2015年普通高等学校招生全国统一考试安徽理科数学本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,第Ⅰ卷第1至第2页,第Ⅱ卷第3至第4页。
全卷满分150分,考试时间120分钟。
考生注意事项:1.答题前,务必在试题卷、答题卡规定的地方填写自己的姓名、座位号,并认真核对答题卡上所粘贴的条形码中姓名、座位号与本人姓名、座位号是否一致。
务必在答题卡背面规定的地方填写姓名和座位号后两位。
2.答第Ⅰ卷时,每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。
如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。
3.答第Ⅱ卷时,必须使用0.5毫米的黑色墨水签字笔在答题卡．．．上书写,要求字体工整、笔迹清晰。
作图题可先用铅笔在答题卡．．．规定的位置绘出,确认后再用0.5毫米的黑色墨水签字笔描清楚。
必须在题号所指示的答题区域作答,超出答题区域书写的答案无效．．．．．．．．．．．．．,在试题卷、草稿纸．．．．．．．．上答题无效．．．．．。
4.考试结束,务必将试题卷和答题卡一并上交。
参考公式:如果事件A与B互斥,那么P(A+B)=P(A)+P(B).标准差s=√1n [(x1−x)2+(x2−x)2+⋯+(x n−x)2],其中x=1n(x1+x2+…+x n).第Ⅰ卷(选择题共50分)一、选择题:本大题共10小题,每小题5分,共50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.(2015安徽,理1)设i是虚数单位,则复数2i1−i在复平面内所对应的点位于()A.第一象限B.第二象限C.第三象限D.第四象限答案:B解析:由复数除法的运算法则可得,2i1−i =2i(1+i)(1−i)(1+i)=2i−22=-1+i,对应点为(-1,1)在第二象限.故选B.2.(2015安徽,理2)下列函数中,既是偶函数又存在零点的是()A.y=cos xB.y=sin xC.y=ln xD.y=x2+1答案:A解析:y=cos x是偶函数,其图象与x轴有无数个交点,因此选项A满足要求;y=sin x为奇函数;y=ln x既不是奇函数也不是偶函数;y=x2+1无零点,均不满足要求.故选A.3.(2015安徽,理3)设p:1<x<2,q:2x>1,则p是q成立的()A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件答案:A解析:由2x>1,得x>0,所以由p:1<x<2可以得到q:x>0成立,而由q:x>0不能得到p:1<x<2成立,因此p是q成立的充分不必要条件.故选A.4.(2015安徽,理4)下列双曲线中,焦点在y 轴上且渐近线方程为y=±2x 的是( ) A .x 2-y24=1 B .x 24-y 2=1 C .y 24-x 2=1D .y 2-x24=1答案:C解析:A,B 选项中双曲线的焦点在x 轴上,不符合要求.C,D 选项中双曲线的焦点在y 轴上,且双曲线y 24-x 2=1的渐近线方程为y=±2x ;双曲线y 2-x 24=1的渐近线方程为y=±12x ,故选C .5.(2015安徽,理5)已知m ,n 是两条不同直线,α,β是两个不同平面,则下列命题正确的是( ) A .若α,β垂直于同一平面,则α与β平行 B .若m ,n 平行于同一平面,则m 与n 平行 C .若α,β不平行．．．,则在α内不存在．．．与β平行的直线 D .若m ,n 不平行．．．,则m 与n 不可能．．．垂直于同一平面 答案:D解析:A 选项α,β可能相交;B 选项m ,n 可能相交,也可能异面;C 选项若α与β相交,则在α内平行于它们交线的直线一定平行于β;由垂直于同一个平面的两条直线一定平行,可知D 选项正确.6.(2015安徽,理6)若样本数据x 1,x 2,…,x 10的标准差为8,则数据2x 1-1,2x 2-1,…,2x 10-1的标准差为( ) A .8 B .15 C .16 D .32 答案:C解析:设数据x 1,x 2,…,x 10的平均数为x ,标准差为s ,则2x 1-1,2x 2-1,…,2x 10-1的平均数为2x -1,方差为[(2x 1−1)−(2x−1)]2+[(2x 2−1)−(2x−1)]2+⋯+[(2x 10−1)−(2x−1)]210=4(x 1−x)2+4(x 2−x)2+⋯+4(x 10−x)210=4s 2,因此标准差为2s=2×8=16.故选C .7.(2015安徽,理7)一个四面体的三视图如图所示,则该四面体的表面积是( )A .1+√3B .2+√3C .1+2√2D .2√2答案:B 解析:该四面体的直观图如图所示,平面ABD ⊥平面BCD ,△ABD 与△BCD 为全等的等腰直角三角形,AB=AD=BC=CD=√2.取BD 的中点O ,连接AO ,CO ,则AO ⊥CO ,AO=CO=1,由勾股定理得AC=√2,因此△ABC 与△ACD 为全等的正三角形,由三角形面积公式得,S △ABC =S △ACD =√32,S △ABD =S △BCD =1,所以四面体的表面积为2+√3.8.(2015安徽,理8)△ABC 是边长为2的等边三角形,已知向量a ,b 满足AB⃗⃗⃗⃗⃗ =2a ,AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =2a +b ,则下列结论正确的是 ( )A .|b |=1B .a ⊥bC .a ·b =1D .(4a +b )⊥BC ⃗⃗⃗⃗⃗ 答案:D解析:在△ABC 中,BC⃗⃗⃗⃗⃗ =AC ⃗⃗⃗⃗⃗ −AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(2a +b )-2a =b ,所以|b |=2,故A 不正确;因为AB ⃗⃗⃗⃗⃗ =2a ,所以a =12AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ,而AB ⃗⃗⃗⃗⃗ 与BC ⃗⃗⃗⃗⃗ 的夹角为120°,从而a ·b =12AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·BC ⃗⃗⃗⃗⃗ =12×2×2×cos120°=-1,因此B,C 不正确;因为(4a +b )·BC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(4a +b )·b =4a ·b +b 2=-4+4=0,所以(4a +b )⊥BC ⃗⃗⃗⃗⃗ ,故选D . 9.(2015安徽,理9)函数f (x )=ax+b(x+c)2的图象如图所示,则下列结论成立的是( )A .a>0,b>0,c<0B .a<0,b>0,c>0C .a<0,b>0,c<0D .a<0,b<0,c<0答案:C解析:由图象知f (0)=bc 2>0,因此b>0.