河南省鹤壁高中2020_2021学年高二数学下学期第一次段考试题理202104090214

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某某省某某高中2020-2021学年高二数学下学期第一次段考试题 理一、选择题:本大题共12小题,每小题5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.已知集合{2,1,0,1,2}A =--,{}1,B y y x x A ==+∈则=A B ( ) A .∅ B .{}1,0,1- C .{}1,2 D .{}2,1,0,1,2,3-- 2.设复数z 满足()11i z +=,则z 的虚部为( ) A .12B .1-C .12-D .12i - 3.在等比数列{}n a 中,11a =,427a =,则352a a +=( ) A .45B .54C .99D .81 4.函数()2sin 1xf x x =-的部分图象大致是( ) A .B .C .D .5.已知双曲线221(0)x y m m-=>的焦距为4,则该双曲线的渐近线方程为( )A .3y x =B .3y =±C .5y x =D .15y x =±6.已知函数()sin cos f x x α=+,[0,2)απ∈,若1()f α'=,则α=( ) A .0或32πB .2π或πC .2π D .32π 7.已知向量()2,1a x =与(),2b y =-互相垂直,则3a b +的最小值为( ) A .7B .6C .5D .48.下面程序框图的算法思想源于数学名著《几何原本》中“辗转相除法”,执行该程序框图(图中“mMODn ”表示m 除以n 的余数),若输入的,m n 分别为272,153,则输出的m =( )A .15B .17C .27D .349.2019年10月20日,第六届世界互联网大会发布15项“世界互联网领先科技成果”,有5项成果属于芯片领域,分别为华为高性能服务器芯片“鲲鹏920”清华大学“面向通用人工智能的异构融合天机芯片”、特斯拉“特斯拉全自动驾驶芯片”、寒武纪云端AI 芯片“思元270”赛灵思“Versal 自适应计算加速平台”.若从这15项“世界互联网领先科技成果”中任选3项,则至少有一项属于“芯片领域”的概率为( )A .6791B .2491C .7591D .169110.已知x 、y 、z +∈R ,且ln 2ln 3ln 5x y z ==,则( )A .235x y z <<B .523z x y <<C .352y z x <<D .325y x z <<11.已知双曲线C:22221x y a b -=(0a >,0b >)的左焦点为F ,右顶点为A ,直线212y x =+过点F 且与直线y x =交于点P ,FPO APO ∠=∠(O 为坐标原点),则C 的离心率为( ) A .2B .2C .5D .2212.已知函数()()x f x ae a =∈R 的图象经过点(2,1)P ,若函数()|()2ln |g x f x x t =-+有四个零点,则实数t 的取值X 围为( )A .[12ln 2,0)-B .(12ln 2,0)-C .(,12ln 2]-∞-D .(,12ln 2)-∞- 二、填空题:本大题共4小题,每小题5分.13.已知变量x ,y 满足约束条件1101x y x x y +≤⎧⎪+≥⎨⎪-≤⎩,则23z x y =+的最大值为______.14.若二项式61()(0)x a a x->的展开式中的常数项为1516,则a =. 15.设A ,B ,C ,D 为球O 的球面上的四个点,满足2AB AC BC ===,3DC BD ==.若四面体ABCD 的表面积为332+,则球O 的表面积为______.16.在数列{}n a 中,14a =,26a =,且当2n ≥时,149n n a a +=-,若n T 是数列{}n b 的前n 项和,19(3)n n n n a b a a +-=,则当175(3)()8n n a T λ+=-⋅-为整数时,n λ=.三、解答题:本大题共6大题,共70分.17.(12分)已知ABC △的三个内角A ,B ,C 对应的边分别为a ,b ,c ,33cos a c B =+sin b C .(1)求角C 的大小;(2)如图,设P 为ABC △内一点,1PA =,2PB =,且πAPB ACB ∠+∠=,求AC BC +的最大值.18.(12分)如图,在四棱柱1111ABCD A B C D -中,平面11BCC B ⊥平面ABCD ,CD AD ⊥,AB AD ⊥,12BC CD ==,1AD AB ==,12CC =.(1)证明:AD ⊥平面11CDD C ; (2)求二面角11A C D B --的余弦值.19.(12分)近年来,高铁的发展逐渐改变了人们的出行方式,我国2015-2019年高铁运营里程的数据如下表所示. 年份 2015 2016 2017 2018 2019 年份代码x12345(2)每一年与前一年的高铁运营里程之差即为该年新增的里程,若用2016-2019年每年新增里程的频率代替之后每年新增相应里程的概率,求2023年中国高铁运营里程大于或等于5万千米的概率.附:线性回归方程ˆˆˆya bx =+中斜率和截距的最小二乘估计公式分别为:1221ˆni ii nii x y nxybxnx ==-=-∑∑,ˆˆay bx =-20.