2016-2017学年湖南省益阳市高三(上)9月调研数学试卷(理科)
参考答案与试题解析
一、选择题:本大题共12个小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.若z=(a2﹣1)+(a﹣1)i为纯虚数,其中a∈R,则等于( )
A.﹣i B.i C.1 D.1或i
【考点】复数代数形式的乘除运算.
【分析】由纯虚数的定义得a=﹣1,从而=,由此利用复数代数形式的运算法则能求出的值.
【解答】解:∵z=(a2﹣1)+(a﹣1)i为纯虚数,其中a∈R,
∴,解得a=﹣1,
∴====i.
故选:B.
2.设A、B是两个集合,则“A∩B=A”是“A?B”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【考点】必要条件、充分条件与充要条件的判断.
【分析】直接利用两个集合的交集,判断两个集合的关系,判断充要条件即可.
【解答】解:A、B是两个集合,则“A∩B=A”可得“A?B”,
“A?B”,可得“A∩B=A”.
所以A、B是两个集合,则“A∩B=A”是“A?B”的充要条件.
故选:C.
3.设a=1.70.3,b=log30.2,c=0.25,则a,b,c的大小关系是(
)
A.a<b<c B.b<a<c C.c<b<a D.b<c<a
【考点】对数值大小的比较.
【分析】化简成底数相同,如果底数无法化成同底数,则利用中间值,再利用对数函数和指数函数的性质求解.
【解答】解:由指数函数的性质可知,底数大于1时,是增函数,指数越大,函数值越大.
∵a=1.70.3>1.70=1,∴a>1.
由对数函数的性质可知,底数大于1时,是增函数,真数越大,函数值越大.
∵b=log30.2,∴b<0.
c=0.25=,∴0<c<1.
所以:b<c<a
故选:D
4.从一个边长为2的等边三角形的中心、各边中点及三个顶点这7个点中任取两个点,则这两点间的距离小于1的概率是( )
A. B. C. D.
【考点】几何概型.
【分析】根据等边三角形的性质,分别求出任取两个点间的距离,然后求出这7个点中任取两个点的所有种数,找到满足两点间的距离小于1的种数,根据概率公式计算即可.
【解答】解:如图,△ABC为等边三角形,D,E,F分别为BC,AC,AB上中点,交点为O,
∴AB=BC=AC=2,AD=BE=CF=,EF=DE=DF=1,AE=CE=AF=BF=BD=CD=1,A0=BO=CO=,OD=OE=OF=,
由这7个点中任取两个点共有C72=21种,其中这两点间的距离小于1只能是OD,OE,OF共三种,
故这两点间的距离小于1的概率是=,
故选:A.
5.在等差数列{an}中,已知a5+a10=12,则3a7+a9=(
)
A.12 B.18 C.24 D.30
【考点】等差数列的通项公式.
【分析】由等差数列的通项公式得2a1+13d=12,由此能求出3a7+a9的值.
【解答】解:∵在等差数列{an}中,a5+a10=12,
∴2a1+13d=12,
3a7+a9=3(a1+6d)+a1+8d=4a1+26d=2(a1+13d)=2×12=24.
故选:C.
6.已知(ax+1)6的二项展开式中含x3项的系数为,则a的值是( )
A. B. C. D.2
【考点】二项式系数的性质.
【分析】先求得二项式展开式的通项公式,再令x的幂指数等于3,求得r的值,即可求得含x3项的系数,于是可是得到关于a的方程解得即可.
【解答】解:二项式的展开式的通项公式为Tr+1=C6r·ar·xr,
令r=3,故开式中含x3项系数为C63·a3=,
解得a=,
故选:C.
7.三角函数y=sin(﹣2x)+cos2x的振幅和最小正周期分别为( )
A., B.,π C., D.,π
【考点】y=Asin(ωx+φ)中参数的物理意义.
【分析】直接利用特殊角的三角函数值以及两角和的正弦函数公式、余弦函数公式化简函数解析式为y=cos(2x+),然后求解最小正周期和振幅.
