ=+ 的斜率和截距的最小二乘估计分别为i 1i i i12i n()(?)u )ˆ(n u u v u β==∑-=∑-nn ,ˆ-ˆu ανβ= . 23.画出解关于x 的不等式0ax b +<的程序框图,并用语句描述.24.国家公安机关为给居民带来全方位的安全感,大力开展智慧警务社区建设.智慧警务建设让警务更智慧,让民生更便利,让社区更安全.下表是某公安分局在建设智慧警务社区活动中所记录的七个月内的该管辖社区的违法事件统计数据: 月份 1 2 3 4 5 6 7 违法案件数196101663421116根据以上数据,绘制了如图所示的散点图.(1)根据散点图判断,用y a bx =+与(0,01)xy c d b d =⋅<<<哪一个更适宜作为违法案件数y 关于月份x 的回归方程类型?(给出判断即可,不必说明理由)(2)根据(1)中的判断结果及表中所给数据,求y 关于x 的回归方程(保留两位有效数字),并预测第8个月该社区出现的违法案件数(取整数). 参考数据:yv71i ii x y =∑71i i i x v =∑721ii x=∑ 2.541062.141.54945 36.186 140346.74其中i i v lgy =,7117i i v v ==∑.参考公式:对一组数据()11,u v ,()22,u v ,…,(),n n u v ,其回归直线的斜率和截距的最小二乘估计公式分别为:µ1221ni i i nii u v nuvunuβ==-=-∑∑,µµv u αβ=-. 25.下图是我国2008年至2014年生活垃圾无害化处理量(单位:亿吨)的折线图.(Ⅰ)由折线图看出,可用线性回归模型拟合y与t的关系,请用相关系数加以说明;(Ⅱ)建立y关于t的回归方程(系数精确到0.01),预测2016年我国生活垃圾无害化处理量.附注:参考数据:,,,≈2.646.参考公式:相关系数回归方程中斜率和截距的最小二乘估计公式分别为:26.某学校随机抽取部分学生调查其上学路上所需时间(单位:分钟),并将所得数据制0,100,样本数据分组为成频率分布直方图(如图),若上学路上所需时间的范围为[][)60,80,[]40,60,[)0,20,[)20,40,[)80,100.(1)求直方图中a的值;(2)如果上学路上所需时间不少于40分钟的学生可申请在学校住宿,若招收学生1200人,请估计所招学生中有多少人可以申请住宿; (3)求该校学生上学路上所需的平均时间.【参考答案】***试卷处理标记,请不要删除一、选择题 1.C 解析:C 【解析】试题分析:本题考查几何概型问题,击中阴影部分的概率为222()214a a a ππ-=-.考点:几何概型,圆的面积公式. 2.C解析:C 【解析】 【分析】确定函数是奇函数,图象关于原点对称,x >0时,f (x )=log a x (0<a <1)是单调减函数,即可得出结论. 【详解】由题意,f (﹣x )=﹣f (x ),所以函数是奇函数,图象关于原点对称,排除B 、D ; x >0时,f (x )=log a x (0<a <1)是单调减函数,排除A . 故选C . 【点睛】本题考查函数的图象,考查函数的奇偶性、单调性,正确分析函数的性质是关键.3.D解析:D 【解析】 【分析】 【详解】解:对于A ,由图象可知当速度大于40km /h 时,乙车的燃油效率大于5km /L , ∴当速度大于40km /h 时,消耗1升汽油,乙车的行驶距离大于5km ,故A 错误; 对于B ,由图象可知当速度相同时,甲车的燃油效率最高,即当速度相同时,消耗1升汽油,甲车的行驶路程最远,∴以相同速度行驶相同路程,三辆车中,甲车消耗汽油最少,故B 错误; 对于C ,由图象可知当速度为80km /h 时,甲车的燃油效率为10km /L ,即甲车行驶10km 时,耗油1升,故行驶1小时,路程为80km ,燃油为8升,故C 错误;对于D ,由图象可知当速度小于80km /h 时,丙车的燃油效率大于乙车的燃油效率, ∴用丙车比用乙车更省油,故D 正确 故选D .考点:1、数学建模能力;2、阅读能力及化归思想.4.A解析:A 【解析】试题分析:因为样本数据1210,,,x x x L 的平均数是1,所以1210,,...y y y 的平均数是121012101210 (1101010)y y y x a x a x a x x x a a ++++++++++++==+=+;根据i i y x a =+(a 为非零常数,1,2,,10i =L ),以及数据1210,,,x x x L 的方差为4可知数据1210,,,y y y L 的方差为2144⨯=,综上故选A. 考点:样本数据的方差和平均数.5.B解析:B 【解析】 【分析】根据随机模拟试验的的性质以及几何概型概率公式列方程求解即可. 【详解】 如下图:由题意,从区间[]0,2随机抽取的2n 个数对()11,x y ,()22,x y ,…,()22,n n x y ,落在面积为4的正方形内,两数的平方和小于4对应的区域为半径为2的圆内,满足条件的区域面积为2124ππ⋅=,所以由几何概型可知42π=m n ,所以2π=m n. 故选:B【点睛】本题主要考查几何概型,属于中档题.6.C解析:C 【解析】这12天的AQI 指数值的中位数是959293.52+= ,故A 不正确;这12天中,空气质量为“优良”的有95,85,77,67,72,92共6天,故B 不正确;;从4日到9日,空气质量越来越好,,故C 正确;这12天的AQI 指数值的平均值为110,故D 不正确. 故选 C .7.B解析:B 【解析】 【分析】 【详解】试题分析:由题意知,样本容量为()3500450020002%200++⨯=,其中高中生人数为20002%40⨯=,高中生的近视人数为4050%20⨯=,故选B. 【考点定位】本题考查分层抽样与统计图,属于中等题.8.B解析:B 【解析】 【分析】 【详解】分析:解分式不等式得集合P ,再根据几何概型概率公式(测度为长度)求结果. 详解:(5)(1)050101x x x x x -+<⎧-<⇒⎨+≠+⎩,∴{}|15P x x =-<<,||111x x <⇒-<<,∴1(1)15(1)3P --==--.选B .点睛:(1)当试验的结果构成的区域为长度、面积、体积等时,应考虑使用几何概型求解. (2)利用几何概型求概率时,关键是试验的全部结果构成的区域和事件发生的区域的寻找,有时需要设出变量,在坐标系中表示所需要的区域.9.B解析:B 【解析】 【分析】根据条件概率的计算公式即可得出答案. 【详解】3311166617()216A P AB C C C +==Q ,11155561116691()1216C C C P B C C C =-= ()()()72161|2169113P AB P A B P B ∴==⨯= 故选:B【点睛】 本题主要考查了利用条件概率计算公式计算概率,属于中档题.10.A解析:A【解析】试题分析:根据程序框图可知,该程序执行的是2362222++++L ,所以判断框中应该填i>6?.考点:本小题主要考查程序框图的识别和应用,考查学生读图、识图的能力.点评:要分清是当型循环还是直到型循环,要特别注意退出循环的条件的应用,避免多执行或少执行一步.11.A解析:A【解析】【分析】由古典概型概率公式分别计算出事件A 和事件B 发生的概率,又通过列举可得事件A 和事件B 为互斥事件,进而得出事件A 或事件B 至少有一个发生的概率即为事件A 和事件B 的概率之和.【详解】事件A 表示“小于5的偶数点出现”,事件B 表示“不小于5的点数出现”,∴P (A )2163==,P (B )2163==, 又小于5的偶数点有2和4,不小于5的点数有5和6,所以事件A 和事件B 为互斥事件,则一次试验中,事件A 或事件B 至少有一个发生的概率为P (A ∪B )=P (A )+P (B )112333=+=, 故选:A .【点睛】本题主要考查古典概型计算公式,以及互斥事件概率加法公式的应用,属于中档题. 12.B解析:B【解析】【分析】试题分析:4235492639543.5,4244x y ++++++====Q , ∵数据的样本中心点在线性回归直线上,回归方程ˆˆˆy bx a =+中的ˆb 为9.4, ∴42=9.4×3.5+a , ∴ˆa=9.1, ∴线性回归方程是y=9.4x+9.1,∴广告费用为6万元时销售额为9.4×6+9.1=65.5 考点:线性回归方程二、填空题13.【解析】【分析】根据古典概型概率公式求解【详解】连续抛掷一颗骰子2次共有36种基本事件其中掷出的点数之和不超过9的事件有种故所求概率为【点睛】本题考查古典概型概率考查基本分析与运算能力属基础题 解析:56【解析】【分析】根据古典概型概率公式求解.【详解】连续抛掷一颗骰子2次,共有36种基本事件,其中掷出的点数之和不超过9的事件有66654330+++++=种,故所求概率为305366=. 【点睛】 本题考查古典概型概率,考查基本分析与运算能力,属基础题.14.1【解析】ABC 成等差数列所以解析:1【解析】A ,B ,C成等差数列,所以2213sin sin 3b B R R B π=∴===⇒= 15.【解析】【分析】求出不等式的解集计算长度运用几何概型即可求出概率【详解】或则在区间上随机取一个数x 使得成立的概率为故答案为【点睛】本题考查了几何概型中的长度型概率只需将题目中的含有绝对值不等式进行求 解析:23【解析】求出不等式的解集,计算长度,运用几何概型即可求出概率【详解】11x+≥Qx∴≥或2x≤-则在区间[]33-,上随机取一个数x,使得11x+≥成立的概率为4263=故答案为23【点睛】本题考查了几何概型中的长度型概率,只需将题目中的含有绝对值不等式进行求解,然后计算出长度,即可得到结果16.【解析】【分析】连接可求得满足条件的事件是直线AP与线段BC有公共点根据几何概型的概率公式可得【详解】连接如图所示所以满足条件的事件是直线AP在∠CAB内且AP与BC相交即直线AP与线段BC有公共点解析:13【解析】【分析】连接AC,可求得CAB∠,满足条件的事件是直线AP与线段BC有公共点,根据几何概型的概率公式可得CABPDAB∠=∠.【详解】连接AC,如图所示,3tanCBCABAB∠==,所以π6CAB∠=,满足条件的事件是直线AP在∠CAB内且AP与BC相交,即直线AP与线段BC有公共点,所以所求事件的概率π16π32CABPDAB∠===∠.故答案为:13.【点睛】本题考查几何概型的概率计算,考查学生的计算能力与推理能力,属于基础题. 17.【解析】【分析】有实根则由根的判别式大于零可得之间的关系利用面积型概率求解【详解】关于x 的方程有实根则故答案为【点睛】本题是一道关于几何概型问题的题目根据题意求出判别式大于零的情况满足条件然后结合图 解析:14 【解析】【分析】有实根则由根的判别式大于零,可得a 、b 之间的关系,利用面积型概率求解【详解】11a -≤≤Q ,11b -≤≤,224u S ∴=⨯=,Q 关于x 的方程220x ax b ++=有实根2240a b ∴->,()()220a b a b +->121112q S ∴=⨯⨯⨯= 则14p = 故答案为14【点睛】本题是一道关于几何概型问题的题目,根据题意求出判别式大于零的情况满足条件,然后结合图像求出面积即可得到结果,较为基础18.【解析】f(x)=2x4-x3+3x2+7=(((2x-1)x+3)x)x+7∴v0=2v1=2×2-1=3v2=3×2+3=9v3=9×2=18故答案为:18解析:【解析】f (x )=2x 4-x 3+3x 2+7=(((2x -1)x +3)x )x +7,∴v 0=2,v 1=2×2-1=3,v 2=3×2+3=9,v 3=9×2=18.故答案为:18. 19.6【解析】因为所以输出解析:6【解析】因为a b c >>,所以输出50.6.a =20.36【解析】执行程序可得;不满足条件执行循环体不满足条件执行循环体满足条件推出循环输出故答案为【方法点睛】本题主要考查程序框图的循环结构流程图属于中档题解决程序框图问题时一定注意以下几点:(1)不要解析:36【解析】执行程序,可得0A =,1S =; 1k =,011A =+=,111S =⨯=,不满足条件4k >,执行循环体,3k =,134A =+=,144S =⨯=,不满足条件4k >,执行循环体,5k =,459A =+=,4936S =⨯=,满足条件4k >,推出循环,输出36S =,故答案为36.【方法点睛】本题主要考查程序框图的循环结构流程图,属于中档题. 解决程序框图问题时一定注意以下几点:(1) 不要混淆处理框和输入框;(2) 注意区分程序框图是条件分支结构还是循环结构;(3) 注意区分当型循环结构和直到型循环结构;(4) 处理循环结构的问题时一定要正确控制循环次数;(5) 要注意各个框的顺序,(6)在给出程序框图求解输出结果的试题中只要按照程序框图规定的运算方法逐次计算,直到达到输出条件即可.三、解答题21.(1)3人,2人,1人.(2)0.8.(3)第3组【解析】分析:(Ⅰ)由分层抽样方法可得第3组:30660⨯=3人;第4组:20660⨯=2人;第5组:10660⨯=1人;(Ⅱ)利用列举法可得6个人抽取两人共有15中不同的结果,其中第4组的两位同学至少有一位同学被选中的情况有12种,利用古典概型概率公式可得结果;(Ⅲ)由前两组频率和为0.4,中位数可得在第3组.详解:(Ⅰ)因为第3,4,5组共有60名学生,所以利用分层抽样在60名学生中抽取6名学生,每组学生人数分别为:第3组:30660⨯=3人;第4组:20660⨯=2人;第5组:10660⨯=1人. 所以第3,4,5组分别抽取3人,2人,1人. (Ⅱ)设第3组3位同学为A 1,A 2,A 3,第4组2位同学为B 1,B 2,第5组1位同学为C 1,则从6位同学中抽两位同学的情况分别为:(A 1,A 2),(A 1,A 3),(A 1,B 1),(A 1,B 2),(A 1,C 1),(A 2,A 3),(A 2,B 1),(A 2,B 2),(A 2,C 1),(A 3,B 1),(A 3,B 2),(A 3,C 1),(B 1,B 2),(B 1,C 1),(B 2,C 1).共有15种.其中第4组的两位同学至少有一位同学被选中的情况分别为:(A 1,A 2),(A 1,A 3),(A 1,B 1),(A 1,B 2),(A 1,C 1),(A 2,A 3),(A 2,B 1),(A 2,B 2),(A 2,C 1),(A 3,B 1),(A 3,B 2),(A 3,C 1),共有12种可能.所以,第4组中至少有一名学生被抽中的概率为0.8.答:第4组中至少有一名学生被抽中的概率为0.8.(Ⅲ)第3组点睛:本题主要考查分层抽样以及古典概型概率公式的应用,属于难题,利用古典概型概率公式求概率时,找准基本事件个数是解题的关键,基本亊件的探求方法有 (1)枚举法:适合给定的基本事件个数较少且易一一列举出的;(2)树状图法:适合于较为复杂的问题中的基本亊件的探求.在找基本事件个数时,一定要按顺序逐个写出:先11(,)A B ,12(,)A B …. 1(,)n A B ,再21(,)A B ,22(,)A B …..2(,)n A B 依次31(,)A B 32(,)A B ….3(,)n A B … 这样才能避免多写、漏写现象的发生.22.(1)1().3P A =(2)183077y x =-.(3)小组所得线性回归方程是理想的. 【解析】【分析】【详解】(Ⅰ)设抽到相邻两个月的数据为事件A ,因为从6组数据种选取2组数据共有15种情况,每种情况都是等可能出现的,其中抽到相邻两个月的数据的情况有5种,所以()51.153P A == (Ⅱ)由数据求得11,24x y ==由公式求得187b =,再由a y bx =-求得307a = 所以y 关于x 的线性回归方程为183077y x =- (Ⅲ)当10x =时,1501504,222777y =-=< 同样,当6x =时,78786,122777y =-=< 所以,该小组所得线性回归方程是理想的.点睛:求回归直线方程的步骤:①依据样本数据画出散点图,确定两个变量具有线性相关关系;②计算211,,,n n i ii i i x y x x y ==∑∑的值;③计算回归系数$,a b$;④写出回归直线方程为$ˆy bxa =+$; 回归直线过样本点中心(),x y 是一条重要性质,利用线性回归方程可以估计总体,帮助我们分析两个变量的变化趋势.23.见解析【解析】【分析】【详解】解:流程图如下:程序如下:INPUT a ,bIF a =0 THENIF b <0 THENPRINT “任意实数”ELSEPRINT “无解”ELSEIF a >0 THENPRINT “x <“;﹣b /aELSEPRINT “x >“;﹣b /aENDIFENDIFENDIFEND点睛:解决算法问题的关键是读懂程序框图,明晰顺序结构、条件结构、循环结构的真正含义,本题巧妙而自然地将算法、不等式、交汇在一起,用条件结构来进行考查.这类问题可能出现的错误:①读不懂程序框图;②条件出错;③计算出错.24.(1),x y c d =⋅更适宜(2)$0.25346.7410x y =;预计为4 【解析】【分析】(1)根据散点图判断,x y c d =⋅更适宜作为违法案件数y 关于月份x 的回归方程类型.(2)由x y c d =⋅得()lg lg lg lg x y c d c x d =⋅=+⋅,设lg v y =,则lg lg v c x d =+⋅,然后算出$lg 2.540.25y x =-【详解】解:(1)根据散点图判断,x y c d =⋅更适宜作为违法案件数y 关于月份x 的回归方程类型.(2)x y c d =⋅Q ,()lg lg lg lg x y c d c x d ∴=⋅=+⋅,设lg v y =,lg lg v c x d ∴=+⋅,4x =Q , 1.54v =, $7172221736.18674 1.54lg 0.25140747i i i i i x v xv d x x ==--⨯⨯===--⨯-∑∑,$lg 4lg 2.54c v d =-⨯=$, $lg lg 2.540.25v c x d x ∴=+⋅=-$$,即$lg 2.540.25y x =-.y ∴关于x 的回归方程为:$ 2.542.540.250.250.2510346.74101010x x x y -===. 当8x =时,$0.2582346.74346.74 3.4671010y ⨯===, 则第8个月该社区出现的违法案件数预计为4.【点睛】 本题考查的是用最小二乘法计算线性回归直线方程,解答本类题的关键是计算能力.25.(Ⅰ)答案见解析;(Ⅱ)答案见解析.【解析】试题分析:(Ⅰ)根据相关系数的公式求出相关数据后,代入公式即可求得的值,最后根据值的大小回答即可;(Ⅱ)准确求得相关数据,利用最小二乘法建立y 关于t 的回归方程,然后预测.试题解析:(Ⅰ)由折线图中数据和附注中参考数据得,,,,.因为与的相关系数近似为0.99,说明与的线性相关相当高,从而可以用线性回归模型拟合与的关系. (Ⅱ)由及(Ⅰ)得,.所以,关于的回归方程为:.将2016年对应的代入回归方程得:.所以预测2016年我国生活垃圾无害化处理量将约1.82亿吨.【考点】线性相关系数与线性回归方程的求法与应用.【方法点拨】(1)判断两个变量是否线性相关及相关程度通常有两种方法:(1)利用散点图直观判断;(2)将相关数据代入相关系数公式求出,然后根据的大小进行判断.求线性回归方程时要严格按照公式求解,并一定要注意计算的准确性.a=(2)276人(3)32.826.(1)0.0135【解析】【分析】(1)由直方图中频率和(小矩形面积和)为1可求得a;(2)求出上学路上所需时间不少于40分钟的学生的频率,然后乘以1200可得;(3)用各小矩形中点估算为这一组的均值,然后乘以频率,并相加可得.【详解】a⨯+⨯+⨯+⨯⨯=,解:(1)由200.025200.0055200.0032201a=.解得0.0135(2)Q上学路上所需时间不少于40分钟的学生可申请在学校住宿,招收学生1200人,∴估计所招学生中有可以申请住宿人数为:()+⨯⨯⨯=.0.00550.0032201200276(3)该校学生上学路上所需的平均时间为:⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯= 100.013520300.02520500.005520700.00320900.0032032.8【点睛】本题考查频率分布直方图,考查数学期望,解题关键是掌握频率分布直方图的性质:直方图中所有频率之和为1,即各小矩形面积和为1.。
河北省石家庄二中2021届高三数学第一学期期中模拟试题【含答案】