函数f (x )的定义域为(-∞,-c )∪(-c ,+∞),因此-c>0,c<0.而当x →+∞时,f (x )<0,可得a<0,故选C .10.(2015安徽,理10)已知函数f (x )=A sin(ωx+φ)(A ,ω,φ均为正的常数)的最小正周期为π,当x=2π3时,函数f (x )取得最小值,则下列结论正确的是( )A .f (2)<f (-2)<f (0)B .f (0)<f (2)<f (-2)C .f (-2)<f (0)<f (2)D .f (2)<f (0)<f (-2) 答案:A解析:由周期T=2πω=π,得ω=2.当x=2π3时,f (x )取得最小值,所以4π3+φ=3π2+2k π,k ∈Z ,即φ=π6+2k π,k ∈Z ,所以f (x )=A sin (2x +π6).所以f (0)=A sinπ6=A 2>0,f (2)=A sin (4+π6)=√32A sin4+A 2cos4<0,f (-2)=A sin (−4+π6)=-√32A sin4+A 2cos4. 因为f (2)-f (-2)=√3A sin4<0,所以f (2)<f (-2).又f (-2)-f (0)=-A sin (4−π6)−A2 =-A [sin (4−π6)+12], 因为π<4-π6<π+π6<32π,所以sin (4−π6)>sin (π+π6)=-12, 即sin (4−π6)+12>0,所以f (-2)<f (0).综上,f (2)<f (-2)<f (0),故选A .第Ⅱ卷(非选择题共100分)考生注意事项:请用0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上．．．．．作答,在试题卷上答题无效．．．．．．．．．. 二、填空题:本大题共5小题,每小题5分,共25分.把答案填在答题卡的相应位置. 11.(2015安徽,理11)(x 3+1x )7的展开式中x 5的系数是 .(用数字填写答案) 答案:35解析:通项公式T r+1=C 7r x 3(7-r )x -r =C 7r x 21-4r ,由21-4r=5,得r=4,所以x 5的系数为C 74=35.12.(2015安徽,理12)在极坐标系中,圆ρ=8sin θ上的点到直线θ=π3(ρ∈R )距离的最大值是 . 答案:6解析:圆ρ=8sin θ化为直角坐标方程为x 2+y 2=8y ,即x 2+(y-4)2=16.故其圆心为(0,4),半径r=4.直线θ=π3(ρ∈R )化为直角坐标方程为y=x tan π3=√3x.故圆心到直线y=√3x 的距离d=|√3×0−4|2=2.所以圆上的点到直线y=√3x 距离的最大值为d+r=6.13.(2015安徽,理13)执行如图所示的程序框图(算法流程图),输出的n 为 .答案:4解析:当a=1,n=1时,进入循环,a=1+11+1=32,n=2;此时|a-1.414|>0.005,继续循环,a=1+11+32=1+25=75,n=3;此时|a-1.414|>0.005,继续循环,a=1+11+75=1+512=1712,n=4;此时|a-1.414|≈0.003<0.005,退出循环,因此n 的值为4.14.(2015安徽,理14)已知数列{a n }是递增的等比数列,a 1+a 4=9,a 2a 3=8,则数列{a n }的前n 项和等于 . 答案:2n -1解析:设数列{a n }的公比为q ,由已知条件可得{a 1+a 1q 3=9,a 12q 3=8,解得{a 1=8,q =12或{a 1=1,q =2,因为{a n }是递增的等比数列,所以{a 1=1,q =2.所以{a n }是以1为首项,2为公比的等比数列,故S n =2n -1.15.(2015安徽,理15)设x 3+ax+b=0,其中a ,b 均为实数.下列条件中,使得该三次方程仅有一个实根的是 .(写出所有正确条件的编号)①a=-3,b=-3;②a=-3,b=2;③a=-3,b>2;④a=0,b=2;⑤a=1,b=2. 答案:①③④⑤解析:方程仅有一个实根,则函数f (x )=x 3+ax+b 的图象与x 轴只有一个公共点.当a=-3时,f (x )=x 3-3x+b ,f'(x )=3x 2-3,由f'(x )=0,得x=±1,易知f (x )在x=-1处取极大值,在x=1处取极小值.当b=-3时,f (-1)=-1<0,f (1)=-5<0,满足题意,故①正确;当b=2时,f (-1)=4>0,f (1)=0,图象与x 轴有2个公共点,不满足题意,故②不正确;当b>2时,f (-1)=2+b>4,f (1)=-2+b>0,满足题意,故③正确;当a=0和a=1时,f'(x )=3x 2+a ≥0,f (x )在R 上为增函数,所以函数f (x )=x 3+ax+b 的图象与x 轴只有一个交点,故④⑤也满足题意.三、解答题:本大题共6小题,共75分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.解答写在答题卡上的指定区域内.16.(本小题满分12分)(2015安徽,理16)在△ABC 中,∠A=3π4,AB=6,AC=3√2,点D 在BC 边上,AD=BD ,求AD 的长.解:设△ABC 的内角A ,B ,C 所对边的长分别是a ,b ,c.由余弦定理得a 2=b 2+c 2-2bc cos ∠BAC=(3√2)2+62-2×3√2×6×cos 3π4=18+36-(-36)=90,所以a=3√10. 又由正弦定理得sin B=bsin∠BACa=3√10=√1010, 由题设知0<B<π4,所以cos B=√1−sin 2B =√1−110=3√1010.在△ABD 中,由正弦定理得AD=AB·sinBsin(π−2B)=6sinB2sinBcosB =3cosB =√10.17.(本小题满分12分)(2015安徽,理17)已知2件次品和3件正品混放在一起,现需要通过检测将其区分,每次随机检测一件产品,检测后不放回,直到检测出2件次品或者检测出3件正品时检测结束.(1)求第一次检测出的是次品且第二次检测出的是正品的概率;(2)已知每检测一件产品需要费用100元,设X 表示直到检测出2件次品或者检测出3件正品时所需要的检测费用(单位:元),求X 的分布列和均值(数学期望).解:(1)记“第一次检测出的是次品且第二次检测出的是正品”为事件A ,P (A )=A 21A 31A 52=310.(2)X 的可能取值为200,300,400. P (X=200)=A 22A 52=110, P (X=300)=A 33+C 21C 31A 22A 53=310,P (X=400)=1-P (X=200)-P (X=300)=1-110−310=610.故X 的分布列为EX=200×110+300×310+400×610=350.18.