2013北京海淀区高三一模数 学 (理科)2013.4本试卷共4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。
一、选择题:本大题共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.集合2{6},{30}A x x B x x x =∈≤=∈->N|R|,则A B = A.{3,4,5} B.{4,5,6} C.{|36}x x <≤ D.{|36}x x ≤<2.在极坐标系中, 曲线4cos ρθ=围成的图形面积为 A.π B.4 C.4π D.163.某程序的框图如图所示,执行该程序, 若输入的x 值为5,则输出的y 值为 A.2- B. 1- C.12D.2 4.不等式组1,40,0x x y kx y ≥⎧⎪+-≤⎨⎪-≤⎩表示面积为1的直角三角形区域,则k 的值为A.2- B. 1- C. 0 D.1 5. 若向量,a b 满足||||||1==+=a b a b ,则⋅a b 的值为 A.12-B.12C.1-D. 1 6. 一个盒子里有3个分别标有号码为1,2,3的小球,每次取出一个,记下它的标号后再放回盒子中,共取3次,则取得小球标号最大值是3的取法有 A.12种 B. 15种 C. 17种 D.19种7. 抛物线24y x =的焦点为F ,点(,)P x y 为该抛物线上的动点,又点(1,0)A -,则||||PF PA 的最小值是 A.128. 设123,,l l l 为空间中三条互相平行且两两间的距离分别为4,5,6的直线.给出下列三个结论: ①i i A l ∃∈(1,2,3)i =,使得123A A A ∆是直角三角形; ②i i A l ∃∈(1,2,3)i =,使得123A A A ∆是等边三角形;③三条直线上存在四点(1,2,3,4)i A i =,使得四面体1234A A A A 为在一个顶点处的三条棱两两互相垂直的四面体.其中,所有正确结论的序号是A. ①B.①②C. ①③D. ②③二、填空题:本大题共6小题,每小题5分,共30分.9.在复平面上,若复数+ i a b (,a b ∈R )对应的点恰好在实轴上,则b =_______. 10.等差数列{}n a 中,34259,18a a a a +==, 则16_____.a a = 11.如图,AP 与O 切于点A ,交弦DB 的延长线于点P ,过点B 作圆O 的切线交AP 于点C . 若90ACB ∠=︒,3,4BC CP ==, 则弦DB 的长为_______.12.在ABC ∆中,若4,2,a b ==1cos 4A =-,则_____,sin ____.c C ==13.已知函数22, 0,()3, 0xa x f x x ax a x ⎧-≤⎪=⎨-+>⎪⎩有三个不同的零点,则实数a 的取值范围是_____.14.已知函数π()sin2f x x =,任取t ∈R ,定义集合: {|t A y =()y f x =,点(,())P t f t ,(,())Q x f x满足||PQ ≤.设, t t M m 分别表示集合t A 中元素的最大值和最小值,记()t t h t M m =-. 则 (1)函数()h t 的最大值是_____;(2)函数()h t 的单调递增区间为________.三、解答题: 本大题共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.(本小题满分13分)已知函数2()2cos )f x x x =--. (Ⅰ)求π()4f 的值和()f x 的最小正周期;D CBPA O(Ⅱ)求函数()f x 在区间[,]63ππ-上的最大值和最小值.16.(本小题满分13分)在某大学自主招生考试中,所有选报II 类志向的考生全部参加了“数学与逻辑”和“阅读与表达”两个科目的考试,成绩分为A,B,C,D,E 五个等级. 某考场考生两科的考试成绩的数据统计如下图所示,其中“数学与逻辑”科目的成绩为B 的考生有10人. (I )求该考场考生中“阅读与表达”科目中成绩为A 的人数;(II )若等级A ,B ,C ,D ,E 分别对应5分,4分,3分,2分,1分. (i )求该考场考生“数学与逻辑”科目的平均分;(ii)若该考场共有10人得分大于7分,其中有2人10分,2人9分,6人8分. 从这10人中随机抽取两人,求两人成绩之和的分布列和数学期望.17.