河北省石家庄二中2021届高三数学第一学期期中模拟试题(含答案)一、选择题:本题共12小题,每小题5分,共60分.其中1-8题为单选题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的;9-12题为多选题,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3分.1.已知集合{}2|40A x R x x =∈-<,{}|28xB x R =∈<,则AB =( )A .()0,3B .()3,4C .()0,4D .(),3-∞2.设11iz i=-+(i 为虚数单位),则||z =( ) A .1B .2 C .12D .143.我国著名数学家华罗庚先生曾说:数缺形时少直观,形缺数时难入微,数形结合百般好,隔裂分家万事休,在数学的学习和研究中,常用函数的图象来研究函数的性质,也常用函数的解析式来琢磨函数的图象的特征,如函数()441x x f x =-的图象大致是A .B .C .D .4.一条光线从点()2,3--射出,经y 轴反射后与圆()()22321x y ++-=相切,则反射光线所在直线的斜率为( ) A .53-或35 B .32-或23- C .54-或45- D .43-或34-5.蹴鞠(如图所示),又名蹴球,蹴圆,筑球,踢圆等,蹴有用脚蹴、踢、蹋的含义,鞠最早系外包皮革、内实米糠的球.因而蹴鞠就是指古人以脚蹴,蹋、踢皮球的活动,类似今日的足球.2006年5月20日,蹴鞠已作为非物质文化遗产经国务院批准列入第一批国家非物质文化遗产名录,已知某鞠的表面上有四个点A 、B 、C 、D ,满足5AB CD ==,6BD AC ==,7AD BC ==,则该鞠的表面积为( )A .55πB .60πC .63πD .68π6.已知双曲线()222210,0x y a b a b-=>>,过其右焦点F 且平行于一条渐近线的直线l 与另一条渐近线交于点A ,l 与双曲线交于点B ,若2BF AB =,则双曲线的离心率为( ) A .23 B .3C .2D .27.若存在唯一的正整数0x ,使关于x 的不等式32350x x ax a --+-<成立,则实数a 的取值范围是 ( ) A .1(0,)3B .(15,34]C .13(,]32D .53(,]428.如图,已知1F ,2F 分别是椭圆C :2216432x y+=的左、右焦点,过1F 的直线1l 与过2F 的直线2l 交于点N ,线段1F N 的中点为M ,线段1F N 的垂直平分线MP 与2l 的交点P (第一象限)在椭圆上,若O 为坐标原点,则2OM OF 的取值范围为( )A .20,2⎛ ⎝⎭B .10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭C .(2D .()0,19.若0a b >>,则下列不等式成立的是( ) A .11a b< B .11b b a a +>+ C .11a b b a+>+ D .11a b a b+>+ 10.已知函数()()sin 322f x x ππϕϕ⎛⎫=+-<< ⎪⎝⎭的图象关于直线4x π=对称,则( ) A .函数12f x π⎛⎫+ ⎪⎝⎭为奇函数 B .函数()f x 在,123ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上单调递增C .若()()122f x f x -=,则12x x -的最小值为3πD .函数()f x 的图象向右平移4π个单位长度得到函数cos3y x =-的图象 11.设正项等差数列{}n a 满足()211029220a a a a +=+,则( ) A .29a a 的最大值为10 B .29a a +的最大值为10C .222911a a +的最大值为15D .4429a a +的最小值为20012.在四棱锥P ABCD -中,侧面PAD ⊥平面ABCD ,PD AB =,四边形ABCD 是正方形,点E 是棱PB 的中点,则( )A .PD ⊥平面ABCDB .//PD 平面ACEC .2PB AE =D .PC AE ⊥二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.13.已知实数x ,y 满足24240x y x y y -≥⎧⎪+≤⎨⎪≤⎩,则32z x y =-的最小值是__________.14.已知平面向量a ,b 满足4a =,a 与b 的夹角为120︒,且()()23261a b a b -⋅+=,则3a b +=______.15.在锐角ABC 中,内角A 、B 、C 的对边分别是,,a b c ,若()231a b b a +=,1c =3a b -的取值范围是______.16.已知对任意(0,)x ∈+∞,都有()111ln 0kxk e x x ⎛⎫+-+> ⎪⎝⎭,则实数k 的取值范围为_________.三、解答题:本题共6小题,17题10分,18-22题每题12分,共60分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.17、现给出两个条件:①2cb =2a cos B ,②(2bc )cos Aa cos C .从中选出一个条件补充在下面的问题中,并以此为依据求解问题:在△ABC 中,a ,b ,c 分别为内角A ,B ,C 所对的边,若有_______, (1)求A ;(2)若a 1,求△ABC 面积的最大值.18.已知数列{}n a 的前n 项和n S ,312n n a S -=. (1)求n a ;(2)若(1)n n b n a =-,且数列{}n b 的前n 项和为n T ,求n T .19.如图,四棱锥P ﹣ABCD 的底面是梯形.BC ∥AD ,AB =BC =CD =1,AD =2,132PB =,3PA PC == (Ⅰ)证明;AC ⊥BP ;(Ⅱ)求直线AD 与平面APC 所成角的正弦值.20.已知定圆C :()2218x y ++=,动圆M 过点()10B ,,且和圆C 相切. (Ⅰ)求动圆圆心M 的轨迹E 的方程; (Ⅱ)若直线l :()0y kx m k =+≠与轨迹E 交于A ,B 两点,线段AB 的垂直平分线经过点10,2N ⎛⎫- ⎪⎝⎭,求实数m 的取值范围.21.已知函数()()()ln 1ln 1f x x x =+--. (1)证明()2f x '≥;(2)若()0f x ax -≥对01x ≤<恒成立,求实数a 的取值范围.22.已知椭圆22122:1(0)x y C a b a b +=>>的离心率为63,椭圆22222:1(0)33x y C a b a b +=>>经过点3322⎛ ⎝⎭. (1)求椭圆1C 的标准方程;(2)设点M 是椭圆1C 上的任意一点,射线MO 与椭圆2C 交于点N ,过点M 的直线l 与椭圆1C 有且只有一个公共点,直线l 与椭圆2C 交于,A B 两个相异点,证明:NAB △面积为定值.答案1.A 【详解】由题意{|04}A x x =<<,{|3}B x x =<,∴{|03}(0,3)A B x x =<<=.2.B 【详解】因为11111111(1)(1)222i i i z i i i i i --=-====-+++-, 所以2211222z ⎛⎫⎛⎫=+-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,故选:B..3.D 【详解】因为函数()441x x f x =-,44()()()4141xx x x f x f x ----==≠-- 所以函数()f x 不是偶函数,图像不关于y 轴对称,故排除A 、B 选项; 又因为x →-∞时()f x →+∞,故排除C ,故选D4.D 【详解】点A (﹣2,﹣3)关于y 轴的对称点为A ′(2,﹣3),故可设反射光线所在直线的方程为:y +3=k (x ﹣2),化为kx ﹣y ﹣2k ﹣3=0. ∵反射光线与圆(x +3)2+(y ﹣2)2=1相切, ∴圆心(﹣3,2)到直线的距离d 232231k k k ----==+1,化为24k 2+50k +24=0,∴k 43=-,或k 34=-.故选:D . 5.A 【详解】将三棱锥A BCD -补成长方体AEBH GDHC -,使得三棱锥A BCD -的各棱为长方体AEBH GDHC -的面对角线,设EA x =,EB y =,ED z =,设该鞠的半径为R ,则2222R x y z =++,由勾股定理可得22225AB x y =+=,22236AC y z =+=,22249AD x z =+=,上述三个等式相加得()2222253649110x y z ++=++=,则222255R x y z =++=,因此,该鞠的表面积为()224255S R R πππ==⨯=.故选:A6.B 【详解】如下图所示:设直线l 的方程为()by x c a=--,则直线OA 的方程为b y x a =,联立()b y x a b y x c a ⎧=⎪⎪⎨⎪=--⎪⎩,解得22c x bc y a ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,即点,22c bc A a ⎛⎫ ⎪⎝⎭,设点(),B m n ,由2BF AB =可得出23FB FA =, 即()2,,,32233c bc c bc m c n a a ⎛⎫⎛⎫-=-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,即33c m c bc n a ⎧-=-⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,解得233c m bc n a ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,则点2,33c bc B a ⎛⎫⎪⎝⎭, 将点B 的坐标代入双曲线的标准方程得222222241993c b c e a a b -==,解得3e =.因此,该双曲线的离心率为3.故选:B.7.B 【详解】设32()35f x x x ax a =--+-,则存在唯一的正整数0x ,使得0()0f x <,设32()35g x x x =-+,()(1)h x a x =+,因为2()36g x x x '=-, 所以当(,0)x ∈-∞以及(2,)+∞时,()g x 为增函数,当(0,2)x ∈时,()g x 为减函数,在0x =处,()g x 取得极大值5,在2x =处,()g x 取得极小值1.而()h x 恒过定点(1,0)-,两个函数图像如图, 要使得存在唯一的正整数0x ,使得0()0f x <,只要满足(1)(1)(2)(2)(3)(3)g h g h g h ≥⎧⎪<⎨⎪≥⎩,即135281253272754aa a-+≥⎧⎪-+<⎨⎪-+≥⎩,解得1534a <≤,故选B .8.D 【详解】如图所示,点P 在y 轴右边,因为PM 为1F N 的垂直平分线,所以1FM MN =. 由中位线定理可得212OM F N =. 设点()00,P x y ()000,0x y >>.由两点间的距离公式,得()()222220100021x PF x c y x c b a ⎛⎫=++=++- ⎪⎝⎭22200022c x cx a a ex a=++=+,同理可得20PF a ex =-, 所以21202F N PF PF ex =-=,故0OM ex =,因为8a =,42c =,所以22e =,故022OM x =,所以00222842x OM x OF ==.因为()00,8x ∈,所以()010,18x ∈.故2OM OF 的取值范围为()0,1.故选:D .9.AC 【详解】选项A :因为0a b >>,所以10a b >⋅,不等式a b >两侧同时乘以1a b⋅,所以11a b<,故A 正确; 选项B :因为0a b >>,所以0ab >,所以a ab b ab +>+,即()()11a b b a +>+,又()101a a >+,所以不等式()()11a b b a +>+两侧同时乘以()11a a +,则11b b a a+>+,故B 错误;选项C :因为0a b >>,所以11b a >,根据不等式的同向可加性知11a b b a+>+,故C 正确;选项D :当2a =,12b =时,此时0a b >>,11a b a b+=+,故D 错误. 故选:AC10.AC 【详解】因为直线4x π=是()()sin 322f x x ππϕϕ⎛⎫=+-<< ⎪⎝⎭的对称轴,所以()342k k Z ππϕπ⨯+=+∈,则()4k k Z πϕπ=-+∈,当0k =时,4πϕ=-,则()sin 34f x x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭,选项A,sin 3sin 312124f x x x πππ⎡⎤⎛⎫⎛⎫+=+-= ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦,因为()sin 3sin3x x -=-,所以12f x π⎛⎫+ ⎪⎝⎭为奇函数,故A 正确;选项B,()232242k x k k Z πππππ-+<-<+∈,即()21212343k k x k Z ππππ-+<<+∈,当0k =时,()f x 在,124ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上单调递增,故B 错误;选项C,若()()122f x f x -=,则12x x -最小值为半个最小正周期,即21323ππ⨯=,故C 正确;选项D,函数()f x 的图象向右平移4π个单位长度,即()sin 3sin 3sin 344x x x πππ⎡⎤⎛⎫--=-=- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦,D 错误11.ABD 【详解】因为正项等差数列{}n a 满足()211029220a a a a +=+,所以()22929220a a a a +=+,即222920a a +=.选项A,222929201022a a a a +≤==,当且仅当2910a a ==时成立,故A 选项正确.选项B 由于22229291022a a a a ++⎛⎫≤= ⎪⎝⎭,所以292910,2102a a a a +≤+≤2910a a ==B 选项正确.选项C 22292222222222292929291120202011052a a a a a a a a a a ++==≥==⋅⋅⎛⎫+ ⎪⎝⎭,当且仅当2910a a ==时成立,所以222911a a +的最小值为15,故C 选项错误. 选项D 结合①的结论,有()24422222222929292924002400210200a a a a a a a a +=+-⋅=-⋅≥-⨯=,当且仅当2910a a ==时成立,故D 选项正确.12.BC 【详解】如图,选项A ,因为PD 与AD 不一定垂直,所以PD 不一定垂直平面ABCD ,故A 错误. 选项B ,连接BD ,记ACBD O =,连接OE .因为四边形ABCD 是正方形,所以O 为BD 的中点.因为,O E 分别为BD ,BP 的中点,所以//OE PD ,又PD ⊄平面ACE ,OE ⊂平面ACE ,则//PD 平面ACE ,故B 正确.选项C ,因为四边形ABCD 是正方形,所以CD AD ⊥,因为侧面PAD ⊥平面ABCD , 所以CD ⊥平面PAD .因为//AB CD ,所以AB ⊥平面PAD .因为PA ⊂平面PAD , 所以AB PA ⊥,则2PB AE =,故C 正确.选项D ,取BC 的中点F ,连接,EF AF .因为,E F 分别为BP ,BC 的中点, 所以//EF PC .假设PC AE ⊥,则EF AE ⊥.设2PD AB ==, 则1144222EF PC ==⨯+=,415AF =+=.因为EF AE ⊥, 所以523AE =-=,所以23PB =.因为2PD =,23PB =,22BD =, 所以222PD BD PB +=,所以PD BD ⊥,则PD ⊥平面ABCD .因为PD 与平面ABCD 不一定垂直,所以D 错误.故选:BC. 13.6【详解】画出不等式组表示的可行域,如图中阴影部分所示.由32z x y =-可得322z y x =-. 平移直线322z y x =-,结合图形可得,当直线322zy x =-经过可行域内的点A 时,直线在y 轴上的截距最大,此时z 取得最小值.由题意得A 点坐标为(2,0),∴min 326z =⨯=,即32z x y =-的最小值是6.故答案为6.14.61【详解】因为()()222223244344cos120361a b a b aa b b a a b b -⋅+=-⋅-=-︒-=,所以23830b b --=,解得3b =或13-(舍),所以()222336961a b a ba ab b +=+=+⋅+=,故答案为6115.(3【详解】因为()231a b b a +=,1c =,故2223c a b ab =+-.所以22233cos 2a b c ab C ab +-===.又ABC 为锐角三角形,故6C π=. 由正弦定理,12sin sin sin sin 6a b c A B C π====, )5323sin 23sin 6a b A B A A π⎡⎤⎛⎫-=-=-- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦313123cos 2cos 2sin 226A A A A A A π⎫⎫⎛⎫=-=-=-⎪⎪ ⎪⎪⎪⎝⎭⎭⎝⎭. 又ABC 为锐角三角形,故02062A A ππππ⎧<<⎪⎪⎨⎪<--<⎪⎩,解得32A ππ<<,从而663A πππ<-<.故()32sin 1,36a b A π⎛⎫-=-∈ ⎪⎝⎭.故答案为:()1,3 16.1,e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭【详解】等价于()1(1)ln kx kx e x x +>+,所以()1ln (1)ln kx kx e e x x +>+①, 令()(1)ln f x x x =+,则1()1ln f x x x '=++,所以22111()x f x x x x-''=-+=, 当01x <<时,()0f x ''<,当1x >时,()0f x ''>,所以()'f x 在(0,1)单调递减,在(1,)+∞单调递增,所以()(1)2f x f ''>=, 所以()f x 在(0,)+∞单调递增,所以①式可化为()()kxf e f x >,所以kx e x >,所以ln xk x >,令ln ()x h x x=, 可求得()h x 在(0,)e 单调递增,在(,)e +∞单调递减, 所以max 1()h x e=,所以1k e >,故答案为:1(,)e +∞.17、【解析】选择条件:①2cb =2a cos B ,(1)由余弦定理可得2cb =2a cos B =2a •, 2分 ∴整理可得c 2+b 2﹣a 2bc ,可得cos A , 4分∵A ∈(0,π),∴A . 5分 (2)∵a 1,A ,∴由余弦定理a 2=b 2+c 2﹣2bc cos A ,可得(1)2=b 2+c 2﹣2bc •, 7分 ∴4﹣2b 2+c 2bc ≥2bcbc ,可得bc ≤2, 9分 ∴S △ABC bc sin A ,即△ABC 面积的最大值为. 10分选择条件:②(2bc )cos Aa cos C .(1)由题意可得2b cos Aa cos Cc cos A , 2分 ∴2sin B cos A (sin A cos C +sin C cos A )sin (A +C )sin B ,∵sin B ≠0,∴可得cos A , 4分 ∵A ∈(0,π),∴A . 5分 (2)∵a 1,A ,∴由余弦定理a 2=b 2+c 2﹣2bc cos A ,可得(1)2=b 2+c 2﹣2bc •, 7分 ∴4﹣2b 2+c 2bc ≥2bcbc ,可得bc ≤2, 9分 ∴S △ABC bc sin A ,即△ABC 面积的最大值为. 10分 18.【详解】(1)由已知可得,2S n =3a n -1, ①所以2S n -1=3a n -1-1 (n ≥2), ② 2分 ①-②得,2(S n -S n -1)=3a n -3a n -1, 化简为a n =3a n -1(n ≥2),即 4分在①中,令n =1可得,a 1=1, 所以数列{a n }是以1为首项,3为公比的等比数列, 从而有a n =3n -1. 6分 (2)b n =(n -1)·3n -1,T n =0·30+1·31+2·32+…+(n -1)·3n -1, ③则3T n =0·31+1·32+2·33+…+(n -1)·3n. ④ 8分③-④得,-2T n =31+32+33+…+3n -1-(n -1)·3n ,3313n-=--10分 所以, 12分19.【详解】(I )证明:取AC 的中点M ,连接PM ,BM , ∵AB =BC ,PA =PC ,∴AC ⊥BM ,AC ⊥PM , 2分 又BM ∩PM =M ,∴AC ⊥平面PBM , 4分 ∵BP ⊂平面PBM ,∴AC ⊥BP . 5分 (II )解:∵底面ABCD 是梯形.BC ∥AD ,AB =BC =CD =1,AD =2, ∴∠ABC =120°,∵AB =BC =1,∴AC 3=,BM 12=,∴AC ⊥CD , 又AC ⊥BM ,∴BM ∥CD .∵PA =PC 3=,CM 132AC ==,∴PM 32=, ∵PB 13=,∴cos ∠BMP 222122PM BM BP PM BM +-==-⋅,∴∠PMB =120°, 7分以M 为原点,以MB ,MC 的方向为x 轴,y 轴的正方向,以平面ABCD 在M 处的垂线为z 轴建立坐标系M ﹣xyz ,如图所示: 则A (0,3-,0),C (0,32,0),P (34-,0,334),D (﹣1,32,0), 8分∴AD =(﹣1,3,0),AC =(0,3,0),AP =(34-,3,33),设平面ACP 的法向量为n =(x ,y ,z ),则00n AC n AP ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩,即3033330424x y z ⎧=⎪⎨-++=⎪⎩, 令x 3=n =(30,1), 10分∴cos n <,3n AD AD n AD⋅==->, 11分∴直线AD 与平面APC 所成角的正弦值为|cos n <,AD >|3=. 12分20.【详解】(Ⅰ)圆C 的圆心为()1,0C -,半径122r =设动圆M 的半径为2r ,依题意有2r MB =.由2BC =,可知点B 在圆C 内,从而圆M 内切于圆C ,故12MC r r =-, 2分即222MC MB +=>. 所以动点M 轨迹E 是以C 、B 为焦点,长轴长为22圆. 4分 因为2a =1c =,所以2221b a c =-=.于是E 的方程是2212x y +=.5分(Ⅱ)设()11,A x y ,()22,B x y ,联立22220x y y kx m⎧+-=⎨=+⎩消去y 得到,222()20x kx m ++-=,即()222124220kxkmx m +++-=.则122412kmx x k +=-+,()121222212m y y k x x m k+=++=+, 6分弦AB 中点M 的坐标是222,1212km m k k ⎛⎫-⎪++⎝⎭.由()()22221681120k m m k∆=--+>,得2212km +>. 8分另一个方面,线段AB 的垂直平分线方程是112y x k =--. 点222,1212kmm M k k ⎛⎫- ⎪++⎝⎭在此直线上, 得到2212112122m km k k k ⎛⎫=--- ⎪++⎝⎭,整理得2212m k =+. 10分 代入2212k m +>中,得220m m -<,解得02m <<. 又22121m k =+>,0k ≠,所以21m >,即12m >.故实数m 的取值范围为1,22⎛⎫⎪⎝⎭. 12分21.【详解】(1)证明:函数的定义域为()10,1,110x x x +>⎧∈-⎨->⎩,()()111111111f x x x x x'=-⋅-=++-+-, 2分 只需证明11211x x+≥+-, 即证明()()11211x x x x -++≥-+,即证20x ≥,显然成立,所以()2f x '≥. 4分(2)解:令()()()()ln 1ln 1,01g x f x ax x x ax x =-=+---≤<()1111g x a x x'=+-+- ①由(1)可知当2a ≤时,()11011g x a x x'=+->+-恒成立,所以()g x 在01x ≤<递增,()()min 00g x g ==,即()0f x ax -≥对01x ≤<恒成立,6分②当2a >时,()222221121111a a a x x a a ax a g x a x x x x ⎛--+ -+⎝⎭⎝⎭'=+-==+---, 因为201a a -<<,所以有,令()20,,1a g x x a ⎫-'>∈⎪⎪⎭,()g x 递增; 令()20,a g x x a ⎛-'<∈ ⎝,()g x 递减; ()min2222ln 1+ln 1a a a a g x g a a a a a ⎛⎛----==-- ⎝⎝(()2ln22ln 2a a a a =+---, 8分令()()(()min 22ln 22ln 2a h a g x g a a a a a -===--,()()()()()22222022222a a a a a h a a a a a a a a a +---'==<+--+--,10分 ()h a 在2a >上递减,且()()20h a h <=,所以当2a >时,()min 20a g x g a -=≥不可能; 11分综合①②③有,2a ≤. 12分22.【详解】(1)解:因为1C 的离心率为63,所以22619b a =-,解得223a b =.①将点3322⎛ ⎝⎭代入2222133x y a b +=,整理得2211144a b +=.② 2分联立①②,得21a =,213b =, 4分故椭圆1C 的标准方程为22113y x +=. 5分(2)证明:①当直线l 的斜率不存在时,点M 为()1,0或()1,0-,由对称性不妨取()1,0M ,由(1)知椭圆2C 的方程为2213xy +=,所以有()3,0N -.将1x =代入椭圆2C 的方程得6y = 所以11263122NAB S MN AB ∆=⋅=62=. 6分 ②当直线l 的斜率存在时,设其方程为y kx m =+,将y kx m =+代入椭圆1C 的方程得()222136310k x kmx m +++-=,由题意得()()()2226413310km k m ∆=-+-=,整理得22313m k =+. 7分 将y kx m =+代入椭圆2C 的方程得()222136330k x kmx m +++-=.设()11,A x y ,()22,B x y ,则122613km x x k +=-+,21223313m x x k -=+, 所以()22121214AB k x x x x =++-2222123312613k k m k m +⨯⨯+-+==. 8分设()00,M x y ,()33,N x y ,ON MO λ=,则可得30x x λ=-,30y y λ=-.因为220022333113x y x y ⎧+=⎪⎨+=⎪⎩,所以2200222003113x y x y λ⎧+=⎪⎛⎫⎨+= ⎪⎪⎝⎭⎩,解得3λ=3λ=,9分 所以3ON MO =,从而)31NM OM =.又因为点O 到直线l 的距离为21md k =+所以点N 到直线l 的距离为)(231311m d k ⋅=+, 10分所以())221126131312231NAB m k S d AB m k ∆+=⋅=+ 623=,11分 综上,NAB ∆623. 12分。