(本小题满分12分)(2015安徽,理18)设n ∈N *,x n 是曲线y=x 2n+2+1在点(1,2)处的切线与x 轴交点的横坐标.(1)求数列{x n }的通项公式;(2)记T n =x 12x 32…x 2n−12,证明:T n ≥14n .(1)解:y'=(x 2n+2+1)'=(2n+2)x 2n+1,曲线y=x 2n+2+1在点(1,2)处的切线斜率为2n+2,从而切线方程为y-2=(2n+2)(x-1).令y=0,解得切线与x 轴交点的横坐标x n =1-1n+1=nn+1. (2)证明:由题设和(1)中的计算结果知T n =x 12x 32…x 2n−12=(12)2(34)2…(2n−12n)2.当n=1时,T 1=14.当n ≥2时,因为x 2n−12=(2n−12n )2=(2n−1)2(2n)2>(2n−1)2−1(2n)2=2n−22n=n−1n,所以T n >(12)2×12×23×…×n−1n=14n .综上可得对任意的n ∈N *,均有T n ≥14n. 19.(本小题满分13分)(2015安徽,理19)如图所示,在多面体A 1B 1D 1DCBA 中,四边形AA 1B 1B ,ADD 1A 1,ABCD 均为正方形,E 为B 1D 1的中点,过A 1,D ,E 的平面交CD 1于F . (1)证明:EF ∥B 1C ;(2)求二面角E-A 1D-B 1的余弦值.(1)证明:由正方形的性质可知A 1B 1∥AB ∥DC ,且A 1B 1=AB=DC ,所以四边形A 1B 1CD 为平行四边形.从而B 1C ∥A 1D ,又A 1D ⊂面A 1DE ,B 1C ⊄面A 1DE ,于是B 1C ∥面A 1DE.又B 1C ⊂面B 1CD 1,面A 1DE ∩面B 1CD 1=EF ,所以EF ∥B 1C. (2)解:因为四边形AA 1B 1B ,ADD 1A 1,ABCD 均为正方形,所以AA 1⊥AB ,AA 1⊥AD ,AB ⊥AD 且AA 1=AB=AD ,以A 为原点,分别以AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ,AD ⃗⃗⃗⃗⃗ ,AA 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 为x 轴、y 轴和z 轴单位正向量建立如图所示的空间直角坐标系,可得点的坐标A (0,0,0),B (1,0,0),D (0,1,0),A 1(0,0,1),B 1(1,0,1),D 1(0,1,1),而E 点为B 1D 1的中点,所以E 点的坐标为(0.5,0.5,1).设面A 1DE 的法向量n 1=(r 1,s 1,t 1),而该面上向量A 1E ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0.5,0.5,0),A 1D ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,1,-1),由n 1⊥A 1E ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,n 1⊥A 1D⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 得r 1,s 1,t 1应满足的方程组{0.5r 1+0.5s 1=0,s 1−t 1=0,(-1,1,1)为其一组解,所以可取n 1=(-1,1,1).设面A 1B 1CD 的法向量n 2=(r 2,s 2,t 2),而该面上向量A 1B 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,0,0),A 1D ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,1,-1),由此同理可得n 2=(0,1,1).所以结合图形知二面角E-A 1D-B 1的余弦值为|n 1·n 2||n 1|·|n 2|=√3×√2=√63. 20.(本小题满分13分)(2015安徽,理20)设椭圆E 的方程为x 2a2+y 2b 2=1(a>b>0),点O 为坐标原点,点A 的坐标为(a ,0),点B 的坐标为(0,b ),点M 在线段AB 上,满足|BM|=2|MA|,直线OM 的斜率为√510.(1)求E 的离心率e ;(2)设点C 的坐标为(0,-b ),N 为线段AC 的中点,点N 关于直线AB 的对称点的纵坐标为72,求E 的方程.解:(1)由题设条件知,点M 的坐标为(23a,13b),又k OM =√510,从而b 2a=√510, 进而得a=√5b ,c=√a 2−b 2=2b ,故e=ca=2√55. (2)由题设条件和(1)的计算结果可得,直线AB 的方程为√5b+yb =1,点N 的坐标为(√52b,−12b).设点N 关于直线AB 的对称点S 的坐标为(x 1,72),则线段NS 的中点T 的坐标为(√54b +x 12,−14b +74).又点T 在直线AB 上,且k NS ·k AB =-1,从而有{ √54b+x 12√5b −14b+74b=1,72+12b 1−√52b =√5,解得b=3.所以a=3√5,故椭圆E 的方程为x 245+y 29=1.21.(本小题满分13分)(2015安徽,理21)设函数f (x )=x 2-ax+b.(1)讨论函数f (sin x )在(−π2,π2)内的单调性并判断有无极值,有极值时求出极值;(2)记f 0(x )=x 2-a 0x+b 0,求函数|f (sin x )-f 0(sin x )|在[−π2,π2]上的最大值D ; (3)在(2)中,取a 0=b 0=0,求z=b-a 24满足条件D ≤1时的最大值.解:(1)f (sin x )=sin 2x-a sin x+b=sin x (sin x-a )+b ,-π2<x<π2.[f (sin x )]'=(2sin x-a )cos x ,-π2<x<π2.因为-π2<x<π2,所以cos x>0,-2<2sin x<2.①a ≤-2,b ∈R 时,函数f (sin x )单调递增,无极值. ②a ≥2,b ∈R 时,函数f (sin x )单调递减,无极值.③对于-2<a<2,在(−π2,π2)内存在唯一的x 0,使得2sin x 0=a.-π2<x ≤x 0时,函数f (sin x )单调递减;x 0≤x<π2时,函数f (sin x )单调递增.因此,-2<a<2,b ∈R 时,函数f (sin x )在x 0处有极小值f (sin x 0)=f (a2)=b-a 24.(2)-π2≤x ≤π2时,|f (sin x )-f 0(sin x )|=|(a 0-a )sin x+b-b 0|≤|a-a 0|+|b-b 0|, 当(a 0-a )(b-b 0)≥0时,取x=π2,等号成立. 当(a 0-a )(b-b 0)<0时,取x=-π2,等号成立.