高一数学竞赛练习卷八
数学竞赛试题高一及答案
数学竞赛试题高一及答案一、选择题（每题5分，共20分）1. 若函数f(x) = 2x^2 + 3x + 1的图像关于直线x = -1/2对称，则下列哪个函数的图像也关于直线x = -1/2对称？A. g(x) = x^2 + 2x + 3B. h(x) = -x^2 + 2x - 3C. i(x) = x^2 - 2x + 3D. j(x) = -x^2 - 2x - 3答案：B2. 已知集合A = {1, 2, 3}，集合B = {2, 3, 4}，则A∪B等于：A. {1, 2, 3, 4}B. {1, 2, 3}C. {2, 3}D. {1, 3, 4}答案：A3. 若方程x^2 - 5x + 6 = 0的两个根为α和β，则α + β的值为：A. 1B. 2C. 3D. 5答案：C4. 函数y = |x - 2| + 3的图像与x轴交点的个数是：A. 0B. 1C. 2D. 3答案：B二、填空题（每题5分，共20分）1. 已知等差数列的前三项依次为2, 5, 8，则该数列的第五项为________。
答案：112. 圆的方程为x^2 + y^2 - 6x - 8y + 25 = 0，则圆心坐标为________。
答案：(3, 4)3. 函数y = sin(x)在区间[0, π]上的最大值为________。
答案：14. 已知三角形的三边长分别为3, 4, 5，则该三角形的面积为________。
答案：6三、解答题（每题15分，共30分）1. 证明：若一个三角形的两边长分别为a和b，且满足a^2 + b^2 =c^2（c为第三边长），则该三角形为直角三角形。
证明：根据勾股定理，若三角形的两边长为a和b，且满足a^2 + b^2 = c^2，则第三边c所对的角θ为直角，即θ = 90°。
因此，该三角形为直角三角形。
2. 解方程：2x^2 - 3x - 2 = 0。
解：首先，我们计算判别式Δ = b^2 - 4ac = (-3)^2 - 4*2*(-2) = 9 + 16 = 25。
高一数学竞赛试题含答案
高一数学竞赛试题高一数学竞赛试题时间：时间：8:30-11:00 8:30-11:00 8:30-11:00 总分：总分：总分：150150分一、填空题（本大题共15小题，每小题5分，共75分）分）1、如图，、如图，P P 为⊙O 外一点，过P 点作⊙O 的两条切线，切点分别为A ，B ，过PA 的中点Q 作割线交⊙O 于C ，D 两点，若QC QC＝＝1，CD CD＝＝3，则PB PB＝＝________________。
2、若函数()()2ln f x x x a x=++为偶函数，则a = 。
3、函数()()2ax bf x x c +=+的图像如图所示，则a 0 0，，b 0 0，，c 0 0。
4、已知()221x f x x=+，则()()()()111123...2015...232015f f f f f f f æöæöæö+++++++=ç÷ç÷ç÷èøèøèø。
5、函数则()()222log 2log 3f x x x =-+的单调递减区间为的单调递减区间为 。
6、若方程2104xxeae -+=有负实数根，则a 的取值范围是的取值范围是。
7、设函数()31,12,1x x x f x x -<ì=í³î，则满足()()()2f af f a =的a 的取值范围是的取值范围是 。
8、设集合}{1,2,3......6A =，则集合A 的所有非空子集元素和的和为的所有非空子集元素和的和为 。
9、设函数()y f x =的图像与2x ay +=的图像关于y x =-对称，且()()241f f -+-=，则a = 。
1010、已知实数、已知实数,x y 满足()()()()3312011*********x x y y ì-+-=-ïí-+-=ïî，则x y += 。
湖北高一高中数学竞赛测试带答案解析
湖北高一高中数学竞赛测试班级:___________ 姓名：___________ 分数：___________一、选择题1.把函数的图象向右平移个单位，再把所得函数图象上各点的橫坐标缩短为原来的，所得函数的解析式为（）A．B．C．D．2.已知，则的值为（）A．B．－C．D．－3.函数在一个周期内的图象如右，此函数的解析式为（）A． B．C D．4.在中，角所对的边分别为，若，且，则下列关系一定不成立的是（）A．B．C．D．5.各项均为正数的等比数列的前项和记为（）A．150B．-200C．150或-200D．-50或4006.已知数列的首项，且，则为（）A．7B．15C．30D．317.用火柴棒摆“金鱼”，按照上面的规律，第个“金鱼”图需要火柴棒的根数为（）A．B．C．D．．8.设等差数列中首项为公差为,且从第5项开始是正数，则公差的范围是( ).A ．B ．C ．D ．9.中，角所对的边分别是，若角依次成等差数列，且则等于（ ）. A ．B ．C ．D ．10.在的对边分别为，若成等差数列,则（ ）. A ．B ．C ．D ．二、填空题1.给出下面命题：①函数是奇函数；②存在实数，使得；③若是第一象限角且，则；④是函数的一条对称轴；⑤在区间上的最小值是－2，最大值是，其中正确命题的序号是 ．2.已知，若，化简______________．3.设△ABC 的三个内角A 、B 、C 所对的三边分别为a, b, c ，若△ABC 的面积为 S = a 2－(b －c)2，则= .4.已知数列的前项和，则此数列的通项公式为5.若△ABC 的内角A ，B ，C 的对边分别为a ，b ，c ，且a ，b ，c 成等比数列，c=2a ，则cosB 的值为 ．6.设等比数列{a n }的公比为q ，前n 项和为S n ，若S n+1，S n ，S n+2成等差数列，则q 的值为 ．7.已知函数f (x )＝s1n2x ＋2cos 2x ＋m 在区间[0，]上的最大值为3，则（1）m ＝ ；（2）当f (x )在[a ，b ]上至少含有20个零点时，b －a 的最小值为 ．三、解答题1.在中，角A 、B 、C 的对边分别为a 、b 、c ，且角A 、B 、C 成等差教列．(1)若，求边c 的值； (2)设，求t 的最大值．2.已知向量，（1）求；（2）若的最小值是，求实数的值．3.已知数列{an}的前n 项和，（1）求通项公式an ；（2）令，求数列{bn}前n 项的和Tn.4.成等差数列的三个正数的和等于15,并且这三个数分别加上2、5、13后成为等比数列中的、、.(1)求数列的通项公式;(2)数列的前n项和为,求证:数列是等比数列.湖北高一高中数学竞赛测试答案及解析一、选择题1.把函数的图象向右平移个单位，再把所得函数图象上各点的橫坐标缩短为原来的，所得函数的解析式为（）A．B．C．D．【答案】D【解析】向右平移个单位，函数解析式为=，横坐标缩短为原来的，所得函数的解析式为.【考点】三角函数的图形变换.2.已知，则的值为（）A．B．－C．D．－【答案】A【解析】，=====.【考点】诱导公式.3.函数在一个周期内的图象如右，此函数的解析式为（）A． B．C D．【答案】B【解析】由图象最高点可知，，则，.原函数化为，图象过，则.可得 .【考点】的图像与系数的关系.4.在中，角所对的边分别为，若，且，则下列关系一定不成立的是（）A．B．C．D．【答案】B【解析】将代入可得，所以或，当时有有.【考点】解三角形.5.各项均为正数的等比数列的前项和记为（）A．150B．-200C．150或-200D．-50或400【答案】A【解析】由等比数列的前项和公式，，，由两式解得，，.【考点】等比数列的前项和.6.已知数列的首项，且，则为（）A．7B．15C．30D．31【答案】D【解析】由两边同加1，可得，，则是以2为首项，以2 为公比的等比数列.则，所以，.【考点】构造法求数列的通项公式.7.用火柴棒摆“金鱼”，按照上面的规律，第个“金鱼”图需要火柴棒的根数为（）A．B．C．D．．【答案】D【解析】第一个需8根，第二个需8+6=14（根），第三个8+6+6=20（根），需要的火柴棒根数呈等差数列，首项为8，公差为6，则第个需（根）.【考点】等差数列的通项公式.8.设等差数列中首项为公差为,且从第5项开始是正数，则公差的范围是( ).A．B．C．D．【答案】C【解析】由题可知则.则.所以公差的范围是.【考点】等差数列的通项公式.9.中，角所对的边分别是，若角依次成等差数列，且则等于（）.A．B．C．D．【答案】D【解析】角依次成等差数列,则，所以，且.【考点】等差数列，三角形内角和，三角形面积公式.10.在的对边分别为，若成等差数列,则（）.A．B．C．D．【答案】C【解析】由题可得，由正弦定理可得，即，则，B=.【考点】正弦定理.二、填空题1.给出下面命题：①函数是奇函数；②存在实数，使得；③若是第一象限角且，则；④是函数的一条对称轴；⑤在区间上的最小值是－2，最大值是，其中正确命题的序号是．【答案】①④【解析】①=为奇函数；②，最大值；③令,，，但；④对称轴可由，求得，也满足；⑤在区间上的最大值为2.【考点】三角函数的性质.2.已知，若，化简 ______________．【答案】【解析】，，又，则，所以【考点】三角恒等变形，三角函数的性质.3.