2020-2021石家庄市高三数学上期中模拟试卷(含答案)

2020-2021石家庄市高三数学上期中模拟试卷(含答案)一、选择题1.朱载堉(1536~1611),是中国明代一位杰出的音乐家、数学家和天文历算家,他的著作《律学新说》中制成了最早的“十二平均律”.十二平均律是目前世界上通用的把一组音(八度)分成十二个半音音程的律制,各相邻两律之间的频率之比完全相等,亦称“十二等程律”.即一个八度13个音,相邻两个音之间的频率之比相等,且最后一个音是最初那个音的频率的2倍.设第三个音的频率为1f ,第七个音的频率为2f ,则21f f = A.BCD2.数列{}n a 的前n 项和为21n S n n =++,()()1N*nn n b a n =-∈,则数列{}n b 的前50项和为( ) A .49B .50C .99D .1003.已知关于x 的不等式()224300x ax a a -+<<的解集为()12,x x ,则1212a x x x x ++的最大值是( ) ABCD.3-4.已知等差数列{}n a 的前n 项为n S ,且1514a a +=-,927S =-,则使得n S 取最小值时的n 为( ). A .1B .6C .7D .6或75.若关于x 的不等式220x ax +->在区间[]1,5上有解,则a 的取值范围是( ) A .23,5⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭B .23,15⎡⎤-⎢⎥⎣⎦C .()1,+∞D .23,5⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦6.在ABC ∆中,,,a b c 分别是角,,A B C 的对边,若sin cos 0b A B -=,且2b ac =,则a cb+的值为( ) A .2BC.2D .47.,x y 满足约束条件362000x y x y x y -≤⎧⎪-+≥⎪⎨≥⎪⎪≥⎩,若目标函数(0,0)z ax by a b =+>>的最大值为12,则23a b+的最小值为 ( ) A .256B .25C .253D .58.如图,有四座城市A 、B 、C 、D ,其中B 在A 的正东方向,且与A 相距120km ,D 在A 的北偏东30°方向,且与A 相距60km ;C 在B 的北偏东30°方向,且与B 相距6013km ,一架飞机从城市D 出发以360/km h 的速度向城市C 飞行,飞行了15min ,接到命令改变航向,飞向城市B ,此时飞机距离城市B 有( )A .120kmB .606kmC .605kmD .3km9.数列{}n a 中,()1121nn n a a n ++-=-,则数列{}n a 的前8项和等于( ) A .32B .36C .38D .4010.设{}n a 是首项为1a ,公差为-2的等差数列,n S 为其前n 项和,若1S ,2S ,4S 成等比数列,则1a = ( ) A .8B .-8C .1D .-111.已知{}n a 是等比数列,22a =,514a =,则12231n n a a a a a a +++⋅⋅⋅+=( ) A .()1614n--B .()1612n--C .()32123n -- D .()32143n -- 12.若0,0x y >>,且211x y+=,227x y m m +>+恒成立,则实数m 的取值范围是( ) A .(8,1)-B .(,8)(1,)-∞-⋃+∞C .(,1)(8,)-∞-⋃+∞D .(1,8)-二、填空题13.在ABC ∆中,内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,2a =,且()()()2sin sin sin b A B c b C +-=-,则ABC ∆面积的最大值为______.14.在ABC V 中,角A B C ,,所对的边分别为,,a b c ,且满足222sin sin sin sin sin A B C A B +=+,若ABC V 3,则ab =__15.已知数列{}n a 是递增的等比数列,14239,8a a a a +==,则数列{}n a 的前n 项和等于 .16.已知等比数列{a n }的前n 项和为S n ,若a 3=32,S 3=92,则a 1的值为________. 17.已知ABC ∆的内角,,A B C 的对边分别为,,a b c .若1c =,ABC ∆的面积为2214a b +-,则ABC ∆面积的最大值为_____. 18.某公司租赁甲、乙两种设备生产A,B 两类产品,甲种设备每天能生产A 类产品5件和B 类产品10件,乙种设备每天能生产A 类产品6件和B 类产品20件.已知设备甲每天的租赁费为200元,设备乙每天的租赁费为300元,现该公司至少要生产A 类产品50件,B 类产品140件,所需租赁费最少为__________元.19.点D 在ABC V 的边AC 上,且3CD AD =,2BD =,3sin2ABC ∠=,则3AB BC +的最大值为______.20.若已知数列的前四项是2112+、2124+、2136+、2148+,则数列前n 项和为______.三、解答题21.如图,A ,B 是海面上位于东西方向相距()533+海里的两个观测点,现位于A 点北偏东45°,B 点北偏西60°的D 点有一艘轮船发出求救信号,位于B 点南偏西60°且与B 点相距203海里的C 点的救援船立即即前往营救,其航行速度为30海里/小时,该救援船到达D 点需要多长时间?22.已知向量113,sin 22x x a ⎛⎫ ⎝=⎪ ⎪⎭v 与()1,b y =v 共线,设函数()y f x =. (1)求函数()f x 的最小正周期及最大值.(2)已知锐角ABC ∆的三个内角分别为,,A B C ,若有33f A π⎛⎫-= ⎪⎝⎭,边217,sin 7BC B ==,求ABC ∆的面积. 23.设各项均为正数的数列{a n }的前n 项和为S n ,满足:对任意的n ∈N *,都有a n +1+S n +1=1,又a 112=. (1)求数列{a n }的通项公式; (2)令b n =log 2a n ,求12231111n n b b b b b b L ++++(n ∈N *) 24.在ABC V 中,角A ,B ,C 的对边分别是a ,b ,c ()3cos 23cos a C b c A =(Ⅰ)求角A 的大小;(Ⅱ)若2a =,求ABC V 面积的最大值.25.已知在ABC V 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,且sin cos 0a B b A -=. (1)求角A 的大小:(2)若a =2b =.求ABC V 的面积.26.已知数列{}n a 是等差数列,数列{}n b 是公比大于零的等比数列,且112a b ==,338a b ==.(1)求数列{}n a 和{}n b 的通项公式; (2)记n n b c a =,求数列{}n c 的前n 项和n S .【参考答案】***试卷处理标记,请不要删除一、选择题 1.D 解析:D 【解析】 【分析】:先设第一个音的频率为a ,设相邻两个音之间的频率之比为q ,得出通项公式, 根据最后一个音是最初那个音的频率的2倍,得出公比,最后计算第三个音的频率与第七个音的频率的比值。
2021届河北省实验中学高三年级上学期期中考试数学试题及答案

绝密★启用前河北省实验中学2021届高三年级上学期期中教学质量检测数学试题2020年11月一、选择题:本题共12小题,每小题5分,共60分,其中1-8题为单选题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的;9-12题为多选题,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3分.1.集合}2,1,0{=A , }02|{2≤-+=x x x B ,则B A =( )A .}0{B .}1{C .}1,0{D .}2,1,0{ 2.设i i z +=12,则在复平面内z 对应的点位于( ) A .第一象限B .第二象限C .第三象限D .第四象限 3.已知学校宿舍与办公室相距a m ,某同学有重要材料要送给老师,从宿舍出发,先匀速跑步3分钟来到办公室,停留2分钟,然后匀速步行10分钟返回宿舍,在这个过程中,这位同学行走的路程s 是时间t 的函数,则这个函数图像是( )4.直线b x y +=与曲线21y x -=有且仅有一个公共点,则b 的取值范围是( )A .2±=bB .11≤<-b 或2-=bC .11≤≤-bD .以上都不对5.阿基米德(Archimedes ,公元前287年—公元前212年)是古希腊伟大的数学家、物理学家和天文学家.他推导出的结论“圆柱内切球体的体积是圆柱体积的三分之二,并且球的表面积也是圆柱表面积的三分之二”是其毕生最满意的数学发现,后人按照他生前的要求,在他的墓碑上刻了一个内部放有一个球的圆柱容器,如图,该球顶天立地,四周碰边,圆柱的底面直径与高都等于球的直径,若球的体积为π36,则圆柱的表面积为( )A .π36B .π45C .π54D .π636.已知双曲线)0,0(1:2222>>=-b a by a x C 的左、右焦点分别为21,F F ,点P 是C 的右支上一点,连接1PF 与y 轴交于点M,若||2||1OM O F =(O 为坐标原点),21PF PF ⊥,则双曲线C 的渐近线方程为( )A .x y 3±=B .x y 3±=C .x y 2±=D .x y 2±=7.中国的5G 技术领先世界,5G 技术的数学原理之一便是著名的香农公式:.1log 2⎪⎭⎫ ⎝⎛+=N S W C 它表示:在受噪声干扰的信道中,最大信息传递速度C 取决于信道带宽W ,信道内信号的平均功率S ,信道内部的高斯噪声功率N 的大小,其中NS 叫做信噪比.当信噪比比较大时,公式中真数中的1可以忽略不计,按照香农公式,若不改变带宽W ,而将信噪比N S 从1000提升至4000,则C 大约增加了( ) 附:3010.02lg ≈A .10%B .20%C .50%D .100%8.设椭圆)0(1:2222>>=+b a by a x E 的一个焦点)0,2(F ,点)12(,-A 为椭圆E 内一点,若椭圆E 上存在一点P ,使得8||||=+PF PA ,则椭圆E 的离心率的取值范围是( )A .]74,94[B .)74,94(C .)72,92[D .]72,92[。
【精准解析】河北省石家庄市第二中学2021届高三上学期期中考试数学试卷

2020—2021学年度第一学期高三年级期中考试数学试卷第Ⅰ卷(选择题共60分)一、单项选择题(每小题5分,共40分.下列每小题所给选项只有一项符合题意,请将正确答案的序号填涂在答题卡上)1. 已知集合{}2|450A x x x =--<,{}|10B x x =->,则AB =( )A. (),1-∞B. (1,1)-C. ()1,5D. ()0,5【答案】C 【解析】 【分析】解不等式可得{}|15A x x =-<<,{}|1B x x =>,再由集合的交集运算即可得解. 【详解】因为{}{}2|450|15A x x x x x =--<=-<<,{}{}|10|1B x x x x =->=>,所以AB ={}()5|11,5x x <<=.故选:C.【点睛】本题考查了一元二次不等式的求解,考查了集合的交集运算,属于基础题. 2. 若函数sin y x =的图象与直线y x =-一个交点的坐标为()00,x y ,则220031cos 2x x π⎛⎫-++= ⎪⎝⎭( ) A. 1- B. 1C. ±1D. 无法确定【答案】B 【解析】 【分析】由已知可得00sin x x =-,代入220031cos 2x x π⎛⎫-++ ⎪⎝⎭,利用诱导公式化简求值. 【详解】解:由题意,00sin x x =-,2222000031cos 1sin sin 12x x x x π⎛⎫∴-++=-+= ⎪⎝⎭.故选:B .【点睛】本题考查诱导公式的应用,是基础题.3. 沙漏是古代的一种计时装置,它由两个形状完全相同的容器和一个狭窄的连接管道组成,开始时细沙全部在上部容器中,细沙通过连接管道全部流到下部容器所需要的时间称为该沙漏的一个沙时.如图,某沙漏由上下两个圆锥组成,圆锥的底面直径和高均为12cm ,体积为372cm π的细沙全部漏入下部后,恰好堆成一个盖住沙漏底部的圆锥形沙堆,则此锥形沙堆的高度为( )A. 3cmB. 6cmC. 8cmD. 9cm【答案】B 【解析】 【分析】已知圆锥体积和底面圆锥直径,代入公式可求其高.【详解】解:细沙漏入下部后,圆锥形沙堆的底面半径为6,设高为h , 则211π672π33V Sh h ==⨯⨯=,6h =, 故选:B .【点睛】考查圆锥体积公式的应用,基础题.4. 已知向量()5,a m =,()2,2b =-,若()a b b -⊥,则实数m =( ) A. -1 B. 1C. 2D. -2【答案】B 【解析】 【分析】根据已知向量坐标,将a b -应用坐标表示,由()a b b -⊥知()0a b b -⋅=,结合数量积的坐标公式求参数值【详解】∵向量()5,=a m ,()2,2b =- ∴()3,2a b m -=+ 又()a b b -⊥∴()0a b b -⋅=,即()6220m -+=,解得1m = 故选:B【点睛】本题考查了向量数量积的坐标表示求参数,根据向量垂直,由数量积的坐标公式列方程求参数5. 设有直线m 、n 和平面α、β.下列四个命题中,正确的是( ) A. 若m ∥α,n ∥α,则m ∥nB. 若m ⊂α,n ⊂α,m ∥β,n ∥β,则α∥βC. 若α⊥β,m ⊂α,则m ⊥βD. 若α⊥β,m ⊥β,m ⊄α,则m ∥α【答案】D 【解析】【详解】当两条直线同时与一个平面平行时,两条直线之间的关系不能确定,故A 不正确, B 选项再加上两条直线相交的条件,可以判断面与面平行,故B 不正确, C 选项再加上m 垂直于两个平面的交线,得到线面垂直,故C 不正确, D 选项中由α⊥β,m ⊥β,m ⊄α,可得m ∥α,故是正确命题, 故选D6. 函数()sin()f x A x ωϕ=+的部分图象如图中实线所示,图中圆C 与()f x 的图象交于,M N 两点,且M 在y 轴上,则下列说法中正确的是A. 函数()f x 的最小正周期是2πB. 函数()f x 的图象关于点,034⎛⎫π ⎪⎝⎭成中心对称 C. 函数()f x 在2(,)36ππ--单调递增 D. 函数()f x 的图象向右平移512π后关于原点成中心对称【答案】B 【解析】 【分析】根据函数的图象,求得函数()sin 23f x A x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭,再根据正弦型函数的性质,即可求解,得到答案.【详解】根据给定函数的图象,可得点C 的横坐标为3π,所以1()2362T πππ=--=,解得T π=,所以()f x 的最小正周期T π=, 不妨令0A >,0ϕπ<<,由周期T π=,所以2ω=, 又06f π⎛⎫-= ⎪⎝⎭,所以3πϕ=,所以()sin 23f x A x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭, 令2,3x k k Z ππ+=∈,解得,26k x k Z ππ=-∈,当3k =时,43x π=,即函数()f x 的一个对称中心为4,03π⎛⎫⎪⎝⎭,即函数()f x 的图象关于点4,03π⎛⎫ ⎪⎝⎭成中心对称.故选B . 【点睛】本题主要考查了由三角函数的图象求解函数的解析式,以及三角函数的图象与性质,其中解答中根据函数的图象求得三角函数的解析式,再根据三角函数的图象与性质求解是解答的关键,着重考查了数形结合思想,以及运算与求解能力,属于基础题.7. 将正整数12分解成两个正整数的乘积有112⨯,26⨯,34⨯三种,其中34⨯是这三种分解中两数差的绝对值最小的,我们称34⨯为12的最佳分解.当p q ⨯(p q ≤且p 、N*q ∈)是正整数n 的最佳分解时,我们定义函数()f n q p =-,例如()12431f =-=,则数列(){}3nf 的前2020项和为( ) A. 101031- B. 10103 C. 101131- D. 10113【答案】A 【解析】 【分析】按照n 为偶数、n 为奇数分类,再结合等比数列的前n 项和公式即可得解.【详解】当n 为偶数时,()30nf =;当n 为奇数时,()11122233323n n n n f +--=-=⨯;所以数列(){}3nf 的前2020项和()021*******23333S=+++⋅⋅⋅+()01010101031323113-=⨯=--.故选:A.【点睛】本题考查了数学文化及等比数列前n 项和公式的应用,考查了运算求解能力,属于基础题.8. 若函数()()e ,01,1,0x x f x af x x ⎧<≤⎪=⎨+≤⎪⎩是增函数,则实数a 的取值范围是( )A. 10,e ⎛⎫ ⎪⎝⎭B. 10,e⎛⎤ ⎥⎝⎦C. 1,1e ⎡⎫⎪⎢⎣⎭D. ()0,1【答案】B 【解析】 【分析】先求出0x ≤时()f x 解析式为()n x nf x a e +=,式其在(),0-∞单调递增,所以0n a >,再结合0x ≤时()f x 最大值()00e e n n f a =≤,即可求出a 的取值范围.【详解】由题知,当(]()*,1x n n n ∈--+∈N 时,(]0,1x n +∈()*n ∈N ,所以()()()()212n n x n f x af x a f x a f x n a e +=+=+==+=,要使()f x 单调递增,只需0n a >且()00e e n n f a =≤,则0a >且1e nna ≤, 即0a >且1e a ≤,故10ea <≤. 故选:B .【点睛】本题主要考查了求函数解析式,利用函数在定义域内单调递增求参数的取值范围,属于中档题.二、多项选择题(每小题5分,共20分.下列每小题所给选项至少有一项符合题意,请将正确答案的序号填涂在答题卡上)9. 已知等比数列{}n a 中,满足11a =,2q ,n S 是{}n a 的前n 项和,则下列说法正确的是( )A. 数列{}2n a 是等比数列B. 数列1n a ⎧⎫⎨⎬⎩⎭是递增数列 C. 数列{}2log n a 是等差数列 D. 数列{}n a 中,10S ,20S ,30S 仍成等比数列 【答案】AC 【解析】 【分析】 由已知得12n na 可得以2122n n a -=,可判断A ;又1111122n n n a --⎛⎫== ⎪⎝⎭,可判断B ;由122log log 21n n a n -==-,可判断C ;求得10S ,20S ,30S ,可判断D.【详解】等比数列{}n a 中,满足11a =,2q ,所以12n n a ,所以2122n n a -=,所以数列{}2n a 是等比数列,故A 正确;又1111122n n n a --⎛⎫== ⎪⎝⎭,所以数列1n a ⎧⎫⎨⎬⎩⎭是递减数列,故B 不正确;因为122log log 21n n a n -==-,所以{}2log n a 是等差数列,故C 正确;数列{}n a 中,101010111222S -==--,202021S =-,303021S =-,10S ,20S ,30S 不成等比数列,故D 不正确;故选:AC .【点睛】本题综合考查等差、等比数列的定义、通项公式、前n 项和公式,以及数列的单调性的判定,属于中档题.10. x ∀∈R ,[]x 表示不超过x 的最大整数.十八世纪,[]y x =被“数学王子”高斯采用,因此得名高斯函数,人们更习惯称之为“取整函数”.则下列命题中正确的是( ) A. []1,0x ∀∈-,[]1x =- B. x ∃∈R ,[]1x x ≥+C. ,x y ∀∈R ,[][][]x y x y +≤+D. 函数[]()y x x x =-∈R 的值域为[)0,1【答案】CD 【解析】 【分析】结合[]x 的定义,对选项逐个分析,可选出答案.【详解】对于A ,[]01,0∈-,而[]001=≠-,故A 错误; 对于B ,因为[]1x x -<,所以[]1x x <+恒成立,故B 错误;对于C ,,x y ∀∈R ,[]01x x ≤-<,[]01y y ≤-<,所以[][]02x x y y ≤-+-<, 当[][]12x x y y ≤-+-<时,[][][]1x y x y ++=+,此时[][][]x y x y +<+; 当[][]01x x y y ≤-+-<时,[][][]x y x y +=+,此时[][][]x y x y +=+, 所以,x y ∀∈R ,[][][]x y x y +≤+,故C 正确;对于D ,根据定义可知,[]01x x ≤-<,所以函数[]()y x x x =-∈R 的值域为[)0,1,故D 正确. 故选:CD.【点睛】本题考查函数新定义,考查学生的推理能力,属于中档题.11. 如图,在边长为4的正三角形ABC 中,E 为边AB 的中点,过E 作ED AC ⊥于D .把ADE 沿DE 翻折至1A DE △的位置,连结1A C .翻折过程中,其中正确的结论是( )A. 1DE A C ⊥;B. 存在某个位置,使1A E BE ⊥;C. 若12CF FA =,则BF 的长是定值;D. 若12CF FA =,则四面体C EFB -43【答案】ACD 【解析】 【分析】根据线面垂直的性质判断A ,B ;取AC 中点M ,可证明FM BM ⊥,从而可计算出BF ,判断C ;折叠过程中,BCE 不动,当F 到平面ABC 的距离最大时,四面体C EFB -的体积最大,从而计算出最大体积后判断D . 