2019届高考理科数学第二专题整合检测题24
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突破练(一)1.已知函数f (x )=sin x ·cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -π6+cos 2x -12.(1)求函数f (x )的最大值,并写出f (x )取最大值时x 的取值集合;(2)在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,若f (A )=12,b +c =3.求a 的最小值.解 (1)f (x )=sin x ⎝ ⎛⎭⎪⎫32cos x +12sin x +cos 2x -12=32sin x cos x +12cos 2x =12⎝ ⎛⎭⎪⎫32sin 2x +12cos 2x +14=12sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π6+14. ∴函数f (x )的最大值为34.当f (x )取最大值时sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π6=1, ∴2x +π6=2k π+π2(k ∈Z ),解得x =k π+π6,k ∈Z . 故x的取值集合为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x =k π+π6,k ∈Z .(2)由题意f (A )=12sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2A +π6+14=12, 化简得sin (2A +π6)=12.∵A ∈(0,π),∴2A +π6∈(π6,13π6),∴2A +π6=5π6, ∴A =π3.在△ABC 中,根据余弦定理,得a 2=b 2+c 2-2bc cos π3=(b +c )2-3bc .由b +c =3,知bc ≤⎝⎛⎭⎪⎫b +c 22=94,即a 2≥94. ∴当b =c =32时,a 取最小值32.2.某市为“市中学生知识竞赛”进行选拔性测试,且规定:成绩大于或等于90分的有参赛资格,90分以下(不包括90分)的被淘汰,若有500人参加测试,学生成绩的频率分布直方图如图.(1)求获得参赛资格的人数;(2)根据频率分布直方图,估算这500名学生测试的平均成绩;(3)若知识竞赛分初赛和复赛,在初赛中每人最多有5次选题答题的机会,累计答对3题或答错3题即终止,答对3题者方可参加复赛,已知参赛者甲答对每一个问题的概率都相同,并且相互之间没有影响,已知他连续两次答错的概率为19,求甲在初赛中答题个数ξ的分布列及数学期望E (ξ).解 (1)由频率分布直方图得,获得参赛资格的人数为500×(0.005 0+0.004 3+0.003 2)×20=125人.(2)设500名学生的平均成绩为x ,则x =[(30+50)×0.0 065+(50+70)× 0.0 140+(70+90)×0.0 170+(90+110)×0.0 050+(110+130)×0.0 043+(130+150)×0.0 032]×12×20=74.84分.(3)设学生甲答对每道题的概率为P (A ),则[1-P (A )]2=19,P (A )=23.学生甲答题个数ξ的可能值为3,4,5. 则P (ξ=3)=⎝ ⎛⎭⎪⎫233+⎝ ⎛⎭⎪⎫133=13,P (ξ=4)=C 13⎝ ⎛⎭⎪⎫13⎝ ⎛⎭⎪⎫233+C 13⎝ ⎛⎭⎪⎫23⎝ ⎛⎭⎪⎫133=1027,P (ξ=5)=C 24⎝ ⎛⎭⎪⎫132⎝ ⎛⎭⎪⎫232=827.所以ξ的分布列为E (ξ)=3×13+4×1027+5×827=10727.3.数列{a n }的前n 项和为S n ,若a n +1=-4S n +1,a 1=1. (1)求数列{a n }的通项公式;(2)设b n =na n ,求数列{b n }的前n 项和T n . 解 (1)当n ≥2时,a n =-4S n -1+1, 又a n +1=-4S n +1,∴a n +1-a n =-4a n ,即a n +1a n =-3,n ≥2,又a 2=-4a 1+1=-3,a 1=1,∴数列{a n }是首项为a 1=1,公比为q =-3的等比数列, ∴a n =(-3)n -1.(2)由(1)可得b n =n ·(-3)n -1,T n =1·(-3)0+2·(-3)1+3·(-3)2+…+(n -1)·(-3)n -2+n ·(-3)n -1, -3T n =1·(-3)1+2·(-3)2+…+(n -2)·(-3)n -2+(n -1)·(-3)n -1+n (-3)n , ∴4T n =1+(-3)1+(-3)2+…+(-3)n -1-n ·(-3)n , 所以,T n =1-(4n +1)(-3)n 16.4.如图,在直角梯形ABCP 中,AP ∥BC ,AP ⊥AB ,AB =BC =12AP =2,D 是AP 的中点,E 、G 分别为PC 、CB 的中点,F 是PD 上的点,将△PCD 沿CD 折起,使得PD ⊥平面ABCD .(1)若F 是PD 的中点,求证:AP ∥平面EFG ;(2)当二面角G -EF -D 的大小为π4时,求FG 与平面PBC 所成角的余弦值.