由此可知,|f (sin x )-f 0(sin x )|在[−π2,π2]上的最大值为D=|a-a 0|+|b-b 0|.(3)D ≤1,即为|a|+|b|≤1,此时0≤a 2≤1,-1≤b ≤1,从而z=b-a 24≤1. 取a=0,b=1,则|a|+|b|≤1,并且z=b-a 24=1.由此可知,z=b-a 24满足条件D ≤1的最大值为1.2015年普通高等学校招生全国统一考试北京理科数学本试卷共5页,150分.考试时长120分钟.考生务必将答案答在答题卡上,在试卷上作答无效.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回.第一部分(选择题 共40分)一、选择题(共8小题,每小题5分,共40分.在每小题列出的四个选项中,选出符合题目要求的一项.)1.(2015北京,理1)复数i(2-i)=( )A.1+2iB.1-2iC.-1+2iD.-1-2i 答案:A解析:i(2-i)=2i -i 2=2i -(-1)=1+2i .2.(2015北京,理2)若x ,y 满足{x −y ≤0,x +y ≤1,x ≥0,则z=x+2y 的最大值为( )A.0B.1C.32D.2答案:D解析:根据题意,由约束条件画出可行域如图阴影部分所示.目标函数z=x+2y ,即y=-12x+z2.由图可知当直线y=-12x+z2过点B (0,1)时,z 取最大值,且z max =0+2×1=2.3.(2015北京,理3)执行如图所示的程序框图,输出的结果为( )A.(-2,2)B.(-4,0)C.(-4,-4)D.(0,-8) 答案:B解析:x=1,y=1,k=0,进入循环:s=1-1=0,t=1+1=2,x=0,y=2,k=0+1=1<3;s=0-2=-2,t=0+2=2,x=-2,y=2,k=1+1=2<3;s=-2-2=-4,t=-2+2=0,x=-4,y=0,k=2+1=3≥3,跳出循环,输出(x ,y ),即(-4,0).4.(2015北京,理4)设α,β是两个不同的平面,m 是直线且m ⊂α.“m ∥β”是“α∥β”的( ) A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件 C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件 答案:B解析:充分性:若m ⊂α,m ∥β,则平面α和β可能平行也可能相交,所以充分性不成立;必要性:若α∥β,m ⊂α,则m ∥β,必要性成立.故“m ∥β”是“α∥β”的必要而不充分条件,选B . 5.(2015北京,理5)某三棱锥的三视图如图所示,则该三棱锥的表面积是( )A.2+√5B.4+√5C.2+2√5D.5答案:C解析:由三视图还原几何体如图.∴S 表面积=S △BCD +2S △ACD +S △ABC=12×2×2+2×12×√5×1+12×2×√5=2+√5+√5=2+2√5.6.(2015北京,理6)设{a n }是等差数列.下列结论中正确的是 ( )A.若a 1+a 2>0,则a 2+a 3>0B.若a 1+a 3<0,则a 1+a 2<0C.若0<a 1<a 2,则a 2>√a 1a 3D.若a 1<0,则(a 2-a 1)(a 2-a 3)>0 答案:C解析:设等差数列公差为d.对于A 选项,a 1+a 2=2a 1+d>0, 而a 2+a 3=2a 1+3d 不一定大于0; 对于B 选项,a 1+a 3=2a 1+2d<0, a 1+a 2=2a 1+d 不一定小于0;对于C 选项,0<a 1<a 2,则公差d>0.所以a 2=a 1+a 32>√a 1a 3;对于D 选项,(a 2-a 1)(a 2-a 3)=-d 2≤0.故只有C 正确.7.(2015北京,理7)如图,函数f (x )的图象为折线ACB ,则不等式f (x )≥log 2(x+1)的解集是( )A.{x|-1<x ≤0}B.{x|-1≤x ≤1}C.{x|-1<x ≤1}D.{x|-1<x ≤2}答案:C解析:如图,作出函数f (x )与y=log 2(x+1)的图象.易知直线BC 的方程为y=-x+2,由{y =−x +2,y =log 2(x +1)得D 点坐标为(1,1).由图可知,当-1<x ≤1时,f (x )≥log 2(x+1),所以所求解集为{x|-1<x ≤1}.8.(2015北京,理8)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 答案:D解析:对于选项A,从图中可以看出乙车的最高燃油效率大于5,故A 项错误;对于选项B,同样速度甲车消耗1升汽油行驶的路程比乙车、丙车的多,所以行驶相同路程,甲车油耗最少,故B 项错误;对于选项C,甲车以80千米/小时的速度行驶,1升汽油行驶10千米,所以行驶1小时,即行驶80千米,消耗8升汽油,故C 项错误;对于选项D,速度在80千米/小时以下时,相同条件下每消耗1升汽油,丙车行驶路程比乙车多,所以该市用丙车比用乙车更省油,故D 项正确.第二部分(非选择题 共110分)二、填空题(共6小题,每小题5分,共30分.)9.(2015北京,理9)在(2+x )5的展开式中,x 3的系数为 .(用数字作答)答案:40解析:(2+x )5展开式的通项为T r+1=C 5r 25-r x r ,令r=3,得T 4=C 5322x 3=10×4x 3=40x 3,∴x 3的系数为40. 10.(2015北京,理10)已知双曲线x 2a 2-y 2=1(a>0)的一条渐近线为√3x+y=0,则a= .答案:√33解析:∵双曲线x 2a 2-y 2=1的渐近线方程为y=±xa ,即y±x a=0. 又a>0,∴1a =√3,∴a=√33.11.(2015北京,理11)在极坐标系中,点(2,π3)到直线ρ(cos θ+√3sin θ)=6的距离为 .答案:1解析:∵x=ρcos θ,y=ρsin θ,∴点(2,π3)的直角坐标为(2cos π3,2sin π3),即(1,√3). ∵ρ(cos θ+√3sin θ)=6,∴ρcos θ+√3ρsin θ=6, ∴x+√3y-6=0.∴点(1,√3)到直线x+√3y-6=0的距离d=|1+√3×√3−6|2=1.12.(2015北京,理12)在△ABC 中,a=4,b=5,c=6,则sin2AsinC = . 答案:1解析:在△ABC 中,由正弦定理知,sin2AsinC =2sinAcosA sinC=2cos A ·a c=2cos A×46=43cos A , 再根据余弦定理,得cos A=36+25−162×6×5=34,所以sin2AsinC =43×34=1.13.(2015北京,理13)在△ABC 中,点M ,N 满足AM⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =2MC ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,BN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =NC ⃗⃗⃗⃗⃗ .