【详解】由DE DC ⊥,1DE A D ⊥,1DCA D D =得DE ⊥平面1A DC ,又1AC ⊂平面1A DC ,所以1DE A C ⊥,A 正确;若存在某个位置,使1A E BE ⊥,如图,连接11,A A A B ,因为BE AE =,所以1A E AB ⊥,连接CE ,正ABC 中,CE AB ⊥,1CE A E E ⋂=,所以AB ⊥平面1A CE ,而1AC ⊂平面1A CE ,所以1AB A C ⊥,由选项A 的判断有1DE A C ⊥,且DEAB E =,DE ⊂平面ABC ,AB 平面ABC ,所以1A C ⊥平面ABC ,又DC ⊂平面ABC ,所以1A C DC ⊥,则1A D CD >,这是不可能的,事实上11111cos602443A D AD AE AE AB AC CD==︒====,B错;设M是AC中点,连接,FM BM,则BM AC⊥,所以//BM DE,从而1BM A D⊥,D 是AM中点,所以2CM AM MD==,若12CF FA=,即12CF FA=,所以1//FM A D,所以BM FM⊥,且由1//FM A D得1CFM CA D△△,所以123FM CMA D CD==,ABC边长为4,则11A D=,22133FM=⨯=,23BM=,()22222472333BF BM FM⎛⎫=+=+=⎪⎝⎭为定值,C正确;折叠过程中,1A D不变,BCE不动,当F到平面ABC的距离最大时,四面体C EFB-的体积最大,由选项C的判断知当1A D⊥平面ABC时,F到平面ABC的距离最大且为12233A D=,又21342324BCES=⨯⨯=△12432333C EFB F BCEV V--==⨯=,D正确.故选:ACD.【点睛】本题考查折叠过程中的线面间的位置关系,考查线面垂直的判定与性质,考查棱锥的体积计算,本题考查学生的分析问题解决问题的能力,考查空间想象能力,属于中档题. 12. 已知定义在(1,)+∞上的函数ln 32()1x x x f x x +-=-,定义函数(),()(),()f x f x m g x m f x m≥⎧=⎨<⎩(其中m 为实数),若对于任意的(1,)x ∈+∞,都有()()g x f x =,则整数m 可以为( ) A. 4 B. 5C. 6D. 7【答案】AB 【解析】 【分析】根据题意,得到()m f x ≤在(1,)x ∈+∞恒成立,只需min ()m f x ≤,对()f x 求导,根据导数的方法研究其单调性,求出最值,即可得出结果.【详解】由题若对于任意的(1,)x ∈+∞,都有()()g x f x =,则有()m f x ≤在(1,)x ∈+∞恒成立,只需min ()m f x ≤, 因为ln 32()1x x x f x x +-=-,所以()()()()22ln 131ln 32ln 2()(1)1x x x x x x x f x x x ++--+--+-'==--, 令()ln 2h x x x =-+-,则1()10h x x'=-+>,∴()h x 在(1,)+∞上单调递增, 又由(3)ln 310h =-+<,(4)ln 420h =-+>,∴0(3,4)x ∃∈满足()00h x =,即有00ln 2x x =-, 此时()f x 在()01,x 上单调递减,在()0,x +∞上单调递增, 所以()000min 00ln 32()1x x x f x f x x +-==-()000002322(5,6)1x x x x x -+-==+∈-∴5m ≤. 故选:AB .【点睛】本题主要考查导数的方法研究方程有实根的问题,将问题转化为不等式恒成立求解,是解集该题的关键,属于常考题型.第Ⅱ卷(共90分)三、填空题:(本大题共4小题,每题5分,共20分;第16题第一个空2分,第二个空3分)13. 已知函数()31,0log ,0x x f x x x -+≤⎧=⎨>⎩,则()()8f f -=____________.【答案】2 【解析】 【分析】由函数()y f x =的解析式由内到外逐层可计算得出()()8ff -的值.【详解】()31,0log ,0x x f x x x -+≤⎧=⎨>⎩,()8819f ∴-=+=,因此,()()()23389log9log 32ff f -====.故答案为:2.【点睛】本题考查分段函数值的计算,考查计算能力,属于基础题. 14. 若直线l :2(0,0)x ya b a b+=>> 经过点(2,4),则+a b 的最小值是_______.【答案】3+ 【解析】 由题意得()121221333a b a b a b a b a b b a ⎛⎫+=⇒+=++=++≥+=+ ⎪⎝⎭当且仅当2a bb a=即b =时等号成立,即所求的最小值为3+. 15. 已知在锐角ABC ∆中,3A π=,2CA CB -=,则CA CB ⋅的取值范围是____________.【答案】()0,12【解析】 分析】以A 为坐标原点,AC 所在直线为x 轴建立平面直角坐标系,得到点C 的坐标,找出ABC ∆为锐角三角形的点C 的坐标,即可得出CA CB ⋅的取值范围.【详解】以A 为坐标原点,AC 所在直线为x 轴建立平面直角坐标系,3A π=,2CA CB BA -==,所以,()1,3B ,设(),0C x ,因为ABC ∆是锐角三角形,所以23B C π+=,62C ππ∴<<, 即C 在如图的线段DE 上(不与D 、E 重合),所以14x <<,(),0CA x =-,()1,3CB x =-,所以,()22110,1224CA CB x x x ⎛⎫⋅=-=--∈ ⎪⎝⎭.因此,CA CB ⋅的取值范围是()0,12. 故答案为:()0,12.【点睛】本题考查平面向量数量积取值范围的计算,解答的关键就是将平面向量数量积转化为坐标来计算,转化为以某变量为自变量的函数的值域来求解,考查化归与转化思想以及运算求解能力,属于中等题.16. 我国古代《九章算术》中将上,下两面为平行矩形的六面体称为刍童.如图的刍童ABCD EFGH -有外接球,且26,22,15,5AB AD EH EF ====,平面EFGH 与平面ABCD 的距离为1则,该刍童外接球的体积为______.【答案】36π 【解析】 【分析】首先设O 为刍童外接球的球心,1O ,2O 分别为矩形EFGH ,ABCD 的中心,由球的几何性质可知:O ,1O ,2O 三点共线,连接1OO ,1O G ,OG ,2O B ,OB ,再分别计算得到()215OG m =++,28OB m =+,根据R OG OB ==,即可得到答案.【详解】设O 为刍童外接球的球心,1O ,2O 分别为矩形EFGH ,ABCD 的中心, 由球的几何性质可知:O ,1O ,2O 三点共线,连接1OO ,1O G ,OG ,2O B ,OB ,如图所示:由题知:2OO ⊥平面ABCD ,1OO ⊥平面EFGH ,所以121O O =. 因为22111155522O G EF FG =+=+=, 设2OO m =,在1RT OGO △中,()2221115OG OO O G m =+=++,因为222118242222O B AD AB =+=+=, 在2RT OBO △中,222228OB OO O B m =+=+,设外接球的半径为R ,则R OG OB ==, 所以()22158m m ++=+,解得1m =.所以()21153R =++=,36433V R ππ==.故答案为:36π【点睛】关键点点睛:本题主要考查几何体的外接球,解题的关键是找到外接球的球心,本题中首先设出外接球的球心,根据半径相等得到等量关系,从而求出球体半径和体积,考查了学生的空间想象能力,属于中档题.四、解答题:(本大题共6小题,共70分;第17题10分,第18-22题12分,解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤.)17. 已知等差数列{}n a 的公差为()d d ≠0,前n 项和为n S ,且满足_____.(从①10105(1);S a =+②126,,a a a 成等比数列;③535S =,这三个条件中任选两个补充到题干中的横线位置,并根据你的选择解决问题) (1)求n a ; (2)若12n n b =,求数列{}n n a b +的前n 项和n T . 【答案】(1)选择①②、①③、②③条件组合,32n a n =-; (2)232122n n n n T -+=-【解析】 【分析】(1)先将①②③条件简化,再根据选择①②、①③、②③条件组合运算即可;(2)3221n n nn a b -=++,利用分组求和法计算即可. 【详解】(1)①由()101051S a =+,得()11109105912a d a d ⨯+=++,即11a =; ②由1a ,2a ,6a 成等比数列,得2216a a a =,222111125a a d d a a d ++=+,即13d a =﹔③由535S =,得()15355352a a a +==,即3127a a d =+=; 选择①②、①③、②③条件组合,均得13a =、3d =,即32n a n =-﹔(2)由(I )得3221n n n n a b -=++, 则231111[147(32)]()2222n n T n =++++-+++++11(1)(132)221212n n n -+-=+-232122n n n -+=-,即232122n n n n T -+=-【点晴】本题考查等差数列、等比数列的综合计算问题,涉及到基本量的计算,分组求和法求数列的和,考查学生的数学运算能力,属于容易题.18. 在ABC 中,角、、A B C 所对的边分别为a b c 、、,2sin cos sin 2sin b C A a A c B +=;(1)证明:ABC 为等腰三角形;(2)若D 为BC 边上的点,2BD DC =,且2ADB ACD ∠=∠,3a =,求b 的值. 【答案】(1)证明见解析;(2)3b =.【解析】 【分析】(1)根据已有等式2sin cos sin 2sin b C A a A c B +=,利用正弦定理作角化边,可得22cos 2bc A a cb +=,最后再由余弦定理把所有角都化为边的等式得2222222b c a bc a bc bc+-⋅+=;最后,根据等式可化简出b c =,故可证ABC 为等腰三角形.(2)由 2BD =,1DC =,2,ADB ACD ACD DAC ∠=∠=∠+∠可得ACD DAC ∠=∠, 然后,就可以根据角的相等关系,根据余弦定理或相似关系列出等式进行求解即可. 【详解】(1)2sin cos sin 2sin b C A a A c B +=,由正弦定理得:22cos 2bc A a cb +=,由余弦定理得:2222222b c a bc a bc bc+-⋅+=;化简得:222b c bc +=, 所以()20b c -=即b c =, 故ABC 为等腰三角形. (2)如图,由已知得2BD =,1DC =,2,ADB ACD ACD DAC ∠=∠=∠+∠ACD DAC ∴∠=∠, 1AD CD ∴==,又cos cos ADB ADC ∠=-∠,22222222AD BD AB AD CD AC AD BD AD CD +-+-∴=-⋅⋅, 即2222221211221211c b +-+-=-⨯⨯⨯⨯, 得2229b c +=,由(1)可知b c =,得3b =.解法二:取BC 的中点E ,连接AE .由(1)知,AB AC AE BC =∴⊥, 由已知得31,1,22EC DC ED ===,2,ADB ACD ACD DAC ∠=∠=∠+∠ACD DAC ∴∠=∠,2221312AE AD DE ⎛⎫∴=-=-=⎪⎝⎭, 222233322b AC AE EC ⎛⎫⎛⎫∴==+=+= ⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.解法三:由已知可得113CD a ==,由(1)知,,AB AC B C =∴∠=∠, 又2DAC ADB C C C C ∠=∠-∠=∠-∠=∠,CAB CDA ∴∽,即CB CA CA CD =,即31bb =, 3b ∴=【点睛】本题考查解三角形的问题,(1)题的关键就是利用正弦定理和余弦定理作角化边的转化,(2)题的难点在于根据已有关系化简出相应的等式关系求解,难度属于一般题.19. 如图,三棱锥A BCD -中,侧面ABD △是边长为2的正三角形,22AC CD ==,平面ABD ⊥平面BCD ,把平面ACD 沿CD 旋转至平面PCD 的位置,记点A 旋转后对应的点为P (不在平面BCD 内),M 、N 分别是BD 、CD 的中点.(1)求证:CD MN ⊥;(2)求三棱锥C APD -的体积的最大值. 【答案】(1)证明见解析;(2)58. 【解析】 【分析】(1)连接AM 、MC ,利用面面垂直的性质定理得出AM ⊥平面BCD ,可得出AM MC ⊥,利用勾股定理计算出1MC =,推导出BCD △是以BCD ∠为直角的直角三角形,再由中位线的性质得出//MN BC ,由此可得出MN CD ⊥;(2)由ACD △的面积为定值,可知当平面PCD ⊥平面ACD 时,三棱锥P ACD -的体积最大,连接PN 、AN ,推导出PN 平面ACD ,计算出AN 、PN 以及ACD △的面积,然后利用锥体的体积公式可求得结果. 【详解】(1)如图,连接AM 、MC ,因为AB AD =,M 是BD 的中点,所以AM BD ⊥,又平面ABD ⊥平面BCD ,平面ABD ⋂平面BCD BD =,AM ⊂平面ABD , 所以AM ⊥平面BCD ,MC ⊂平面BCD ,所以AM MC ⊥.因为ABD △为边长为2的正三角形,所以3AM = 又2AC =,所以由勾股定理可得221MC AC AM -=,又1MC MD MB ===,MCB MBC ∴∠=∠,MCD MDC ∠=∠,180MBC MDC BCD ∠+∠+∠=,则2180BCD ∠=,90BCD ∴∠=,所以BCD △为直角三角形,且BC CD ⊥,又M 、N 分别是BD 、CD 的中点,所以//MN BC ,所以MN CD ⊥; (2)如图,连接AN 、PN ,因为三棱锥C APD -与三棱锥P ACD -为同一个三棱锥,且ACD △的面积为定值, 所以当三棱锥P ACD -的体积最大时,则平面PCD ⊥平面ACD ,AC AD =,则PC PD =,N 为CD 的中点,则PN CD ⊥,平面PCD ⊥平面ACD ,平面PCD平面ACD CD =,PN ⊂平面PCD ,PN ∴⊥平面ACD ,此时点P 到平面ACD 的距离为22152PN AN AC CN ==-=, 在ACD △中,因为2AC AD ==,1CD =,所以111515122ACD S CD AN =⋅=⨯=△ 所以P ACD V -的最大值为1115155338ACD S PN ⋅==△, 所以三棱锥C APD -的体积的最大值为58. 【点睛】本题考查利用线面垂直证明线线垂直,同时也考查了利用等体积法计算三棱锥体积的最值,考查推理能力与计算能力,属于中等题.20. 为了研究某种癌细胞的繁殖规律和一种新型抗癌药物的作用,将癌细胞注入一只小白鼠体内进行实验,经检测,癌细胞的繁殖规律与天数的关系如下表.已知这种癌细胞在小白鼠体内的个数超过810时小白鼠将会死亡,注射这种抗癌药物可杀死其体内癌细胞的98%. 天数t 1 2 3 4 5 6 7 … 癌细胞个数N1248163264…(1)要使小白鼠在实验中不死亡,第一次最迟应在第几天注射该种药物?(精确到1天) (2)若在第10天,第20天,第30天,……给小白鼠注射这种药物,问第38天小白鼠是否仍然存活?请说明理由.【答案】(1)第一次最迟应在第27天注射该种药物;(2)仍然存活. 【解析】 【分析】(1)根据表格可得癌细胞个数,成等比数列增长,首项为1,公比为2,其通项为12t t a -=,要使小白鼠在实验中不死亡,可建立不等式18210t -≤,解不等式即可求得结论;(2)设第n 次注射药物后小白鼠体内的这种癌细胞个数为n a ,可得1012(198%)n n n a -=-,从而可知第3次注射药物后小白鼠体内的这种癌细胞个数,由此可得结论.【详解】(1)根据表格可得癌细胞个数,成等比数列增长,首项为1,公比为2,其通项为12t t a -=,要使小白鼠在实验中不死亡,可建立不等式18210t -≤.∴82log 10127.58t ≤+≈, 即第一次最迟应在第27天注射该种药物.(2)设第n 次注射药物后小白鼠体内的这种癌细胞个数为n a ,则()912198%a =-,且()1012198%n n a a +=-.∴()1012198%nn n a -=- ∴()3103132198%a ⨯-=-,即第3次注射后小白鼠体内的这种癌细胞个数为3232100.∴到第38天小白鼠体内这种癌细胞个数为32878322 1.11010100⨯≈⨯< ∴第38天小白鼠仍然存活.【点睛】本题考查数列模型的运用,考查解不等式,解题的关键是确定数列模型.解决实际问题通常有四个步骤:(1)阅读理解,认真审题;(2)引进数学符号,建立数学模型;(3)利用数学的方法,得到数学结果;(4)转译成具体问题做出解答,其中关键是建立数学模型. 21. 在四棱锥P ABCD -中,//AB CD ,2224AB CD BC AD ====,60DAB ∠=︒,AE BE =,PAD ∆为正三角形,且平面PAD ⊥平面ABCD .(1)求二面角P EC D --的余弦值;(2)线段PC 上是否存在一点M ,使异面直线DM 和PE 所成角的余弦值为68?若存在,指出点M 的位置;若不存在,请说明理由. 【答案】(1)22(2)存在点M 为线段PC 的三等分点满足题意,详见解析 【解析】 【分析】(1)利用向量法求二面角P EC D --的余弦值;(2)设(01)PM PC λλ=,利用向量法得到26cos ,610104DM PE λλ<>==⋅-+. 【详解】设O 是AD 中点,PAD ∆为正三角形, 则PO AD ⊥,平面PAD ⊥平面ABCD ,PO ⊥面ABCD ,又∵2AD AE ==,60DAB ∠=︒,所以ADE 为正三角形,OE AD ⊥,建立如图所示空间直角坐标系O xyz -,则(()3,3,0P E ()()3,0,1,0,0C D --, 于是(2,3,3),(0,3,3)PC PE =--=,3)DP =,(1)设平面PEC法向量为1(,,)n x y z =,由120,0PC n PE n ⋅=⋅=得一个法向量为1(0,1,1)n =, 平面EDC 的一个法向量为2(0,0,1)n =, 设二面角P EC D --的平面角为θ,则12|cos |cos ,n n θ=<>==由图知为θ锐角,所以,二面角P EC D --的余弦值为2.(2) 设(01)PM PC λλ=,则(2,)PM λ=-,(12,3,33),(0,3,DM DP PM PE λλλ=+=--=,所以cos ,8||6DM PE DM PE DM PE ⋅<>===‖解得13λ=或23,所以存在点M 为线段PC 的三等分点. 【点睛】本题主要考查空间二面角的求法,考查异面直线所成的角的求法,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. 22. 已知函数()2214ln 3x a f x x x +=++-,()4ln g x x =. (1)求证:()211f x a x ⎛⎫≥-+ ⎪⎝⎭; (2)用{}max ,p q 表示p ,q 中的最大值,记()()(){}max ,h x f x g x =,讨论函数()h x 零点的个数.【答案】(1)证明见解析;(2)答案见解析. 【解析】 【分析】(1)作差构造函数,用导数方法证明最小值大于等于0; (2)利用分类讨论思想和导数方法以及零点存性定理可得.【详解】(1)设()2221114ln 314ln 1x x a a x x x x x ϕ+⎛⎫⎛⎫=++----=+- ⎪⎪⎝⎭⎝⎭, 其定义域为()0,∞+,()()2241114x x x x x ϕ-⎛⎫=-= ⎪⎝⎭'. 当01x <<时,()0x ϕ'<; 当1x >时,()0x ϕ'>.故()x ϕ在()0,1上是减函数,在()1,+∞上是增函数,所以1x =是()x ϕ的极小值点,也是()x ϕ的最小值点,即()()()min 10x x ϕϕϕ≥==,故()211f x a x ⎛⎫≥-+ ⎪⎝⎭成立. (2)函数()f x 的定义域为()0,∞+,()()()3232211422x x x x x f x x +-=--=', 当01x <<时,()0f x '<; 当1x >时,()0f x '>;所以()f x 在()0,1上是减函数,在()1,+∞上是增函数,所以1x =是()f x 的极小值点,也是()f x 的最小值点,即()()min 1f x f a ==. (ⅰ)若0a =,()()()()22131213x x x x x x x f g -++=-=--. 当01x <<时,()()f x g x >; 当1x =时,()()f x g x =; 当1x >时,()()f x g x <,所以()()(),01,,1,f x x h x g x x ⎧<<⎪=⎨≥⎪⎩此时,()h x 只有一个零点1x =; (ⅱ)若0a >,()()()()2131x x f x g x a x -+-=-+,当01x <≤时,()()f x g x >,则()()0h x f x a =≥>; 当1x >时,()0f x a >>,()0g x >,则()0h x >. 此时()h x 没有零点;(ⅲ)若0a <,当01x <<时,根据(1)知,()211f x a x ⎛⎫≥-+ ⎪⎝⎭.而011a <<-+,所以()21101f a a a >-+-+= ⎪-+⎝⎭,又()()min 10f x f a ==<,所以()f x 在()0,1上只有一个零点0x , 从而一定存在()0,1c x ∈,使得()()f c g c =,即22130c a c ++-=, 即2213c a c +-=. 当x c >时,()()222212121320x x c x c c x a x x c g x f cx c x x +++-+⎛⎫=--+=-+=+> ⎪⎝⎭-, 所以()()g x f x >,从而()()(),0,,f x x c h x g x x c ⎧<≤⎪=⎨>⎪⎩从而()h x 在()0,c 上有一个零点0x ,在(),c +∞上有一个零点1.此时,当0a <时,()h x 有两个零点. 综上,当0a =时,()h x 有一个零点; 当0a >时,()h x 没有零点; 当0a <时,()h x 有两个零点.【点睛】本题主要考查了利用导数研究函数的最值,零点,证明不等式,考查了分类讨论思想,属难题.23. 已知三棱锥A BCD -中,ABC 与BCD △均为等腰直角三角形,且90BAC ∠=,6BC CD ==,E 为AD 上一点,且CE ⊥平面ABD .(1)求证:AB CD ⊥;(2)过E 作一平面分别交AC , BC , BD 于F ,G ,H ,若四边形EFGH 为平行四边形,求多面体ABEFGH 的表面积.【答案】(1)证明见解析.(2)75352+【解析】 【分析】(1)由线面垂直的判定定理,证得AB ⊥平面ACD ,再利用性质定理,即可证得AB CD ⊥,(2)由线面垂直的判定定理和性质定理,得到CD AC ⊥,在Rt ACD △中,求得AD =,进而得到AE =13AE AD =,再利用线面平行的性质定理得到//EF CD ,进而得到四边形EFGH 为矩形,同理求得FG =,结合面积公式,即可求解. 【详解】(1)由90BAC ∠=,所以AB AC ⊥, 由CE ⊥平面ABD ,AB 平面ABD ,可得CE AB ⊥,又由ACCE C =,且AC ⊂平面ACD ,CE ⊂平面ACD ,所以AB ⊥平面ACD ,又因为CD ⊂平面ACD ,所以AB CD ⊥.(2)在等腰直角BCD ∆中,6BC CD ==,所以BC CD ⊥, 又因为AB CD ⊥,可得CD ⊥平面ABC ,所以CD AC ⊥.等腰Rt ABC 中,由6BC =,可得AC =又Rt ACD △中,6CD =,CE AD ⊥,所以AD ==而2AC AE AD =⋅,可得AE =13AE AD =, 因为四边形EFGH 为平行四边形,所以//EF GH ,可得//EF 平面BCD , 又EF ⊂平面ACD ,且平面ACD 平面BCD CD =,所以//EF CD ,由13AE AD =,可得123EF CD ==,且有13AF AC =,由CD ⊥平面ABC ,可得CD FG ⊥,进而得到EF FG ⊥,所以四边形EFGH 为矩形,同理可得//FG AB ,且23FG AB ==可得11222AEF E S F AF =⨯⨯=⨯=△1122222BGH GF B S G =⨯=⨯⨯=△,2EFGHEF F SG ⨯=⨯==5ABGF S =AEHB S =△所以所求表面积为7S =+【点睛】本题主要考查了线面位置关系的判定与证明,以及几何体的表面积的计算,其中解答中熟记线面位置关系的判定定理和性质,严密的逻辑推理是解答的关键,着重考查了推理与运算能力.。