设△ABC的三个内角A、B、C所对的三边分别为a, b, c，若△ABC的面积为S = a2－(b－c)2，则= .【答案】4【解析】,可化为，又，代入可得，所以=.【考点】余弦定理.4.已知数列的前项和，则此数列的通项公式为【答案】【解析】当时，，当时，，上式不成立，则可得通项公式.【考点】由前n 项和公式求通项公式.5.若△ABC 的内角A ，B ，C 的对边分别为a ，b ，c ，且a ，b ，c 成等比数列，c=2a ，则cosB 的值为 ． 【答案】【解析】由题可得，又c=2a ，所以.考点:等比数列的概念，余弦定理.6.设等比数列{a n }的公比为q ，前n 项和为S n ，若S n+1，S n ，S n+2成等差数列，则q 的值为 ． 【答案】【解析】由题可知，且，据等比数列的前ｎ项和公式可得,解之.【考点】等比数列的前ｎ项和公式，等差数列的定义.7.已知函数f (x )＝s1n2x ＋2cos 2x ＋m 在区间[0，]上的最大值为3，则（1）m ＝ ；（2）当f (x )在[a ，b ]上至少含有20个零点时，b －a 的最小值为 ． 【答案】（1）3 （2）【解析】（1）,在区间[0，]上的函数值范围为，又最大值为3，刚.(2)原函数周期，与函数在每个周期内有两个零点，结合图像，b－a 的最小值为【考点】二倍角公式，辅助角公式，的图角与性质.三、解答题1.在中，角A 、B 、C 的对边分别为a 、b 、c ，且角A 、B 、C 成等差教列．(1)若，求边c 的值； (2)设，求t 的最大值． 【答案】（1）（2）【解析】（1）由三内角成等差可求，再利用余弦定理可求c;(2)由，可将转化为，再由A 范围求出最值.试题解析：解：（1）因为角成等差数列，所以，因为，所以. 2分因为，，,所以.所以或(舍去)． 6分（2）因为，所以9分因为，所以，所以当，即时，有最大值. 12分【考点】等差数列，余弦定理，的性质.2.已知向量，（1）求；（2）若的最小值是，求实数的值．【答案】（1）,=2cosx（2）【解析】（1）由向量的坐标运算，利用公式化简即可；（2）原函数由向量坐标运算可化为即又最小值，则结合二次函数最值可求得. 试题解析：解：（1）==，∵，∴∴=2cosx. 6分（2）由（1）得即∵，∴时，当且仅当取得最小值－1，这与已知矛盾．时，当且仅当取最小值由已知得，解得时，当且仅当取得最小值由已知得，解得，这与相矛盾．综上所述，为所求． 12分【考点】向量的坐标运算，二次函数求最值，函数与方程的数学思想，分类讨论的数学思想.3.已知数列{an}的前n项和，（1）求通项公式an；（2）令，求数列{bn}前n项的和Tn.【答案】(1);（2）.【解析】试题解析：解：(1)当时，.又，也满足上式，所以（2），所以，，两式相减，得所以【考点】数列的通项公式的求法，错位相减法求前n项和公式，等比数列前n项和公式.4.成等差数列的三个正数的和等于15,并且这三个数分别加上2、5、13后成为等比数列中的、、.(1)求数列的通项公式;(2)数列的前n项和为,求证:数列是等比数列.【答案】（1）(2)证明见解析.【解析】（1）设成等差数列的三个正数分别为,可得，又成等比，可得方程，则等比数列的三项进一步求公比,可得通项公式.(2)等比数列前n 项和为,由可知数列是等比数列.试题解析：解:(1)设成等差数列的三个正数分别为依题意,得所以中的依次为依题意,有(舍去)故的第3项为5,公比为2.由所以是以为首项,2为以比的等比数列,其通项公式为 6分(2)数列的前项和,即所以所以，数列是等比数列. 12分【考点】等差数列定义，等比数列的定义，等比数列的前n项和公式.。
高一数学竞赛试题参考答案
高一数学竞赛试题参考答案一、选择题：（本题共10小题，每题4分，共40分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求的。
）1.[答案] B[解析] 当a ≤0时，B ＝∅，满足B ⊆A ；当a >0时，欲使B ⊆A ，则⎩⎪⎨⎪⎧3－a ≥－43＋a ≤4⇒a ≤1.故选B.2.[答案] C[解析] 由已知ax 2＋ax －3≠0恒成立， 当a ＝0时，－3≠0成立； 当a ≠0时，Δ<0，∴a 2＋12a <0， ∴－12<a <0，综上所述，a ∈(－12,0]．3．C 【解析】 依题意，函数y ＝x 2－ax ＋12存在大于0的最小值，则a >1且a 2－2<0，解得a∈(1，2)，选择C.4．B 【解析】 ∵2＝log 24>log 23>log 22＝1，故f (log 23)＝f (1＋log 23)＝f (2＋log 23)＝f (3＋log 23)＝⎝ ⎛⎭⎪⎫123＋log 23＝124 5．C 【解析】 由f (x －1)＝f (x ＋1)知f (x )是周期为2的偶函数，因为x ∈[0,1]时，f (x )＝x 2，故当x ∈[－1,0]，－x ∈[0,1]时，f (x )＝f (－x )＝(－x )2＝x 2，由周期为2可以画出图象，结合y ＝⎝⎛⎭⎫110x的图象可知，方程f (x )＝⎝⎛⎭⎫110x在x ∈⎣⎡⎦⎤0，103上有三个根，要注意在x ∈⎝⎛⎦⎤3，103内无解． 6.[答案] D[解析] 由题意，DE ⊥平面AGA ′， ∴A ，B ，C 正确，故选D. 7.[答案] B[解析] 设f (x )＝2x －3－x ，因为2x ，－3－x 均为R 上的增函数，所以f (x )＝2x －3－x 是R 上的增函数．又由2x －3－x >2－y －3y ＝2－y －3－(－y )，即f (x )>f (－y )，∴x >－y ，即x ＋y >0.8.[答案] A[解析] m ＝x －1－x ，令t ＝1－x ≥0，则x ＝1－t 2，∴m ＝1－t 2－t ＝－(t ＋12)2＋54≤1，故选A.9.[答案] B[解析] 将f (x )＝x 2＋(a －4)x ＋4－2a 看作是a 的一次函数，记为g (a )＝(x －2)a ＋x 2－4x ＋4. 当a ∈[－1,1]时恒有g (a )>0，只需满足条件⎩⎪⎨⎪⎧ g (1)>0，g (－1)>0，即⎩⎪⎨⎪⎧x 2－3x ＋2>0，x 2－5x ＋6>0，解之得x <1或x >3. 10.[答案] B[解析] 由已知得f (x )＝⎩⎨⎧x 2－2(－1≤x ≤32)，x －x 2(x <－1或x >32)，如图，要使y ＝f (x )－c 与x 轴恰有两个公共点，则－1<c <－34或c ≤－2，应选B.二、填空题（本大题共4小题，每小题4分，共16分。
【高中数学竞赛专题大全】 竞赛专题8 立体几何(50题竞赛真题强化训练)解析版+原卷版
【高中数学竞赛专题大全】 竞赛专题8 立体几何 （50题竞赛真题强化训练）一、填空题1．（2018·四川·高三竞赛）在三棱锥P ABC -中，三条棱PA PB PC 、、两两垂直，且122PA PB PC ===、、.若点Q 为三棱锥P ABC -的外接球球面上任意一点，则Q 到面ABC距离的最大值为______.【答案】32 【解析】 【详解】三棱锥P ABC -的外接球就是以PA PB PC 、、为长、宽、高的长方体的外接球，其直径为2 3.R ==又1cos 5BAC ∠=，从而sin BAC ∠=于是，ABC ∆的外接圆半径为2sin BC r BAC ==∠故球心O 到ABC =从而，点Q 到面ABC 距离的最大值是32+故答案为322．（2018·辽宁·高三竞赛）四面体ABCD 中，已知2AB =，1119,8,22AD BC CD ===，则异面直线AC 与BD 所成角的正弦值是_____. 【答案】1 【解析】 【详解】因为2222222219118210622BC AB CD AD ⎛⎫⎛⎫-=-=⨯=-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，故AC BD ⊥，因此异面直线AC 与BD 所成角的正弦值是1. 故答案为13．（2018·湖南·高三竞赛）四个半径都为1的球放在水平桌面上，且相邻的球都相切（球心的连线构成正方形）.有一个正方体，其下底与桌面重合，上底的四个顶点都分别与四个球刚好接触，则该正方体的棱长为__________. 【答案】23a = 【解析】 【详解】设正方体的棱长为a ，上底为正方形ABCD ，中心为O ，则OA =.由对称性知，球心1O 在面ABCD 上的射影M 应在直线AC 或BD 上，且球1O 与邻球的切点P 在面ABCD 上的射影N 在过点O 且平行AB 的直线上.于是.OM OA AM ==+又11O M a =-，则AM =，从而整理得23840a a -+=，解得23a =，或2a =（舍去）.故23a =. 故答案为23a =4．（2018·湖南·高三竞赛）在半径为R 的球内作内接圆柱，则内接圆柱全面积的最大值是_____.【答案】2(1R π 【解析】 【详解】设内接圆柱底面半径为sin R α，则高位2cos R α， 那么全面积为()22sin 2sin 2cos R R R παπαα+⨯ ()222sin sin2R παα=+()2122sin2R cos παα=-+()(22121R R παϕπ⎡⎤=-≤⎣⎦. 其中1tan 2ϕ=，等号成立的条件是22παϕ=+.