(12分)已知椭圆2222:1(0)x y C a b a b +=>>经过点1,2P ⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭,且离心率2e =. (1)求椭圆C 的标准方程;(2)若斜率为k 且不过点P 的直线l 交C 于,A B 两点,记直线PA ,PB 的斜率分别为1k ,2k ,且120k k +=,求直线l 的斜率k .21.(12分)已知函数()()ln 0af x ax x a =>.(1)当1a =时,求曲线()y f x =在x e =处的切线方程; (2)若()xf x xe ≤对于任意的1x >都成立,求a 的最大值.请考生在22、23两题中任选一题作答,如果多做,则按所做的第一题记分.22.(10分)在平面直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为1cos 1sin .x t y t αα=+⎧⎨=+⎩,(t 为参数,0πα≤<),以原点为极点,以x 轴正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 的极坐标方程为22123sin ρθ=+,直线l 与曲线C 的交点为A ,B . (1)若π2α=,求AB ; (2)设点()1,1P ,求PA PB PA PB-的最小值.23.(10分)已知()10f x x x =+-,()10g x x x =--. (1)若()()g x m f x ≤≤恒成立,求m 的值;(2)在(1)的条件下,若正数a ,b 满足43a b m +=,求1312a b+++的最小值.一、选择题1.【详解】因为{}1,B y y x x A ==+∈,故当1x =±时,2y =,当2x =±时,3y =,当0x =时,1y =,所以{}1,2,3B =,所以{}1,2AB =,故选:C.2.【详解】由()11i z +=得()()()1111111122-===-++-i z i i i i ,所以则z 的虚部为12-.故选:C 3.【详解】设数列{}n a 的公比为q ,因为341a a q =,所以3q =,所以24352299a a q q +=+=.故选C4.【详解】当1x ≠±时,()()()()22sin sin 11x xf x f x x x --==-=----,所以()f x 为奇函数,排除D ;当()()0,11,πx ∈⋃时,()0f x >,排除BC ,故选:A.5.【详解】因为双曲线221(0)x y m m-=>的焦距为4,所以2412m ⎛⎫+= ⎪⎝⎭,则3m =,则该双曲线的渐近线方程为y x ==.故选:B.6.【详解】()sin cos f x x α=+,()sin f x x '∴=-,()sin 1f αα'∴=-=,即sin 1α=-,[0,2)απ∈,32πα∴=.故选: D. 7.【详解】解:∵a b ⊥,∴220xy -=,∴1xy=.∴23x y +≥=23x y==∴(327a b x +=+≥.故选:A .8.【详解】因为输入的,m n 分别为272,153, 第一次循环119r =,m =153,n =119, 第二次循环34r =,m =119,n =34, 第三次循环17r =,m =34,n =17, 第四次循环0r =,m =17, 故选:B9.【解析】由已知得,这15项“世界互联网领先科技成果”中有5项成果属于芯片领域.记“从这15项‘世界互联网领先科技成果’中任选3项,至少有一项属于‘芯片领域’”为事件A ,则A 为“选出的3项都不属于‘芯片领域’”, 因为()9124315310==C C A P ,所以24()1()6791191P A P A =-=-=.故选A.10.【详解】22ln 3ln 9133ln 2ln 8x y ==>,得23x y >;由22ln 5ln 25155ln 2ln 32x z ==<,得52z x >. 从而可得325y x z <<.故选:D. 11.【解析】由题意直线1y x =+过点F,则()F , 因为FPO APO ∠=∠,所以直线PA 与PF 关于直线y x =对称, 则点(),0A a 关于y x =的对称点()0,a在直线12y x =+上,01a+=,解得1a =,因此双曲线C的离心率为c e a ==故选:A. 12.【解析】由已知得(2)1f =,即21ae =,解得21a e =,故21()x f x e e =, 所以21()|2ln |xg x e x t e=-+, 易知函数21()|2ln |x g x e x t e =-+的零点个数,即21|2ln |xy e x e =-的图象与直线y t =-的交点个数,所以设21()2ln (0)x p x e x x e =->,则212()x p x e e x'=-.记212()(0)x q x e x e x =->,显然2为该函数的一个零点,即(2)0q =,又2212()0x q x e e x'=+>恒成立,故函数()q x 在(0,)+∞上单调递增,所以函数()q x 在(0,)+∞上只有一个零点2.当(0,2)x ∈时,()0q x <,即()0p x '<,所以函数()p x 单调递减; 当(2,)x ∈+∞时,()0q x >,即()0p x '>,所以函数()p x 单调递增, 所以()p x 的最小值为221(2)2ln 212ln 20p e e=⨯-=-<.