【解答】解:∵y=sin(﹣2x)+cos2x
=cos2x﹣sin2x+cos2x
=cos2x﹣sin2x
=cos(2x+),
∴三角函数y=sin(﹣2x)+cos2x的振幅和最小正周期分别为:,π.
故选:B.
8.一空间几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积为( )
A.1 B.3 C.6 D.2
【考点】由三视图求面积、体积.
【分析】几何体是一个四棱锥,四棱锥的底面是一个直角梯形,直角梯形的上底是1,下底是2,垂直于底边的腰是2,一条侧棱与底面垂直,这条侧棱长是2,
【解答】解:由三视图知,几何体是一个四棱锥,四棱锥的底面是一个直角梯形,
直角梯形的上底是1,下底是2,垂直于底边的腰是2,
一条侧棱与底面垂直,这条侧棱长是2,
∴四棱锥的体积是=2,
故选D.
9.给出一个如图所示的程序框图,若要使输入的x的值一输出的y的值相等,则x的可能值的个数为( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【考点】选择结构.
【分析】由已知的程序框图,我们可得该程序的功能是计算并输出分段函数y=的值,结合输入的x值与输出的y值相等,我们分类讨论后,即可得到结论.
【解答】解:分析程序中各变量、各语句的作用,
再根据流程图所示的顺序,可知:
该程序的作用是计算并输出分段函数y=的值
又∵输入的x值与输出的y值相等
当x≤2时,x=x2,解得x=0,或x=1
当2<x≤5时,x=2x﹣3,解得x=3,
当x>5时,x=,解得x=±1(舍去)
故满足条件的x值共有3个
故选C.
10.已知F1,F2分别是椭圆的左,右焦点,现以F2为圆心作一个圆恰好经过椭圆中心并且交椭圆于点M,N,若过F1的直线MF1是圆F2的切线,则椭圆的离心率为(
)
A.﹣1 B.2﹣ C. D.
【考点】椭圆的简单性质.
【分析】由已知条件推导出|MF2|=c,|F1F2|=2c,∠F1MF2=90°,从而得到|MF1|=,由此能求出椭圆的离心率.
【解答】解:∵F1,F2分别是椭圆的左,右焦点,
现以F2为圆心作一个圆恰好经过椭圆中心并且交椭圆于点M,N,
过F1的直线MF1是圆F2的切线,
∴|MF2|=c,|F1F2|=2c,∠F1MF2=90°,
∴|MF1|==,
∴2a=,
∴椭圆的离心率e===.
故选:A.
11.设两个向量=(λ+2,λ2﹣cos2α)和=(m, +sinα),其中λ,m,α为实数.若=2,则的取值范围是( )
A.[﹣1,6] B.[﹣6,1] C.(﹣∞,] D.[4,8]
【考点】平面向量数量积的运算.
【分析】根据向量相等的概念,向量相等,即向量的横纵坐标相等,可哪λ用m表示,所以可化简为2﹣,所以只需求的范围即可,再利用向量相等得到的关系式,把m用α的三角函数表示,根据三角函数的有界性,求出m的范围,就可得到的范围.
【解答】解:∵ =2,
∴λ+2=2m,①λ2﹣cox2α=m+2sinα.②
∴λ=2m﹣2代入②得,4m2﹣9m+4=cox2α+2sinα=1﹣sin2α+2sinα
=2﹣(sinα﹣1)2
∵﹣1≤sinα≤1,∴0≤(sinα﹣1)2≤4,﹣4≤﹣(sinα﹣1)2≤0
∴﹣2≤2﹣(sinα﹣1)2≤2
∴﹣2≤4m2﹣9m+4≤2
分别解4m2﹣9m+4≥﹣2,与4m2﹣9m+4≤2得,≤m≤2
∴≤≤4
∴==2﹣
∴﹣6≤2﹣≤1
∴的取值范围是[﹣6,1]
故选:B
12.定义在(0,)上的函数f(x),f′(x)是它的导函数,且恒有f′(x)>f(x)·tanx成立.则( )
A. f()<f() B. f(1)<2cos1·f()
C. f()>2f() D. f()>f()
【考点】利用导数研究函数的单调性.