河北省石家庄市第二中学2020-2021年第一学期高三数学期中考试试卷及解析

石家庄二中高三数学期中考试模拟数学试题一、选择题:本题共12小题,每小题5分,共60分.其中1-8题为单选题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的;9-12题为多选题,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3分.1.已知集合{}2|40A x R x x =∈-<,{}|28xB x R =∈<,则AB =( )A .()0,3B .()3,4C .()0,4D .(),3-∞2.设11iz i=-+(i 为虚数单位),则||z =( ) A .1B .22C .12D .143.我国著名数学家华罗庚先生曾说:数缺形时少直观,形缺数时难入微,数形结合百般好,隔裂分家万事休,在数学的学习和研究中,常用函数的图象来研究函数的性质,也常用函数的解析式来琢磨函数的图象的特征,如函数()441x x f x =-的图象大致是A .B .C .D .4.一条光线从点()2,3--射出,经y 轴反射后与圆()()22321x y ++-=相切,则反射光线所在直线的斜率为( ) A .53-或35 B .32-或23- C .54-或45- D .43-或34- 5.蹴鞠(如图所示),又名蹴球,蹴圆,筑球,踢圆等,蹴有用脚蹴、踢、蹋的含义,鞠最早系外包皮革、内实米糠的球.因而蹴鞠就是指古人以脚蹴,蹋、踢皮球的活动,类似今日的足球.2006年5月20日,蹴鞠已作为非物质文化遗产经国务院批准列入第一批国家非物质文化遗产名录,已知某鞠的表面上有四个点A 、B 、C 、D ,满足5AB CD ==,6BD AC ==,7AD BC ==,则该鞠的表面积为( ) A .55π B .60πC .63πD .68π6.已知双曲线()222210,0x y a b a b-=>>,过其右焦点F 且平行于一条渐近线的直线l 与另一条渐近线交于点A ,l 与双曲线交于点B ,若2BF AB =,则双曲线的离心率为( ) A .23 B .3C .2D .27.若存在唯一的正整数0x ,使关于x 的不等式32350x x ax a --+-<成立,则实数a 的取值范围是 ( ) A .1(0,)3B .(15,34]C .13(,]32D .53(,]428.如图,已知1F ,2F 分别是椭圆C :2216432x y+=的左、右焦点,过1F 的直线1l 与过2F 的直线2l 交于点N ,线段1F N 的中点为M ,线段1F N 的垂直平分线MP 与2l 的交点P (第一象限)在椭圆上,若O 为坐标原点,则2OM OF 的取值范围为( )A .20,2⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭B .10,2⎛⎫⎪⎝⎭C .()0,2D .()0,19.若0a b >>,则下列不等式成立的是( ) A .11a b< B .11b b a a +>+ C .11a b b a+>+ D .11a b a b+>+10.已知函数()()sin 322f x x ππϕϕ⎛⎫=+-<< ⎪⎝⎭的图象关于直线4x π=对称,则( )A .函数12f x π⎛⎫+⎪⎝⎭为奇函数 B .函数()f x 在,123ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上单调递增 C .若()()122f x f x -=,则12x x -的最小值为3π D .函数()f x 的图象向右平移4π个单位长度得到函数cos3y x =-的图象 11.设正项等差数列{}n a 满足()211029220a a a a +=+,则( ) A .29a a 的最大值为10 B .29a a +的最大值为C .222911a a +的最大值为15D .4429a a +的最小值为20012.在四棱锥P ABCD -中,侧面PAD ⊥平面ABCD ,PD AB =,四边形ABCD 是正方形,点E 是棱PB 的中点,则( )A .PD ⊥平面ABCDB .//PD 平面ACEC .2PB AE =D .PC AE ⊥二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.13.已知实数x ,y 满足24240x y x y y -≥⎧⎪+≤⎨⎪≤⎩,则32z x y =-的最小值是__________.14.已知平面向量a ,b 满足4a =,a 与b 的夹角为120︒,且()()23261a b a b -⋅+=,则3a b +=______.15.在锐角ABC 中,内角A 、B 、C 的对边分别是,,a b c,若()21a b b +=,1c =b -的取值范围是______.16.已知对任意(0,)x ∈+∞,都有()111ln 0kxk e x x ⎛⎫+-+> ⎪⎝⎭,则实数k 的取值范围为_________.三、解答题:本题共6小题,17题10分,18-22题每题12分,共60分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.17、现给出两个条件:①2c −√3b =2a cos B ,②(2b −√3c )cos A =√3a cos C .从中选出一个条件补充在下面的问题中,并以此为依据求解问题:在△ABC 中,a ,b ,c 分别为内角A ,B ,C 所对的边,若有_______, (1)求A ;(2)若a =√3−1,求△ABC 面积的最大值.18.已知数列{}n a 的前n 项和n S ,312n n a S -=. (1)求n a ;(2)若(1)n n b n a =-,且数列{}n b 的前n 项和为n T ,求n T .19.如图,四棱锥P ﹣ABCD 的底面是梯形.BC ∥AD ,AB =BC =CD=1,AD =2,PB =,PA PC ==(Ⅰ)证明;AC ⊥BP ;(Ⅱ)求直线AD 与平面APC 所成角的正弦值.20.已知定圆C :()2218x y ++=,动圆M 过点()10B ,,且和圆C 相切. (Ⅰ)求动圆圆心M 的轨迹E 的方程; (Ⅱ)若直线l :()0y kx m k =+≠与轨迹E 交于A ,B 两点,线段AB 的垂直平分线经过点10,2N ⎛⎫- ⎪⎝⎭,求实数m 的取值范围.21.已知函数()()()ln 1ln 1f x x x =+--. (1)证明()2f x '≥;(2)若()0f x ax -≥对01x ≤<恒成立,求实数a 的取值范围.22.已知椭圆22122:1(0)x y C a b a b +=>>,椭圆22222:1(0)33x y C a b a b +=>>经过点⎝⎭. (1)求椭圆1C 的标准方程;(2)设点M 是椭圆1C 上的任意一点,射线MO 与椭圆2C 交于点N ,过点M 的直线l 与椭圆1C 有且只有一个公共点,直线l 与椭圆2C 交于,A B 两个相异点,证明:NAB △面积为定值.石家庄二中高三数学期中考试模拟答案1.A 【详解】由题意{|04}A x x =<<,{|3}B x x =<,∴{|03}(0,3)AB x x =<<=.2.B 【详解】因为11111111(1)(1)222i i i z i i i i i --=-====-+++-, 所以22112222z ⎛⎫⎛⎫=+-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,故选:B..3.D 【详解】因为函数()441x x f x =-,44()()()4141xx x x f x f x ----==≠-- 所以函数()f x 不是偶函数,图像不关于y 轴对称,故排除A 、B 选项; 又因为x →-∞时()f x →+∞,故排除C ,故选D4.D 【详解】点A (﹣2,﹣3)关于y 轴的对称点为A ′(2,﹣3),故可设反射光线所在直线的方程为:y +3=k (x ﹣2),化为kx ﹣y ﹣2k ﹣3=0. ∵反射光线与圆(x +3)2+(y ﹣2)2=1相切, ∴圆心(﹣3,2)到直线的距离d 232231k k k ----==+1,化为24k 2+50k +24=0,∴k 43=-,或k 34=-.故选:D . 5.A 【详解】将三棱锥A BCD -补成长方体AEBH GDHC -,使得三棱锥A BCD -的各棱为长方体AEBH GDHC -的面对角线,设EA x =,EB y =,ED z =,设该鞠的半径为R ,则2222R x y z =++,由勾股定理可得22225AB x y =+=,22236AC y z =+=,22249AD x z =+=,上述三个等式相加得()2222253649110x y z ++=++=,则222255R x y z =++=,因此,该鞠的表面积为()224255S R R πππ==⨯=.故选:A6.B 【详解】如下图所示:设直线l 的方程为()by x c a=--,则直线OA 的方程为b y x a =,联立()b y x a b y x c a ⎧=⎪⎪⎨⎪=--⎪⎩,解得22c x bc y a ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,即点,22c bc A a ⎛⎫ ⎪⎝⎭,设点(),B m n ,由2BF AB =可得出23FB FA =, 即()2,,,32233c bc c bc m c n a a ⎛⎫⎛⎫-=-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,即33c m c bc n a ⎧-=-⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,解得233c m bc n a ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,则点2,33c bc B a ⎛⎫⎪⎝⎭, 将点B 的坐标代入双曲线的标准方程得222222241993c b c e a a b -==,解得3e =.因此,该双曲线的离心率为3.故选:B.7.B 【详解】设32()35f x x x ax a =--+-,则存在唯一的正整数0x ,使得0()0f x <,设32()35g x x x =-+,()(1)h x a x =+,因为2()36g x x x '=-, 所以当(,0)x ∈-∞以及(2,)+∞时,()g x 为增函数,当(0,2)x ∈时,()g x 为减函数,在0x =处,()g x 取得极大值5,在2x =处,()g x 取得极小值1.而()h x 恒过定点(1,0)-,两个函数图像如图, 要使得存在唯一的正整数0x ,使得0()0f x <,只要满足(1)(1)(2)(2)(3)(3)g h g h g h ≥⎧⎪<⎨⎪≥⎩,即135281253272754aa a-+≥⎧⎪-+<⎨⎪-+≥⎩,解得1534a <≤,故选B .8.D 【详解】如图所示,点P 在y 轴右边,因为PM 为1F N 的垂直平分线,所以1FM MN =. 由中位线定理可得212OM F N =. 设点()00,P x y ()000,0x y >>.由两点间的距离公式,得()()222220100021x PF x c y x c b a ⎛⎫=++=++- ⎪⎝⎭22200022c x cx a a ex a=++=+,同理可得20PF a ex =-, 所以21202F N PF PF ex =-=,故0OM ex =,因为8a =,42c =,所以22e =,故022OM x =,所以00222842x OM x OF ==. 因为()00,8x ∈,所以()010,18x ∈.故2OM OF 的取值范围为()0,1.故选:D .9.AC 【详解】选项A :因为0a b >>,所以10a b >⋅,不等式a b >两侧同时乘以1a b⋅,所以11a b<,故A 正确;选项B :因为0a b >>,所以0ab >,所以a ab b ab +>+,即()()11a b b a +>+,又()101a a >+,所以不等式()()11a b b a +>+两侧同时乘以()11a a +,则11b b a a+>+,故B 错误;选项C :因为0a b >>,所以11b a >,根据不等式的同向可加性知11a b b a+>+,故C 正确;选项D :当2a =,12b =时,此时0a b >>,11a b a b +=+,故D 错误.故选:AC10.AC 【详解】因为直线4x π=是()()sin 322f x x ππϕϕ⎛⎫=+-<< ⎪⎝⎭的对称轴,所以()342k k Z ππϕπ⨯+=+∈,则()4k k Z πϕπ=-+∈,当0k =时,4πϕ=-,则()sin 34f x x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭,选项A,sin 3sin 312124f x x x πππ⎡⎤⎛⎫⎛⎫+=+-= ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦,因为()sin 3sin3x x -=-,所以12f x π⎛⎫+ ⎪⎝⎭为奇函数,故A 正确;选项B,()232242k x k k Z πππππ-+<-<+∈,即()21212343k k x k Z ππππ-+<<+∈,当0k =时,()f x 在,124ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上单调递增,故B 错误;选项C,若()()122f x f x -=,则12x x -最小值为半个最小正周期,即21323ππ⨯=,故C 正确;选项D,函数()f x 的图象向右平移4π个单位长度,即()sin 3sin 3sin 344x x x πππ⎡⎤⎛⎫--=-=- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦,D 错误11.ABD 【详解】因为正项等差数列{}n a 满足()211029220a a a a +=+,所以()22929220a a a a +=+,即222920a a +=.选项A,222929201022a a a a +≤==,当且仅当2910a a ==时成立,故A 选项正确.选项B 由于22229291022a a a a ++⎛⎫≤= ⎪⎝⎭,所以292910,2102a a a a +≤+≤2910a a ==B 选项正确.选项C 22292222222222292929291120202011052a a a a a a a a a a ++==≥==⋅⋅⎛⎫+ ⎪⎝⎭,当且仅当2910a a ==成立, 所以222911a a +的最小值为15,故C 选项错误. 选项D 结合①的结论,有()24422222222929292924002400210200a a a aa a a a +=+-⋅=-⋅≥-⨯=,当且仅当2910a a ==时成立,故D 选项正确.12.BC 【详解】如图,选项A ,因为PD 与AD 不一定垂直,所以PD 不一定垂直平面ABCD ,故A 错误. 选项B ,连接BD ,记ACBD O =,连接OE .因为四边形ABCD 是正方形,所以O 为BD 的中点.因为,O E 分别为BD ,BP 的中点,所以//OE PD ,又PD ⊄平面ACE ,OE ⊂平面ACE ,则//PD 平面ACE ,故B 正确.选项C ,因为四边形ABCD 是正方形,所以CD AD ⊥,因为侧面PAD ⊥平面ABCD , 所以CD ⊥平面PAD .因为//AB CD ,所以AB ⊥平面PAD .因为PA ⊂平面PAD , 所以AB PA ⊥,则2PB AE =,故C 正确.选项D ,取BC 的中点F ,连接,EF AF .因为,E F 分别为BP ,BC 的中点, 所以//EF PC .假设PC AE ⊥,则EF AE ⊥.设2PD AB ==, 则1144222EF PC ==⨯+=,415AF =+=.因为EF AE ⊥, 所以523AE =-=,所以23PB =.因为2PD =,23PB =,22BD =, 所以222PD BD PB +=,所以PD BD ⊥,则PD ⊥平面ABCD .因为PD 与平面ABCD 不一定垂直,所以D 错误.故选:BC. 13.6【详解】画出不等式组表示的可行域,如图中阴影部分所示. 由32z x y =-可得322zy x =-. 平移直线322z y x =-,结合图形可得,当直线322zy x =-经过可行域内的点A 时,直线在y 轴上的截距最大,此时z 取得最小值.由题意得A 点坐标为(2,0),∴min 326z =⨯=,即32z x y =-的最小值是6.故答案为14.61【详解】因为()()222223244344cos120361a b a b aa b b a a b b -⋅+=-⋅-=-︒-=,所以23830b b --=,解得3b =或13-(舍),所以()222336961a b a b a a b b +=+=+⋅+=,故答案为15.(【详解】因为()21a b b +=,1c =,故222c a b =+.所以222cos 2a b cC ab +-===.又ABC为锐角三角形,故6C π=. 由正弦定理,12sin sin sin sin 6a b c A B C π====,)52sin 2sin 6b A B A A π⎤⎛⎫-=-=-- ⎪⎥⎝⎭⎦112cos 2cos 2sin 226A A A A A A π⎫⎫⎛⎫=-=-=-⎪⎪ ⎪⎪⎪⎝⎭⎭⎝⎭. 又ABC 为锐角三角形,故02062A A ππππ⎧<<⎪⎪⎨⎪<--<⎪⎩,解得32A ππ<<,从而663A πππ<-<.(2sin 6b A π⎛⎫-=-∈ ⎪⎝⎭.故答案为:( 16.1,e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭【详解】等价于()1(1)ln kxkx e x x +>+,所以()1ln (1)ln kx kx e e x x+>+令()(1)ln f x x x =+,则1()1ln f x x x '=++,所以22111()x f x x x x-''=-+=, 当01x <<时,()0f x ''<,当1x >时,()0f x ''>,所以()'f x 在(0,1)单调递减,在(1,)+∞单调递增,所以()(1)2f x f ''>=, 所以()f x 在(0,)+∞单调递增,所以①式可化为()()kxf e f x >,所以kx e x >,所以ln xk x >,令ln ()x h x x=, 可求得()h x 在(0,)e 单调递增,在(,)e +∞单调递减, 所以max 1()h x e=,所以1k e >,故答案为:1(,)e +∞.17、【解析】选择条件:①2c −√3b =2a cos B , (1)由余弦定理可得2c −√3b =2a cos B =2a •a 2+c 2−b 22ac, 2分∴整理可得c 2+b 2﹣a 2=√3bc ,可得cos A =b 2+c 2−a 22bc=√3bc 2bc=√32, 4分∵A ∈(0,π),∴A =π6. 5分 (2)∵a =√3−1,A =π6,∴由余弦定理a 2=b 2+c 2﹣2bc cos A ,可得(√3−1)2=b 2+c 2﹣2bc •√32, 7分∴4﹣2√3=b 2+c 2−√3bc ≥2bc −√3bc ,可得bc ≤2, 9分∴S △ABC =12bc sin A ≤12×2×12=12,即△ABC 面积的最大值为12. 10分 选择条件:②(2b −√3c )cos A =√3a cos C .(1)由题意可得2b cos A =√3a cos C +√3c cos A , 2分∴2sin B cos A =√3(sin A cos C +sin C cos A )=√3sin (A +C )=√3sin B ,∵sin B ≠0,∴可得cos A =√32, 4分∵A ∈(0,π),∴A =π6. 5分 (2)∵a =√3−1,A =π6,∴由余弦定理a 2=b 2+c 2﹣2bc cos A ,可得(√3−1)2=b 2+c 2﹣2bc •√32, 7分∴4﹣2√3=b 2+c 2−√3bc ≥2bc −√3bc ,可得bc ≤2, 9分∴S △ABC =12bc sin A ≤12×2×12=12,即△ABC 面积的最大值为12. 10分18.【详解】(1)由已知可得,2S n =3a n -1, ①所以2S n -1=3a n -1-1 (n ≥2), ② 2分 ①-②得,2(S n -S n -1)=3a n -3a n -1, 化简为a n =3a n -1(n ≥2),即 4分在①中,令n =1可得,a 1=1, 所以数列{a n }是以1为首项,3为公比的等比数列, 从而有a n =3n -1. 6分 (2)b n =(n -1)·3n -1,T n =0·30+1·31+2·32+…+(n -1)·3n -1, ③则3T n =0·31+1·32+2·33+…+(n -1)·3n . ④ 8分③-④得,-2T n =31+32+33+…+3n -1-(n -1)·3n ,3313n-=--10分所以, 12分19.【详解】(I )证明:取AC 的中点M ,连接PM ,BM , ∵AB =BC ,PA =PC ,∴AC ⊥BM ,AC ⊥PM , 2分 又BM ∩PM =M ,∴AC ⊥平面PBM , 4分 ∵BP ⊂平面PBM ,∴AC ⊥BP . 5分(II )解:∵底面ABCD 是梯形.BC ∥AD ,AB =BC =CD =1,AD =2, ∴∠ABC =120°,∵AB =BC =1,∴AC 3=,BM 12=,∴AC ⊥CD , 又AC ⊥BM ,∴BM ∥CD .