故最大值为(21R π.故答案为(21R π5．（2018·湖南·高三竞赛）正方体1111ABCD A B C D -中，E 为AB 的中点，F 为1CC 的中点.异面直线EF 与1AC 所成角的余弦值是_____. 【答案】223【解析】 【详解】设正方体棱长为1，以DA 为x 轴，DC 为y 轴，1DD 为z 轴建立空间直角坐标系，则 ()()1111,,0,0,1,,1,0,1,0,1,122E F A C ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.故有()1111,,,1,1,122EF AC ⎛⎫=-=- ⎪⎝⎭.所以11·223·EF AC cos EF AC θ==. 故答案为2236．（2020·江苏·高三竞赛）在长方体1111ABCD A B C D -中，4AB =，122BC CC ==，M 是1BC 的中点，N 是1MC 的中点．若异面直线AN 与CM 所成的角为θ，距离为d ，则2020sin d θ=__________．【答案】1616 【解析】 【详解】因为1CM BC ⊥，故90θ=︒．过点M 作ME AN ⊥于点E ，则ME CM ⊥，故d ME =． 因为4AB =，3BN =，所以5AN =，则4sin 5d ME MN ANB ==∠=，从而可得2020sin1616dθ=．故答案为：1616.7．（2021·全国·高三竞赛）已知一个正四面体和一个正八面体的棱长相等，把它们拼接起来，使一个表面重合，所得多面体的有__________面数．【答案】7个【解析】【详解】计算可得正四面体的两个相邻的半平面的二面角的余弦值为13，正八面体的两个相邻的半平面（两个四棱锥共底面的边的两个半平面）的二面角的余弦值为13-，故所得多面体的有7个面，故答案为：7.8．（2018·全国·高三竞赛）在三棱锥P-ABC中，PA＝PB＝4，PC＝3，∠APB＝∠APC＝60°，∠BPC＝90°.则三棱锥P-ABC的体积为_______.【答案】42【解析】【详解】如图，过点A 作AH ⊥面PBC 于点H ，过H 作HD ⊥PB 于点D 、HE ⊥PC 于点E 由∠APB ＝∠APC ＝60°及PA ＝4，知 PD ＝PE ＝2.从而，PH 为∠BPC 的平分线，即 ∠DPH ＝45°则，222PH PD == 2222AH PA PH =-=故三棱锥P-ABC 的体积为 1423BPC AH S ∆⋅=9．（2018·全国·高三竞赛）已知长方体1111ABCD A B C D -的长、宽、高分别为1、2、3，P 为平面1A BD 内的一点，则AP 长的最小值为_________. 【答案】67【解析】 【详解】注意到，AP 长最小当且仅当1AP A BD ⊥面. 此时，由1111ABDA A BD A ABD A BDA A S V V AP S 三棱锥三棱锥∆--∆⋅=⇒=.由勾股定理得15A D 110A B =13BD =则11272cos sin BA D BA D ∠=∠=从而，172A BDS ∆=故min 67AP =. 10．（2021·全国·高三竞赛）已知三棱锥A BCD -的三个侧面及底面的面积分别为5、12、13、15，且侧面的斜高相等，则三棱锥的体积为___________． 【答案】56 【解析】 【分析】 【详解】设斜高为h ，则102426,,BC CD DB h h h===． 从而BCD △为直角三角形，故11024152BCDS h h==⋅⋅，得22h =． 设三棱锥的高为AH ，由斜高相等知H 为BCD △的内心． 由于内切圆半径22BCDS r BC CD BD==++，故高226AH h r =-=，体积为1615563⋅⋅=．故答案为：56.11．（2020·浙江·高三竞赛）如图所示，在单位正方体上有甲、乙两个动点，甲从P 点匀速朝P '移动；乙从Q 点匀速出发朝Q '移动，到达Q '后速度保持不变并折返.现甲、乙同时出发，当甲到达P '时，乙恰好在到达Q '后折返到Q ，则在此过程中，甲、乙两点的最近距离为__________.66【解析】 【详解】设甲、乙的速度分别为1v 、2v ，在此过程中，1232v v =，即1223v v =. 不妨设13v =、22v =，则总的时间为1.设在时间为0t 末，甲、乙之间的距离最短，即此时P 、Q 分别达到M 、N 点. 分两种情况讨论：路程前半程与路程后半程.（1）路程前半程：010,2t ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦，则02QN t =，03PM t =，0MH t =，02PH t =，220122QH t t =+-，进而有2220001223213333MN t t t ⎛⎫=-+=-+≥ ⎪⎝⎭，故63MN ≥（当且仅当013t =时取等号）. （2）路程后半程：01,12t ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦，则()021QN t =-，03PM t =，0MH t =，02PH t =，220122QH t t =+-，进而有2220007661114511111111MN t t t ⎛⎫=-+=-+≥ ⎪⎝⎭，故6611MN ≥（当且仅当0711t =时取等号）. 因为666311>，所以在此过程中，甲、乙两点的最近距离为6611.6612．（2021·全国·高三竞赛）在棱长为3的正方体1111ABCD A B C D -上，点P 为AB 中点，从点P 发出的光线经侧面11BCC B 内部（不含边界）一点Q 反射后投射到侧面11DCC D 内部（不含边界），则满足条件的点Q 所组成区域的面积为___________. 【答案】4【解析】 【详解】设点P 关于B 的对称点为1P ，以1P 为顶点，以11DCC D 为底面，作四棱锥111P DCC D -， 该四棱锥与侧面11BCC B 的截面即为满足条件的区域. 该梯形的面积为4. 故答案为：4.13．（2021·全国·高三竞赛）已知正三棱锥P ABC -高为2，底面边长为3，现在将三棱锥切去一部分，得到一个顶点为P ，底面在ABC 内的正四棱锥，则该四棱锥的体积最大为___________.【答案】8-【解析】 【详解】作图可知该四棱锥底边边长最大为3从而可得相应的体积为8-故答案为：8-14．（2021·全国·高三竞赛）正四面体ABCD 中，点G 为面ABC 的中心，点M 在线段DG 上，且tan AMB ∠=DM DG =___________. 【答案】78【解析】 【详解】解析；设,1AM BM x AB ===，由余弦定理得22x =，且3AG GB ==，则226GM AM AG =-=而6DG =66732486DM DG ==. 故答案为：78.15．（2021·全国·高三竞赛）A B C D 、、、是半径为1的球面上的4个点，若1AB CD ==，则四面体ABCD 体积的最大值是__． 3【解析】 【详解】设AB 与CD 间的距离为d ，夹角为θ．取AB 中点M 和CD 中点N ，则3d MN OM ON ≤≤+=故四面体体积13sin 6V AB CD d θ=⋅⋅⋅⋅≤AB CD ⊥且其中点连线过球心时等号成立．316．（2021·全国·高三竞赛）已知三棱锥S ABC -的底面ABC 为正三角形，点A 在侧面SBC 上的射影H 是SBC △的垂心，二面角H AB C --的大小为30，且2SA =，则此三棱锥的体积为_________．【答案】34【解析】 【分析】 【详解】由点A 在侧面SBC 上的射影H 是SBC △的垂心，知三棱锥S ABC -的三组对棱互相垂直，从而点S 在底面ABC 上的射影也是ABC 的垂心Q ．又ABC 为正三角形，所以垂心Q 为ABC 的中心，则三棱锥S ABC -是正三棱锥． 延长BH 交SC 于点E ，则二面角E AB C --的大小为30．又SAC SBC ≌，得AE BE =，取AB 的中点D ，则易证EDC ∠为二面角E AB C --的平面角，EC ED ⊥（SC ⊥平面AHB ）．设BC a =，则2212CD CE BC BE ==-，2344a a =，3a =，从而三棱锥S ABC -的体积为34．故答案为：34.17．（2021·全国·高三竞赛）如图，已知正方体1111ABCD A B C D -的棱长为2，P 为空间一点，且满足1111,A P AB APB ADB ⊥∠=∠，则1D P 的最小值为_______．316【解析】 【分析】 【详解】先不看条件11A P AB ⊥，只关注11APB ADB ∠=∠，即1APB ∠为定角．若Р点在平面11AB C D 上，则如图2所示，此时有11APB ADB ∠=∠可知，P 在以1AC 为 直径的圆弧1ADB 上．那么在任意一个过直线1AB 的平面上，P 点均为类似地一段圆弧． 故P 点的轨迹即圆弧1ADB 绕1AB 旋转形成的一个曲面Γ（苹果曲面）． 再由11A P AB ⊥知，P 在过1A 且垂直于1AB 的垂面，即平面11A BCD 上． 故P 为平面11A BCD 截曲面Γ所得的曲线，即图3所示的圆O ， 故易知1D P 的最小值为1OP OD -316 316.18．