【分析】根据条件构造函数g(x)=f(x)cosx,求函数的导数,利用函数的单调性即得到结论.
【解答】解:当x∈(0,),cosx>0,
则不等式f′(x)>f(x)·tanx等价为f′(x)>f(x)·,
即cosxf′(x)﹣sinxf(x)>0,
设g(x)=f(x)cosx,
则g′(x)=cosxf′(x)﹣sinxf(x)>0,
即函数g(x)在(0,)单调递增,
则g()<g(),g(1)>g(),g()<g(),g()<g(),
即f()<f(),cos1f(1)>f(),
f()<f(),f()<f(),
则f()<f(),故A正确.
2cosf(1)>f(),故B错误.
f()<2f(),故C错误.
f()<f(),故D错误.
故选A.
二、填空题:本大题共4小题,每小题5分.
13.若过点(0,2)的直线l与圆(x﹣2)2+(y﹣2)2=1有公共点,则直线l的斜率的取值范围是
.
【考点】直线与圆的位置关系.
【分析】用代数法,先联立方程,消元后得到一个方程,利用△≥0,即可求得直线l的斜率的取值范围.
【解答】解:设直线方程为y=kx+2(k≠0),
代入圆(x﹣2)2+(y﹣2)2=1,
消去y整理得(1+k2)x2﹣4x+3=0,
∵过点(0,2)的直线l与圆(x﹣2)2+(y﹣2)2=1有公共点,
∴△≥0,即16﹣12(1+k2)≥0,
∴k∈.
故答案为:.
14.已知变量x,y满足约束条件,则z=x+2y的最大值是 9 .
【考点】简单线性规划.
【分析】作出不等式组对应的平面区域,利用z的几何意义,即可求出z的最大值.
【解答】解:作出不等式组对应的平面区域如图:
由z=x+2y得y=﹣x+z,
平移直线y=﹣x+z,
由图象可知当直线y=﹣x+z经过点A,y=﹣x+z的截距最大,此时z最大.
由,
解得,即A(1,4),
代入z=x+2y=1+2×4=9.
即目标函数z=x+2y最大值为9.
故答案为:9.
15.已知数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=n﹣5an+23,n∈N*,则数列{an}的通项公式是an=
1+ .
【考点】数列递推式.
【分析】由Sn=n﹣5an+23,n∈N*,可得n=1时,a1=1+23﹣5a1,解得a1.n≥2时,an=Sn﹣Sn﹣1,变形为:an﹣1=(an﹣1﹣1),再利用等比数列的通项公式即可得出.
【解答】解:∵Sn=n﹣5an+23,n∈N*,∴n=1时,a1=1+23﹣5a1,解得a1=4.
n≥2时,an=Sn﹣Sn﹣1=n﹣5an+23﹣[(n﹣1)﹣5an﹣1+23]=1﹣5an+5an﹣1,
变形为:an﹣1=(an﹣1﹣1),
∴数列{an﹣1}是等比数列,首项为3,公比为,
∴an﹣1=,即an=1+,
故答案为:1+.
16.已知三棱锥P﹣ABC的所有顶点都在球O的球面上,△ABC是边长为2的正三角形,PC为球O的直径,且PC=4,则此三棱锥的体积为
.
【考点】棱柱、棱锥、棱台的体积.
【分析】根据题意,利用截面圆的性质即可求出点O到平面ABC的距离,进而求出点P到平面ABC的距离,即可计算出三棱锥的体积.
【解答】解:因为△ABC是边长为2的正三角形,所以△ABC外接圆的半径r=,
所以点O到平面ABC的距离d=,
PC为球O的直径,点P到平面ABC的距离为2d=,
此棱锥的体积为=,
故答案为:.
三、解答题:解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.)
17.已知△ABC是半径为2的圆的内接三角形,内角A,B,C的对边分别为a、b、c,且2acosA=ccosB+bcosC.
(Ⅰ)求A;
(Ⅱ)若b2+c2=18,求△ABC的面积.
【考点】余弦定理;正弦定理.
【分析】(I)利用正弦定理、和差公式、诱导公式即可得出.
(II)利用余弦定理、三角形面积计算公式即可得出.
