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2021届江苏省启东中学高三下学期期初调研测试文科数学试卷

2021年江苏省启东中学高三下学期期初调研测试文科数学试

学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________

一、填空题

1.已知集合A ={x|log 2x≤2},B =(-∞,a ),若A ?B ,则实数a 的取值范围是(c ,+∞),其中c = .

2.由命题“存在x ∈R ,使x 2+2x +m ≤0”是假命题,求得实数m 的取值范围是(a ,+∞),则实数a 的值是______.

3.圆22220x y x y a ++-+=截直线20x y ++=所得弦的长度为4,则实数a 的值是________.

4.已知△ABC 中,∠B =45°,AC =4,则△ABC 面积的最大值为 .

5.设常数a 使方程 a x x =+cos 3sin 在闭区间]2,0[π上恰有三个解321,,x x x ,则=++321x x x .

6.已知函数?????<-≥=2)

1(223x x x x y ,若关于x 的方程f (x )=k 有两个不同的实根,则实数

k 的取值范围是 .

7.已知平面上四个互异的点A 、B 、C 、D 满足:()()20AB AC AD BD CD -?--=,则ABC ? 的形状是 .

8.设x y 、均为正实数,且111223

x y +=++,则xy 的最小值为 . 9.在矩形ABCD 中,对角线AC 与相邻两边所成的角分别为α、β,则有22cos cos 1αβ+=,类比到空间中的一个正确命题是:在长方体1111ABCD A B C D -中,对角线1AC 与相邻三个面所成的角分别为α、β、γ,则222cos cos cos αβγ++=__________.

10.已知点(,4)P m 是椭圆22

221+=x y a b

(0)>>a b 上的一点,12,F F 是椭圆的两个焦点,

若12?PF F 的内切圆的半径为32

,则此椭圆的离心率为 .

11.若函数)1ln(2ln )(+-=

x kx x f 不存在零点,则实数k 的取值范围是 . 12.函数x e x x f 2)(=在区间)1,(+a a 上存在极值点,则实数a 的取值范围为 .

13.设定义域为),0(+∞的单调函数)(x f ,对任意),0(+∞∈x ,都有6]log )([2=-x x f f ,若0x 是方程4)()(='-x f x f 的一个解,且))(1,(*0N a a a x ∈+∈,则实数a = .

二、解答题

14.底面边长为2 m ,高为1 m 的正三棱锥的全面积为 m 2. 15.已知定义域为R 的函数()122x x b f x a

+-+=+是奇函数. (1)求,a b 的值;

(2)已知()f x 在定义域上为减函数,若对任意的t R ∈,不等式

()()2220(f t t f t k k -+-<为常数)恒成立,求k 的取值范围.

16.(本小题满分为14分)已知函数)50)(36cos(2)(≤≤+=x x f π

π,点B A ,分别是函数 )(x f y =图象上的最高点和最低点.

(1)求点B A ,的坐标以及OB OA ?的值;

(2)设点B A ,分别在角])2,0[,(,πβαβα∈的终边上,求)22sin(βα

-的值.

17.如图1所示,在Rt ABC ?中,6AC =,3BC =,90ABC ∠=?,CD 为ACB ∠的平分线,点E 在线段AC 上,4CE =.如图2所示,将BCD ?沿CD 折起,使得平面BCD ⊥平面ACD ,连结AB ,设点F 是AB 的中点.

图1 图2

(1)求证:DE ⊥平面BCD ;

(2)在图2中,若EF ∥平面BDG ,其中G 为直线AC 与平面BDG 的交点,求三棱锥BDEG 的体积.

18.(本小题满分为16分)为了保护环境,发展低碳经济,某单位在国家科研部门的支持下,进行技术攻关,新上了把二氧化碳处理转化为一种可利用的化工产品的项目,经测算,该项目月处理成本y (元)与月处理量x (吨)之间的函数关系可近似地表示为:

?????∈+-∈+-=]500,144[800002002

1)

144,120[50408031223x x x x x x x y ,且每处理一吨二氧化碳得到可利用的化工产品价值为200元,若该项目不获利,国家将给予补偿.

(1)当x ∈[200,300]时,判断该项目能否获利?如果获利,求出最大利润;如果不获利,则国家每月至少需要补贴多少元才能使该项目不亏损?

(2)该项目每月处理量为多少吨时,才能使每吨的平均处理成本最低?