∵PA =PC 3=,CM 132AC ==,∴PM 32=, ∵PB 13=,∴cos ∠BMP 222122PM BM BP PM BM +-==-⋅,∴∠PMB =120°, 7分以M 为原点,以MB ,MC 的方向为x 轴,y 轴的正方向,以平面ABCD 在M 处的垂线为z 轴建立坐标系M ﹣xyz ,如图所示: 则A (0,3-,0),C (0,3,0),P (34-,0,33),D (﹣1,3,0), 8分∴AD =(﹣1,3,0),AC =(0,3,0),AP =(34-,32,334),设平面ACP 的法向量为n =(x ,y ,z ),则00n AC n AP ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩,即030424x y z =⎨-++=⎪⎩, 令x =n =,0,1), 10分∴cos n <,n AD AD n AD⋅==-> 11分∴直线AD与平面APC 所成角的正弦值为|cos n <,AD >|4=. 12分20.【详解】(Ⅰ)圆C 的圆心为()1,0C -,半径1r =设动圆M 的半径为2r ,依题意有2r MB =.由2BC =,可知点B 在圆C 内,从而圆M 内切于圆C ,故12MC rr =-, 2分即2MC MB +=>. 所以动点M 轨迹E 是以C 、B 为焦点,长轴长为圆. 4分 因为a =1c =,所以2221b a c =-=.于是E 的方程是2212x y +=.5分(Ⅱ)设()11,A x y ,()22,B x y ,联立22220x y y kx m⎧+-=⎨=+⎩消去y 得到,222()20x kx m ++-=,即()222124220k x kmx m +++-=.则122412kmx x k +=-+,()121222212m y y k x x m k +=++=+, 6分弦AB 中点M 的坐标是222,1212km m k k ⎛⎫-⎪++⎝⎭.由()()22221681120k m m k∆=--+>,得2212km +>. 8分另一个方面,线段AB 的垂直平分线方程是112y x k =--. 点222,1212kmm M k k ⎛⎫- ⎪++⎝⎭在此直线上, 得到2212112122m km k k k ⎛⎫=--- ⎪++⎝⎭,整理得2212m k =+. 10分 代入2212k m +>中,得220m m -<,解得02m <<. 又22121m k =+>,0k ≠,所以21m >,即12m >.故实数m 的取值范围为1,22⎛⎫⎪⎝⎭. 12分21.【详解】(1)证明:函数的定义域为()10,1,110x x x +>⎧∈-⎨->⎩,()()111111111f x x x x x '=-⋅-=++-+-, 2分 只需证明11211x x+≥+-, 即证明()()11211x x x x -++≥-+,即证20x ≥,显然成立,所以()2f x '≥. 4分(2)解:令()()()()ln 1ln 1,01g x f x ax x x ax x =-=+---≤<()1111g x a x x'=+-+- ①由(1)可知当2a ≤时,()11011g x a x x'=+->+-恒成立,所以()g x 在01x ≤<递增,()()min 00g x g ==,即()0f x ax -≥对01x ≤<恒成立, 6分②当2a >时,()2221121111a x x ax a g x a x x x x ⎛+- -+⎝⎭⎝⎭'=+-==+---,因为01<<,所以有,令()0,g x x ⎫'>∈⎪⎪⎭,()g x 递增; 令()0,g x x ⎛'<∈ ⎝,()g x 递减; ()minln ln 1g x g ⎛⎛==-- ⎝⎝2lnln 2=+-, 8分令()()min 2ln ln 2h a g x g ===,()()20a h a -'==<,10分 ()h a 在2a >上递减,且()()20h a h <=,所以当2a >时,()min 0g x g =≥不可能; 11分综合①②③有,2a ≤. 12分22.【详解】(1)解:因为1C的离心率为3,所以22619b a =-,解得223a b =.①将点22⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭代入2222133x y a b +=,整理得2211144a b +=.② 2分联立①②,得21a =,213b =, 4分故椭圆1C 的标准方程为22113y x +=. 5分(2)证明:①当直线l 的斜率不存在时,点M 为()1,0或()1,0-,由对称性不妨取()1,0M ,由(1)知椭圆2C 的方程为2213x y +=,所以有()N .将1x =代入椭圆2C的方程得y =,所以11122NAB S MN AB ∆=⋅==. 6分 ②当直线l 的斜率存在时,设其方程为y kx m =+,将y kx m =+代入椭圆1C 的方程得()222136310k x kmx m +++-=,由题意得()()()2226413310km k m ∆=-+-=,整理得22313m k =+. 7分 将y kx m =+代入椭圆2C 的方程得()222136330k x kmx m +++-=.设()11,A x y ,()22,B x y ,则122613km x x k +=-+,21223313m x x k -=+, 所以AB =2313k m ==+. 8分设()00,M x y ,()33,N x y ,ON MO λ=,则可得30x x λ=-,30y y λ=-.因为220022333113x y x y ⎧+=⎪⎨+=⎪⎩,所以2200222003113x y x y λ⎧+=⎪⎛⎫⎨+= ⎪⎪⎝⎭⎩,解得λ=λ=,9分 所以3ON MO =,从而)1NM OM =.又因为点O 到直线l的距离为d =所以点N 到直线l 的距离为)11m d ⋅= 10分所以))1111223NAB S d AB m ∆=⋅= 3=,11分综上,NAB ∆3. 12分。
河北省石家庄市第二中学2020-2021年第一学期高三数学期中考试模拟(含答案)

石家庄二中高三数学期中考试模拟一、选择题:本题共12小题,每小题5分,共60分.其中1-8题为单选题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的;9-12题为多选题,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3分.1.已知集合{}2|40A x R x x =∈-<,{}|28xB x R =∈<,则AB =( )A .()0,3B .()3,4C .()0,4D .(),3-∞2.设11iz i=-+(i 为虚数单位),则||z =( ) A .1B .22C .12D .143.我国著名数学家华罗庚先生曾说:数缺形时少直观,形缺数时难入微,数形结合百般好,隔裂分家万事休,在数学的学习和研究中,常用函数的图象来研究函数的性质,也常用函数的解析式来琢磨函数的图象的特征,如函数()441x x f x =-的图象大致是A .B .C .D .4.一条光线从点()2,3--射出,经y 轴反射后与圆()()22321x y ++-=相切,则反射光线所在直线的斜率为( ) A .53-或35 B .32-或23- C .54-或45- D .43-或34- 5.蹴鞠(如图所示),又名蹴球,蹴圆,筑球,踢圆等,蹴有用脚蹴、踢、蹋的含义,鞠最早系外包皮革、内实米糠的球.因而蹴鞠就是指古人以脚蹴,蹋、踢皮球的活动,类似今日的足球.2006年5月20日,蹴鞠已作为非物质文化遗产经国务院批准列入第一批国家非物质文化遗产名录,已知某鞠的表面上有四个点A 、B 、C 、D ,满足5AB CD ==,6BD AC ==,7AD BC ==,则该鞠的表面积为( ) A .55π B .60πC .63πD .68π6.已知双曲线()222210,0x y a b a b-=>>,过其右焦点F 且平行于一条渐近线的直线l 与另一条渐近线交于点A ,l 与双曲线交于点B ,若2BF AB =,则双曲线的离心率为( ) A .23 B .3 C .2 D .27.若存在唯一的正整数0x ,使关于x 的不等式32350x x ax a --+-<成立,则实数a 的取值范围是 ( ) A .1(0,)3B .(15,34]C .13(,]32D .53(,]428.如图,已知1F ,2F 分别是椭圆C :2216432x y+=的左、右焦点,过1F 的直线1l 与过2F 的直线2l 交于点N ,线段1F N 的中点为M ,线段1F N 的垂直平分线MP 与2l 的交点P (第一象限)在椭圆上,若O 为坐标原点,则2OM OF 的取值范围为( )A.0,2⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭B .10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭C.(D .()0,19.若0a b >>,则下列不等式成立的是( ) A .11a b< B .11b b a a +>+ C .11a b b a+>+ D .11a b a b+>+ 10.已知函数()()sin 322f x x ππϕϕ⎛⎫=+-<< ⎪⎝⎭的图象关于直线4x π=对称,则( ) A .函数12f x π⎛⎫+⎪⎝⎭为奇函数 B .函数()f x 在,123ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上单调递增 C .若()()122f x f x -=,则12x x -的最小值为3π D .函数()f x 的图象向右平移4π个单位长度得到函数cos3y x =-的图象 11.设正项等差数列{}n a 满足()211029220a a a a +=+,则( ) A .29a a 的最大值为10B .29a a +的最大值为C .222911a a +的最大值为15D .4429a a +的最小值为20012.在四棱锥P ABCD -中,侧面PAD ⊥平面ABCD ,PD AB =,四边形ABCD 是正方形,点E 是棱PB 的中点,则( )A .PD ⊥平面ABCDB .//PD 平面ACEC .2PB AE =D .PC AE ⊥ 二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.13.已知实数x ,y 满足24240x y x y y -≥⎧⎪+≤⎨⎪≤⎩,则32z x y =-的最小值是__________.14.已知平面向量a ,b 满足4a =,a 与b 的夹角为120︒,且()()23261a b a b -⋅+=,则3a b +=______.15.在锐角ABC 中,内角A 、B 、C 的对边分别是,,a b c ,若()21a b b +=,1c =b -的取值范围是______.16.已知对任意(0,)x ∈+∞,都有()111ln 0kxk e x x ⎛⎫+-+> ⎪⎝⎭,则实数k 的取值范围为_________.三、解答题:本题共6小题,17题10分,18-22题每题12分,共60分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.17、现给出两个条件:①2c −√3b =2a cos B ,②(2b −√3c )cos A =√3a cos C .从中选出一个条件补充在下面的问题中,并以此为依据求解问题:在△ABC 中,a ,b ,c 分别为内角A ,B ,C 所对的边,若有_______, (1)求A ;(2)若a =√3−1,求△ABC 面积的最大值.18.已知数列{}n a 的前n 项和n S ,312n n a S -=. (1)求n a ,(2)若(1)n n b n a =-,且数列{}n b 的前n 项和为n T ,求n T .19.如图,四棱锥P ﹣ABCD 的底面是梯形.BC ∥AD ,AB =BC =CD =1,AD =2,132PB =,3PA PC == (Ⅰ)证明;AC ⊥BP ;(Ⅱ)求直线AD 与平面APC 所成角的正弦值.20.已知定圆C :()2218x y ++=,动圆M 过点()10B ,,且和圆C 相切. (Ⅰ)求动圆圆心M 的轨迹E 的方程; (Ⅱ)若直线l :()0y kx m k =+≠与轨迹E 交于A ,B 两点,线段AB 的垂直平分线经过点10,2N ⎛⎫- ⎪⎝⎭,求实数m 的取值范围.21.已知函数()()()ln 1ln 1f x x x =+--. (1)证明()2f x '≥;(2)若()0f x ax -≥对01x ≤<恒成立,求实数a 的取值范围.22.已知椭圆22122:1(0)x y C a b a b +=>>,椭圆22222:1(0)33x y C a b a b +=>>经过点22⎛ ⎝⎭. (1)求椭圆1C 的标准方程;(2)设点M 是椭圆1C 上的任意一点,射线MO 与椭圆2C 交于点N ,过点M 的直线l 与椭圆1C 有且只有一个公共点,直线l 与椭圆2C 交于,A B 两个相异点,证明:NAB △面积为定值.石家庄二中高三数学期中考试模拟答案1.A 【详解】由题意{|04}A x x =<<,{|3}B x x =<,∴{|03}(0,3)AB x x =<<=.2.B 【详解】因为11111111(1)(1)222i i i z i i i i i --=-====-+++-, 所以2211222z ⎛⎫⎛⎫=+-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,故选:B..3.D 【详解】因为函数()441x x f x =-,44()()()4141xx x x f x f x ----==≠-- 所以函数()f x 不是偶函数,图像不关于y 轴对称,故排除A 、B 选项; 又因为x →-∞时()f x →+∞,故排除C ,故选D4.D 【详解】点A (﹣2,﹣3)关于y 轴的对称点为A ′(2,﹣3), 故可设反射光线所在直线的方程为:y +3=k (x ﹣2),化为kx ﹣y ﹣2k ﹣3=0. ∵反射光线与圆(x +3)2+(y ﹣2)2=1相切, ∴圆心(﹣3,2)到直线的距离d 232231k k k ----==+1,化为24k 2+50k +24=0,∴k 43=-,或k 34=-.故选:D . 5.A 【详解】将三棱锥A BCD -补成长方体AEBH GDHC -,使得三棱锥A BCD -的各棱为长方体AEBH GDHC -的面对角线,设EA x =,EB y =,ED z =,设该鞠的半径为R ,则2222R x y z =++,由勾股定理可得22225AB x y =+=,22236AC y z =+=,22249AD x z =+=,上述三个等式相加得()2222253649110x y z ++=++=,则222255R x y z =++=,因此,该鞠的表面积为()224255S R R πππ==⨯=.故选:A6.B 【详解】如下图所示:设直线l 的方程为()by x c a=--,则直线OA 的方程为b y x a =,联立()b y x a b y x c a ⎧=⎪⎪⎨⎪=--⎪⎩,解得22c x bc y a ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,即点,22c bc A a ⎛⎫ ⎪⎝⎭,设点(),B m n ,由2BF AB =可得出23FB FA =, 即()2,,,32233c bc c bc m c n a a ⎛⎫⎛⎫-=-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,即33c m c bc n a ⎧-=-⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,解得233c m bc n a ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,则点2,33c bc B a ⎛⎫⎪⎝⎭, 将点B 的坐标代入双曲线的标准方程得222222241993c b c e a a b -==,解得3e =.因此,该双曲线的离心率为3.故选:B.7.B 【详解】设32()35f x x x ax a =--+-,则存在唯一的正整数0x ,使得0()0f x <,设32()35g x x x =-+,()(1)h x a x =+,因为2()36g x x x '=-,所以当(,0)x ∈-∞以及(2,)+∞时,()g x 为增函数,当(0,2)x ∈时,()g x 为减函数,在0x =处,()g x 取得极大值5,在2x =处,()g x 取得极小值1.而()h x 恒过定点(1,0)-,两个函数图像如图, 要使得存在唯一的正整数0x ,使得0()0f x <,只要满足(1)(1)(2)(2)(3)(3)g h g h g h ≥⎧⎪<⎨⎪≥⎩,即135281253272754aa a-+≥⎧⎪-+<⎨⎪-+≥⎩,解得1534a <≤,故选B .8.D 【详解】如图所示,点P 在y 轴右边,因为PM 为1F N 的垂直平分线,所以1FM MN =. 由中位线定理可得212OM F N =. 设点()00,P x y ()000,0x y >>.由两点间的距离公式,得()()222220100021x PF x c y x c b a ⎛⎫=++=++- ⎪⎝⎭22200022c x cx a a ex a=++=+,同理可得20PF a ex =-, 所以21202F N PF PF ex =-=,故0OM ex =,因为8a =,42c =,所以22e =,故022OM x =,所以00222842x OM x OF ==. 因为()00,8x ∈,所以()010,18x ∈.故2OM OF 的取值范围为()0,1.故选:D .9.AC 【详解】选项A :因为0a b >>,所以10a b >⋅,不等式a b >两侧同时乘以1a b⋅,所以11a b<,故A 正确; 选项B :因为0a b >>,所以0ab >,所以a ab b ab +>+,即()()11a b b a +>+,又()101a a >+,所以不等式()()11a b b a +>+两侧同时乘以()11a a +,则11b b a a+>+,故B 错误;选项C :因为0a b >>,所以11b a >,根据不等式的同向可加性知11a b b a+>+,故C 正确;选项D :当2a =,12b =时,此时0a b >>,11a b a b+=+,故D 错误. 故选:AC10.AC 【详解】因为直线4x π=是()()sin 322f x x ππϕϕ⎛⎫=+-<< ⎪⎝⎭的对称轴,所以()342k k Z ππϕπ⨯+=+∈,则()4k k Z πϕπ=-+∈,当0k =时,4πϕ=-,则()sin 34f x x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭,选项A,sin 3sin 312124f x x x πππ⎡⎤⎛⎫⎛⎫+=+-= ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦,因为()sin 3sin3x x -=-,所以12f x π⎛⎫+ ⎪⎝⎭为奇函数,故A 正确;选项B,()232242k x k k Z πππππ-+<-<+∈,即()21212343k k x k Z ππππ-+<<+∈,当0k =时,()f x 在,124ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上单调递增,故B 错误;选项C,若()()122f x f x -=,则12x x -最小值为半个最小正周期,即21323ππ⨯=,故C 正确;选项D,函数()f x 的图象向右平移4π个单位长度,即()sin 3sin 3sin 344x x x πππ⎡⎤⎛⎫--=-=- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦,D 错误11.ABD 【详解】因为正项等差数列{}n a 满足()211029220a a a a +=+,所以()22929220a a a a +=+,即222920a a +=.选项A,222929201022a a a a +≤==,当且仅当2910a a ==时成立,故A 选项正确.选项B 由于22229291022a a a a ++⎛⎫≤= ⎪⎝⎭,所以292910,2102a a a a +≤+≤2910a a ==B 选项正确.选项C 22292222222222292929291120202011052a a a a a a a a a a ++==≥==⋅⋅⎛⎫+ ⎪⎝⎭,当且仅当2910a a ==时成立,所以222911a a +的最小值为15,故C 选项错误.选项D 结合①的结论,有()24422222222929292924002400210200a a a a a a a a +=+-⋅=-⋅≥-⨯=,当且仅当2910a a ==时成立,故D 选项正确.12.BC 【详解】如图,选项A ,因为PD 与AD 不一定垂直,所以PD 不一定垂直平面ABCD ,故A 错误. 选项B ,连接BD ,记ACBD O =,连接OE .因为四边形ABCD 是正方形,所以O 为BD 的中点.因为,O E 分别为BD ,BP 的中点,所以//OE PD ,又PD ⊄平面ACE ,OE ⊂平面ACE ,则//PD 平面ACE ,故B 正确.选项C ,因为四边形ABCD 是正方形,所以CD AD ⊥,因为侧面PAD ⊥平面ABCD , 所以CD ⊥平面PAD .因为//AB CD ,所以AB ⊥平面PAD .因为PA ⊂平面PAD , 所以AB PA ⊥,则2PB AE =,故C 正确.选项D ,取BC 的中点F ,连接,EF AF .因为,E F 分别为BP ,BC 的中点, 所以//EF PC .假设PC AE ⊥,则EF AE ⊥.设2PD AB ==, 则1144222EF PC ==⨯+=,415AF =+=.因为EF AE ⊥, 所以523AE =-=,所以23PB =.因为2PD =,23PB =,22BD =, 所以222PD BD PB +=,所以PD BD ⊥,则PD ⊥平面ABCD .因为PD 与平面ABCD 不一定垂直,所以D 错误.故选:BC. 13.6【详解】画出不等式组表示的可行域,如图中阴影部分所示. 由32z x y =-可得322zy x =-.平移直线322z y x =-,结合图形可得,当直线322zy x =-经过可行域内的点A 时,直线在y 轴上的截距最大,此时z 取得最小值.由题意得A 点坐标为(2,0),∴min 326z =⨯=,即32z x y =-的最小值是6.故答案为6.14.61【详解】因为()()222223244344cos120361a b a b a a b b a a b b -⋅+=-⋅-=-︒-=,所以23830b b --=,解得3b =或13-(舍),所以()222336961a b a ba ab b +=+=+⋅+=,故答案为15.(【详解】因为()21a b b +=,1c =,故222c a b =+-.所以222cos 2a b c Cab +-===.又ABC为锐角三角形,故6C π=. 由正弦定理,12sin sin sin sin 6a b c A B C π====,)52sin 2sin 6b A B A A π⎤⎛⎫-=-=-- ⎪⎥⎝⎭⎦112sin cos 2cos 2sin 22226A A A A A A π⎫⎛⎫⎛⎫=--=-=-⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪⎝⎭⎭⎝⎭. 