【解答】解:(Ⅰ)由正弦定理得:a=4sinA,b=4sinB,c=4sinC,
∵2acosA=ccosB+bcosC,
∴2sinA·cosA=sinCcosB+sinBcosC,
∴2sinA·cosA=sin(B+C),
∵A+B+C=π,∴sin(B+C)=sinA,
∴2sinA·cosA=sinA,
∵0<A<π,∴sinA≠0,
∴2cosA=1,即cosA=,
∵A∈(0,π),∴A=.
(II)由(I)可得:sinA=.
由(Ⅰ)得.
∵a2=b2+c2﹣2bcosA,∴bc=b2+c2﹣a2=18﹣12=6,
∴.
18.某班50位学生期中考试数学成绩的频率直方分布图如图所示,其中成绩分组区间是:[40,50),[50,60),[60,70),[70,80),[80,90),[90,100].
(1)求图中x的值;
(2)从成绩不低于80分的学生中随机选取2人,该2人中成绩在90分以上(含90分)的人数记为ξ,求ξ的数学期望.
【考点】离散型随机变量的期望与方差;频率分布直方图;古典概型及其概率计算公式.
【分析】(1)根据所以概率的和为1,即所求矩形的面积和为1,建立等式关系,可求出所求;
(2)不低于80分的学生有12人,90分以上的学生有3人,则随机变量ξ的可能取值有0,1,2,然后根据古典概型的概率公式求出相应的概率,从而可求出数学期望.
【解答】解:(1)由30×0.006+10×0.01+10×0.054+10x=1,得x=0.018
(2)由题意知道:不低于80分的学生有12人,90分以上的学生有3人
随机变量ξ的可能取值有0,1,2
∴
19.如图,在直二面角E﹣AB﹣C中,四边形ABEF是矩形,AB=2,AF=2,△ABC是以A为直角顶点的等腰直角三角形,点P是线段BF上的一点,PF=3.
(Ⅰ)证明:BF⊥面PAC;
(Ⅱ)求二面角A﹣BC﹣P的余弦值.
【考点】二面角的平面角及求法;直线与平面垂直的判定.
【分析】(Ⅰ)推导出PA⊥BF,从而AC⊥平面ABEF,进而AC⊥BF,由此能证明BF⊥平面PAC.
(Ⅱ)以A为原点,方向为x轴的正方向建立空间直角坐标系,利用向量法能求出二面角A﹣BC﹣P的余弦值.
【解答】证明:(Ⅰ)由题意知:FB=4,,
.
∵PA2+PF2=3+9=12=AF2,∴PA⊥BF.
∵平面ABEF⊥平面ABC,平面ABEF∩平面ABC=AB,AB⊥AC,AC?平面ABC,
∴AC⊥平面ABEF.
∵BF?平面ABEF,∴AC⊥BF.
∵PA∩AC=A,∴BF⊥平面PAC.…
解:(Ⅱ)由(Ⅰ)知AB、AC、AF两两互相垂直,
以A为原点,方向为x轴的正方向建立如图所示空间直角坐标系,
则A(0,0,0),B(2,0,0),C(0,2,0),.
∵BF=4,PF=3,∴.
∴,.
设是平面PBC的法向量,则,
∴,取y=1得平面PBC的一个法向量,
又平面ABC的一个法向量,
设二面角A﹣BC﹣P的平面角为θ,由题中条件可知,
则,
∴二面角A﹣BC﹣P的余弦值为.…
20.已知抛物线C:y2=4x,过其焦点F作两条相互垂直且不平行于坐标轴的直线,它们分别交抛物线C于点P1、P2和点P3、P4,线段P1P2、P3P4的中点分别为M1、M2.
(Ⅰ)求线段P1P2的中点M1的轨迹方程;
(Ⅱ)求△FM1M2面积的最小值;
(Ⅲ)过M1、M2的直线l是否过定点?若是,求出定点坐标,若不是,请说明理由.
【考点】轨迹方程.