19.(本小题满分为16分)设A ,B 分别为椭圆22

221+=x y a b

(0)>>a b 的左、右顶点,椭圆的长轴长为4

,且点在该椭圆上. (1)求椭圆的方程;

(2)设P 为直线4=x 上不同于点(4,0)的任意一点,若直线AP 与椭圆相交于异于A 的点M ,证明:△MBP 为钝角三角形.

20.(本小题满分为16分)已知函数x a x x f ln 2

1)(2+=. (1)若1-=a ,求函数)(x f 的极值,并指出极大值还是极小值;

(2)若1=a ,求函数)(x f 在],1[e 上的最值;

(3)若1=a ,求证:在区间),1[+∞上,函数)(x f 的图象在33

2)(x x g =

的图象下方.

参考答案

1.4;

【解析】

试题分析:由log 2x≤2,得04,即c =4.

考点:集合包含关系

2.1

【分析】

存在x ∈R ,使220x x m ++≤是假命题,其否命题为真命题,即是说“x R ?∈,都有

220x x m ++> ”,根据一元二次不等式解的讨论,可知440m =-<,所以1m >

,则1a =.

【详解】

存在x ∈R ,使220x x m ++≤0是假命题,

∴其否定为真命题,即是说“x R ?∈,都有220x x m ++> ”,,

∴440m =-<,1m m ∴>,的取值范围为1+∞(,).

则1a =.

【点睛】

考察了四种命题间的关系和二次函数的性质,属于基础题.

3.-4

【分析】

将圆的方程化为标准方程,求出圆心坐标与半径r ,利用点到直线的距离公式,算出圆心到直线l 的距离,再根据截得弦的长度为4,得到关于a 的方程,解出即可

【详解】

由圆22220x y x y a ++-+=可得()()22

112x y a ++-=-

∴圆心为()11-,,半径)2r a <

直线方程为20x y ++=

∴圆心到直线的距离d ==

截得弦的长度为4

2

222a ∴+=-,解得4a =-

故答案为4-

【点睛】

结合弦长的长度求出圆的标准方程,只需将圆化为标准方程,然后运用弦长公式的求法求出参量即可

4.4+;

【解析】 试题分析:BC AB BC AB S ?=?=424sin 21π,BC AB BC AB ?-+=2164cos 22π, 得BC AB BC AB BC AB ?≥+=?+221622,)22(8+≤?BC AB ,△ABC 面积的最

大值为4+考点:余弦定理

5.37π

【解析】

试题分析: a x x x x x =+=+=+)3sin(2)cos 23sin 21(2cos 3sin π,直线与三角

函数图象的交点,在]2,0[π上,当3=a 时,直线与三角函数图象恰有三个交点, 令32323)3sin(ππππ+=+?=+

k x x 或)(3223Z k k x ∈+=+πππ,即πk x 2=或 )(32Z k k x ∈+=π

π,∴此时π

π

2,3,0321===x x x ,37321π

=++∴x x x .

考点:三角函数图像与性质

6.(0,1),

【解析】 试题分析:3220,1];2(1)(,1)x x x x ≥∈<-∈-∞时,(时,若f (x )=k 有两个不同的实根,也即

函数y =f (x )的图象与y =k 有两个不同的交点,k 的取值范围为(0,1).

考点:分段函数图像

7.等腰三角形;

【解析】 试题分析:+=+++=--)()(2,BC AC AB =-, 由()()20AB AC AD BD CD -?--=,即)(+⊥,由四边形垂直平分可得ABC ?的是等腰三角形.

考点:向量数量积

8.16

【详解】 x 、y 均为正实数,且111223

x y +=++,进一步化简得80xy x y ---=.

8x y xy +=-≥令t 2280t t --≥,

2t ∴≤- (舍去),或4t ≥,

4≥,化简可得 16xy ≥,

xy ∴的最小值为16.

9.

【解析】

试题分析: 我们将平面中的两维性质,类比推断到空间中的三维性质,在长方形中,设一

条对角线与其一顶点出发的两条边所成的角分别是α、β,则有22cos cos 1αβ+=,我们

根据长方体性质可以类比推断出空间性质,因为长方体1111ABCD A B C D -中,如图,对角线1AC 与过A 点的三个面ABCD 、1111D C B A 所成的角分别为α、β、γ,

111cos ,cos ,AB AC AC AC αβ∴==11

cos AD AC γ=,2222

221121cos cos cos AC AB AD AC αβγ++∴++=,令同一顶点出发的三个棱的长分别为,,a b c ,则有222222

1121cos cos cos AC AB AD AC αβγ++++=

222222

222

2a b a c b c a b c +++++==++,故答案为2.