如图,作出函数21|2ln |xy e x e=-的图象以及直线y t =-, 因为函数21|2ln |xy e x e=-的图象与直线y t =-有四个不同的交点, 所以数形结合可知02ln 21t <-<-,解得12ln 20t -<<.故选:B. 二、填空题13.【详解】作出不等式组表示的平面区域,如图所示, 易得1,0A ,()1,2B -,()1,2C --, 由23z x y =+,得233z y x =-+,平移直线233zy x =-+(图中虚线), 当直线233zy x =-+经过点B 时,直线在y 轴上的截距最大,目标函数有最大值, 此时最大值为()21324max z =⨯-+⨯=.故答案为:4.14.【详解】二项展开式的通项公式为36621661C (C ()r rrrr r r T xx a a x--+==-,令3602r -=,解得4r =,故4456411515C ()16T a a =-==,所以416a =,故24a =, 又0a >,所以2a =.15.【详解】由题意知,ABC 是等边三角形,2323ABCS=⨯=,BCD △是等腰三角形,123122BCD S =⨯⨯-=△.所以3ABD ACD S S ==△△,即11sin sin 322AB BD ABD AC CD ACD ⨯∠=⨯∠=,所以90ABD ACD ∠=∠=︒,则AD 的中点O 到A ,B ,C ,D 四点的距离均为722AD =,所以球O 的表面积为7π. 故答案为:7π.16.【详解】当2n ≥时,由149n n a a +=-,得134(3)n n a a +-=-,又233a -=,所以数列{3}n a -从第二项起是首项为3,公比为4的等比数列, 则2343n n a -=⨯+,2n ≥,所以24,1343,2n n n a n -=⎧=⎨⨯+≥⎩. 当1n =时,1138T b ==,217155(3)()82a T λ=-⋅-=∉Z ,不符合题意, 因为2n ≥时,221213411(41)(41)4141n n n n n n b -----⨯==-++++, 所以当2n ≥时,1232221323131111()()841414141n n T b b b b ----=++++=+-+-+++++2111171()4141841n n n ---+-=-+++, 则111115534154141n n n λ---=⨯⨯⨯=-++, 因为λ是整数,所以141n -+是15的因数,所以141n -+为1,3,5或15,易知当且仅当2n =时,11541n -+是整数,此时12λ=,24n λ=.三、解答题17.【解析】(1cos sin B b C =+cos sin sin A C B B C =+,)cos sin sin B C C B B C +=+,cos sin cos )cos sin sin B C C B C B B C +=+,cos sin sin B C B C =,易知sin 0B ≠,∴tan C = 又(0,π)C ∈,∴π3C =. (2)由(1)与πAPB ACB ∠+∠=,得2π3APB ∠=, 在PAB △中,由余弦定理,得2222π2cos 14212cos73AB PA PB PA PB APB =+-⋅∠=+-⨯⨯⨯=, 又在ABC △中,22222cos ()3AB AC BC AC BC ACB AC BC AC BC =+-⋅∠=+-⋅222()()3()24AC BC AC BC AC BC ++≥+-=,∴AC BC +≤当且仅当AC =BC 时取等“=”)所以AC BC +的最大值为. 18.【解析】(1)易知四边形ABCD 为直角梯形,则由1AB AD ==,2CD =,得BD BC ==又1CC =12C B =,所以2211C B C C BC 2=+,即1C C BC ⊥,又平面11BCC B ⊥平面ABCD ,平面11BCC B ABCD BC =,所以1C C ⊥平面ABCD ,所以1C C AD ⊥, 又CD AD ⊥,1CDC C C =,所以AD ⊥平面11CDD C .(2)由(1)知1CC ⊥平面ABCD ,所以1DD ⊥平面ABCD ,又AD DC ⊥,故以点D 为原点,DA ,DC ,1DD 所在直线分别为x ,y ,z 轴建立空间直角坐标系D xyz -,如图所示,则(0,0,0)D ,1A ,1(0,C ,(1,1,0)B ,故11(1,2,0)AC =-,1(0,2,2)C D =--,(1,1,0)DB =.设平面11AC D 的法向量为111(,,)x y z =m ,平面1BDC 的法向量为222(,,)x y z =n ,由11100C D A C ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩m m ,得111122020y z x y ⎧--=⎪⎨-+=⎪⎩,令11y =,则12x =,12z =-,故(2,1,2)=-m ;由100C D DB ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩n n ,得22222200y z x y ⎧--=⎪⎨+=⎪⎩,令21x =,则21y =-,22z =,故(1,1,2)=-n ,于是2127cos ,||||1472⋅--〈〉===-⋅⨯m n m n m n ,易知二面角11A C D B --是锐二面角,故二面角11A C D B --的余弦值等于714.19.