【分析】(Ⅰ)确定线段M1M2的中点P坐标,消去参数,即可得到线段P1P2的中点M1的轨迹方程;
(Ⅱ)利用,即可求△FM1M2面积的最小值;
(Ⅲ)分类讨论,利用yk2+(x﹣3)k﹣y=0,即可得出结论.
【解答】解:(Ⅰ)由题设条件得焦点坐标为F(1,0),
设直线P1P2的方程为y=k(x﹣1),k≠0.
联立,得k2x2﹣2(2+k2)x+k2=0.△=[﹣2(2+k2)]2﹣4k2k2=16(1+k2)>0.
设P1(x1,y1),P2(x2,y2),则,,
∴.
∴线段P1P2的中点M1的轨迹方程为:y2=2(x﹣1)(x>1).…
(Ⅱ)由(Ⅰ)知:.
同理,设,则.
∴,,
因此.
当且仅当,即k=±1时,取到最小值4.…
(Ⅲ)当k≠±1时,由(Ⅱ)知直线l的斜率为:,
所以直线l的方程为:,即yk2+(x﹣3)k﹣y=0,(*)
当x=3,y=0时方程(*)对任意的k(k≠±1)均成立,即直线l过点(3,0).
当k=±1时,直线l的方程为:x=3,也过点(3,0).
所以直线l恒过定点(3,0).…
21.设函数f(x)=x2+lnx﹣mx(m>0).
(I)求f(x)的单调区间;
(Ⅱ)求f(x)的零点个数;
(Ⅲ)证明:曲线y=f(x)上没有经过原点的切线.
【考点】利用导数研究函数的单调性;利用导数研究曲线上某点切线方程.
【分析】(I)通过对函数f(x)求导,并令导数为零,分两种情况解方程即得结论;
(Ⅱ)通过(I)可知,当0<m≤2时函数f(x)有一个零点;当m>2时,通过令极大值为g(m)并对其求导可知g′(m)<0,进而可得结论;
(Ⅲ)通过设通过原点的切线为y=kx,切点横坐标为x0,通过求导可将k=f′(x0)、切点纵坐标y0代入切线方程,通过对g(x)=x2﹣lnx+1求导即得结论.
【解答】(I)解:依题意,函数f(x)的定义域为:(0,+∞),
且f′(x)=x+﹣m,
令f′(x)=0,即x+﹣m=0,即x2﹣mx+1=0,则△=m2﹣4,
当△<0即0<m<2时,方程f′(x)=0无根;
当△=0即m=2时,方程f′(x)=0有唯一根x=1;
当△>0即m>2时,方程f′(x)=0有两根x=;
故当0<x<或x>时,函数f(x)单调递增,
当<x<时,函数f(x)单调递减;
综上所述,当0<m≤2时,函数f(x)在(0,+∞)上单调递增;
当m>2时,函数f(x)的递增区间为:(0,)、(,+∞),
递减区间为:(,);
(Ⅱ)解:由(I)可知,当0<m≤2时,函数f(x)有一个零点;
当m>2时,为函数f(x)的极大值点,
令g(m)=f()=·+ln﹣m·,其中m>2,
则g′(m)=·[2m﹣﹣]+··[1﹣·]
﹣﹣·[1﹣·]
=﹣
<0,
故g(m)<g(2)=0.5﹣2=﹣1.5,
∴函数f(x)有一个零点;
综上所述,函数f(x)的零点个数为1;
(Ⅲ)证明:设通过原点的切线为y=kx (极值点的切线平行x轴,且极值小于0,均不过原点,故k≠0),
切点横坐标为x0,则由导数的几何意义可知
k=f′(x0)=,切点纵坐标y0=y?=+lnx0﹣mx0,
代入切线方程:
+lnx0﹣mx0=﹣mx0+1,
即﹣lnx0+1=0 (*)
令g(x0)=﹣lnx0+1,
则g′(x)=x﹣,故驻点x=1为极小值点,
∴g(x0)≥g(1)=1.5>0,即方程(*)无解,
∴曲线y=f(x)上没有经过原点的切线.
请考生在22、23、24三题中任选一题作答.注意:只能做所选定的题目.如果多做,则按所做的第一个题目记分,作答时请用2B铅笔在答题卡上将所选题号后的方框涂黑.[选修4-1:几何证明选讲]
22.如图所示,BC是半圆O的直径,AD⊥BC,垂足为D,,BF与AD、AO分别交于点E、G.