考点: 1、类比推理;2、直线和平面成的角.

10.35

; 【解析】

试题分析:一方面12?PF F 的面积为1(22)2a c r +?;另一方面12?PF F 的面积为122

?p y c ,11(22)222

+?=?p a c r y c ,∴()+?=?p a c r y c ,∴+=p y a c c r ,∴(1)+=p y a c r ,又4=p y ∴4511332

p y a c r =-=-=,∴椭圆的离心率为35

==c e a . 考点:椭圆的离心率

11.)4,0(;

【解析】 试题分析:由题意可知???????+=>+>)1ln(2

ln 010

x kx x kx ,解得1->x 且0≠x ,由对数的性质可得 2)1ln()1ln(2ln +=+=x x kx ,可得2)1(+=x kx )0,1(,21)1(2

≠->++=+=?x x x x x x k 由于,21-<+

x x 或02121<++?≥+x x x x 或421≥++x

x , 要使函数)1ln(2ln )(+-=x kx x f 不存在零点,只需k 取21++x x 取值集合的补集, 即}40|{<≤k x ,当0=k 时,函数无意义,故k 的取值范围应为:)4,0(

考点:函数零点

12.)0,1()2,3(-?--;

【解析】

试题分析:函数x e x x f 2)(=的导数为

)2(22+=+='x xe e x xe y x x x ,令0='y ,则0=x 或2-=x ,当)0,2(-∈x 时)(x f 单调递减,当)2,(--∞∈x 和),0(+∞∈x 时)(x f 单调递

增0∴和2是函数的极值点,因为函数

x e x x f 2)(=在区间)1,(+a a 上存在极值点,所以12+<-

考点:函数极值点

13.1;

【解析】

试题分析:对任意的),0(+∞∈x ,都有6]log )([2=-x x f f ,又由)(x f 是定义在),0(+∞上的单调函数,则x x f 2log )(-为定值,设x x f t 2log )(-=,则x t x f 2log )(+=,又由6)(=t f ,可得6log 2=+t t ,可解得4=t ,故 2ln 1

)(,log 4)(2x x f x x f ='+=,又0x 是

方程4)()(='-x f x f 的一个解,所以0x 是函数

2ln 1

log 4)()()(2x x x f x f x F -=-'-=的零点,分析易得04ln 112ln 211)2(,02ln 1)1(>-=-=<-=F F ,故函数)(x F 的零点介于)2,1(之间,故1=a

考点:函数与方程

14.

【解析】

试题分析:由条件得斜高为3

2)33(12=+ (m ).从而全面积

212+32

2S =??(m 2). 考点:正三棱锥的全面积

15.解:(1)因为()f x 是奇函数,所以(0)f =0,

即1

11201,().2222x

x b b f x +--=?=∴=++………………………3 (2)由(1)知11211()22221

x x x f x +-==-+++,………………………5 设12x x <,则211212121122()()2121(21)(21)

x x x x x x f x f x --=-=++++. 因为函数y=2x 在R 上是增函数且12x x <, ∴2122x x ->0.

又12(21)(21)x x ++>0 ,∴12()()f x f x ->0,即12()()f x f x >,

∴()f x 在(,)-∞+∞上为减函数.另法:或证明f′(x)

0 (9)

(3)因为()f x 是奇函数,从而不等式 22(2)(2)0f t t f t k -+-<等价于

222(2)(2)(2)f t t f t k f k t -<--=-, (3)

因为()f x 为减函数,由上式推得2222t t k t ->-.即对一切t ∈R 有2320t t k -->, 从而判别式14120.3

k k ?=+

【解析】

定义域为R 的奇函数()00f =,得b=1,在代入1,-1,函数值相反得a; ()()22220f t t f t k -+-<()()()()22222222f t t f t k f t t f t k ∴-<--∴-<-+,通常用函数的单调性转化为自变量的大小关系.