若MN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =x AB ⃗⃗⃗⃗⃗ +y AC ⃗⃗⃗⃗⃗ ,则x= ,y= . 答案:12-16解析:如图,MN ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =MC ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ +CN ⃗⃗⃗⃗⃗=13AC⃗⃗⃗⃗⃗ −12BC ⃗⃗⃗⃗⃗ =13AC ⃗⃗⃗⃗⃗ −12(AC ⃗⃗⃗⃗⃗ −AB ⃗⃗⃗⃗⃗ )=12AB ⃗⃗⃗⃗⃗ −16AC ⃗⃗⃗⃗⃗ , ∴x=12,y=-16.14.(2015北京,理14)设函数f (x )={2x −a,x <1,4(x −a)(x −2a),x ≥1.①若a=1,则f (x )的最小值为 ;②若f (x )恰有2个零点,则实数a 的取值范围是 .答案:①-1 ②[12,1)∪[2,+∞)解析:①当a=1时,f (x )={2x −1,x <1,4(x −1)(x −2),x ≥1,当x<1时,2x -1∈(-1,1);当x ≥1时,4(x-1)(x-2)∈[-1,+∞). 故f (x )的最小值为-1.②若函数f (x )=2x -a 的图象在x<1时与x 轴有一个交点,则a>0,并且当x=1时,f (1)=2-a>0,所以0<a<2.同时函数f (x )=4(x-a )(x-2a )的图象在x ≥1时与x 轴有一个交点,所以{a <1,2a ≥1.故12≤a<1.若函数f (x )=2x -a 的图象在x<1时与x 轴没有交点,则函数f (x )=4(x-a )(x-2a )的图象在x ≥1时与x 轴有两个不同的交点,当a ≤0时,函数f (x )=2x -a 的图象与x 轴无交点,函数f (x )=4(x-a )(x-2a )的图象在x ≥1上与x 轴也无交点,不满足题意.当21-a ≤0,即a ≥2时,函数f (x )=4(x-a )(x-2a )的图象与x 轴的两个交点x 1=a ,x 2=2a 都满足题意.综上,a 的取值范围为[12,1)∪[2,+∞).三、解答题(共6小题,共80分.解答应写出文字说明,演算步骤或证明过程) 15.(本小题13分)(2015北京,理15)已知函数f (x )=√2sin x2cos x2−√2sin 2x2. (1)求f (x )的最小正周期;(2)求f (x )在区间[-π,0]上的最小值. 解:(1)因为f (x )=√22sin x-√22(1-cos x )=sin (x +π4)−√22, 所以f (x )的最小正周期为2π. (2)因为-π≤x ≤0,所以-3π4≤x+π4≤π4.当x+π4=-π2,即x=-3π4时,f (x )取得最小值. 所以f (x )在区间[-π,0]上的最小值为f (−3π4)=-1-√22. 16.(本小题13分)(2015北京,理16)A,B 两组各有7位病人,他们服用某种药物后的康复时间(单位:天)记录如下:A组:10,11,12,13,14,15,16B组:12,13,15,16,17,14,a假设所有病人的康复时间相互独立,从A,B两组随机各选1人,A组选出的人记为甲,B组选出的人记为乙.(1)求甲的康复时间不少于14天的概率;(2)如果a=25,求甲的康复时间比乙的康复时间长的概率;(3)当a为何值时,A,B两组病人康复时间的方差相等?(结论不要求证明)解:设事件A i为“甲是A组的第i个人”,事件B i为“乙是B组的第i个人”,i=1,2, (7),i=1,2, (7)由题意可知P(A i)=P(B i)=17(1)由题意知,事件“甲的康复时间不少于14天”等价于“甲是A组的第5人,或者第6人,.或者第7人”,所以甲的康复时间不少于14天的概率是P(A5∪A6∪A7)=P(A5)+P(A6)+P(A7)=37(2)设事件C为“甲的康复时间比乙的康复时间长”,由题意知,C=A4B1∪A5B1∪A6B1∪A7B1∪A5B2∪A6B2∪A7B2∪A7B3∪A6B6∪A7B6.因此P(C)=P(A4B1)+P(A5B1)+P(A6B1)+P(A7B1)+P(A5B2)+P(A6B2)+P(A7B2)+P(A7B3)+P(A6B6)+P(A7 B6)=10P(A4B1)=10P(A4)P(B1).=1049(3)a=11或a=18.17.(本小题14分)(2015北京,理17)如图,在四棱锥A-EFCB中,△AEF为等边三角形,平面AEF ⊥平面EFCB,EF∥BC,BC=4,EF=2a,∠EBC=∠FCB=60°,O为EF的中点.(1)求证:AO⊥BE;(2)求二面角F-AE-B的余弦值;(3)若BE⊥平面AOC,求a的值.解:(1)因为△AEF是等边三角形,O为EF的中点,所以AO⊥EF.又因为平面AEF⊥平面EFCB,AO⊂平面AEF,所以AO⊥平面EFCB,所以AO⊥BE.(2)取BC 中点G ,连接OG. 由题设知EFCB 是等腰梯形, 所以OG ⊥EF .由(1)知AO ⊥平面EFCB , 又OG ⊂平面EFCB , 所以OA ⊥OG.如图建立空间直角坐标系O-xyz ,则E (a ,0,0),A (0,0,√3a ),B (2,√3(2-a ),0),EA ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-a ,0,√3a ),BE ⃗⃗⃗⃗⃗ =(a-2,√3(a-2),0). 设平面AEB 的法向量为n =(x ,y ,z ),则{n ·EA ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,n ·BE ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,即{−ax +√3az =0,(a −2)x +√3(a −2)y =0.令z=1,则x=√3,y=-1. 于是n =(√3,-1,1).平面AEF 的法向量为p =(0,1,0). 所以cos <n ,p >=n·p|n||p|=-√55.由题知二面角F-AE-B 为钝角,所以它的余弦值为-√55. (3)因为BE ⊥平面AOC ,所以BE ⊥OC ,即BE⃗⃗⃗⃗⃗ ·OC ⃗⃗⃗⃗⃗ =0. 因为BE⃗⃗⃗⃗⃗ =(a-2,√3(a-2),0),OC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-2,√3(2-a ),0), 所以BE ⃗⃗⃗⃗⃗ ·OC ⃗⃗⃗⃗⃗ =-2(a-2)-3(a-2)2. 由BE ⃗⃗⃗⃗⃗ ·OC ⃗⃗⃗⃗⃗ =0及0<a<2,解得a=43. 