(1)证明:∠DAO=∠FBC;
(2)证明:AE=BE.
【考点】与圆有关的比例线段;圆周角定理.
【分析】(Ⅰ)连接FC,OF,利用,说明OB=OF,然后证明∠AOB=∠FCB,推出∠DAO=∠FBC.
(Ⅱ)证明△OAD≌△OBG,推出OD=OG.然后证明△AGE≌△BDE,即可证明AE=BE.
【解答】证明:(Ⅰ)连接FC,OF,∵,OB=OF,∴点G是BF的中点,OG⊥BF.
因为BC是⊙O的直径,所以CF⊥BF.∴OG∥CF.∴∠AOB=∠FCB,…
∴∠DAO=90°﹣∠AOB,∠FBC=90°﹣∠FCB,∴∠DAO=∠FBC.…
(Ⅱ)在Rt△OAD与Rt△OBG中,由(Ⅰ)知∠DAO=∠GBO,
又OA=OB,所以,△OAD≌△OBG,于是OD=OG.
∴AG=OA﹣OG=OB﹣OD=BD.…
在Rt△AGE与Rt△BDE中,由于∠DAO=∠FBC,AG=BD,
所以,△AGE≌△BDE,因此,AE=BE.…
[选修4-4:坐标系与参数方程]
23.在平面直角坐标系xOy中,以坐标原点O为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C的极坐标方程为ρ=2sinθ,θ∈[0,2π).
(1)求曲线C的直角坐标方程;
(2)若点D在曲线C上,求它到直线l:(t为参数,t∈R)的最短距离.
【考点】简单曲线的极坐标方程;参数方程化成普通方程.
【分析】(1)把已知极坐标方程两边同时乘以ρ,结合得答案;
(2)化直线的参数方程为普通方程,化圆的方程为标准方程,求出圆心坐标和半径,结合点到直线的距离公式求得答案.
【解答】解:(1)由ρ=2sinθ,θ∈[0,2π).
得ρ2=2ρsinθ,即x2+y2﹣2y=0;
(2)由直线l:,得.
化圆x2+y2﹣2y=0为x2+(y﹣1)2=1,
则圆心坐标为(0,1),
圆心到直线的距离为d=.
∴D到直线的最短距离为1.
[选修4-5:不等式选讲]
24.设函数f(x)=|x﹣a|+5x.
(1)当a=﹣1时,求不等式f(x)≤5x+3的解集;
(2)若x≥﹣1时有f(x)≥0,求a的取值范围.
【考点】其他不等式的解法.
【分析】(1)当a=﹣1时,|x+1|+5x≤5x+3,从而解得;
(2)当x≥0时,f(x)=|x﹣a|+5x≥0恒成立,从而转化为故只需使当﹣1≤x<0时,f(x)=|x﹣a|+5x≥0,从而化简可得(4x+a)(6x﹣a)≤0,从而分类讨论解得.
【解答】解:(1)当a=﹣1时,|x+1|+5x≤5x+3,
故|x+1|≤3,
故﹣4≤x≤2,
故不等式f(x)≤5x+3的解集为[﹣4,2];
(2)当x≥0时,f(x)=|x﹣a|+5x≥0恒成立,
故只需使当﹣1≤x<0时,f(x)=|x﹣a|+5x≥0,
即|x﹣a|≥﹣5x,
即(x﹣a)2≥25x2,
即(x﹣a﹣5x)(x﹣a+5x)≥0,
即(4x+a)(6x﹣a)≤0,
当a=0时,解4x×6x≤0得x=0,不成立;
当a>0时,解(4x+a)(6x﹣a)≤0得,
﹣≤x≤,
故只需使﹣≤﹣1,
解得,a≥4;
当a<0时,解(4x+a)(6x﹣a)≤0得,
≤x≤﹣,
故只需使≤﹣1,
解得,a≤﹣6;
综上所述,a的取值范围为a≥4或a≤﹣6.
2016年10月10日
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