(本小题满分14分)在四棱锥P ABCD -中,PA ⊥平面ABCD ,ABC ∆是正三角形,AC 与BD 的交点M 恰好是AC 中点,又4PA AB ==,120CDA ∠= ,点N 在线段PB上,且PN = (Ⅰ)求证:BD PC ⊥; (Ⅱ)求证://MN 平面PDC ; (Ⅲ)求二面角A PC B --的余弦值.18.(本小题满分13分)已知函数2()ln f x x ax bx =++(其中,a b 为常数且0a ≠)在1x =处取得极值. (I) 当1a =时,求()f x 的单调区间;(II) 若()f x 在(]0,e 上的最大值为1,求a 的值.19.(本小题满分14分)已知圆M :222(x y r +=(0r >).若椭圆C :22221x y a b+=(0a b >>)的右顶点为圆M (I )求椭圆C 的方程;(II )若存在直线l :y kx =,使得直线l 与椭圆C 分别交于A ,B 两点,与圆M 分别交于G ,H 两点,点G 在线段AB 上,且AG BH =,求圆M 半径r 的取值范围.20.(本小题满分13分)设(,),(,)A A B B A x y B x y 为平面直角坐标系上的两点,其中,,,A A B B x y x y ∈Z .令B A x x x ∆=-,B A y y y ∆=-,若x ∆+=3y ∆,且||||0x y ∆⋅∆≠,则称点B 为点A 的“相关点”,记作:()B A τ=. 已知0P 0000(,)(,)x y x y ∈ Z 为平面上一个定点,平面上点列{}i P 满足:1()i i P P τ-=,且点i P 的坐标为(,)i i x y ,其中1,2,3,...,i n =.(Ⅰ)请问:点0P 的“相关点”有几个?判断这些“相关点”是否在同一个圆上,若在同一个圆上,写出圆的方程;若不在同一个圆上,说明理由; (Ⅱ)求证:若0P 与n P 重合,n 一定为偶数;(Ⅲ)若0(1,0)P ,且100n y =,记0ni i T x ==∑,求T 的最大值.2013北京海淀区高三一模数 学 (理) 参考答案及评分标准2013.4说明: 合理答案均可酌情给分,但不得超过原题分数. 一、选择题(本大题共8小题,每小题5分,共40分)二、填空题(本大题共6小题,每小题5分, 有两空的小题,第一空3分,第二空2分, 共30分)三、解答题(本大题共6小题,共80分) 15.(本小题满分13分)解:(I )因为2()2cos )f x x x =--22= 2(3sin cos cos )x x x x -+-22(12sin )x x =-+………………2分 2= 12sin x x -9.0 10.14 11.24512.3, 13.491a <≤ 14.2,(21,2), Z k k k -∈cos2x x =………………4分 π= 2sin(2)6x + (6)分所以πππ2π()2sin(2)2sin 4463f =⋅+==分 所以 ()f x 的周期为2π2π= π||2T ω==………………9分 (II )当ππ[,]63x ∈-时,π2π2[,]33x ∈-,ππ5π(2)[,]666x +∈- 所以当π6x =-时,函数取得最小值π()16f -=-………………11分 当π6x =时,函数取得最大值π()26f =………………13分 16.解:(I)因为“数学与逻辑”科目中成绩等级为B 的考生有10人, 所以该考场有100.2540÷=人………………1分所以该考场考生中“阅读与表达”科目中成绩等级为A 的人数为40(10.3750.3750.150.025)400.0753⨯----=⨯=………………3分(II) 求该考场考生“数学与逻辑”科目的平均分为1(400.2)2(400.1)3(400.375)4(400.25)5(400.075)2.940⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=………………7分(Ⅲ)设两人成绩之和为ξ,则ξ的值可以为16,17,18,19,20………………8分2621015(16)45C P C ξ===, 116221012(17)45C C P C ξ===11262222101013(18)45C C C P C C ξ==+=, 11222104(19)45C C P C ξ=== 222101(20)45C P C ξ===所以ξ的分布列为………………11分 所以1512134186161718192045454545455E ξ=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯= 所以ξ的数学期望为865………………13分 17.