18.(本小题13分)(2015北京,理18)已知函数f (x )=ln 1+x 1−x.(1)求曲线y=f (x )在点(0,f (0))处的切线方程; (2)求证:当x ∈(0,1)时,f (x )>2(x +x 33);(3)设实数k 使得f (x )>k (x +x 33)对x ∈(0,1)恒成立,求k 的最大值.解:(1)因为f (x )=ln(1+x )-ln(1-x ),所以f'(x )=11+x+11−x,f'(0)=2.又因为f (0)=0,所以曲线y=f (x )在点(0,f (0))处的切线方程为y=2x. (2)令g (x )=f (x )-2(x +x 33),则g'(x )=f'(x )-2(1+x 2)=2x 41−x 2.因为g'(x )>0(0<x<1),所以g (x )在区间(0,1)上单调递增. 所以g (x )>g (0)=0,x ∈(0,1), 即当x ∈(0,1)时,f (x )>2(x +x 33).(3)由(2)知,当k ≤2时,f (x )>k (x +x 33)对x ∈(0,1)恒成立.当k>2时,令h (x )=f (x )-k (x +x 33),则h'(x )=f'(x )-k (1+x 2)=kx 4−(k−2)1−x 2.所以当0<x<√k−2k4时,h'(x )<0,因此h (x )在区间(0,√k−2k4)上单调递减.当0<x<√k−2k4时,h (x )<h (0)=0,即f (x )<k (x +x 33).所以当k>2时,f (x )>k (x +x 33)并非对x ∈(0,1)恒成立.综上可知,k 的最大值为2.19.(本小题14分)(2015北京,理19)已知椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a>b>0)的离心率为√22,点P (0,1)和点A (m ,n )(m ≠0)都在椭圆C 上,直线P A 交x 轴于点M.(1)求椭圆C 的方程,并求点M 的坐标(用m ,n 表示);(2)设O 为原点,点B 与点A 关于x 轴对称,直线PB 交x 轴于点N.问:y 轴上是否存在点Q ,使得∠OQM=∠ONQ ?若存在,求点Q 的坐标;若不存在,说明理由.解:(1)由题意得{b =1,ca =√22,a 2=b 2+c 2.解得a 2=2.故椭圆C 的方程为x 22+y 2=1. 设M (x M ,0).因为m ≠0,所以-1<n<1. 直线P A 的方程为y-1=n−1mx ,所以x M =m1−n,即M (m1−n ,0).(2)因为点B 与点A 关于x 轴对称,所以B (m ,-n ). 设N (x N ,0),则x N =m1+n .“存在点Q (0,y Q )使得∠OQM=∠ONQ ”等价于“存在点Q (0,y Q )使得|OM||OQ|=|OQ||ON|”,即y Q 满足y Q 2=|x M ||x N |.因为x M =m 1−n ,x N =m1+n ,m 22+n 2=1,所以y Q 2=|x M ||x N |=m 21−n 2=2.所以y Q =√2或y Q =-√2.故在y 轴上存在点Q ,使得∠OQM=∠ONQ ,点Q 的坐标为(0,√2)或(0,-√2).20.(本小题13分)(2015北京,理20)已知数列{a n }满足:a 1∈N *,a 1≤36,且a n+1={2a n ,a n ≤18,2a n −36,a n >18(n=1,2,…).记集合M={a n |n ∈N *}.(1)若a 1=6,写出集合M 的所有元素;(2)若集合M 存在一个元素是3的倍数,证明:M 的所有元素都是3的倍数; (3)求集合M 的元素个数的最大值. 解:(1)6,12,24.(2)因为集合M 存在一个元素是3的倍数,所以不妨设a k 是3的倍数.由a n+1={2a n ,a n ≤18,2a n −36,a n >18可归纳证明对任意n ≥k ,a n 是3的倍数.如果k=1,则M 的所有元素都是3的倍数.如果k>1,因为a k =2a k-1或a k =2a k-1-36,所以2a k-1是3的倍数,于是a k-1是3的倍数.类似可得,a k-2,…,a 1都是3的倍数,从而对任意n ≥1,a n 是3的倍数,因此M 的所有元素都是3的倍数.综上,若集合M 存在一个元素是3的倍数,则M 的所有元素都是3的倍数.(3)由a 1≤36,a n ={2a n−1,a n−1≤18,2a n−1−36,a n−1>18可归纳证明a n ≤36(n=2,3,…).因为a 1是正整数,a 2={2a 1,a 1≤18,2a 1−36,a 1>18,所以a 2是2的倍数.从而当n ≥3时,a n 是4的倍数.如果a 1是3的倍数,由(2)知对所有正整数n ,a n 是3的倍数. 因此当n ≥3时,a n ∈{12,24,36}. 这时M 的元素个数不超过5.如果a 1不是3的倍数,由(2)知对所有正整数n ,a n 不是3的倍数. 因此当n ≥3时,a n ∈{4,8,16,20,28,32}. 这时M 的元素个数不超过8.当a 1=1时,M={1,2,4,8,16,20,28,32}有8个元素. 综上可知,集合M 的元素个数的最大值为8.2015年普通高等学校招生全国统一考试(福建卷)数学试题(理工农医类)第Ⅰ卷(选择题 共50分)一、选择题:本大题共10小题,每小题5分,共50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.(2015福建,理1)若集合A={i,i 2,i 3,i 4}(i 是虚数单位),B={1,-1},则A ∩B 等于( ) A.{-1} B.{1} C.{1,-1} D.⌀答案:C解析:A={i,-1,-i,1},B={1,-1},则A ∩B={1,-1}. 2.(2015福建,理2)下列函数为奇函数的是( )A.y=√xB.y=|sin x|C.y=cos xD.y=e x -e -x 答案:D解析:令y=f (x ),选项A,定义域为[0,+∞),不关于原点对称,所以为非奇非偶函数;选项B,f (-x )=|sin(-x )|=|sin x|=f (x ),为偶函数; 选项C,f (-x )=cos(-x )=cos x=f (x ),为偶函数; 选项D,f (-x )=e -x -e x =-(e x -e -x )=-f (x ),为奇函数.3.(2015福建,理3)若双曲线E :x 29−y 216=1的左、右焦点分别为F 1,F 2,点P 在双曲线E 上,且|PF 1|=3,则|PF 2|等于 ( ) A.11 B.9 C.5 D.3 答案:B解析:由双曲线的定义知,||PF 1|-|PF 2||=6.因为|PF 1|=3,所以|PF 2|=9.4.(2015福建,理4)为了解某社区居民的家庭年收入与年支出的关系,随机调查了该社区5户家庭,得到如下统计数据表:根据上表可得回归直线方程y ^=b ^x+a ^,其中b ^=0.76,a ^=y −b ^x .