又ABC 为锐角三角形,故02062A A ππππ⎧<<⎪⎪⎨⎪<--<⎪⎩,解得32A ππ<<,从而663A πππ<-<.(2sin 6b A π⎛⎫-=-∈ ⎪⎝⎭.故答案为:( 16.1,e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭【详解】等价于()1(1)ln kxkx e x x +>+,所以()1ln (1)ln kx kx e e x x+>+①,令()(1)ln f x x x =+,则1()1ln f x x x'=++,所以22111()x f x x x x -''=-+=,当01x <<时,()0f x ''<,当1x >时,()0f x ''>,所以()'f x 在(0,1)单调递减,在(1,)+∞单调递增,所以()(1)2f x f ''>=, 所以()f x 在(0,)+∞单调递增,所以①式可化为()()kxf e f x >,所以kx e x >,所以ln xk x >,令ln ()x h x x=, 可求得()h x 在(0,)e 单调递增,在(,)e +∞单调递减, 所以max 1()h x e=,所以1k e >,故答案为:1(,)e +∞.17、【解析】选择条件:①2c −√3b =2a cos B , (1)由余弦定理可得2c −√3b =2a cos B =2a •a 2+c 2−b 22ac, 2分∴整理可得c 2+b 2﹣a 2=√3bc ,可得cos A =b2+c 2−a 22bc=√3bc 2bc=√32, 4分∵A ∈(0,π),∴A =π6. 5分 (2)∵a =√3−1,A =π6,∴由余弦定理a 2=b 2+c 2﹣2bc cos A ,可得(√3−1)2=b 2+c 2﹣2bc •√32, 7分∴4﹣2√3=b 2+c 2−√3bc ≥2bc −√3bc ,可得bc ≤2, 9分 ∴S △ABC =12bc sin A ≤12×2×12=12,即△ABC 面积的最大值为12. 10分选择条件:②(2b −√3c )cos A =√3a cos C .(1)由题意可得2b cos A =√3a cos C +√3c cos A , 2分 ∴2sin B cos A =√3(sin A cos C +sin C cos A )=√3sin (A +C )=√3sin B ,∵sin B ≠0,∴可得cos A =√32, 4分∵A ∈(0,π),∴A =π6. 5分 (2)∵a =√3−1,A =π6,∴由余弦定理a 2=b 2+c 2﹣2bc cos A ,可得(√3−1)2=b 2+c 2﹣2bc •√32, 7分∴4﹣2√3=b 2+c 2−√3bc ≥2bc −√3bc ,可得bc ≤2, 9分 ∴S △ABC =12bc sin A ≤12×2×12=12,即△ABC 面积的最大值为12. 10分 18.【详解】(1)由已知可得,2S n ,3a n ,1, ,所以2S n -1,3a n -1,1 ,n ≥2,, , 2分 ①-②得,2(S n ,S n -1),3a n ,3a n -1, 化简为a n ,3a n -1,n ≥2),即4分在①中,令n =1可得,a 1,1, 所以数列{a n }是以1为首项,3为公比的等比数列, 从而有a n ,3n -1, 6分 ,2,b n ,(n ,1)·3n -1,T n ,0·30,1·31,2·32,…,(n ,1)·3n -1, ,则3T n ,0·31,1·32,2·33,…,(n ,1)·3n , , 8分 ③-④得,-2T n ,31,32,33,…,3n -1,(n ,1)·3n ,3313n-=-- 10分所以, 12分19.【详解】(I )证明:取AC 的中点M ,连接PM ,BM , ∵AB =BC ,P A =PC ,∴AC ⊥BM ,AC ⊥PM , 2分 又BM ∩PM =M ,∴AC ⊥平面PBM , 4分 ∵BP ⊂平面PBM ,∴AC ⊥BP . 5分(II )解:∵底面ABCD 是梯形.BC ∥AD ,AB =BC =CD =1,AD =2, ∴∠ABC =120°,∵AB =BC =1,∴AC 3=,BM 12=,∴AC ⊥CD , 又AC ⊥BM ,∴BM ∥CD .∵P A =PC 3=,CM 1322AC ==,∴PM 32=, ∵PB 13=,∴cos ∠BMP 222122PM BM BP PM BM +-==-⋅,∴∠PMB =120°, 7分以M 为原点,以MB ,MC 的方向为x 轴,y 轴的正方向,以平面ABCD 在M 处的垂线为z 轴建立坐标系M ﹣xyz ,如图所示: 则A (0,3-,0),C (0,3,0),P (34-,0,33),D (﹣1,3,0), 8分∴AD =(﹣1,3,0),AC =(0,3,0),AP =(34-,32,334),设平面ACP 的法向量为n =(x ,y ,z ),则00n AC n AP ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩,即030424x y z =⎨-++=⎪⎩, 令x =n =0,1), 10分∴cos n <,n AD AD n AD⋅==->, 11分∴直线AD 与平面APC所成角的正弦值为|cos n <,AD >|=. 12分20.【详解】(Ⅰ)圆C 的圆心为()1,0C -,半径1r =设动圆M 的半径为2r ,依题意有2r MB =.由2BC =,可知点B 在圆C 内,从而圆M 内切于圆C ,故12MCr r =-, 2分即2MC MB +=>. 所以动点M 轨迹E 是以C 、B为焦点,长轴长为圆. 4分 因为a =1c =,所以2221b a c =-=.于是E 的方程是2212x y +=. 5分(Ⅱ)设()11,A x y ,()22,B x y ,联立22220x y y kx m⎧+-=⎨=+⎩消去y 得到,222()20x kx m ++-=,即()222124220kxkmx m +++-=.则122412kmx x k +=-+,()121222212m y y k x x m k+=++=+, 6分弦AB 中点M 的坐标是222,1212km m k k ⎛⎫-⎪++⎝⎭.由()()22221681120k m m k∆=--+>,得2212km +>. 8分另一个方面,线段AB 的垂直平分线方程是112y x k =--. 点222,1212kmm M k k ⎛⎫- ⎪++⎝⎭在此直线上, 得到2212112122m km k k k ⎛⎫=--- ⎪++⎝⎭,整理得2212m k =+. 10分 代入2212k m +>中,得220m m -<,解得02m <<. 又22121m k =+>,0k ≠,所以21m >,即12m >.故实数m 的取值范围为1,22⎛⎫⎪⎝⎭. 12分21.【详解】(1)证明:函数的定义域为()10,1,110x x x +>⎧∈-⎨->⎩, ()()111111111f x x x x x'=-⋅-=++-+-, 2分 只需证明11211x x+≥+-, 即证明()()11211x x x x -++≥-+,即证20x ≥,显然成立,所以()2f x '≥. 4分(2)解:令()()()()ln 1ln 1,01g x f x ax x x ax x =-=+---≤<()1111g x a x x'=+-+- ①由(1)可知当2a ≤时,()11011g x a x x'=+->+-恒成立,所以()g x 在01x ≤<递增,()()min 00g x g ==,即()0f x ax -≥对01x ≤<恒成立,6分②当2a >时,()2221121111a x x ax a g x a x x x x ⎛+ -+⎝⎭⎝⎭'=+-==+---,因为01<<,所以有,令()0,g x x ⎫'>∈⎪⎪⎭,()g x 递增; 令()0,g x x ⎛'<∈ ⎝,()g x 递减; ()minln ln 1g x g ⎛⎛==-- ⎝⎝2lnln 2=+-, 8分令()()min 2ln ln 2h a g x g ===,()()20a h a -'==<,10分 ()h a 在2a >上递减,且()()20h a h <=,所以当2a >时,()min 0g x g =≥不可能; 11分综合①②③有,2a ≤. 12分22.【详解】(1)解:因为1C的离心率为3,所以22619b a =-,解得223a b =.①将点⎝⎭代入2222133x y a b +=,整理得2211144a b +=.② 2分联立①②,得21a =,213b =, 4分故椭圆1C 的标准方程为22113y x +=. 5分(2)证明:①当直线l 的斜率不存在时,点M 为()1,0或()1,0-,由对称性不妨取()1,0M ,由(1)知椭圆2C 的方程为2213xy +=,所以有()N .将1x =代入椭圆2C的方程得y =所以11122NAB S MN AB ∆=⋅==. 6分 ②当直线l 的斜率存在时,设其方程为y kx m =+,将y kx m =+代入椭圆1C 的方程得()222136310k x kmx m +++-=,由题意得()()()2226413310km k m ∆=-+-=,整理得22313m k =+. 7分 将y kx m =+代入椭圆2C 的方程得()222136330k x kmx m +++-=.设()11,A x y ,()22,B x y ,则122613km x x k +=-+,21223313m x x k -=+, 所以AB =2313k m ==+. 8分设()00,M x y ,()33,N x y ,ON MO λ=,则可得30x x λ=-,30y y λ=-.因为220022333113x y x y ⎧+=⎪⎨+=⎪⎩,所以2200222003113x y x y λ⎧+=⎪⎛⎫⎨+= ⎪⎪⎝⎭⎩,解得λ=λ=,9分 所以3ON MO =,从而)1NM OM =.又因为点O 到直线l的距离为d =所以点N 到直线l 的距离为)11m d ⋅= 10分所以))1111223NAB S d AB m ∆=⋅= 3=,11分综上,NAB ∆3. 12分。
河北省石家庄二中2021届高三上学期期末数学质量检测试题和解析答案

河北省石家庄二中2021届高三上学期期末质量检测一、选择题(每小题5分,共40分)1. 已知全集,集合,,则( )A. B.C. D.2. 对于任意复数,,任意向量,,给出下列命题,其中真命题的个数是( )①. ②. ③若,则. ④若,则.A. B.C. D.3. 已知双曲线:(,)的右焦点到渐近线的距离等于实轴长,则此双曲线的离心率为( )A. B.C. D.4. 函数的大致图像为( )A. B.C. D.5. “费马点”是指位于三角形内且到三角形三个顶点距离之和最小的点,当三角形三个内角均小于时,“费马点”与三个顶点的连线正好三等分“费马点”所在的周角,即该点所对的三角形三边的张角相等均为,根据以上性质,函数的最小值为( )A. B.C. D.6. 若,,,,则大小关系正确的是( )A. B.C. D.7. 据统计,连续熬夜小时诱发心脏病的概率为,连续熬夜小时诱发心脏病的概率为.现有一人已连续熬夜小时未诱发心脏病,则他还能继续连续熬夜小时不诱发心脏病的概率为( )A. B.C. D.8. 在中,内角,,的对边分别为,,,是的中点,,,则的面积的最大值为( )A. B.C. D.二、多选题(每小题5分,共20分)9. 已知为等差数列,其前项和,,则下列结论一定正确的是( )A. 若,则公差B. 若,则最小C. D.10. 在正方体中,下列直线或平面与平面平行的是( )A. 直线B. 直线C. 平面D. 平面11. 函数在上有唯一零点,则下列四个结论正确的是( )A. B.C. D.12. 椭圆的左、右焦点分别为,,为坐标原点,下列说法正确的是( )A. 过点的直线与椭圆交于,两点,则的周长为B. 椭圆上存在点,使得C. 椭圆的离心率为D. 为椭圆上一点,为圆上一点,则点,最大距离为三、填空题(每小题5分,共20分)13. 已知向量,与的夹角为,且,则__________.14. 在的展开式中,常数项为__________.15. 请你举出与曲线在原点处具有相同切线的一个函数:__________.16. 棱长为的正四面体的外接球与内切球的半径之和为__________,内切球球面上有一动点,则的最小值为__________.四、解答题(每小题12分,共72分)17. 已知函数. (1)求的值. (2)从①,,②,这两个条件中任选一个人,作为题目的已知条件,求函数在上的最小值,并直接写出函数的一个周期.18. 已知为数列的前项和,且满足.(1)设,证明:是等比数列. (2)求.19. 如图,在平行四边形中,,,为边的中点,将沿直线翻折,使点至点位置,若为线段的中点.(1)证明:平面,并求的长.(2)在翻折过程中,当三棱锥的体积取最大值时,求平面与平面所成的二面角的余弦值.20. 某人经营淡水池塘养草鱼,根据过去期的养殖档案,该池塘的养殖质量(百斤)都在百斤以上,其中不足百斤的有期,不低于百斤且不超过百斤的有期,超过百斤的有期,根据统计,该池塘的草鱼质量的增加量(百斤)与使用某种饵料的质量(百斤)之间的关系如图所示(注:斤克).(1)根据数据可知与具有线性相关关系,请建立关于的线性回归方程,如果此人设想使用某种饵料百斤时,草鱼质量的增加量需多于百斤,请根据线性回归方程的计算,确定该方案是否可行,并说明理由.(2)养鱼的池塘对水质含氧量与新鲜度要求较高,某商家为该养殖户提供收费服务,即提供不超过台增氧冲水机,每期养殖使用的冲水机运行台数与池塘的鱼的质量(单位:百斤)有如下关系:若每台增氧冲水机运行,则商家每期可获利千元,若某台冲水机未运行,则商家每期亏损千元,视频率为概率,商家欲使每期冲水机总利润的均值达到最大,应提供几台增氧冲水机?附:对于一组数据,,…,,其线性回归方程的斜率和截距的最小二乘估计的公式分别为,.21. 已知点,,抛物线,过点的动直线交抛物线于,两点,直线交抛物线于另一点,为坐标原点. (1)求. (2)证明:直线恒过定点.22. 已知函数(,,为自然对数的底数). (1)若,当时,,求实数的取值范围. (2)若,存在两个极值点,,求证:.河北省石家庄二中2021届高三上学期期末质量检测答案和解析第1题:【答案】B【解析】∵集合,,或,∴.第2题:【答案】C【解析】由复数与平面向量满足三角形法则,知①②正确,由复数的运算知,若,则成立,故③正确,若,,满足,但不满足,故④错误.第3题:【答案】C【解析】由题意可设双曲线的右焦点,渐近线的方程为, 可得,可得,可得离心率, 故选C.第4题:【答案】A【解析】依题意,的定义域为,因为,所以为偶函数,故排除B,由,得,令,则,因为,所以单调递增,即,当时,,所以,故函数在上单调递增,故排除C,D.第5题:【答案】D【解析】根据题意画出图像并建立如图所示的直角坐标系,设三角形三个顶点分别为,,,函数表示的是点到点,点,点的距离之和,易知为等腰三角形,则这个等腰三角形的“费马点”在高线上,设点为“费马点”,连接,,则,,,,所以距离之和为.第6题:【答案】B【解析】取特殊值,令,, 则,,, 则,即,故答案为B.第7题:【答案】A【解析】设事件为连续熬夜小时发病,事件为连续熬夜72小时发病, 由题意可知:,则, 由条件概率公式可得:.第8题:【答案】B【解析】在中,由余弦定理得,,在中,由余弦定理得,,则,即,因为,,所以,又,所以,故当时,的面积的最大值为.第9题:【答案】A,D【解析】当时,因为,所以,故A正确. 当,时,满足,无最小值,故B错误. 当,,且满足时,,此时,当,,且满足时,的符号无法确定,故C无法确定.,故D正确.第10题:【答案】A,D【解析】如图,由,且平面,平面,得直线与平面平行,故A正确. 直线,与平面相交,故直线与平面相交,故B错误. 直线与直线相交,则平面与平面相交,故错误. 由,,且,,得平面与平面平行,故D正确.第11题:【答案】A,C【解析】函数的零点即为方程,即的根,等价于函数的图像与直线有唯一公共点,,因为在上单调递增,且当时,,当时,,所以存在,使得,且当时,,,单调递减,当时,,,单调递增,所以,所以,A正确,B错误.又,所以,C正确;令则,当时,,,故D错误.第12题:【答案】A,B,D【解析】对于选项A,由椭圆定义可得,因此的周长为,故A正确. 对于选项B,法一:设点为椭圆上任意一点,则点的坐标满足,且,又,,所以,,因此,由,可得,故B正确. 法二:因为,,所以,即,,所以以原点为圆心,为半径的圆与椭圆有四个交点,则椭圆上存在四个点,使,故B正确. 对于选项C,椭圆的离心率,故C错误. 对于选项D,设点为椭圆上任意一点,由题意可得点到圆的圆心的距离,因为,所以当时,,所以,故D正确.第13题:【答案】或【解析】因为,所以,由,平方得,即,解得,设,由夹角公式得,,所以,与联立,解得或,所以或.第14题:【答案】【解析】易知的展开式的通项,又的展开式的通项,令,得当时,故常数项为...第15题:【答案】(,,,,皆可,答案不唯一)【解析】因为,所以,则,因此与曲线在原点处具有相同切线的函数的图像必过原点且在原点的导函数等于,如直线过原点,又,满足题意.第16题:【答案】,【解析】正四面体的外接球与内切球的球心都是正四面体的中心,即为图中的点,且,分别为正四面体的外接球与内切球的半径,其和为,连接并延长交于点,在底面正三角形中,,在中,,所以,因为点为内切球球面上的动点,连接,所以由正四面体中内切球与外接球的半径之比为,得,,则,过点作交于点,连接,则,则,故,因为和为直角三角形,,所以,则,所以.第17题:【解析】(1). (2)法一:当取①,时,,∵,∴,∴当,即时,,是函数的一个周期. 法二:当取②,时,,令,∵,∴,则,,∴,是函数的一个周期.第18题:【解析】(1)依题意,,,,由①,得②,②①得,∴,∴,数列是以为首项,为公比的等比数列. (2)法一:由(1)知,,当为偶数时,,当为奇数时,,∴,即. 法二:构造新数列,由(1)知,,∴,∴数列是以首项为,公比为的等比数列,即,累加求和可得.第19题:【解析】(1)如图,取的中点,连接,,因为为的中点,为的中点,所以,,又为的中点,所以,,所以,且,即四边形为平行四边形,所以,又平面,平面,所以平面,因为四边形为平行四边形,所以,又为等边三角形,为的中点,所以,即.(2)如图,连接,设三棱锥的高为,因为为的中点,所以,又,,,所以为定值,在翻折过程中,当平面垂直于平面时,最大,三棱锥的体积取最大值,取的中点,连接,因为平面平面,平面平面,,所以平面,取的中点为,以所在直线为轴,所在直线为轴,所在直线为轴,建立如图所示的空间直角坐标系,则,,,所以,,设平面的法向量,则,即可取,又平面的一个法向量,所以,因为二面角的平面角为锐角,所以平面与平面所成的二面角的余弦值为.第20题:【解析】(1)依题意,,,,,∴,,∴,当时,,故该方案可行. (2)设总利润为元,①安装台,,②安装台,当时,,概率,当时,,概率,∴,③安装台,当时,,概率,当时,,概率,当时,,,∴,∵,∴应提供台增氧冲水机.第21题:【解析】(1)设点,,由题意,设直线,由得,∵,∴,又,∴. (2)设,直线的斜率为,直线的斜率为,直线的斜率为,∵,,三点共线,∴,∴,即,∴,即,∵,∴,∴,即,∵,∴直线的方程是,即,∴,由式可知,代入上式,得,令,解得,∴直线恒过定点.第22题:【解析】(1)当时,,当时,,在上单调递增,∴,当时,在上单调递减,在上单调递增,则有,不符合条件,综上,实数的取值范围是. (2)当时,,则,∵存在两个极值点,,则,即方程有两个不相等的实数根,,∴,则,又,,∴,不妨设,则,设,当时,,∴在上单调递增,从而,∵,∴,由(1)知,当,,时,有,即(当且仅当时取等号),∴当时,恒有,即,综上,.11。
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2021届河北省石家庄二中高三上学期期中考试模拟数学试题一、选择题:本题共12小题,每小题5分,共60分.其中1-8题为单选题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的;9-12题为多选题,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3分.1.已知集合{}2|40A x R x x =∈-<,{}|28xB x R =∈<,则AB =( )A .()0,3B .()3,4C .()0,4D .(),3-∞2.设11iz i=-+(i 为虚数单位),则||z =( ) A .1B .22C .12D .143.我国著名数学家华罗庚先生曾说:数缺形时少直观,形缺数时难入微,数形结合百般好,隔裂分家万事休,在数学的学习和研究中,常用函数的图象来研究函数的性质,也常用函数的解析式来琢磨函数的图象的特征,如函数()441x x f x =-的图象大致是A .B .C .D .4.一条光线从点()2,3--射出,经y 轴反射后与圆()()22321x y ++-=相切,则反射光线所在直线的斜率为( ) A .53-或35 B .32-或23- C .54-或45- D .43-或34- 5.蹴鞠(如图所示),又名蹴球,蹴圆,筑球,踢圆等,蹴有用脚蹴、踢、蹋的含义,鞠最早系外包皮革、内实米糠的球.因而蹴鞠就是指古人以脚蹴,蹋、踢皮球的活动,类似今日的足球.2006年5月20日,蹴鞠已作为非物质文化遗产经国务院批准列入第一批国家非物质文化遗产名录,已知某鞠的表面上有四个点A 、B 、C 、D ,满足5AB CD ==,6BD AC ==,7AD BC ==,则该鞠的表面积为( ) A .55π B .60πC .63πD .68π6.已知双曲线()222210,0x y a b a b-=>>,过其右焦点F 且平行于一条渐近线的直线l 与另一条渐近线交于点A ,l 与双曲线交于点B ,若2BF AB =,则双曲线的离心率为( ) A .233B .3C .2D .27.若存在唯一的正整数0x ,使关于x 的不等式32350x x ax a --+-<成立,则实数a 的取值范围是 ( ) A .1(0,)3B .(15,34]C .13(,]32D .53(,]428.如图,已知1F ,2F 分别是椭圆C :2216432x y+=的左、右焦点,过1F 的直线1l 与过2F 的直线2l 交于点N ,线段1F N 的中点为M ,线段1F N 的垂直平分线MP 与2l 的交点P (第一象限)在椭圆上,若O 为坐标原点,则2OM OF 的取值范围为( )A.⎛ ⎝⎭B .10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭C.(D .()0,19.若0a b >>,则下列不等式成立的是( ) A .11a b< B .11b b a a +>+ C .11a b b a+>+ D .11a b a b+>+ 10.已知函数()()sin 322f x x ππϕϕ⎛⎫=+-<< ⎪⎝⎭的图象关于直线4x π=对称,则( ) A .函数12f x π⎛⎫+⎪⎝⎭为奇函数 B .函数()f x 在,123ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上单调递增 C .若()()122f x f x -=,则12x x -的最小值为3πD .函数()f x 的图象向右平移4π个单位长度得到函数cos3y x =-的图象 11.设正项等差数列{}n a 满足()211029220a a a a +=+,则( ) A .29a a 的最大值为10B .29a a +的最大值为C .222911a a +的最大值为15D .4429a a +的最小值为20012.