（2021·全国·高三竞赛）四面体ABCD 中，,,,1CD BC AB BC CD AC AB BC ⊥⊥===，平面BCD 与平面ABC 成45︒的二面角，则点B 到平面ACD 的距离为___________． 3【解析】 【分析】 【详解】2DC AC ==DE ⊥平面ABC ，垂足为E ，连结CE 、AE ，由三垂线逆定理，EC BC ⊥，所以45DCE ∠=︒， 故2111,36ABCD ABCCE DE V DE S ====⋅=． 又因ABCE 为正方形，1AE =，则2AD = 因此正三角形ACD 3 设B 到平面ACD 的距离为h ，由1136ACDh S⋅=，得33h ．19．（2021·全国·高三竞赛）已知正三棱锥P ABC -，M 是侧棱PC 的中点，PB AM ⊥．若N 是AM 的中点，则异面直线BN 与PA 所成角的余弦值为________．【解析】 【分析】 【详解】易证PA 、PB 、PC 互相垂直．以P 为坐标原点，分别以PB 、PC 、PA 所在的直线为x 、y 、z 轴建立空间直角坐标系．设1PA PB PC ===，则111(0,0,1),(0,1,0),(1,0,0),0,,0,0,,242A C B M N ⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，所以111,,,(0,0,1)42BN PA ⎛⎫=-= ⎪⎝⎭，故1||||1BNPA BN PA ⋅==⋅⨯20．（2021·全国·高三竞赛）正方体1111ABCD A B C D -中，P 是线段11A C 上一点，平面PAB 与底面ABCD 的夹角为α，平面PBC 与底面ABCD 的夹角为β，则tan()αβ+的最小值为________． 【答案】43-【解析】 【分析】 【详解】过P 作1PP ⊥平面ABCD ，垂足为1P ；过1P 作1PM AB ⊥，垂足为M ，作1P N BC ⊥，垂足为N ．易知11,PMP PNP αβ=∠=∠，设正方体的棱长为1，11,PM x PN y ==， 则111,tan ,tan x y x yαβ+===， 2tan tan 4tan()1tan tan 1312x y x y xy x y αβαβαβ++++==≥=---+⎛⎫- ⎪⎝⎭，当且仅当x y =时等号成立，所以tan()αβ+的最小值为43-．故答案为：43-.21．（2021·全国·高三竞赛）在三棱锥P ABC -中，7,8,9AP BC BP CA CP AB ======，则这个三棱锥的体积为________. 【答案】1611【解析】 【分析】 【详解】可以把这个三棱锥嵌人到一个长宽高分别为33,43使其六条棱分别为长方体六个面的面对角线，于是三棱锥的体积恰为长方体的13，即14334316113⨯故答案为：161122．（2021·全国·高三竞赛）在三棱锥P ABC -中，6,8,10BC CA AB ===．若三侧面与顶面所成二面角均为45︒，则三棱锥P ABC -的体积为__________． 【答案】16 【解析】 【分析】作PO ⊥平面ABC ，垂足为O ，作,,OD BC OE CA OF AB ⊥⊥⊥，垂足分别为D E F 、、． 设OP h =，则45,cot 45PDO PEO PFO OD OE OF h h ∠=∠=∠=︒===︒=． 在ABC 中，有6810248ABCOD OE OF S++==，解得2h =．故112241633ABCV hS==⨯⨯=． 故答案为：16.23．（2021·全国·高三竞赛）已知正方形,ABCD E 是边AB 的中点．将DAE △和CBE △分别沿DE 和CE 折起，使得AE 与BE 重合．记A 与B 重合后的点为P ，则平面PCD 与平面ECD 所成的二面角的大小为__________． 【答案】30 【解析】 【分析】 【详解】PCD 中，PC PD CD ==，故60PCD ∠=︒．PCE中，cos PCE ∠=CDE △中，cos DCE ∠=设二面角P CD E --大小为θ．对三面角C PDE -应用三面角余弦定理，得：cos cos cos cos sin sin PCE PCD ECD PCD ECD θ∠-∠∠===∠∠即30θ=︒． 故答案为：30.24．（2021·全国·高三竞赛）在菱形ABCD中，60,A AB ∠=︒=ABD △折起到PBD △的位置，若三棱锥–P BCD，则二面角P BD C --的正弦值为__________.【解析】 【分析】由外接球的体积为776π，则该球的半径72R =，设球心O 在平面PBD 和平面BCD 上的射影分别为12O O 、，则12O O 、为正PBD △和正BCD △的中心，取BD 的中点E ，连结12O E O E 、，则12,O E BD O E BD ⊥⊥， 则12O EO ∠是二面角P BD C --的平面角，在2Rt OO C 中，273,123OC R O C AB ====，则232OO =， 又在直角2OO E 中，23162O E AB ==，则21260,120O EO O EO ∠=∠=︒︒，则二面角P BD C --的正弦值为32. 故答案为：32. 25．（2021·全国·高三竞赛）如图，棱长为1的正四面体S ABC -的底面在平面α上，现将正四面体绕棱BC 逆时针旋转，当直线SA 与平面α第一次成30角时，点A 到平面α的距离为_______．61- 【解析】 【分析】 【详解】取BC 的中点D ，折叠后A 在平面α内的射影为E ，则 30ADE SAD ∠=∠-︒，()sin sin 30ADE SAD ∠=∠-︒ 323sin cos30cos sin 30SAD SAD -=∠︒-∠︒=所以332361sin 264AE AD ADE --=⨯∠=⨯=．故答案为：614-. 26．（2019·江西·高三竞赛）P 是正四棱锥V －ABCD 的高VH 的中点若点P 到侧面的距离为3，到底面的距离为5，则该正四棱锥的体积为____________ . 【答案】750 【解析】 【详解】如图所示，PF ⊥面VBC ，5,10VP VH ==，2222534VF VP PF =-=-=.而PHMF 共圆，VP •VH =VF •VM ，所以252VM =，22152HM VM VH =-=， 则AB =15.所以正四棱锥的体积217503V VH AB =⋅⋅=.故答案为：750．27．（2019·吉林·高三竞赛）已知三棱锥P -ABC 的四个顶点在球O 的球面上，P A =PB =PC ，△ABC 是边长为2的正三角形，E ､F 分别是AC ､BC 的中点，60EPF ︒∠=，则球O 的表面积为____________ . 【答案】6π 【解析】 【详解】由于P -ABC 为正三棱锥，故EP FP =，从而△EPF 为等边三角形，且边长EF =1.由此可知侧面P AC 的高PE =1，故棱长2PA =. 还原成棱长为2的正方体可知，P -ABC 的外接球的直径长恰为正方体的体对角线长6， 从而表面积为6π. 故答案为：6π．28．（2019·上海·高三竞赛）边长为2的正方形，经如图所示的方式裁剪后，可以围成一个正四棱锥，则此正四棱锥的体积最大值为________.165【解析】 【详解】设围成的正四棱锥为P ABCD -，PO 为四棱锥的高作OE ⊥BC ，垂足为E ，连结PE .令OE =x ，则p =1－x ，12PO x =-于是正四棱锥P －ABCD 的体积为21(2)123V x x =⋅-所以2416(12)9V x x =-44162(12)92x x ⎛⎫=⋅⋅⋅- ⎪⎝⎭512256222295x x x x x ⎛⎫++++- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭525695=⨯， 故165375V，当25x =165165 29．（2018·甘肃·高三竞赛）已知空间四点,,,A B C D 满足,,AB AC AB AD AC AD ⊥⊥⊥，且1,AB AC AD Q ===是三棱锥A BCD -的外接球上的一个动点，则点Q 到平面BCD 的最大距离是______．【解析】 【详解】将三棱锥A BCD -补全为正方体，则两者的外接球相同． 球心就是正方体的中心，记为O ，在正方体里，可求得点O 到平面BCD Q 到平面BCD 的最大距离是=30．（2018·天津·高三竞赛）半径分别为6、6、6、7的四个球两两外切.它们都内切于一个大球，则大球的半径是________ 【答案】14 【解析】 【详解】设四个球的球心分别为A 、B 、C 、D ，则AB=BC=CA=12，DA=DB=DC=13， 即A 、B 、C 、D 两两连结可构成正三棱锥.设待求的球心为X ，半径为r.，则由对称性可知DX ⊥平面ABC. 也就是说，X 在平面ABC 上的射影是正三角形ABC 的中心O.易知OA =11OD =.设OX=x ，则AX =由于球A 内切于球X ，所以AX=r-66r =- ①又DX=OD-OX=11-x ，且由球D 内切于球X 可知DX=r-7 于是 117x r -=- ② 从①②两式可解得4x =，14r = 即大球的半径为14. 