【解析】(1)由表格中的数据,可得()11234535x =⨯++++=, ()11.92.2 2.5 2.93.5 2.65y =⨯++++=,511 1.92 2.23 2.54 2.95 3.542.9i ii x y==⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=∑,521149162555ii x==++++=∑,所以242.953 2.6ˆ0.395553b-⨯⨯==-⨯,则ˆ 2.60.393 1.43a=-⨯=, 所以y 关于x 的线性回归方程为ˆ0.39 1.43yx =+. (2)设每年新增高铁运营里程为X 万千米,由条件知X 的分布列为X0.3 0.4 0.6则2020-2023年每年新增的高铁运营里程有三种情况:0.34⨯,0.330.4⨯+,0.320.42⨯+⨯.相应概率为43221244111119C C 2242432⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫+⨯+=⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭. 故2023年中国高铁运营里程大于或等于5万千米的概率:.32233291=-20.【解析】(1)因为P ⎛ ⎝⎭在椭圆C 上,所以221112a b +=, 又2c e a==,222a b c =+,由上述方程联立可得22a =,21b =, 所以椭圆的标准方程为2212x y +=.(2)设直线PA的方程为()11y k x =-, 设()11,A x y ,()22,B x y ,由122(1)212y k x x y ⎧-=-⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩消y 得:())222111111222210k x k k x k +++--=,所以111x ⨯=,因为120k k +=,所以21k k =-, 同理可得21122121112k x k +-⋅=+,因为2112214212k x x k-+=+,1122112x x k --=+, 所以()1111211121121212122k x k k x k k x x k y y k x x x x x x ⎛--++ +--⎝⎭===---22422122k k k k--+===.21.【解析】(1)当1a=时,()lnf x x x=,得()ln1f x x'=+,则()f e e=,()2f e'=,所以()y f x=在x e=处的切线方程为:2y x e=-. (2)当0a>且1x>时,由于()ln ln ln lnx a x a a x a a x xf x xe ax x xe x x xe x x e e≤⇔≤⇔≤⇔≤⋅,构造函数()lng x x x=,得()ln10g x x'=+>在1x>上恒成立,所以()lng x x x=在()1,+∞上单调递增,()()()ln lnx a a x x a xf x xe x x e eg x g e≤⇔≤⋅⇔≤,由于()xf x xe≤对任意的1x>都成立,又1ax>,e1x>,再结合()g x的单调性知道:a xx e≤对于任意的1x>都成立,即lnxax≤对于任意的1x>都成立.令()ln xxxϕ=,得()()2ln1lnxxxϕ-'=,由()0x x eϕ'>⇒>,由()01x x eϕ'<⇒<<,则()xϕ在()1,e上单调递减,在(),e+∞上单调递增,故()()minx e eϕϕ==,故a e≤,所以a的最大值为e.22.【解析】(1)由曲线C的极坐标方程得2223sin12ρρθ+=,化为直角坐标方程为()222312++=x y y,即223412x y+=.将直线l的参数方程代入其中,得()()2223cos4sin6cos8sin50t tαααα+++-=.当π2α=时,上述方程即24850t t+-=,解得112t=,252t=-,所以123AB t t=-=.(2)由根与系数的关系可知:12226cos8sin3cos4sint tαααα++=-+,122253cos4sint tαα=-+,所以()12125516cos 8sin 210sin PA PB t t t t PA PBαααϕ===≥+++-,其中3tan 4ϕ=,当π2αϕ+=时取等号,所以PA PB PA PB -的最小值为12.23.【解析】(1)因为()()101010f x x x x x =+-≥--=,()()101010g x x x x x =--≤--=,所以10m =.(2)设1c a =+,2d b =+,则43104320c d a b +=++=, 则()13113112343132020c d c d c d c d d c ⎛⎫⎛⎫+=++=++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭1513204⎛≥+= ⎝, 当且仅当2d c =,即1a =,2b =时,等号成立.所以1312a b+++的最小值为54.。