据此估计,该社区一户年收入为15万元家庭的年支出为( ) A.11.4万元 B.11.8万元C.12.0万元D.12.2万元 答案:B 解析:∵x =8.2+8.6+10+11.3+11.95=10,y =6.2+7.5+8+8.5+9.85=8,∴a ^=y -0.76x =8-0.76×10=0.4. ∴y ^=0.76x+0.4.当x=15时,y ^=0.76×15+0.4=11.8.5.(2015福建,理5)若变量x ,y 满足约束条件{x +2y ≥0,x −y ≤0,x −2y +2≥0,则z=2x-y 的最小值等于( )A.-52B.-2C.-32D.2答案:A解析:画出可行域,如图阴影部分所示.目标函数化为y=2x-z ,平移后在点A 处取得最小值, 由{x +2y =0,x −2y +2=0,得A (−1,12),所以z min =2×(-1)-12=-52.6.(2015福建,理6)阅读如图所示的程序框图,运行相应的程序,则输出的结果为( )A.2B.1C.0D.-1答案:C解析:第一次循环,S=cos π2=0,i=2,不满足判断框条件,进入循环体;第二次循环,S=cos 2π2=-1,i=3,不满足判断框条件,进入循环体; 第三次循环,S=-1+cos 3π2=-1,i=4,不满足判断框条件,进入循环体; 第四次循环,S=-1+cos 4π2=0,i=5,不满足判断框条件,进入循环体;第五次循环,S=cos 5π2=0,i=6,满足判断框条件,终止循环,输出S=0.7.(2015福建,理7)若l ,m 是两条不同的直线,m 垂直于平面α,则“l ⊥m ”是“l ∥α”的( ) A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件 C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件 答案:B解析:因为m ⊥α,若l ⊥m ,则l ∥α或l ⊂α,即l ⊥m l ∥α.若l ∥α,则l ⊥m ,即l ∥α⇒l ⊥m.所以“l ⊥m ”是“l ∥α”的必要而不充分条件.8.(2015福建,理8)若a ,b 是函数f (x )=x 2-px+q (p>0,q>0)的两个不同的零点,且a ,b ,-2这三个数可适当排序后成等差数列,也可适当排序后成等比数列,则p+q 的值等于( ) A.6 B.7 C.8 D.9 答案:D解析:由题意得{a +b =p >0,ab =q >0,则{a >0,b >0.不妨设a<b ,则-2,a ,b 成等差数列,a ,-2,b 成等比数列,即{−2+b =2a,ab =4,解得{a =1,b =4,∴{p =5,q =4.∴p+q=9. 9.(2015福建,理9)已知AB⃗⃗⃗⃗⃗ ⊥AC ⃗⃗⃗⃗⃗ ,|AB ⃗⃗⃗⃗⃗ |=1t,|AC ⃗⃗⃗⃗⃗ |=t.若点P 是△ABC 所在平面内的一点,且AP ⃗⃗⃗⃗⃗ =AB⃗⃗⃗⃗⃗ |AB⃗⃗⃗⃗⃗ |+4AC⃗⃗⃗⃗⃗ |AC⃗⃗⃗⃗⃗ |,则PB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·PC⃗⃗⃗⃗⃗ 的最大值等于( ) A.13B.15C.19D.21答案:A 解析:以点A 为原点,AB⃗⃗⃗⃗⃗ ,AC ⃗⃗⃗⃗⃗ 所在直线分别为x 轴、y 轴建立平面直角坐标系,如图. 则A (0,0),B (1t ,0),C (0,t ),∴AB ⃗⃗⃗⃗⃗ |AB ⃗⃗⃗⃗⃗ |=(1,0),AC⃗⃗⃗⃗⃗ |AC ⃗⃗⃗⃗⃗ |=(0,1), ∴AP ⃗⃗⃗⃗⃗ =AB⃗⃗⃗⃗⃗ |AB ⃗⃗⃗⃗⃗ |+4AC⃗⃗⃗⃗⃗ |AC ⃗⃗⃗⃗⃗ |=(1,0)+4(0,1)=(1,4), ∴点P 的坐标为(1,4),PB⃗⃗⃗⃗⃗ =(1t −1,−4),PC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,t-4), ∴PB ⃗⃗⃗⃗⃗ ·PC ⃗⃗⃗⃗⃗ =1-1t -4t+16=-(1t +4t)+17≤-4+17=13. 当且仅当1t=4t ,即t=12时取“=”,∴PB⃗⃗⃗⃗⃗ ·PC ⃗⃗⃗⃗⃗ 的最大值为13. 10.(2015福建,理10)若定义在R 上的函数f (x )满足f (0)=-1,其导函数f'(x )满足f'(x )>k>1,则下列结论中一定错误的是( ) A.f (1k )<1k B.f (1k )>1k−1 C.f (1k−1)<1k−1 D.f (1k−1)>kk−1答案:C解析:构造函数F (x )=f (x )-kx ,则F'(x )=f'(x )-k>0,∴函数F (x )在R 上为单调递增函数.∵1k−1>0,∴F (1k−1)>F (0).∵F (0)=f (0)=-1,∴f (1k−1)−kk−1>-1,即f (1k−1)>kk−1-1=1k−1,∴f (1k−1)>1k−1,故C 错误.第Ⅱ卷(非选择题 共100分)二、填空题:本大题共5小题,每小题4分,共20分.把答案填在答题卡的相应位置. 11.(2015福建,理11)(x+2)5的展开式中,x 2的系数等于 .(用数字作答) 答案:80解析:通项公式为T r+1=C 5r x 5-r 2r,令5-r=2,得r=3.则x 2的系数为C 53·23=80. 12.(2015福建,理12)若锐角△ABC 的面积为10√3,且AB=5,AC=8,则BC 等于 . 答案:7解析:由S △ABC =12|AB|·|AC|·sin A=12×5×8·sin A=10√3,得sin A=√32.∵△ABC 为锐角三角形,∴A=60°.由余弦定理,得BC 2=AB 2+AC 2-2·AB ·AC ·cos60°=25+64-2×5×8×12=49,∴|BC|=7.13.(2015福建,理13)如图,点A 的坐标为(1,0),点C 的坐标为(2,4),函数f (x )=x 2.若在矩形ABCD 内随机取一点,则此点取自阴影部分的概率等于 . 答案:512解析:∵S 阴影=∫21(4-x 2)d x=53,S 矩形ABCD =4,∴P=S 阴影S矩形ABCD=512.14.(2015福建,理14)若函数f (x )={−x +6,x ≤2,3+log a x,x >2(a>0,且a ≠1)的值域是[4,+∞),则实数a 的取值范围是 . 答案:(1,2]解析:∵当x ≤2时,f (x )∈[4,+∞),∴当x>2时,3+log a x 的值域为[4,+∞)的子集.∴{a >1,3+log a2≥4,解得1<a ≤2.15.(2015福建,理15)一个二元码是由0和1组成的数字串x 1x 2…x n (n ∈N *),其中x k (k=1,2,…,n )称为第k 位码元.二元码是通信中常用的码,但在通信过程中有时会发生码元错误(即码元由0变为1,或者由1变为0).