证明:(I) 因为ABC ∆是正三角形,M 是AC 中点, 所以BM AC ⊥,即BD AC ⊥………………1分又因为PA ABCD ⊥平面,BD ⊂平面ABCD ,PA BD ⊥………………2分 又PA AC A = ,所以BD⊥平面PAC ………………3分又PC ⊂平面PAC ,所以BD PC ⊥………………4分(Ⅱ)在正三角形ABC 中,BM =分在ACD ∆中,因为M 为AC 中点,DM AC ⊥,所以AD CD =120CDA ∠= ,所以DM =:3:1BM MD =………………6分 在等腰直角三角形PAB 中,4PA AB ==,PB =所以:3:1BN NP =,::BN NP BM MD =,所以//MN PD ………………8分 又MN ⊄平面PDC ,PD ⊂平面PDC ,所以//MN 平面PDC ………………9分 (Ⅲ)因为90BAD BAC CAD ∠=∠+∠= ,所以AB AD⊥,分别以,AB AD AP , 为x 轴, y 轴, z 轴建立如图的空间直角坐标系,所以(4,0,0),(0,0,4)B C D P由(Ⅱ)可知,yx(4,3DB =- 为平面PAC 的法向量………………10分4)PC =- ,(4,0,4)PB =-设平面PBC 的一个法向量为(,,)n x y z =,则00n PC n PB ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩,即240440x z x z ⎧+-=⎪⎨-=⎪⎩, 令3,z =则平面PBC的一个法向量为n =………………12分设二面角A PC B --的大小为θ,则cos n DB n DBθ⋅==⋅所以二面角A PC B --余弦值为7………………14分18. 解:(I )因为2()ln ,f x x ax bx =++所以1()2f x ax b x'=++………………2分 因为函数2()ln f x x ax bx =++在1x =处取得极值(1)120f a b '=++=………………3分 当1a =时,3b =-,2231()x x f x x-+'=,'(),()f x f x 随x 的变化情况如下表:………………5分所以()f x 的单调递增区间为1(0,)2,1+∞(,) 单调递减区间为1(,1)2………………6分(II)因为222(1)1(21)(1)()ax a x ax x f x x x-++--'==令()0f x '=,1211,2x x a==………………7分 因为()f x 在 1x =处取得极值,所以21112x x a=≠= 当102a<时,()f x 在(0,1)上单调递增,在(1,e]上单调递减 所以()f x 在区间(]0,e 上的最大值为(1)f ,令(1)1f =,解得2a =-………………9分 当0a >,2102x a=> 当112a <时,()f x 在1(0,)2a 上单调递增,1(,1)2a上单调递减,(1,e)上单调递增 所以最大值1可能在12x a=或e x =处取得 而2111111()ln ()(21)ln 10222224f a a a a a a a a=+-+=--< 所以2(e)lne+e (21)e 1f a a =-+=,解得1e 2a =-………………11分 当11e 2a ≤<时,()f x 在区间(0,1)上单调递增,1(1,)2a 上单调递减,1(,e)2a上单调递增 所以最大值1可能在1x =或e x =处取得 而(1)ln1(21)0f a a =+-+< 所以2(e)lne+e (21)e 1f a a =-+=, 解得1e 2a =-,与211e 2x a<=<矛盾………………12分 当21e 2x a=≥时,()f x 在区间(0,1)上单调递增,在(1,e)单调递减, 所以最大值1可能在1x =处取得,而(1)ln1(21)0f a a =+-+<,矛盾ABG H 综上所述,12a e =-或2a =-. ………………13分 19.(本小题满分14分) 解:(I )设椭圆的焦距为2c ,因为a =,c a =1c =,所以1b =. 