山东省滕州市第三中学2015届高三上学期期末考试数学试题(附答案) (1)
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山东省滕州市第三中学2015届高三上学期期末考试数学试题一、选择题:本大题共8个小题;每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,有且只有一项是符合题目要求的.1.已知集合},,,|{},3,2,1,0{b a A b a b a x x B A ≠∈+===,则( ) A .A B A =B .B B A =C .}1{)(=A C B AD .}5,4{)(=A C B A2.若复数2(1)(1)z x x i =-+-为纯虚数,则实数x 的值为 A .1-B .0C .1D .1-或13.把函数f (x )的图象向右平移一个单位长度,所得图象恰与函数x y e =的反函数图像重合,则f (x )= A .ln 1x -B .ln 1x +C .ln(1)x -D .ln(1)x +4.“1ω=”是“ 函数()cos f x x ω=在区间[]0,π上单调递减”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5.执行如图所示的程序框图,则输出的a 的值为(注:“2a =”,即为“2a ←”或为“:2a =”.)A .2B .13C .12- D .3-6.412x x-()的展开式中常数项为 A .12B .12-C .32D .32-7.如图,在矩形OABC 内:记抛物线21y x =+与直线1y x =+围成的区域为M (图中阴影部分).随机往矩形OABC 内投一点P ,则点P 落在区域M 内的概率是A .118 B .112C .16 D .138.在平面直角坐标系中,定义两点11(,)P x y 与22(,)Q x y 之间的“直角距离”为1212(,)d P Q x x y y =-+-.给出下列命题:(1)若(1,2)P ,(sin ,2cos )()Q R ααα∈,则(,)d P Q 的最大值为3(2)若,P Q 是圆221x y +=上的任意两点,则(,)d P Q 的最大值为(3)若(1,3)P ,点Q 为直线2y x =上的动点,则(,)d P Q 的最小值为12. 其中为真命题的是A .(1)(2)(3)B .(1)(2)C .(1)(3)D .(2)(3) 二、填空题:本大题共7小题,考生作答6小题,每小题5分,满分30分.本大题分为必做题和选做题两部分.(一)必做题:第9、10、11、12、13题为必做题,每道试题考生都必须作答.9.函数f x =()的定义域为 .10.某几何体的三视图如图所示,其正视图是边长为2的正方形,侧视图和俯视图都是等腰直角三角形,则此几何体的体积是 .11.已知双曲线2222:1x y C a b -=与椭圆22194x y +=有相同的焦点,且双曲线C 的渐近线方程为2y x =±,则双曲线C 的方程为 .12.设实数,x y 满足,102,1,x y y x x ≤⎧⎪≤-⎨⎪≥⎩向量2,x y m =-()a ,1,1=-()b .若// a b ,则实数m 的最大值为 .13.在数列{}n a 中,已知24a =, 315a =,且数列{}n a n +是等比数列,则n a = . (二)选做题:第14、15题为选做题,考生只能选做一题,两题全答的,只计算前一题的得分.14.(坐标系与参数方程选做题)在直角坐标系xOy 中,以原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.若曲线1C的参数方程为,x t y =⎧⎪⎨=⎪⎩(t 为参数),曲线2C 的极坐标方程为sin cos 1ρθρθ-=-.则曲线1C 与曲线2C 的交点个数为________个.15.(几何证明选讲选做题)如图4,已知AB 是⊙O 的直径,TA 是⊙O 的切线,过A 作弦//AC BT ,若4AC =,AT =,则AB = .三、解答题:本大题共6小题,满分80分.解答须写出文字说明、证明过程和演算步骤. 16.(本小题满分12分)已知函数()sin(2)(0π)f x x ϕϕ=+<<的图像经过点π(,1)12. (1)求ϕ的值;(2)在ABC ∆中,A ∠、B ∠、C ∠所对的边分别为a 、b 、c ,若222a b c ab +-=,且π()212A f +=.