已知某种二元码x 1x 2…x 7的码元满足如下校验方程组:{x 4⊕x 5⊕x 6⊕x 7=0,x 2⊕x 3⊕x 6⊕x 7=0,x 1⊕x 3⊕x 5⊕x 7=0,其中运算 定义为:0 0=0,0 1=1,1 0=1,1 1=0.现已知一个这种二元码在通信过程中仅在第k 位发生码元错误后变成了1101101,那么利用上述校验方程组可判定k 等于 . 答案:5解析:若1≤k ≤3,则x 4=1,x 5=1,x 6=0,x 7=1,不满足x 4 x 5 x 6 x 7=0;若k=4,则二元码为1100101,不满足x 1 x 3 x 5 x 7=0;若k=5,则二元码为1101001,满足方程组,故k=5.三、解答题:本大题共6小题,共80分.解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤.16.(本小题满分13分)(2015福建,理16)某银行规定,一张银行卡若在一天内出现3次密码尝试错误,该银行卡将被锁定.小王到该银行取钱时,发现自己忘记了银行卡的密码,但可以确认该银行卡的正确密码是他常用的6个密码之一.小王决定从中不重复地随机选择1个进行尝试.若密码正确,则结束尝试;否则继续尝试,直至该银行卡被锁定. (1)求当天小王的该银行卡被锁定的概率;(2)设当天小王用该银行卡尝试密码的次数为X ,求X 的分布列和数学期望. 解:(1)设“当天小王的该银行卡被锁定”的事件为A ,则P (A )=56×45×34=12.(2)依题意得,X 所有可能的取值是1,2,3. 又P (X=1)=16,P (X=2)=56×15=16,P (X=3)=56×45×1=23,所以X 的分布列为所以E (X )=1×16+2×16+3×23=52.17.(本小题满分13分)(2015福建,理17)如图,在几何体ABCDE中,四边形ABCD是矩形,AB⊥平面BEC,BE⊥EC,AB=BE=EC=2,G,F分别是线段BE,DC的中点.(1)求证:GF∥平面ADE;(2)求平面AEF与平面BEC所成锐二面角的余弦值.(1)证法一:如图,取AE的中点H,连接HG,HD,又G是BE的中点,所以GH∥AB,且GH=1AB.2又F是CD的中点,所以DF=1CD.2由四边形ABCD是矩形,得AB∥CD,AB=CD,所以GH∥DF,且GH=DF,从而四边形HGFD是平行四边形,所以GF∥DH.又DH⊂平面ADE,GF⊄平面ADE,所以GF∥平面ADE.证法二:如图,取AB中点M,连接MG,MF.又G是BE的中点,可知GM∥AE.又AE⊂平面ADE,GM⊄平面ADE,所以GM∥平面ADE.在矩形ABCD中,由M,F分别是AB,CD的中点,得MF∥AD.又AD⊂平面ADE,MF⊄平面ADE,所以MF∥平面ADE.又因为GM∩MF=M,GM⊂平面GMF,MF⊂平面GMF,所以平面GMF∥平面ADE.因为GF⊂平面GMF.所以GF∥平面ADE.(2)解:如图,在平面BEC 内,过B 点作BQ ∥EC.因为BE ⊥CE ,所以BQ ⊥BE. 又因为AB ⊥平面BEC , 所以AB ⊥BE ,AB ⊥BQ.以B 为原点,分别以BE⃗⃗⃗⃗⃗ ,BQ ⃗⃗⃗⃗⃗ ,BA ⃗⃗⃗⃗⃗ 的方向为x 轴,y 轴,z 轴的正方向建立空间直角坐标系, 则A (0,0,2),B (0,0,0),E (2,0,0),F (2,2,1).因为AB ⊥平面BEC ,所以BA ⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,0,2)为平面BEC 的法向量. 设n =(x ,y ,z )为平面AEF 的法向量.又AE ⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,0,-2),AF ⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,2,-1), 由{n ·AE ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,n ·AF ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,得{2x −2z =0,2x +2y −z =0,取z=2,得n =(2,-1,2).从而cos <n ,BA ⃗⃗⃗⃗⃗ >=n·BA ⃗⃗⃗⃗⃗ |n|·|BA ⃗⃗⃗⃗⃗ |=43×2=23. 所以平面AEF 与平面BEC 所成锐二面角的余弦值为23.18.(本小题满分13分)(2015福建,理18)已知椭圆E :x 2a 2+y 2b 2=1(a>b>0)过点(0,√2),且离心率e=√22.(1)求椭圆E 的方程;(2)设直线l :x=my-1(m ∈R )交椭圆E 于A ,B 两点,判断点G (−94,0)与以线段AB 为直径的圆的位置关系,并说明理由.(1)解:由已知,得{b =√2,c a =√22,a 2=b 2+c 2,解得{a =2,b =√2,c =√2.所以椭圆E 的方程为x 24+y 22=1.(2)解法一:设点A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),AB 的中点为H (x 0,y 0).由{x =my −1,x 24+y 22=1得(m 2+2)y 2-2my-3=0,所以y 1+y 2=2m m 2+2,y 1y 2=-3m 2+2,从而y 0=mm 2+2. 所以|GH|2=(x 0+94)2+y 02=(my 0+54)2+y 02=(m 2+1)y 02+52my 0+2516.|AB|24=(x 1−x 2)2+(y 1−y 2)24=(1+m 2)(y 1−y 2)24=(1+m 2)[(y 1+y 2)2−4y 1y 2]4=(1+m 2)(y 02-y 1y 2),故|GH|2-|AB|24=52my 0+(1+m 2)y 1y 2+2516=5m 22(m 2+2)−3(1+m 2)m 2+2+2516=17m 2+216(m 2+2)>0,所以|GH|>|AB|2.故点G (−94,0)在以AB 为直径的圆外. 解法二:设点A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则GA⃗⃗⃗⃗⃗ =(x 1+94,y 1),GB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(x 2+94,y 2). 由{x =my −1,x 24+y 22=1得(m 2+2)y 2-2my-3=0,所以y 1+y 2=2m m 2+2,y 1y 2=-3m 2+2,从而GA ⃗⃗⃗⃗⃗ ·GB ⃗⃗⃗⃗⃗ =(x 1+94)(x 2+94)+y 1y 2 =(my 1+54)(my 2+54)+y 1y 2 =(m 2+1)y 1y 2+54m (y 1+y 2)+2516。