在四棱锥P ABCD -中,侧面PAD ⊥平面ABCD ,PD AB =,四边形ABCD 是正方形,点E 是棱PB 的中点,则( )A .PD ⊥平面ABCDB .//PD 平面ACEC .2PB AE =D .PC AE ⊥ 二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.13.已知实数x ,y 满足24240x y x y y -≥⎧⎪+≤⎨⎪≤⎩,则32z x y =-的最小值是__________.14.已知平面向量a ,b 满足4a =,a 与b 的夹角为120︒,且()()23261a b a b -⋅+=,则3a b +=______.15.在锐角ABC 中,内角A 、B 、C 的对边分别是,,a b c ,若()21a b b +=,1c =b -的取值范围是______.16.已知对任意(0,)x ∈+∞,都有()111ln 0kxk e x x ⎛⎫+-+> ⎪⎝⎭,则实数k 的取值范围为_________.三、解答题:本题共6小题,17题10分,18-22题每题12分,共60分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.17、现给出两个条件:①2cb =2a cos B ,②(2bc )cos Aa cos C .从中选出一个条件补充在下面的问题中,并以此为依据求解问题:在△ABC 中,a ,b ,c 分别为内角A ,B ,C 所对的边,若有_______, (1)求A ;(2)若a 1,求△ABC 面积的最大值.18.已知数列{}n a 的前n 项和n S ,312n n a S -=. (1)求n a ;(2)若(1)n n b n a =-,且数列{}n b 的前n 项和为n T ,求n T .19.如图,四棱锥P ﹣ABCD 的底面是梯形.BC ∥AD ,AB =BC =CD =1,AD =2,132PB =,3PA PC == (Ⅰ)证明;AC ⊥BP ;(Ⅱ)求直线AD 与平面APC 所成角的正弦值.20.已知定圆C :()2218x y ++=,动圆M 过点()10B ,,且和圆C 相切. (Ⅰ)求动圆圆心M 的轨迹E 的方程; (Ⅱ)若直线l :()0y kx m k =+≠与轨迹E 交于A ,B 两点,线段AB 的垂直平分线经过点10,2N ⎛⎫- ⎪⎝⎭,求实数m 的取值范围.21.已知函数()()()ln 1ln 1f x x x =+--. (1)证明()2f x '≥;(2)若()0f x ax -≥对01x ≤<恒成立,求实数a 的取值范围.22.已知椭圆22122:1(0)x y C a b a b +=>>的离心率为3,椭圆22222:1(0)33x y C a b a b +=>>经过点,22⎛ ⎝⎭. (1)求椭圆1C 的标准方程;(2)设点M 是椭圆1C 上的任意一点,射线MO 与椭圆2C 交于点N ,过点M 的直线l 与椭圆1C 有且只有一个公共点,直线l 与椭圆2C 交于,A B 两个相异点,证明:NAB △面积为定值.石家庄二中高三数学期中考试模拟答案1.A 【详解】由题意{|04}A x x =<<,{|3}B x x =<,∴{|03}(0,3)AB x x =<<=.2.B 【详解】因为11111111(1)(1)222i i i z i i i i i --=-====-+++-, 所以2211222z ⎛⎫⎛⎫=+-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,故选:B..3.D 【详解】因为函数()441x x f x =-,44()()()4141xx x x f x f x ----==≠-- 所以函数()f x 不是偶函数,图像不关于y 轴对称,故排除A 、B 选项; 又因为x →-∞时()f x →+∞,故排除C ,故选D4.D 【详解】点A (﹣2,﹣3)关于y 轴的对称点为A ′(2,﹣3), 故可设反射光线所在直线的方程为:y +3=k (x ﹣2),化为kx ﹣y ﹣2k ﹣3=0. ∵反射光线与圆(x +3)2+(y ﹣2)2=1相切, ∴圆心(﹣3,2)到直线的距离d 232231k k k ----==+1,化为24k 2+50k +24=0,∴k 43=-,或k 34=-.故选:D . 5.A 【详解】将三棱锥A BCD -补成长方体AEBH GDHC -,使得三棱锥A BCD -的各棱为长方体AEBH GDHC -的面对角线,设EA x =,EB y =,ED z =,设该鞠的半径为R ,则2222R x y z =++,由勾股定理可得22225AB x y =+=,22236AC y z =+=,22249AD x z =+=,上述三个等式相加得()2222253649110x y z ++=++=,则222255R x y z =++=,因此,该鞠的表面积为()224255S R R πππ==⨯=.故选:A6.B 【详解】如下图所示:设直线l 的方程为()by x c a=--,则直线OA 的方程为b y x a =,联立()b y x a b y x c a ⎧=⎪⎪⎨⎪=--⎪⎩,解得22c x bc y a ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,即点,22c bc A a ⎛⎫ ⎪⎝⎭,设点(),B m n ,由2BF AB =可得出23FB FA =, 即()2,,,32233c bc c bc m c n a a ⎛⎫⎛⎫-=-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,即33c m c bc n a ⎧-=-⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,解得233c m bc n a ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩,则点2,33c bc B a ⎛⎫⎪⎝⎭, 将点B 的坐标代入双曲线的标准方程得222222241993c b c e a a b -==,解得3e =.因此,该双曲线的离心率为3.故选:B.7.B 【详解】设32()35f x x x ax a =--+-,则存在唯一的正整数0x ,使得0()0f x <,设32()35g x x x =-+,()(1)h x a x =+,因为2()36g x x x '=-,所以当(,0)x ∈-∞以及(2,)+∞时,()g x 为增函数,当(0,2)x ∈时,()g x 为减函数,在0x =处,()g x 取得极大值5,在2x =处,()g x 取得极小值1.而()h x 恒过定点(1,0)-,两个函数图像如图, 要使得存在唯一的正整数0x ,使得0()0f x <,只要满足(1)(1)(2)(2)(3)(3)g h g h g h ≥⎧⎪<⎨⎪≥⎩,即135281253272754aa a-+≥⎧⎪-+<⎨⎪-+≥⎩,解得1534a <≤,故选B .8.D 【详解】如图所示,点P 在y 轴右边,因为PM 为1F N 的垂直平分线,所以1FM MN =. 由中位线定理可得212OM F N =. 设点()00,P x y ()000,0x y >>.由两点间的距离公式,得()()222220100021x PF x c y x c b a ⎛⎫=++=++- ⎪⎝⎭22200022c x cx a a ex a=++=+,同理可得20PF a ex =-, 所以21202F N PF PF ex =-=,故0OM ex =,因为8a =,42c =,所以22e =,故022OM x =,所以00222842x OM x OF ==. 因为()00,8x ∈,所以()010,18x ∈.故2OM OF 的取值范围为()0,1.故选:D .9.AC 【详解】选项A :因为0a b >>,所以10a b >⋅,不等式a b >两侧同时乘以1a b⋅,所以11a b<,故A 正确; 选项B :因为0a b >>,所以0ab >,所以a ab b ab +>+,即()()11a b b a +>+,又()101a a >+,所以不等式()()11a b b a +>+两侧同时乘以()11a a +,则11b b a a+>+,故B 错误;选项C :因为0a b >>,所以11b a >,根据不等式的同向可加性知11a b b a+>+,故C 正确;选项D :当2a =,12b =时,此时0a b >>,11a b a b+=+,故D 错误. 故选:AC10.AC 【详解】因为直线4x π=是()()sin 322f x x ππϕϕ⎛⎫=+-<< ⎪⎝⎭的对称轴,所以()342k k Z ππϕπ⨯+=+∈,则()4k k Z πϕπ=-+∈,当0k =时,4πϕ=-,则()sin 34f x x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭,选项A,sin 3sin 312124f x x x πππ⎡⎤⎛⎫⎛⎫+=+-= ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦,因为()sin 3sin3x x -=-,所以12f x π⎛⎫+ ⎪⎝⎭为奇函数,故A 正确;选项B,()232242k x k k Z πππππ-+<-<+∈,即()21212343k k x k Z ππππ-+<<+∈,当0k =时,()f x 在,124ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上单调递增,故B 错误;选项C,若()()122f x f x -=,则12x x -最小值为半个最小正周期,即21323ππ⨯=,故C 正确;选项D,函数()f x 的图象向右平移4π个单位长度,即()sin 3sin 3sin344x x x πππ⎡⎤⎛⎫--=-=- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦,D 错误11.ABD 【详解】因为正项等差数列{}n a 满足()211029220a a a a +=+,所以()22929220a a a a +=+,即222920a a +=.选项A,222929201022a a a a +≤==,当且仅当2910a a ==时成立,故A 选项正确.选项B 由于22229291022a a a a ++⎛⎫≤= ⎪⎝⎭,所以292910,2102a a a a +≤+≤2910a a ==B 选项正确.选项C 22292222222222292929291120202011052a a a a a a a a a a ++==≥==⋅⋅⎛⎫+ ⎪⎝⎭,当且仅当2910a a ==时成立, 所以222911a a +的最小值为15,故C 选项错误.选项D 结合①的结论,有()24422222222929292924002400210200a a a a a a a a +=+-⋅=-⋅≥-⨯=,当且仅当2910a a ==时成立,故D 选项正确.12.BC 【详解】如图,选项A ,因为PD 与AD 不一定垂直,所以PD 不一定垂直平面ABCD ,故A 错误. 选项B ,连接BD ,记ACBD O =,连接OE .因为四边形ABCD 是正方形,所以O 为BD 的中点.因为,O E 分别为BD ,BP 的中点,所以//OE PD ,又PD ⊄平面ACE ,OE ⊂平面ACE ,则//PD 平面ACE ,故B 正确.选项C ,因为四边形ABCD 是正方形,所以CD AD ⊥,因为侧面PAD ⊥平面ABCD , 所以CD ⊥平面PAD .因为//AB CD ,所以AB ⊥平面PAD .因为PA ⊂平面PAD , 所以AB PA ⊥,则2PB AE =,故C 正确.选项D ,取BC 的中点F ,连接,EF AF .因为,E F 分别为BP ,BC 的中点, 所以//EF PC .假设PC AE ⊥,则EF AE ⊥.设2PD AB ==, 则1144222EF PC ==⨯+=,415AF =+=.因为EF AE ⊥, 所以523AE =-=,所以23PB =.因为2PD =,23PB =,22BD =, 所以222PD BD PB +=,所以PD BD ⊥,则PD ⊥平面ABCD .因为PD 与平面ABCD 不一定垂直,所以D 错误.故选:BC. 13.6【详解】画出不等式组表示的可行域,如图中阴影部分所示. 由32z x y =-可得322zy x =-.平移直线322z y x =-,结合图形可得,当直线322zy x =-经过可行域内的点A 时,直线在y 轴上的截距最大,此时z 取得最小值.由题意得A 点坐标为(2,0),∴min 326z =⨯=,即32z x y =-的最小值是6.故答案为6.14.61【详解】因为()()222223244344cos120361a b a b a a b b a a b b -⋅+=-⋅-=-︒-=,所以23830b b --=,解得3b =或13-(舍),所以()222336961a b a ba ab b +=+=+⋅+=,故答案为15.(【详解】因为()21a b b +=,1c =,故222c a b =+.所以222cos 222a b cC ab ab +-===.又ABC 为锐角三角形,故6C π=. 由正弦定理,12sin sin sin sin 6a b c A B C π====,)52sin 2sin 6b A B A A π⎤⎛⎫-=-=-- ⎪⎥⎝⎭⎦112cos 2cos 2sin 226A A A A A A π⎫⎫⎛⎫=-=-=-⎪⎪ ⎪⎪⎪⎝⎭⎭⎝⎭. 又ABC 为锐角三角形,故02062A A ππππ⎧<<⎪⎪⎨⎪<--<⎪⎩,解得32A ππ<<,从而663A πππ<-<.(2sin 6b A π⎛⎫-=-∈ ⎪⎝⎭.故答案为:( 16.1,e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭【详解】等价于()1(1)ln kxkx e x x +>+,所以()1ln (1)ln kx kx e e x x+>+①,令()(1)ln f x x x =+,则1()1ln f x x x '=++,所以22111()x f x x x x-''=-+=, 当01x <<时,()0f x ''<,当1x >时,()0f x ''>,所以()'f x 在(0,1)单调递减,在(1,)+∞单调递增,所以()(1)2f x f ''>=,所以()f x 在(0,)+∞单调递增,所以①式可化为()()kxf e f x >,所以kx e x >,所以ln xk x >,令ln ()x h x x=, 可求得()h x 在(0,)e 单调递增,在(,)e +∞单调递减, 所以max 1()h x e=,所以1k e >,故答案为:1(,)e +∞.17、【解析】选择条件:①2cb =2a cos B ,(1)由余弦定理可得2cb =2a cos B =2a •, 2分 ∴整理可得c 2+b 2﹣a 2bc ,可得cos A , 4分∵A ∈(0,π),∴A . 5分 (2)∵a 1,A ,∴由余弦定理a 2=b 2+c 2﹣2bc cos A ,可得(1)2=b 2+c 2﹣2bc •, 7分 ∴4﹣2b 2+c 2bc ≥2bcbc ,可得bc ≤2, 9分 ∴S △ABC bc sin A ,即△ABC 面积的最大值为. 10分 选择条件:②(2bc )cos Aa cos C .(1)由题意可得2b cos Aa cos Cc cos A , 2分 ∴2sin B cos A (sin A cos C +sin C cos A )sin (A +C )sin B ,∵sin B ≠0,∴可得cos A , 4分 ∵A ∈(0,π),∴A . 5分 (2)∵a 1,A ,∴由余弦定理a 2=b 2+c 2﹣2bc cos A ,可得(1)2=b 2+c 2﹣2bc •, 7分 ∴4﹣2b 2+c 2bc ≥2bcbc ,可得bc ≤2, 9分 ∴S △ABC bc sin A ,即△ABC 面积的最大值为. 10分 18.【详解】(1)由已知可得,2S n =3a n -1, ①所以2S n -1=3a n -1-1 (n ≥2), ② 2分 ①-②得,2(S n -S n -1)=3a n -3a n -1, 化简为a n =3a n -1(n ≥2),即4分在①中,令n =1可得,a 1=1, 所以数列{a n }是以1为首项,3为公比的等比数列, 从而有a n =3n -1. 6分 (2)b n =(n -1)·3n -1,T n =0·30+1·31+2·32+…+(n -1)·3n -1, ③则3T n =0·31+1·32+2·33+…+(n -1)·3n . ④ 8分 ③-④得,-2T n =31+32+33+…+3n -1-(n -1)·3n , 3313n-=-- 10分所以, 12分19.【详解】(I )证明:取AC 的中点M ,连接PM ,BM , ∵AB =BC ,P A =PC ,∴AC ⊥BM ,AC ⊥PM , 2分 又BM ∩PM =M ,∴AC ⊥平面PBM , 4分 ∵BP ⊂平面PBM ,∴AC ⊥BP . 5分(II )解:∵底面ABCD 是梯形.BC ∥AD ,AB =BC =CD =1,AD =2, ∴∠ABC =120°,∵AB =BC =1,∴AC 3=,BM 12=,∴AC ⊥CD , 又AC ⊥BM ,∴BM ∥CD .∵P A =PC 3=,CM 132AC ==,∴PM 32=, ∵PB 13=,∴cos ∠BMP 222122PM BM BP PM BM +-==-⋅,∴∠PMB =120°, 7分 以M 为原点,以MB ,MC 的方向为x 轴,y 轴的正方向,以平面ABCD 在M 处的垂线为z 轴建立坐标系M ﹣xyz ,如图所示: 则A (0,3-,0),C (0,32,0),P (34-,0,334),D (﹣1,32,0), 8分∴AD =(﹣1,3,0),AC =(0,3,0),AP =(34-,3,33), 设平面ACP 的法向量为n =(x ,y ,z ),则00n AC n AP ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩,即3033330424y x y z ⎧=⎪⎨-++=⎪⎩, 令x 3=得n =(3,0,1), 10分∴cos n <,4n AD AD n AD⋅==->, 11分∴直线AD 与平面APC 所成角的正弦值为|cos n <,AD >|4=. 12分20.【详解】(Ⅰ)圆C 的圆心为()1,0C -,半径1r =设动圆M 的半径为2r ,依题意有2r MB =.由2BC =,可知点B 在圆C 内,从而圆M 内切于圆C ,故12MC r r =-, 2分即2MC MB +=>. 所以动点M 轨迹E 是以C 、B 为焦点,长轴长为圆. 4分因为a =1c =,所以2221b a c =-=.于是E 的方程是2212x y +=. 5分(Ⅱ)设()11,A x y ,()22,B x y ,联立22220x y y kx m ⎧+-=⎨=+⎩消去y 得到,222()20x kx m ++-=,即()222124220kxkmx m +++-=.则122412kmx x k +=-+,()121222212m y y k x x m k+=++=+, 6分 弦AB 中点M 的坐标是222,1212kmm k k ⎛⎫-⎪++⎝⎭.由()()22221681120k m m k∆=--+>,得2212km +>. 8分另一个方面,线段AB 的垂直平分线方程是112y x k =--. 点222,1212kmm M k k ⎛⎫- ⎪++⎝⎭在此直线上, 得到2212112122m km k k k ⎛⎫=--- ⎪++⎝⎭,整理得2212m k =+. 10分 代入2212k m +>中,得220m m -<,解得02m <<. 又22121m k =+>,0k ≠,所以21m >,即12m >.故实数m 的取值范围为1,22⎛⎫⎪⎝⎭. 12分21.【详解】(1)证明:函数的定义域为()10,1,110x x x +>⎧∈-⎨->⎩,()()111111111f x x x x x'=-⋅-=++-+-, 2分 只需证明11211x x+≥+-, 即证明()()11211x x x x -++≥-+,即证20x ≥,显然成立,所以()2f x '≥. 4分(2)解:令()()()()ln 1ln 1,01g x f x ax x x ax x =-=+---≤<()1111g x a x x'=+-+- ①由(1)可知当2a ≤时,()11011g x a x x'=+->+-恒成立,所以()g x 在01x ≤<递增,()()min00g x g ==,即()0f x ax -≥对01x ≤<恒成立,6分②当2a >时,()2221121111a x x ax a g x a x x x x ⎛+- -+⎝⎭⎝⎭'=+-==+---,因为01<<,所以有,令()0,g x x ⎫'>∈⎪⎪⎭,()g x 递增; 令()0,g x x ⎛'<∈ ⎝,()g x 递减; ()min ln ln 1g x g ⎛⎛==-- ⎝⎝2lnln 2=+-, 8分令()()min 2ln ln 2h a g x g ===-,()()20a h a -'==<,10分 ()h a 在2a >上递减,且()()20h a h <=,所以当2a >时,()min 0g x g =≥不可能; 11分综合①②③有,2a ≤. 12分22.【详解】(1)解:因为1C,所以22619b a =-,解得223a b =.①将点⎝⎭代入2222133x y a b +=,整理得2211144a b +=.② 2分联立①②,得21a =,213b =, 4分故椭圆1C 的标准方程为22113y x +=. 5分(2)证明:①当直线l 的斜率不存在时,点M 为()1,0或()1,0-,由对称性不妨取()1,0M ,由(1)知椭圆2C 的方程为2213xy +=,所以有()N .将1x =代入椭圆2C的方程得y =,所以)111223NAB S MN AB ∆=⋅=3=. 6分 ②当直线l 的斜率存在时,设其方程为y kx m =+,将y kx m =+代入椭圆1C 的方程得()222136310k x kmx m +++-=, 由题意得()()()2226413310km k m∆=-+-=,整理得22313m k =+. 7分 将y kx m =+代入椭圆2C 的方程得()222136330k x kmx m +++-=.设()11,A x y ,()22,B x y ,则122613km x x k +=-+,21223313m x x k-=+, 所以AB =2313k m ==+. 8分 设()00,M x y ,()33,N x y ,ON MO λ=,则可得30x x λ=-,30y y λ=-.因为220022333113x y x y ⎧+=⎪⎨+=⎪⎩,所以2200222003113x y x y λ⎧+=⎪⎛⎫⎨+= ⎪⎪⎝⎭⎩,解得λ=λ=, 9分 所以3ON MO =,从而)1NM OM =.又因为点O 到直线l的距离为d =所以点N到直线l的距离为)11md ⋅=10分所以))111122NAB S d AB ∆=+⋅==,11分 综上,NAB ∆+分。