(1)证明 F 是PD 的中点时,EF ∥CD ∥AB ,EG ∥PB ,∴AB ∥平面EFG ,PB ∥平面EFG ,AB ∩PB =B ,∴平面P AB ∥平面EFG ,AP ⊂平面P AB ,∴AP ∥平面EFG .(2)解 建立如图所示的坐标系,则有G (1,2,0),C (0,2,0),P (0,0,2),E (0,1,1),B (2,2,0),设F (0,0,a ),GF →=(-1,-2,a ),GE →=(-1,-1,1),设平面EFG的法向量n 1=(x ,y,1),则有 ⎩⎨⎧-x -2y +a =0,-x -y +1=0, 解得⎩⎨⎧x =2-a ,y =a -1,∴n 1=(2-a ,a -1,1).取平面EFD 的法向量n 2=(1,0,0),依题意, cos 〈n 1,n 2〉=2-a (2-a )2+(a -1)2+1=22, ∴a =1,于是GF→=(-1,-2,1).设平面PBC 的法向量n 3=(m ,n,1),PC →=(0,2,-2),BC →=(-2,0,0),则有 ⎩⎨⎧ 2n -2=0,-2m =0,解得⎩⎨⎧m =0,n =1.∴n 3=(0,1,1).设FG 与平面PBC 所成角为θ,则有sin θ=|cos 〈GF →,n 3〉|=16·2=36,故有cos θ=336.5.过抛物线y 2=4x 的焦点F 作倾斜角为锐角的直线l ,l 与抛物线的一个交点为A ,与抛物线的准线交于点B ,且AF→=FB →.(1)求以AB 为直径的圆被抛物线的准线截得的弦长;(2)平行于AB 的直线与抛物线相交于C 、D 两点,若在抛物线上存在一点P ,使得直线PC 与PD 的斜率之积为-4,求直线CD 在y 轴上截距的最大值. 解 (1)过A 作y 2=4x 准线的垂线AH ,垂足为H ,则|AH |=|AF |=12|AB |,所以直线AB 的方程为y =3(x -1),所以B (-1,-23),|BF |=4,所以,以AB 为直径的圆为(x -1)2+y 2=16,所以,截得的弦长为4 3.(2)设直线CD :y =3x +m ,P ⎝ ⎛⎭⎪⎫y 204,y 0,C ⎝ ⎛⎭⎪⎫y 214,y 1,D ⎝ ⎛⎭⎪⎫y 224,y 2, 把y =3x +m 代入y 2=4x ,消去x 得,3y 2-4y +4m =0,则y 1+y 2=43,y 1·y 2=4m3, Δ=16-163m >0,所以m <33, 所以,k PC ·k PD =4y 1+y 0·4y 2+y 0=-4, 所以y 1·y 2+y 0(y 1+y 2)+y 20=-4,所以y 20+4y 03+4m3=-4, 所以3y 20+4y 0+(4m +43)=0.所以Δ=16-43(4m +43)≥0,所以m ≤-23 3当m =-233时,直线CD :y =3x -233,所以直线在y 轴上截距最大值为-23 3.6.已知函数f(x)=ln x.(1)求证:当0<x<1时,f(1+x)<x-x3 6;(2)设g(x)=ax-(x+1)f(x+1),若g(x)的最大值不大于0,求a的取值集合;(3)求证:(1+1)(1+12) (1)1n)>e n-25(n∈N*).(1)证明要证f(x+1)<x-16x3(0<x<1),即证:ln(x+1)<x-16x3(0<x<1),设u(x)=x-16x3-ln(x+1)(0<x<1),则u′(x)=-x(x+2)(x-1)2(x+1)>0,所以,u(x)在(0,1)递增,即u(x)>u(0)=0.从而f(x+1)<x-16x3(0<x<1)成立.(2)解g(x)=ax-(x+1)ln(x+1),∴g′(x)=a-[1+ln(x+1)],令g′(x0)=0,则x0=e a-1-1.∴g(x)max=极大值0a-1=x,则a=x+1,∴g(x)max=e x-(x+1),设h(x)=e x-(x+1),则h′(x)=e x-1.令h′(x)=0,则x=0.所以,h(x)又因为g(x)max=e a-1-a≤0,所以,e a-1-a=0,即:a=1.(3)证明 要证(1+1)⎝ ⎛⎭⎪⎫1+12…+⎝⎛⎭⎪⎫1+1n >e,即证:ln(1+1)+ln ⎝⎛⎭⎪⎫1+12+…+ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1n >n -25, 由(2)可知ln(x +1)≥x x +1,令x =1n, 当n ≥3时,ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1n ≥11+n >1n -1+n=n -n -1,所以,ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+12≥2-1,ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+13>3-2,…,ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1n >n -n -1,所以,ln(1+1)+ln ⎝⎛⎭⎪⎫1+12+…+ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1n >n -1+ln 2>n -25,即:(1+1)⎝ ⎛⎭⎪⎫1+12…(1+1n)>e成立.。