故答案为1431．（2018·河南·高三竞赛）一个棱长为6的正四面体纸盒内放一个小正四面体，若小正四面体可以在纸盒内任意转动，则小正四面体棱长的最大值为______．【答案】2 【解析】 【详解】因为小正四面体可以在纸盒内任意转动，所以小正四面体的棱长最大时，为大正四面体内切球的内接正四面体．记大正四面体的外接球半径为R ，小正四面体的外接球（大正四面体的内切球）半径为r ， 易知13r R =，故小正四面体棱长的最大值为1623⨯=． 32．（2018·河北·高三竞赛）1111ABCD A B C D -内部有一圆柱，此圆柱恰好以直线1AC 为轴，则该圆柱体积的最大值为_____. 【答案】2π 【解析】 【详解】由题意知只需考虑圆柱的底面与正方体的表面相切的情况.由图形的对称性可知，圆柱的上底面必与过A 点的三个面相切，且切点分别在1AB 、AC 、1AD 上.设线段1AB 上的切点为E ，圆柱上底面中心为1O ，半径1O E r =.由1111B AO E A C ∽得1AO =，则圆柱的高为1323AO -=-，()23V r π=-，由导数法或均值不等式得max 2V π=.33．（2018·河北·高二竞赛）若123A A A △的三边长分别为8、10、12，三条边的中点分别是B 、C 、D ，将三个中点两两连结得到三条中位线，此时所得图形是三棱锥A-BCD 的平面展开图，则此三棱锥的外接球的表面积是________. 【答案】772π【解析】 【详解】由已知，四面体A-BCD 的三组对棱的长分别是4、5、6.构造长方体使其面对角线长分别为4、5、6，设长方体的长、宽、高分别为x 、y 、z ，外接球半径为R ，则222222222456x y x z y z ⎧+=⎪+=⎨⎪+=⎩，得()22227722R x y z =++=,故2778R =，所以772S π=. 34．（2018·江西·高三竞赛）四棱锥P ABCD -的底面ABCD 是一个顶角为60︒的菱形，每个侧面与底面的夹角都是60︒，棱锥内有一点M 到底面及各侧面的距离皆为1，则棱锥的体积为______．【答案】83 【解析】 【详解】设菱形两对角线AC 、BD 的交点为H ，则PH 既是线段AC 的中垂线，又是BD 的中垂线，故是四棱锥的高，且点M 在PH 上，于是平面PBD 与底面ABCD 垂直，同理平面PAC 与与底面ABCD 垂直，平面PBD 将四棱锥分成两个等积的四面体．只需考虑四面体P ABD -．如图，设点M 在面PAD 上的投影为E ，平面MEH 过点P ，且交AD 于F ，因90MHF MEF ∠=︒=∠，则M 、E 、F 、H 四点共圆．由于ME ⊥面PAD ，得ME AD ⊥，由MH ⊥面ABD ，得MH AD ⊥， 所以AD ⊥面MEH ，故AD PF ⊥．FH 是PF 在面ABD 内的射影，则AD FH ⊥，即二面角的平面角60EFH ∠=︒，于是120EMH ∠=︒．据1ME MH ==，得3EH =MEF 与MHF 中，EF HF =． 因60EFH ∠=︒，所以EFH 是正三角形，即3FH EF EH === 在直角AFH 中，30HAF ∠=︒，则223AH FH == 故正ABD 的边长为4，于是43ABDS=．在直线PFH 中，tan603PH FH =︒=，1433P ABD ABDV PH S-=⋅=从而283P ABCD P ABD V V --==． 故答案为8335．（2018·福建·高三竞赛）如图，在三棱锥P ABC -中，PAC △、ABC 都是边长为6的等边三角形．若二面角P AC B --的大小为120︒，则三棱锥P ABC -的外接球的面积为______．【答案】84π 【解析】 【详解】如图，取AC 的中点D ，连结DP 、DB ，则由PAC 、ABC 都是边长为6的等边三角形，得PD AC ⊥，BD AC ⊥，PDB ∠为二面角P AC B --的平面角，120PDB ∠=︒．设O 为三棱锥P ABC -的外接球的球心，1O 、2O 分别为ABC 、PAC 的中心． 则1OO ⊥面ABC ，2OO ⊥面PAC ，且2113633O D O D ⎫===⎪⎪⎝⎭21OO OO =． 易知O 、2O 、D 、1O 四点共面，连结OD ，则160ODO ∠=︒，1133OO DO =． 所以三棱锥P ABC -的外接球半径()22221132321R OB OO O B ==++所以三棱锥P ABC -的外接球的面积为24π84πR =．36．（2018·全国·高三竞赛）在正方体1111ABCD A B C D -中，已知棱长为1，点E 在11A D 上，点F 在CD 上，112A E ED =，2DF FC =.则三棱锥1B FEC -的体积为__________． 【答案】527【解析】 【详解】如图，过点F 作111FF C D ⊥，联结11B F ，与1EC 交于点K.易知，111B F EC ⊥，1EC BFK ⊥面.因为BF 与1EC 异面垂直，且距离为1，BF=1EC 10, 所以，1113BFK B FEC V EC S ∆-=⋅三棱锥 2110153227=⨯=⎝⎭. 37．（2019·全国·高三竞赛）已知四面体ABCD 的四个面DBC DCA DAB ABC ∆∆∆∆、、、的面积分别为12、21、28、37，顶点D 到面ABC ∆的距离为h.则h=__________． 5042【解析】 【详解】注意到，222212212837++=. 因此，四面体ABCD 为直角四面体. 故332442565042ABC DA DB DC h S ∆⋅⋅⨯⨯===38．（2018·全国·高三竞赛）在四面体ABCD 中，已知3ADB BDC CDA π∠=∠=∠=，△ADB 、△BDC 、△CDA2、1．则此四面体体积为________．【解析】 【详解】设DA 、DB 、DC 分别为x 、y 、z.则333=21222xysinyzsin xzsin，，πππ==.三式相乘得xyz =设DC 与面ABD 所成角为a ，点C 到面ABD 的距离为h.则h=zsina.由图形的对称性知coscos ?cos cos sin 36a a a ππ=⇒⇒.故所求四面体体积为113·sin 332ABD xysinS h z a π∆⎛⎫⎪== ⎪ ⎪⎝⎭. 39．（2018·全国·高三竞赛）在金属丝制作的3×4×7的长方体框架中放置一个球，则该球的半径的最大值为________． 【答案】52【解析】 【详解】显然，球的直径不能超过3×45=，故该球半径的最大值为52.40．（2018·安徽·高三竞赛）在边长为1的长方体1111ABCD A B C D -内部有一小球，该小球与正方体的对角线段1AC 相切，则小球半径的最大值=___________.【解析】 【详解】当半径最大时，小球与正方体的三个面相切.不妨设小球与过点1D 的三个面相切.以1D 为原点，11DC 、11D A 、1D D 分别为x 、y 、z 轴正方向，建立空间直角坐标系.设A （0，1，1），1C （1，0，0），小球圆心P （r ，r ，r ），则P 到1AC 的距离112123AP AC r r AC ⨯=-=. 再由12r <，得465r -=. 故答案为465- 41．（2021·全国·高三竞赛）把半径为1的4个小球装入一个大球内，则此大球的半径的最小值为___________． 【答案】612+ 【解析】 【详解】4个小球在大球内两两相切，4个小球的球心连线构成1个正四面体，正四面体的中心与大球的球心重合，大球的半径等于正四面体的外接球半径加上小球的半径， 所以大球半径为336661121144342h a +=⨯⋅+=⨯+=+． （其中h 表示正四面体的高，a 表示正四面体的棱长．） 故答案为：612+. 42．（2019·浙江·高三竞赛）如图，在△ABC 中，∠ABC =120°，AB =BC =2.在AC 边上取一点D (不含A 、C )，将△ABD 沿线段BD 折起，得到△PBD .当平面PBD 垂直平面ABC 时，则P 到平面ABC 距离的最大值为____________.【答案】2 【解析】 【详解】在△ABC 中，因为AB =BC =2，∠ABC =120°，所以30BAD BCA ︒∠=∠=. 由余弦定理可得23AC =设AD =x ，则03,3x DC x <<=.在△ABD中，由余弦定理可得BD =在△PBD 中，PD =AD =x ，PB =BA =2，∠BPD =30°. 设P 到平面ABC 的距离为d ，则11sin 22PBDSBD d PD PB BPD =⨯=⋅∠，解得d由0x <<max 2d =. 故答案为：2．43．（2019·贵州·高三竞赛）若半径2R =的空心球内部装有四个半径为r 的实心球，则r 所能取得的最大值为____________cm . 【答案】2 【解析】 【详解】当半径为r 的四个实心球“最紧凑”时，即此四个球两两相切且内切于空心球时，r 取得最大值.此时，小球的四个球心连线构成棱长为2r 的正四面体，显然，此四面体外接球的球心即为实心球球心.在棱长为2r 的正四面体中，求得外接球半径.r +，2r +=r =2. 故答案为：2．44．