求sin B . 17.(本小题满分12分)某网络营销部门为了统计某市网友2013年11月11日在某淘宝店的网购情况,随机抽查了该市当天60名网友的网购金额情况,得到如下数据统计表(如图(1)):若网购金额超过2千元的顾客定义为“网购达人”,网购金额不超过2千元的顾客定义为“非网购达人”,已知“非网购达人”与“网购达人”人数比恰好为3:2.(1)试确定x ,y ,p ,q 的值,并补全频率分布直方图(如图(2)).(2)该营销部门为了进一步了解这60名网友的购物体验,从“非网购达人”、“网购达人”中用分层抽样的方法确定10人,若需从这10人中随机选取3人进行问卷调查.设ξ为选取的3人中“网购达人”的人数,求ξ的分布列和数学期望.18.(本小题满分14分)如图所示,平面ABCD ⊥平面BCEF ,且四边形ABCD 为矩形,四边形BCEF 为直角梯形,//BF CE ,BC CE ⊥,4DC CE ==,2BC BF ==. (1)求证://AF 平面CDE ; (2)求平面ADE 与平面BCEF 所成锐二面角的余弦值; (3)求直线EF 与平面ADE 所成角的余弦值.19.(本小题满分14分)已知数列{}n a 的前n 项和为n S ,且满足24(1)(1)(2)(N )n n n S n a n *++=+∈. (1)求1a ,2a 的值; (2)求n a ; (3)设1n nn b a +=,数列{}n b 的前n 项和为n T ,求证:34n T <.20.(本小题满分14分)如图,直线:(0)l y x b b =+>,抛物线2:2(0)C y px p =>,已知点(2,2)P 在抛物线C 上,且抛物线C 上的点到直线l. (1)求直线l 及抛物线C 的方程;(2)过点(2,1)Q 的任一直线(不经过点P )与抛物线C 交于A 、B 两点,直线AB 与直线l 相交于点M ,记直线PA ,PB ,PM 的斜率分别为1k ,2k , 3k .问:是否存在实数λ,使得123k k k λ+=?若存在,试求出λ的值;若不存在,请说明理由.21.(本小题满分14分) 已知函数2901xf x a ax =>+()() . (1)求f x ()在122[,]上的最大值;(2)若直线2y x a =-+为曲线y f x =()的切线,求实数a 的值;(3)当2a =时,设1214122x x x ,⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦…,,, ,且121414x x x =…+++ ,若不等式1214f x f x +f x λ≤…()+()+()恒成立,求实数λ的最小值.参考答案说明:一、本解答给出了一种或几种解法供参考,如果考生的解法与本解答不同,可根据试题的主要考查内容比照评分标准制订相应的评分细则.二、对计算题当考生的解答在某一步出现错误时,如果后续部分的解答未改变该题的内容和难度,可视影响的程度决定给分,但不得超过该部分正确解答应得分数的一半;如果后续部分的解答有较严重的错误,就不再给分.三、解答右端所注分数,表示考生正确做到这一步应得的累加分数. 四、只给整数分数,选择题和填空题不给中间分数. 一、选择题:本大题每小题5分,满分40分.二、填空题:本大题每小题5分,满分30分.三、解答题16.(本小题满分12分)解:(1)由题意可得π()112f =,即πsin()16ϕ+=. ……………………………2分 0πϕ<< ,ππ7π666ϕ∴<+<, ππ62ϕ∴+=, π3ϕ∴=. ……………………………………………………………5分(2)222a b c ab +-= ,2221cos 22a b c C ab +-∴==, ……………………………………………………7分sin 2C ∴==. …………………………………………8分 由(1)知π()sin(2)3f x x =+,π(+)sin()cos 21222A f A A π∴=+==. ()0,A π∈ ,sin 2A ∴==, ……………………………10分 又sin sin(π())sin()B A C A C =-+=+ ,1sin sin cos cos sin 22224B AC A C ∴=+=+=.……………12分 【说明】 本小题主要考查了三角函数)sin()(ϕω+=x A x f 的图象与性质,三角恒等变换,以及余弦定理等基础知识,考查了简单的数学运算能力. 