(1)()f x 是奇函数,∴()00f =,┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈2分 即102b a -+=+∴1b =∴()1212x x f x a

+-+=+┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈2分

()()11f f =--∴1121241a a

-+-+=-++┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈2分 ∴2a =┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈1分

(2)由(1)知

由上式易知()f x 在R 上为减函数. ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈2分

又因为()f x 为奇函数,从而不等式()()

22220f t t f t k -+-<, 等价于()()()

222222f t t f t k f t k -<--=-+┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈2分 ()f x 为减函数∴2222t t t k ->-+┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈1分

即对一切t R ∈都有2320t t k -->┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈1分

∴4120k ?=+<∴13

k <-┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈1分

16.(1)(0,1),(4,2)A B -,2OA OB ?=-(2)

【解析】

试题分析:(1)由三角函数性质知,当,0633x x π

π

π

+==时,()f x 取最大值1,当

,463x x π

π

π+==时,()f x 取最大值2-,因此可得(0,1),(4,2)A B -,从而根据向量数量积得

(0,1)(4,2)2

OA OB ?=?-=-

(2)由三角函数定义可得,sin 2παββ===,根据二倍角公式可得

43sin 2,cos255ββ=-=,因此

sin(2)sin(2)24απββ-=-= 试题解析:(1)71051cos()3633632x x x ππ

π

πππ≤≤∴≤+≤∴-≤+≤ 当,0633x x π

ππ+

==时,()f x 取最大值1, 当,463x x π

ππ+==时,()f x 取最大值2-,

因此所求坐标为(0,1),(4,2)A B -,

则(0,1)(4,2)2OA OB ?=?-=-

(2)因为点B A ,分别在角])2,0[,(,πβαβα∈的终边上,

则,sin 2παββ===

43sin 2,cos255ββ=-=

sin(2)sin(2)24απββ∴-=-=

考点:三角函数图像与性质,二倍角公式

17.(1)证明见解析;(2【解析】

试题分析:(1)取AC 的中点P ,连接DP ,证明,90,DP AC EDC ED DC ⊥∠=⊥,利用平面与平面垂直的性质证明DE ⊥平面BCD ;(2)过点B 作BH CD ⊥交于点H ,因为平面BCD ⊥平面ACD ,BH ?平面BCD ,所以BH ⊥平面ACD ,求得32BH =,利用棱锥的体积公式,即可求三棱锥B DEG -的体积.

试题解析:(1)在题图1中,因为6AC =,3BC =,90ABC ∠=?,所以60ACB ∠=?. 因为CD 为ACB ∠的平分线,所以30BCD ACD ∠=∠=?,

所以CD =

又因为4CE =,30DCE ∠=?,所以2DE =

则222CD DE CE +=,所以90CDE ∠=?,即DE CD ⊥

在题图2中,因为平面BCD ⊥平面ACD ,平面BCD ?平面ACD CD =,DE ?平面ACD ,

所以DE ⊥平面BCD .

(2)在题图2中,因为EF 平面BDG ,EF ?平面ABC ,

平面ABC ?平面BDG BG =, 所以EF BG

因为点E 在线段AC 上,4CE =,点F 是AB 的中点,所以2AE EG CG === 过点B 作BH CD ⊥交于点H

因为平面BCD ⊥平面ACD ,BH ?平面BCD ,所以BH ⊥平面ACD

由条件得32BH =

又13DEG ACD S S ??==

11sin3032

AC CD ????= 所以三棱锥B DEG -的体积为13DEG V S BH ?=

?=

1332= 【方法点晴】本题主要考查线面垂直的判定定理及面面垂直的性质、棱锥的体积公式,属于难题.解答空间几何体中垂直关系时,一般要根据已知条件把空间中的线线、线面、面面之间垂直关系进行转化,转化时要正确运用有关的定理,找出足够的条件进行推理;证明直线和平面垂直的常用方法有:(1)利用判定定理;(2)利用判定定理的推论

(||,)a b a b αα⊥?⊥;(3)利用面面平行的性质(),||a a ααββ⊥?⊥;(4)利用面面垂直的性质,当两个平面垂直时,在一个平面内垂直于交线的直线垂直于另一个平面.

18.(1)不会获利,至少补贴5 000元(2)400

【解析】

试题分析:(1)解决实际问题关键为读懂题意:能否获利,决定于利润是否为正,故列出利润S 函数关系式S =200x -???