（2019·四川·高三竞赛）已知正四棱锥Γ的高为3，侧面与底面所成角为3π，先在Γ内放入一个内切球O 1，然后依次放入球234,,,O O O ，使得后放入的各球均与前一个球及Γ的四个侧面均相切，则放入所有球的体积之和为_____ . 【答案】1813π 【解析】 【详解】设侧面与底面所成角为θ.记球Oi 的半径为ri ，体积为Vi ，i =1，2，3，…. 因为1cos 2θ=，故1113cos r h r r θ=+=，即1113r h ==. 定义12n n s r r r =+++，由于132(2)n n r h s n -=-，所以()132n n n r r r +-=，即113n n r r +=，所以113n n r -⎛⎫= ⎪⎝⎭.故333111441333i nnni i i i i V r ππ-===⎛⎫==⋅ ⎪⎝⎭∑∑∑，所以118lim 13ni n i V π→∞==∑. 故答案为：1813π． 45．（2019·山东·高三竞赛）空间有4个点A 、B 、C 、D ，满足AB BC CD ==.若∠ABC =∠BCD =∠CDA =36°，那么直线AC 与直线BD 所成角的大小是______ . 【答案】90°或36° 【解析】 【详解】如果△ABC 与△CDA 全等，那么AC ⊥BD ，此时直线AC 与直线BD 所成的角为90°； 如果△ABC 与△CDA 不全等，则易知A 、B 、C 、D 四点共面，且点D 在∠ACB 的内部， 由于△ABC ≌△DCB ，且他们均是等腰三角形， 故直线AC 与直线BD 所成的角是36°. 故答案为：90°或36°．46．（2019·重庆·高三竞赛）已知正四面体可容纳10个半径为1的小球则正四面体棱长的最小值为_______ .【答案】4+ 【解析】 【详解】当正四面体棱长最小时，设棱长为a ，此时，一、二、三层分别有1、3、6个小球，且相邻小球两两相切，注意到重心分四面体的高为1：3，所以正四面体的高3221h ==+，得4a =+故答案为：426+． 二、解答题47．（2019·甘肃·高三竞赛）已知三棱锥P －ABC 的平面展开图中，四边形ABCD 为边长等于22的正方形，△ABE 和△BCF 均为正三角形，在三棱锥P －ABC 中：（1）证明：平面P AC ⊥平面ABC ； （2）若点M 为棱P A 上一点且12PM MA =，求二面角P －BC －M 的余弦值. 【答案】（1）见解析（2）223【解析】 【详解】（1）如图①，设AC 的中点为O ，连结,BO PO .由题意，得22PA PB PC ===PO =2，2AO BO CO ===. 因为在△P AC 中，P A =PC ，O 为AC 的中点，所以PO ⊥AC.又因为在△POB 中，PO =2，OB =2，PB =22222PO OB PB +=，所以PO ⊥OB. 因为AC ∩OB =O ，AC ，OB ⊆平面ABC ，所以PO ⊥平面ABC. 又因为PO ⊆平面P AC ，所以平面P AC ⊥平面ABC .（2）由PO ⊥平面ABC ，OB ⊥AC ，所以,PO OB PO OC ⊥⊥.于是以OC 、OB 、OP 所在直线分别为x 轴、y 轴、z 轴建立如图②所示的空间直角坐标系，则(0,0,0),(2,0,0),(0,2,0)O C B ，24(2,0,0),(0,0,2),,0,33A P M ⎛⎫-- ⎪⎝⎭，(2,2,0),(2,0,2)BC PC =-=-，84,0,33MC ⎛⎫=- ⎪⎝⎭.设平面MBC 的法向量为()111,,m x y z =，则由00m BC m MC ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩得1111020x y x z -=⎧⎨-=⎩，令11x =，则111,2y z ==，即(1,1,2)m =. 设平面PBC 的法向量为()222,,n x y z =，由00n BC n PC ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩得22220x y x z -=⎧⎨-=⎩，令x 2=1，则221,1y z ==，即(1,1,1)n =.422cos ,||||318m n n m m n ⋅〈〉===⋅. 由图可知，二面角P －BC －M 的余弦值为223. 48．（2018·广东·高三竞赛）如图①，已知矩形ABCD 满足AB=5，34AC =，沿平行于AD 的线段EF 向上翻折（点E 在线段AB 上运动，点F 在线段CD 上运动），得到如图②所示的三棱柱ABE DCF -.⑴若图②中△ABG 是直角三角形，这里G 是线段EF 上的点，试求线段EG 的长度x 的取值范围；⑵若⑴中EG 的长度为取值范围内的最大整数，且线段AB 的长度取得最小值，求二面角C EF D --的值；⑶在⑴与⑵的条件都满足的情况下，求三棱锥A-BFG 的体积.【答案】（1）[)0,2.5（2）8arccos 25AEB π∠=-（3【解析】 【详解】⑴由题设条件可知△AEG 、△BEG 均为直角三角形， 因此222AG AE x =+，222BG BE x =+.由余弦定理2222cos AB AE BE AE BE AEB =+-⋅∠.于是22222222cos x AE BE AB AE BE AE BE AEB ++==+-⋅∠.()222cos 55 2.5x AE BE AEB AE BE t t t t =-⋅∠<⋅=-=-+≤.所以，[)0,2.5x ∈.又对任意[)0,2.5k ∈， 2.5AE EB ==，22arccos 2.5k AEB π∠=-.则x k =，故x 的取值范围为[)0,2.5.⑵因为AE ⊥EF ，BE ⊥EF ，所以∠AEB 就是二面角C-EF-D 的平面角 又由⑴知EG 的长度x 为[)0,2.5的最大整数，因此x=2. 于是()22225421029AB t t t t =+-+=-+，t ∈（0,5）. 因此t=2.5时，线段AB 的长度取得最小值. 由此得252cos 4AEB =-∠，8arccos 25AEB π∠=-.⑶由⑴、⑵知8arccos25AEB π∠=-，52AE EB ==，AG BG ==2EG =且3EF ===. 因为AE ⊥EF ，BE ⊥EF ，AE BE E ⋂=. 所以EF ⊥平面EAB ，故()13A BFG A BEF A BEG AEB AGB V V V S EF S EG ---∆∆=-=⋅-⋅ 22111sin 322AE AEB EF BG EG ⎡⎤⎛⎫=∠- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦1413264⎫=-⨯=⎪⎪⎭. 49．（2021·全国·高三竞赛）空间中的n 个点，其中任何三点不共线，把它们分成点数互不相同的m 组()3n m >≥，且,2m n m ，在任何三个不同的组中各取一点为顶点作三角形，要使这种三角形的总数最大，各组的点数应是多少 【答案】答案见解析 【解析】 【分析】 【详解】把这n 个点分成m 组，设当每组点数分别为12,,,m a a a ，这里120m a a a <<<<，顶点分别在三个组的三角形的总数为：1i j k i j k mS a a a ≤<<≤=∑①取得最大值．（1）先证明：12,1,2,,1i i a a i m +-=-．若不然，设有0i 使0013i i a a +-≥，不妨设01i =，我们将①式改写为()1212333mi j k i j k i j k mi j k mS a a a a a a a a a a =≤<≤≤<<≤=+++∑∑∑． ②令11221,1a a a a ''=+=-，则1212a a a a ''+=+，()1212211212131a a a a a a a a a a ''=+--≥+->，当用12a a ''、代替12、a a ，其余值保持不变时S 值变大，矛盾． （2）证明使12i i a a +-=的i 值不多于1个，若有0011i j m ≤<≤-，使0000112,2i i j j a a a a ++-=-=，则当用0000111,1i i j j a a a a ''++=+=-代替001,i j a a +而其余k a 不变时，000011i j i j a a a a ''++>， 但000011i j i j a a a a ''+++=+，类似②式可知S 也变大，这是不可能的．（3）证明：使12i i a a +-=的值恰有一个．若对所有11i m ≤≤-，均有11i i a a +-=，则m 组的点数分别为,1,,(1)s s s m ++-，于是有：(1)(1)((1))2m m s s s m ms n -+++++-=+=． ③ 由题设2m 及③式，得mn ∣，而题设m n ，故矛盾．（4）设第0i 个差0012i i a a +-=，而其余的差均为1，于是可令01,1,2,,j a s j j i =+-=；0,1,,j a s j j i m =+=+， 所以0011(1)()i m j j i s j s j n ==++-++=∑∑，得0(1)2m m ms i n ++-=． ④ 又011i m ≤≤-，由④式得222222 22n m m n m m s m m--+-+-≤≤． ⑤ 故符合题意的对应各组的点数由④、⑤两式确定正整数s 与0i ．