17.解:(1)根据题意,有39151860,182.39153x y yx +++++=⎧⎪⎨=⎪+++⎩+ 解得9,6.x y =⎧⎨=⎩ …………………2分0.15p ∴=,0.10q =.补全频率分布直方图如图所示.………4分(2)用分层抽样的方法,从中选取10人,则 其中“网购达人”有210=45⨯人,“非网购达人”有310=65⨯人.…………………6分 故ξ的可能取值为0,1,2,3;03463101(0)6C C P C ξ=== , 12463101(1)2C C P C ξ===,21463103(2)10C C P C ξ===,30463101(3)30C C P C ξ===.…………………………10分所以ξ的分布列为:01236210305E ξ∴=⨯+⨯+⨯+⨯=. ……………………12分 【说明】本题主要考察读图表、分层抽样、概率、随机变量分布列以及数学期望等基础知识,考查运用概率统计知识解决简单实际问题的能力,数据处理能力. 18.(本小题满分14分)解:(法一)(1)取CE 中点为G ,连接DG 、FG ,//BF CG 且BF CG =,∴四边形BFGC 为平行四边形,则//BC FG 且BC FG =.…………2分四边形ABCD 为矩形,//BC AD ∴且BC AD =,//FG AD ∴且FG AD =,∴四边形AFGD 为平行四边形,则//AF DG .DG ⊂ 平面CDE ,AF ⊄平面CDE ,//AF ∴平面CDE . ……………………………………………………4分(2)过点E 作CB 的平行线交BF 的延长线于P ,连接FP ,EP ,AP ,////EP BC AD ,∴A ,P ,E ,D 四点共面.四边形BCEF 为直角梯形,四边形ABCD 为矩形,∴EP CD ⊥,EP CE ⊥,又 CD CE C = ,EP ∴⊥平面CDE ,∴EP DE ⊥,又 平面ADE 平面BCEF EP =,∴DEC ∠为平面ADE 与平面BCEF 所成锐二面角的平面角.……………………7分4DC CE ==,∴cos CE DEC DE ∠==.即平面ADE 与平面BCEF ……………………9分 (3)过点F 作FH AP ⊥于H ,连接EH ,根据(2)知A ,P ,E ,D 四点共面,////EP BC AD ,∴BC BF ⊥,BC AB ⊥,又 AB BF B = , BC ∴⊥平面ABP , ∴B C F H ⊥,则FH EP ⊥. 又 FH AP ⊥, FH ∴⊥平面ADE .∴直线EF 与平面ADE 所成角为HEF ∠. ……………………………11分 4DC CE ==,2BC BF ==,∴0sin 45FH FP ==EF =HE =,∴cos HE HEF EF ∠===.即直线EF 与平面ADE ……………………………14分 (法二)(1) 四边形BCEF 为直角梯形,四边形ABCD 为矩形,∴BC CE ⊥,BC CD ⊥,又 平面ABCD ⊥平面BCEF ,且 平面ABCD 平面BCEF BC =,DC ∴⊥平面BCEF .以C 为原点,CB 所在直线为x 轴,CE 所在直线为y 轴,CD 所在直线为z 轴建立如图所示空间直角坐标系.根据题意我们可得以下点的坐标:(2,0,4)A ,(2,0,0)B ,(0,0,0)C ,(0,0,4)D ,(0,4,0)E ,(2,2,0)F , 则(0,2,4)AF =-,(2,0,0)CB =. ………………2分BC CD ⊥ ,BC CE ⊥, CB ∴为平面CDE 的一个法向量.又0220(4)00AF CB ⋅=⨯+⨯+-⨯=,//AF ∴平面CDE . …………………………………………………………4分(2)设平面ADE 的一个法向量为1111(,,)n x y z = ,则110,0.AD n DE n ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩(2,0,0)AD =- ,(0,4,4)DE =-,∴11120440x y z -=⎧⎨-=⎩, 取11z =,得1(0,1,1)n = . ……………………………6分 DC ⊥ 平面BCEF ,∴平面BCEF 一个法向量为(0,0,4)CD =,设平面ADE 与平面BCEF 所成锐二面角的大小为α,则11cosCD nCD nα⋅===⋅.