所以椭圆C :2212x y +=………………4分(II )设A (1x ,1y ),B (2x ,2y )由直线l 与椭圆C 交于两点A ,B ,则22220y kxx y =⎧⎨+-=⎩ 所以22(12)20k x +-= ,则120x x +=,122212x x k =-+………………6分所以AB ==分点M0)到直线l的距离d =则GH =分显然,若点H 也在线段AB 上,则由对称性可知,直线y kx =就是y 轴,矛盾,所以要使AG BH =,只要AB GH =所以222228(1)24()121k k r k k +=-++22424222424222(1)2(331)2(1)112231231k k k k k r k k k k k k +++=+==+++++++………………11分 当0k =时,r =分当0k ≠时,2112(1)2(1)31322r k k =+<+=++又显然24212(1)2132r k k =+>++,<r ≤<分 20.解:(Ⅰ)因为x ∆+=3(,y x y ∆∆∆为非零整数) 故1,2x y ∆=∆=或2,1x x ∆=∆=,所以点0P 的相关点有8个………………2分 又因为22()()5x y ∆+∆=,即221010()()5x x y y -+-=所以这些可能值对应的点在以0P………………4分 (Ⅱ)依题意(,)n n n P x y 与000(,)P x y 重合则1-12211000()()...()()n n n n n x x x x x x x x x x x --=-+-++-+-+=, 1-12211000()()...()()n n n n n y y y y y y y y y y y --=-+-++-+-+= 即1-122110()+()+...+()+()=0n n n n x x x x x x x x ------,1-122110()+()+...+()+()=0n n n n y y y y y y y y ------两式相加得1112-121010[()+()]+[()+()]+...+[()+()]=0n n n n n n n n x x y y x x y y x x y y -----------(*) 因为11,3(1,2,3,...,)Z i i i i i i x y x x y y i n --∈-+-==,故11()+()(=1,2,3,...,)i i i i x x y y i n ----为奇数,于是(*)的左边就是n 个奇数的和,因为奇数个奇数的和还是奇数, 所以n 一定为偶数………………8分(Ⅲ)令11,,i i i i i i x x x y y y --∆=-∆=-(1,2,3,...,)i n =,依题意11210()()...()100n n n n y y y y y y ----+-++-=,因为0n i i T x===∑012n x x x x ++++112121(1)(1)(1)n x x x x x x =++∆++∆+∆+++∆+∆++∆ 121(1)n n n x n x x =++∆+-∆++∆ ………………10分因为有3i i x y ∆∆=+,且i i x y ∆∆,为非零整数,所以当2i x ∆=的个数越多,则T 的值越大,而且在123,,,..,n x x x x ∆∆∆∆这个序列中,数字2的位置越靠前,则相应的T 的值越大 而当i y ∆取值为1或1-的次数最多时,i x ∆取2的次数才能最多,T 的值才能最大. 当100n =时,令所有的i y ∆都为1,i x ∆都取2,则1012(12100)10201T =++++= .当100n >时,若*2(50,)n k k k =>∈N ,此时,i y ∆可取50k +个1,50k -个1-,此时i x ∆可都取2,()S n 达到最大 此时T =212((1)1)21n n n n n +++-++=++ .若*21(50,)n k k k =+≥∈N ,令2n y ∆=,其余的i y ∆中有49k -个1-,49k +个1. 相应的,对于i x ∆,有1n x ∆=,其余的都为2,则212((1)1)12T n n n n n =+++-++-=+当50100n ≤<时,令1,2100,2,2100,i i y i n y n i n ∆=≤-∆=-<≤ 则相应的取2,2100,1,2100,i i x i n y n i n ∆=≤-∆=-<≤则T =1n ++2((1)(101))n n n +-+- ((100)(99)1)n n +-+-+ 2205100982n n +-= 综上,22220510098, 50100,2(1), 100+2, 100n n n T n n n n n ⎧+-≤<⎪⎪⎪=+≥⎨⎪≥⎪⎪⎩且为偶数,且为奇数.………………13分。