50．（2021·全国·高三竞赛）证明：如下构造的空间曲线Γ的任意五等分点组都不在同一球面上，曲线Γ的构造：作周长为l 的圆O ，在圆O 上取AmB 使15l AmB <的长度25l <，并以AB 为轴将AmB 旋转180︒得弧Am B '，在圆O 上取BnC ，使AmB 的长度BnC +的长度25l <，并以BC 为轴将BnC 旋转θ度()0180θ︒<<︒得弧Bn C '，这样，由弧Am B BnC CrA ''、、组成的曲线便是空间曲线．（如图所示）【答案】证明见解析【解析】【分析】【详解】设12345A A A A A 、、、、是曲线Γ的任一五等分点组．由曲线Γ的构造知，曲线Γ的长度为,l AmB 的长度1,5CrA >的长度35l >， 那么至少有一个分点不妨设为1A ，落在弧Am B '内（不包括端点），同时至少有三个分点，不妨设为234A A A 、、，落在CrA 内（不包括端点）.又由曲线Γ的构造知Am B '与弧CrA 在同一平面内，从而1234A A A A 、、、四点在同一平面内．由平面几何知识知，234A A A 、、三点只能确定唯一的圆O ，而1A 不在圆O 上，所以1234A A A A 、、、四点不共圆．于是1234A A A A 、、、四点必不共球面，否则过1234A A A A 、、、的平面与1234A A A A 、、、所在的球的截面是圆，即1234A A A A 、、、四点共圆，矛盾．故12345A A A A A 、、、、不可能共球面，即曲线Γ的任意五等分点组都不在同一球面上．【高中数学竞赛专题大全】竞赛专题8 立体几何（50题竞赛真题强化训练）一、填空题1．（2018·四川·高三竞赛）在三棱锥P ABC -中，三条棱PA PB PC 、、两两垂直，且122PA PB PC ===、、.若点Q 为三棱锥P ABC -的外接球球面上任意一点，则Q 到面ABC 距离的最大值为______.2．（2018·辽宁·高三竞赛）四面体ABCD 中，已知2AB =，1119,8,22AD BC CD ===，则异面直线AC 与BD 所成角的正弦值是_____.3．（2018·湖南·高三竞赛）四个半径都为1的球放在水平桌面上，且相邻的球都相切（球心的连线构成正方形）.有一个正方体，其下底与桌面重合，上底的四个顶点都分别与四个球刚好接触，则该正方体的棱长为__________.4．（2018·湖南·高三竞赛）在半径为R 的球内作内接圆柱，则内接圆柱全面积的最大值是_____.5．（2018·湖南·高三竞赛）正方体1111ABCD A B C D -中，E 为AB 的中点，F 为1CC 的中点.异面直线EF 与1AC 所成角的余弦值是_____.6．（2020·江苏·高三竞赛）在长方体1111ABCD A B C D -中，4AB =，122BC CC ==，M 是1BC 的中点，N 是1MC 的中点．若异面直线AN 与CM 所成的角为θ，距离为d ，则2020sin d θ=__________．7．（2021·全国·高三竞赛）已知一个正四面体和一个正八面体的棱长相等，把它们拼接起来，使一个表面重合，所得多面体的有__________面数．8．（2018·全国·高三竞赛）在三棱锥P-ABC 中，PA ＝PB ＝4，PC ＝3，∠APB ＝∠APC ＝60°，∠BPC ＝90°.则三棱锥P-ABC 的体积为_______.9．（2018·全国·高三竞赛）已知长方体1111ABCD A B C D -的长、宽、高分别为1、2、3，P 为平面1A BD 内的一点，则AP 长的最小值为_________.10．（2021·全国·高三竞赛）已知三棱锥A BCD -的三个侧面及底面的面积分别为5、12、13、15，且侧面的斜高相等，则三棱锥的体积为___________．11．（2020·浙江·高三竞赛）如图所示，在单位正方体上有甲、乙两个动点，甲从P 点匀速朝P '移动；乙从Q 点匀速出发朝Q '移动，到达Q '后速度保持不变并折返.现甲、乙同时出发，当甲到达P '时，乙恰好在到达Q '后折返到Q ，则在此过程中，甲、乙两点的最近距离为__________.12．（2021·全国·高三竞赛）在棱长为3的正方体1111ABCD A B C D -上，点P 为AB 中点，从点P 发出的光线经侧面11BCC B 内部（不含边界）一点Q 反射后投射到侧面11DCC D 内部（不含边界），则满足条件的点Q 所组成区域的面积为___________.13．（2021·全国·高三竞赛）已知正三棱锥P ABC -高为2，底面边长为3，现在将三棱锥切去一部分，得到一个顶点为P ，底面在ABC 内的正四棱锥，则该四棱锥的体积最大为___________.14．（2021·全国·高三竞赛）正四面体ABCD 中，点G 为面ABC 的中心，点M 在线段DG 上，且351tan AMB ∠=DM DG =___________. 15．（2021·全国·高三竞赛）A B C D 、、、是半径为1的球面上的4个点，若1AB CD ==，则四面体ABCD 体积的最大值是__．16．（2021·全国·高三竞赛）已知三棱锥S ABC -的底面ABC 为正三角形，点A 在侧面SBC 上的射影H 是SBC △的垂心，二面角H AB C --的大小为30，且2SA =，则此三棱锥的体积为_________．17．（2021·全国·高三竞赛）如图，已知正方体1111ABCD A B C D -的棱长为2，P 为空间一点，且满足1111,A P AB APB ADB ⊥∠=∠，则1D P 的最小值为_______．。
数学竞赛高一试题及答案
数学竞赛高一试题及答案一、选择题（每题5分，共10分）1. 已知函数\( f(x) = 2x^2 - 3x + 1 \)，求\( f(-1) \)的值。
A. 4B. 6C. 8D. 102. 一个圆的半径为5，求其面积。
A. 25πB. 50πC. 75πD. 100π二、填空题（每题5分，共10分）3. 已知\( a \)、\( b \)、\( c \)为三角形的三边长，且\( a^2 + b^2 = c^2 \)，这个三角形是________。
4. 将\( 1 \)、\( 2 \)、\( 3 \)三个数字排列成三位数，所有可能的组合数是________。
三、解答题（每题15分，共30分）5. 已知数列\( \{a_n\} \)满足\( a_1 = 1 \)，\( a_{n+1} = a_n + 2n \)，求\( a_5 \)。
6. 一个直角三角形的斜边长为\( 5 \)，一条直角边长为\( 3 \)，求另一条直角边长。
四、证明题（每题15分，共30分）7. 证明：对于任意正整数\( n \)，\( 1^3 + 2^3 + ... + n^3 = (1 + 2 + ... + n)^2 \)。
8. 证明：若\( a \)、\( b \)、\( c \)是三角形的三边长，且\( a^2 + b^2 = c^2 \)，则这个三角形是直角三角形。
五、综合题（每题15分，共20分）9. 一个工厂计划在一年内生产\( x \)个产品，已知生产每个产品的成本是\( 10 \)元，销售每个产品的价格是\( 20 \)元。
如果工厂希望获得的利润不少于\( 10000 \)元，求\( x \)的最小值。
10. 已知函数\( g(x) = x^3 - 6x^2 + 11x - 6 \)，求\( g(x) \)的极值点。
答案：一、选择题1. 答案：B. 6（计算方法：\( f(-1) = 2(-1)^2 - 3(-1) + 1 = 2 + 3 + 1 = 6 \)）2. 答案：B. 50π（计算方法：圆面积公式为\( πr^2 \)，代入\( r = 5 \)）二、填空题3. 答案：直角三角形4. 答案：6（排列组合方法：\( 3 \times 2 \times 1 = 6 \)）三、解答题5. 答案：\( a_5 = 1 + 2(1) + 2(2) + 2(3) + 2(4) = 1 + 2 + 4 +6 + 8 = 21 \)6. 答案：根据勾股定理，另一条直角边长为\( 4 \)（计算方法：\( 5^2 - 3^2 = 4^2 \)）四、证明题7. 证明：根据等差数列求和公式，\( 1 + 2 + ... + n =\frac{n(n+1)}{2} \)，立方后得到\( \left(\frac{n(n+1)}{2}\right)^2 \)，展开后即为\( 1^3 + 2^3 + ... + n^3 \)。
高一全国数学竞赛试题
高一全国数学竞赛试题一、选择题（每题5分，共10分）1. 下列哪个数不是有理数？- A. π- B. √2- C. 0.33333...（无限循环小数）- D. -1/32. 如果一个函数f(x)在区间[a, b]上连续，并且在这个区间上f(x)的值域为[c, d]，那么下列哪个选项是正确的？- A. f(a) = c- B. f(b) = d- C. f(a) ≤ c- D. f(x)在[a, b]上存在最大值和最小值二、填空题（每题5分，共20分）1. 已知函数f(x) = 2x^2 - 3x + 1，求f(-1)的值。