因此,平面ADE与平面BCEF.…………………9分(3)根据(2)知平面ADE一个法向量为1(0,1,1)n=,(2,2,0)EF=-,1111cos,2EF nEF nEF n⋅∴<>===-⋅,………12分设直线EF与平面ADE所成角为θ,则1cos sin,EF nθ=<>=因此,直线EF与平面ADE所成角的余弦值为2.………………………14分【说明】本题主要考察空间点、线、面位置关系,二面角及三角函数及空间坐标系等基础知识,考查空间想象能力、运算能力和推理论证能力,考查用向量方法解决数学问题的能力.19.解:(1)当=1n时,有2114(11)(+1=1+2a a⨯+)(),解得1=8a.当=2n时,有21224(21)(1)(22)a a a⨯+++=+,解得2=27a.……………2分(2)(法一)当2n≥时,有2(2)4(1)1nnn aSn++=+, ……………①211(1)4(1)nnn aSn--++=.…………………②①—②得:221(2)(1)41n nnn a n aan n-++=-+,即:331(1)=nna na n-+.…………5分∴1223333===1(1)(1)3n n na a a an n n--==+-….∴3=(1)na n+(2)n≥.………………………………………8分另解:33333121333121(1)42(1)(1)3n nnn na a a n na a na a a n n---+=⋅⋅⋅⋅=⋅⋅⋅⋅=+-.又 当=1n时,有1=8a,∴3=(1)na n+.…………………………8分(法二)根据1=8a ,2=27a ,猜想:3=(1)n a n +.………………………………3分 用数学归纳法证明如下:(Ⅰ)当1n =时,有318(11)a ==+,猜想成立. (Ⅱ)假设当n k =时,猜想也成立,即:3=(1)k a k +. 那么当1n k =+时,有2114(11)(1)(12)k k k S k a +++++=++,即:211(12)4(1)11k k k a S k +++++=++,………………………①又 2(2)4(1)1kk k a S k ++=+, …………………………②①-②得:22223111(3)(2)(3)(2)(1)4=2121k k k k k a k a k a k k a k k k k ++++++++=--++++, 解,得33+1(2)(11)k a k k =+=++.∴当1n k =+时,猜想也成立.因此,由数学归纳法证得3=(1)n a n +成立.………………………………………8分 (3) 211111=(1(11n n n b a n n n n n +=<=-+++)), ……………………………10分 ∴1231=n n n T b b b b b -+++++… 2222211111=234(1)n n ++++++ (211111)<22323(1)(1)n n n n +++++⨯⨯-+… 111111111=()()()()4233411n n n n +-+-++-+--+ (1113)=4214n +-<+. ………………………………………14分【说明】考查了递推数列的通项公式、数列裂项求和公式、放缩法证明不等式等知识,考查了学生的运算能力,以及化归与转化的思想. 20.(本小题满分14分)解:(1)(法一) 点(2,2)P 在抛物线C 上, 1p ∴=. ……………………2分 设与直线l 平行且与抛物线C 相切的直线l '方程为y x m =+,由2,2,y x m y x =+⎧⎨=⎩ 得22(22)0x m x m +-+=, 22(22)448m m m ∆=--=- ,∴由0∆=,得12m =,则直线l '方程为12y x =+. 两直线l 、l '间的距离即为抛物线C 上的点到直线l 的最短距离,∴4=,解得2b =或1b =-(舍去).∴直线l 的方程为2y x =+,抛物线C 的方程为22y x =.…………………………6分(法二) 点(2,2)P 在抛物线C 上, 1p ∴=,抛物线C 的方程为22y x =.……2分设2(,))2t M t t R ∈(为抛物线C 上的任意一点,点M 到直线l的距离为d =据图象,有202t t b -+>,21)21]d t b ∴=-+-, t R ∈ ,d ∴4=,解得2b =. 