??+-80000200212x x =-12x 2+400x -80 000=-12 (x -400)2,当x ∈[200,300]时,S<0,因此该单位不会获利,补贴的标准为S 取得最大值-5 000,而不是最小值(2)先列出每吨的平均处理成本的函数关系式,为一个分段函数,需分段求最值,最后比较两段最小值的较小值为所求.

试题解析:(1)当x ∈[200,300]时,设该项目获利为S ,

则S =200x -??

? ??+-80000200212x x =-12x 2+400x -80 000=-12 (x -400)2, 所以当x ∈[200,300]时,S<0,因此该单位不会获利.

当x =300时,S 取得最大值-5 000,

所以国家每月至少补贴5 000元才能使该项目不亏损.

(2)由题意可知二氧化碳的每吨处理成本为

?????∈-+∈+-=]500,144[200800002

1)144,120[504080312x x x x x x x y

①当x ∈[120,144)时,

y x =13x 2-80x +5 040=13 (x -120)2+240, 所以当x =120时,y x

取得最小值240. ②当x ∈[144,500]时,

y x =12x +80000x

-200=200, 当且仅当12x =80000x ,即x =400时,y x 取得最小值200.因为200<240, 答:当每月的处理量为400吨时,才能使每吨的平均处理成本最低.

考点:基本不等式求最值

19.(1)2

214

+=x y (2)详见解析 【解析】

试题分析:(1)求椭圆的方程一般利用待定系数法求解,本题两个独立条件可求出方程中两个未知数,关键长轴长为4的条件不能列错,(2)证明△MBP 为钝角三角形,可利用向量数量积求证:0BM BP ?<,这样只需列出各点坐标即可.

试题解析:(1)由题意:24=a ,所以2=a .所求椭圆方程为22

214+=x y b

又点在椭圆上,可得21=b .所求椭圆方程为2214

+=x y . (2)证明:由(1)知:(2,0),(2,0)-A B .设(4,)P t ,(,)M M M x y .

则直线PA 的方程为:(2)6

=+t y x . 由22(2),6

44,?=+???+=?

t y x x y 得2222(9)44360+++-=t x t x t . 因为直线PA 与椭圆相交于异于A 的点M , 所以22429--+=+M t x t ,所以22

2189-+=+M t x t . 由(2)6=+M M t y x ,得269=+M t y t .所以2222186(,)99-+++t t M t t . 从而222

46(,)99=-++t t BM t t ,(2,)=BP t . 所以22228699?=-+++t t BM BP t t 2

2

209=-<+t t . 又,,M B P 三点不共线,所以∠MBP 为钝角.

所以△MBP 为钝角三角形.

考点:椭圆标准方程,直线与椭圆位置关系

20.(1)极小值是2

1)1(=f ,无极大值. (2)2max min 11()()1,()(1).22

f x f e e f x f ==+== (3)详见解析

【解析】

试题分析:(1)由求函数极值步骤依次求解:先确定定义域,再求导函数,在定义域内求导函数零点,列表分析函数单调性变化规律,由函数极值定义得出结论(2)由求函数最值步骤依次求解:先确定定义域,再求导函数,在定义域内求导函数零点,列表分析区间端点函数值及导数为零的点函数值的大小,得出结论(3)先将函数图像问题转化为一个不等式恒成立问题:2312ln 0(1)23

x x x x +-<≥,利用导数研究左边函数最小值,即可解决问题. 试题解析:(1))(x f 的定义域是),0(+∞x

x x x x x x x f )1)(1(11)(2-+=-=-=' 当)1,0(∈x 时)(0)(x f x f ?<'在)1,0(上递减;

当),1(+∞∈x 时)(0)(x f x f ?>' 在),1(+∞上递增,

)(x f ∴的极小值是2

1)1(=

f ,无极大值. (2)01)(ln 21)(2>+='?+=x x x f x x x f 恒成立对],1[e x ∈, )(x f ∴在],1[e 上递增,

.2

1)1()(,121)()(min 2max ==+==∴f x f e e f x f (3)证明:令)1(3

2ln 21)()()(32≥-+=-=x x x x x g x f x h 0)12)(1(1221)(2232≤++--=++-=-+='x

x x x x x x x x x x h 在),1[+∞上恒成立, )(x h ∴在区间),1[+∞上递减,

06

13221)1()(<-=-=≤∴h x h ∴在区间),1[+∞上,函数)(x f 的图象在33

2)(x x g =的图象下方 考点:利用导数求函数极值,利用导数求函数最值,利用导数证不等式

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