2. 若a、b、c是三角形的三边长，且满足a^2 + b^2 = c^2，那么这个三角形是____。
3. 一个圆的半径为5，求该圆的面积。
三、解答题（每题15分，共30分）1. 证明：对于任意正整数n，n^5 - n 能被30整除。
2. 解不等式：|x + 2| + |x - 3| ≥ 5。
四、综合题（每题25分，共50分）1. 某工厂生产一种产品，每件产品的成本为c元，售价为p元。
工厂每月固定成本为F元，每月生产x件产品。
求工厂的月利润函数，并讨论其增减性。
2. 在平面直角坐标系中，已知点A(-1, 2)和点B(4, -1)，求直线AB的方程，并求出该直线与x轴和y轴的交点坐标。
五、附加题（10分）1. 一个数列{a_n}的前n项和为S_n，已知a_1 = 1，且对于所有n > 1，有a_n = 1/2(a_{n-1} + S_{n-1})。
求证：数列{a_n}是等差数列。
结束语数学竞赛不仅是一场智力的较量，更是一次思维的锻炼。
希望同学们能够通过练习这些题目，提高自己的数学素养和解题能力。
预祝大家在数学竞赛中取得优异的成绩！。
高一数学竞赛试题及答案201314
高一数学竞赛试题本卷满分为120分，考试时间为100分钟一、选择题：本大题共8小题，每小题6分，共48分。
1．已知集合{,,()},,,M a b a b a R b R =-+∈∈，集合{1,0,1}P =-，映射:f x x →表示把集合M 中的元素x 映射到集合P 中仍为x ，则以,a b 为坐标的点组成的集合S 有元素（ ）个A ．2B ．4C ．6D ．82 D 为△A B C 的边A B 的中点，P 为△A B C 内一点，且满足,25A P A D B C =+，则A P D AB CS S =△△（ ） A.35B.25C.15D.3103. 设a ，b 是夹角为30°的异面直线，则满足条件“α⊆a ，β⊆b ，且βα⊥”的平面α，β （ ） A. 不存在 B. 有且只有一对 C. 有且只有两对 D. 有无数对4．已知α是函数 ()log 2008,(1)a f x x x a =->的一个零点，β是函数()2008xg x xa =-的一个零点，则αβ的值为（ ）A ．1B ．2008C ．22008 D ．40165．函数()f x 的定义域为D ，若满足①()f x 在D 内是单调函数，②存在[,],m n D ⊆使()f x 在[,]m n 上的值域为11[,]22m n ，那么就称()y f x =为“好函数”。
现有()log (),xa f x a k =+(0,1)a a >≠是“好函数”，则k 的取值范围是（ ）A ．(0,)+∞B ．1(,)4-∞ C ．1(0,)4D ．1(0,]46．若⎪⎭⎫⎝⎛∈3,0πα，则αs i n l o g 33等于（ ）A ．αsin B ．αsin 1 C ．αsin -D ．αcos 1-7．如图，一个棱长为a 的立方体内有1个大球和8个小球，大球与立方体的六个面都相切，每个小球与大球外切 且与共顶点的三个面也相切，现在把立方体的每个角 都截去一个三棱锥，截面都为正三角形并与小球相切，变成一个新的立体图形，则原立方体的每条棱还剩余（ ）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高一数学竞赛练习卷八
1.设U 为全集，M ，P 是U 的两个子集，且P P M C U =⋂)(，则P M ⋂等于
（ ） A. M B. P C.Φ D.P C U
2．为得到函数πcos 23y x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭
的图像，只需将函数sin 2y x =的图像 （ ） A ．向右平移5π12个长度单位 B ．向左平移5π12
个长度单位 C ．向右平移5π6个长度单位 D ．向左平移5π6
个长度单位 3．函数()()1,031≠>+=-a a a x f x 的图像过定点P ，且点P 在直线
1=+ny mx ()0,0>>n m 上，则n m 41+的最小值是 （ ）
A ．25
B ．24
C ．13
D ．12 4．函数x x x f 2)1ln()(-
+=的零点所在的大致区间是 （ ） A ．(1,2) B ． (0,1) C ．(2,)e D ．(3,4)
5．在△ABC 中，已知AB=13，BC=5，CA=12，且13125=++，则O 一定是
△ABC 的 （ ）
A ．重心
B ．外心
C ．内心
D ．垂心
6．若圆x 2＋y 2－4x －4y －10＝0上至少有三个不同的点到直线l ：ax ＋by ＝0的距离为22，
则直线l 的倾斜角的取值范围是
( ) A.⎥⎦⎤⎢⎣⎡4,12ππ B. ⎥⎦⎤⎢⎣⎡125,12ππ C. ⎥⎦⎤⎢⎣⎡3,6ππ D. ⎥⎦
⎤⎢⎣⎡2,0π 7.正方形ABCD 内有一个正ABE ∆，设,AB i AD j == ，则DE 等于（ ）
A ．1124i j -
B ．1124i j --
C ．1222i j -
D ．1222
i j -- 8．在R 上定义的函数f(x)是偶函数，且f(x)=f(2－x)，若f(x)在区间[1，2]上是减函数，
则f(x)在区间[－2，－1]上是（ ）函数，在区间[3，4]上是（ ）函数
A.增，增
B. 减，减
C.减，增
D.增，减 （ ） 9．若直线
1=+b y a x 通过点)sin ,(cos ααM ，则 （ ） A.122≤+b a B. 122≥+b a C.
11122≤+b a D. 11122≥+b a 10．若关于x 的不等式22<-+a x x 至少有一个正数解，则实数a 的取值范围是
A ．)2,2(-
B ．)2,49(-
C ．)49,49(-
D ．)4
9,2(- （ ） 11.函数)1,()32(log 22
1-∞+-=在mx x y 上为增函数，则实数m 的取值范围是______。
12.已知等差数列{}n a ，若2
4236132135,n n a a a a a a a a a a -+++=+++= ，且 2100n S =，则公差=__ ____。
13．,P Q 的坐标均满足不等式组4325022010x y x y x +-≤⎧⎪-+≤⎨⎪-≥⎩
，cos POQ ∠的最小值等于 _ 。
14．已知非零向量,夹角为 60，且满足2|2|=-，则b a ⋅的最大值为 _____ 。
15．若⎪⎭
⎫ ⎝⎛∈2,0πx ，则函数x x y cos 1sin 1+=的值域是_________。
16．在△ABC 中，2sin 2A=3sin 2B+3sin 2C ，cos2A+3cosA+3cos （B-C ）=1，则A=______。
17．设函数)2
12,0)(sin()(πϕπωϕω<<->+=x x f , 给出以下四个论断：
①()f x 的周期为π； ②()f x 在区间（-6
π,0）上是增函数； ③()f x 的图象关于点（3π,0）对称； ④()f x 的图象关于直线12π=x 对称. 以其中两个论断作为条件，另两个论断作为结论，写出你认为正确的一个命题: ⇒ （只需将命题的序号填在横线上）。
18．已知向量(1sin2,sin cos ),a x x x =+- (1,sin cos ),b x x =+ 设函数)(x f ⋅=
（Ⅰ）求)(x f 的最大值及相应的x 的值； （Ⅱ）若,θf 58)(=求)24
(2cos θπ-的值。
19．已知函数)(x f 对任意的R y x ∈,，有1)()()(-+=+y f x f y x f ，且当0>x 时，有1)(>x f 。
（1）求证：)(x f 在R 上为增函数；
（2）若不等式2)5(2<+-a ax x f 的解集为（-3，2），求)2009(f ；
（3）在（2）的条件下，设14)(-=n f a n ，问是否存在k ，使得数列{n a }从第k 项开始的连续20项之和等于102？
20．数列{}n a 中，12a =，1n n a a cn +=+（c 是不为零的常数，123n = ，，，），且123
a a a ，，成等比数列。
（1）求c 的值；
（2）求{}n a 的通项公式；
（3）求数列}{
n n c n c a ⋅-的前n 项之和n T 。
答案：CBAAC BCDDD ；[1，2]；2；54；21；[)
+∞,22；120°；①③⇒②④； 18、（1）⎪⎭
⎫ ⎝⎛-+=42sin 21)(πx x f ，21)(max +=x f ，Z k k x ∈+=,83ππ； （2）25
16。
19、（1）略；
（2）令()2=m f ，则有m a ax x <+-52的解集为（-3，2），所以1=-=a m 。
所以()()11+=+x f x f ，()()2010200812009=+=f f 。
（3）S n =12+11+10+9+……+1+0+1+2+……+（n-13）。
发现连续20项之和是先减后增。
所以经验证得。
k=1或5时符合。
20、（1）c=2；
（2）()12-+=n n a n ；
（3）n n n T 211+-=。