因此,直线l 的方程为2y x =+,抛物线C 的方程为22y x =.…………………6分 (2) 直线AB 的斜率存在,∴设直线AB 的方程为1(2)y k x -=-,即21y kx k =-+,由221,2,y kx k y x =-+⎧⎨=⎩ 得22420ky y k --+=,设点A 、B 的坐标分别为11(,)A x y 、22(,)B x y ,则122y y k +=,1224k y y k-=, 11121112222222y y k y x y --===-+- ,2222k y =+, …………………………9分121212121222+82()82242222()4324y y k k k k y y y y y y k k⋅+++∴+=+===++++++⋅+.…10分 由21,2,y kx k y x =-+⎧⎨=+⎩得211M k x k +=-,411M k y k -=-,∴341221121321k k k k k k --+-==+--, ……………………………………………13分 1232k k k ∴+=.因此,存在实数λ,使得123k k k λ+=成立,且2λ=.…………………………14分 【说明】本题主要考查抛物线的方程与性质、直线方程、直线与抛物线的位置关系,切 线方程,点到直线距离,最值问题等基础知识,考查学生运算能力、推理论证以及分析问题、解决问题的能力,考查数形结合、化归与转化思想. 21.(本小题满分14分)解:(1)2222229[1(1)2]9(1)()(1)(1)ax x ax ax f x ax ax ⋅+-⋅-'==++,…………………………2分 令()0f x '=,解得x =(负值舍去),由122<<,解得144a <<.(ⅰ)当104a <≤时,由1[,2]2x ∈,得()0f x '≥,∴()f x 在1[,2]2上的最大值为18(2)41f a =+.…………………………………3分 (ⅱ)当4a ≥时,由1[,2]2x ∈,得()0f x '≤,∴()f x 在1[,2]2上的最大值为118()24f a =+.……………………………………4分 (ⅲ)当144a <<时,在12x <<时,()0f x '>2x <<时,()0f x '<, ∴()f x 在1[,2]2上的最大值为f …………………………………5分(2)设切点为(,())t f t ,则()1,()2.f t f t t a '=-⎧⎨=-+⎩……………………………6分由()1f t '=-,有2229[1]1(1)at at -=-+,化简得2427100a t at -+=, 即22at =或25at =, ……………………………① 由()2f t t a =-+,有2921ta t at=-+,……………②由①、②解得2a =或4a =. ……………………………………………9分(3)当2a =时,29()12xf x x =+,由(2)的结论直线4y x =-为曲线()y f x =的切线,(2)2f = ,∴点(2,(2))f 在直线4y x =-上,根据图像分析,曲线()y f x =在直线4y x =-下方. …………………………10分 下面给出证明:当1[,2]2x ∈时,()4f x x ≤-.3222928104()(4)41212x x x x f x x x x x -+---=-+=++ 2221(2)12x x x --=+(),∴当1[,2]2x ∈时,()(4)0f x x --≤,即()4f x x ≤-.………………………12分∴12141214()()()414()f x f x f x x x x +++≤⨯-+++ ,121414x x x +++= , 1214()()()561442f x f x f x ∴+++≤-= .∴要使不等式1214()()()f x f x f x λ+++≤ 恒成立,必须42λ≥.……………13分又 当12141x x x ==== 时,满足条件121414x x x +++= , 且1214()()()42f x f x f x +++= ,因此,λ的最小值为42. …………………………………………………14分【说明】本题主要考查函数的性质、导数运算法则、导数的几何意义及其应用、不等式的求解与证明、恒成立问题,考查学生的分类讨论,计算推理能力及分析问题、解决问题的能力及创新意识。