高三数学试卷(答案在最后)注意事项:1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上.2.回答选择题时,选出每小题答案后,用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.回答非选择题时,将答案写在答题卡上.写在本试卷上无效.3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回.4.本试卷主要考试内容:集合与常用逻辑用语,不等式,函数与导数,三角函数,解三角形.一、选择题:本题共8小题,每小题5分,共40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.已知全集{}(){}U 0,1,2,3,4,5,1,3,5U A B A B =⋃=⋂=ð,则集合B =()A.{}1,3,5B.{}0,2,4 C.∅ D.{}0,1,2,3,4,52.225π5πsincos 1212-=()A.12B.2C.12-D.2-3.已知函数()f x 的定义域为R ,且()()()2f x y f x y f y +--=,则()0f =()A.0B.1C.2D.1-4.已知0,0x y >>,且121y x+=,则12x y +的最小值为()A.2B.4C.6D.85.设函数()()2ln 1sin 1f x x x =+++,则曲线()y f x =在点()0,1处的切线与两坐标轴所围成的三角形的面积为()A.12 B.13C.16D.236.把某种物体放在空气中,若该物体原来的温度是C θ' ,空气的温度是0C θ,则min t 后该物体的温度C θ 满足()400etθθθθ-'=+-.若0,θθ'不变,在12min,min t t 后该物体的温度分别为12C,C θθ,且12θθ>,则下列结论正确的是()A.12t t >B.12t t <C.若0θθ'>,则12t t >;若0θθ'<,则12t t <D.若0θθ'>,则12t t <;若0θθ'<,则12t t >7.已知log 1(,0n m m n >>且21,1),e m n m n ≠≠+=,则()A.e (1)1m n -+<B.e (1)1m n -+>C.e ||1m n -< D.e ||1m n ->8.在ABC 中,4,6,90AB BC ABC ∠=== ,点P 在ABC 内部,且90,2BPC AP ∠== ,记ABP ∠α=,则tan2α=()A.32B.23C.43D.34二、多选题:本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分.9.已知命题2:,p x x x x ∃∈->R ;命题πππ:,π,cos sin 244q ααα⎛⎫⎛⎫⎛⎫∀∈-=+ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭,则()A.p 是真命题B.p ⌝是真命题C.q 是真命题D.q ⌝是真命题10.已知函数()1cos f x x x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭,则()A.()f x 为偶函数B.()f x 的最大值为cos2C.()f x 在()1,2上单调递减D.()f x 在()1,20上有6个零点11.已知函数()3213f x x bx cx =++,下列结论正确的是()A.若0x x =是()f x 的极小值点,则()f x 在()0,x ∞-上单调递减B.若x b =是()f x 的极大值点,则0b <且0c <C.若3c =,且()f x 的极小值大于0,则b 的取值范围为(2,-D.若3c b =-,且()f x 在[]0,3上的值域为[]0,9,则b 的取值范围为[]3,0-三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.12.已知函数()()sin (0π)f x x ϕϕ=+< 的图象关于y 轴对称,则ϕ=__________.13.已知函数()2,0,,01x ax x f x xx x ⎧+<⎪=⎨-⎪+⎩的最小值为1-,则a =__________.14.已知函数()()sin 1f x x ϕ=++,若()()121f x f x -=,则12x x -的最小值为__________.四、解答题:本题共5小题,共77分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.15.(13分)已知函数()()πsin 0,2f x x ωϕωϕ⎛⎫=+>< ⎪⎝⎭的部分图象如图所示.(1)求()f x 的解析式;(2)求()f x 在π,04⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上的值域.16.(15分)在ABC 中,内角,,A B C 所对的边分别为,,a b c ,且sin 1sin 1cos cos A B A B++=.(1)证明:A B =.(2)若D 是BC 的中点,求CAD ∠的最大值.17.(15分)已知函数()e xf x a x =-.(1)讨论()f x 的单调性;(2)若()()e 10,0,,x a x f x a x∞->∀∈+>-,求a 的取值范围.18.(17分)已知集合,A B 中的元素均为正整数,且,A B 满足:①对于任意,i j a a A ∈,若i j a a ≠,都有i j a a B ∈;②对于任意,m k b b B ∈,若m k b b <,都有kmb A b ∈.(1)已知集合{}1,2,4A =,求B ;(2)已知集合{}()2,4,8,8A t t =>,求t ;(3)若A 中有4个元素,证明:B 中恰有5个元素.19.(17分)已知函数()()ln f x x x a x =++.(1)若()f x 是增函数,求a 的取值范围.(2)若()f x 有极小值,且极小值为m ,证明:1m .(3)若()0f x ,求a 的取值范围.高三数学试卷参考答案1.B (){}U U,0,2,4A B B B ⋂==痧.2.B 225π5π5πsin cos cos 121262-=-=.3.A令0y =,则()00f =.4.D11112224448x y x xy y x y xy ⎛⎫⎛⎫+=++=+++= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ ,当且仅当14,121,xy xy y x⎧=⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩即2,14x y =⎧⎪⎨=⎪⎩时,等号成立.5.A()22cos 1xf x x x =++',则()01f '=,即切线方程为1y x =+.令0x =,则1y =,令0y =,则1x =-,故该切线与两坐标轴所围成的三角形的面积为12.6.D 因为()1400e θθθθ-'=+-,所以004ln t θθθθ-=--'.若0θθ'>,则()04ln f θθθθθ-'=--是减函数,因为12θθ>,所以12t t <;若0θθ'<,则()04lnf θθθθθ-'=--是增函数,因为12θθ>,所以12t t >.7.B 因为log 1(,0n m m n >>且0,0)m n ≠≠,所以1m n >>或01m n <<<.若0m n <<<1,则2m n +<,与2e m n +=矛盾,所以e1,11,(1)1m n m n m n >>-+>-+>.8.C 由题意可得BCP ABP ∠∠α==.在BCP 中,sin 6sin BP BC αα==.在ABP 中,2222cos AP AB BP AB BP α=+-⋅,即2436sin 162α=+-⨯6sin 4cos αα⋅,化简得3cos24sin25αα+=,两边平方得229cos 216sin 2αα+24cos2sin225αα+=,则22229cos 216sin 224cos2sin225cos 2sin 2αααααα++=+,所以22916tan 224tan2251tan 2ααα++=+,解得4tan23α=.9.BC 因为0,0,2,0,x x x x x ⎧-=⎨<⎩ 所以0x x - ,又20x ,所以2,x x x p - 是假命题,p ⌝是真命题.由诱导公式可得πππ,π,cos sin 244ααα⎛⎫⎛⎫⎛⎫∀∈-=+ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭,所以q 是真命题,q ⌝是假命题.10.AC 因为()()11cos cos f x x x f x x x ⎛⎫⎛⎫-=--=+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以()f x 为偶函数,A 正确.()f x 的最大值为1,B 错误.令函数()()1,g x x g x x =+在()1,2上单调递增,且当()1,2x ∈时,()g x 的值域为52,2⎛⎫ ⎪⎝⎭.因为函数cos y x =在52,2⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减,所以()f x 在()1,2上单调递减,C 正确.当()1,20x ∈时,()g x 的值域为()2,20.05,6π20.057π<<,函数cos y x =在()2,20.05上有5个零点,所以()f x 在()1,20上有5个零点,D 错误.11.BCD由三次函数的图象可知,若0x 是()f x 的极小值点,则极大值点在0x 的左侧,()f x 在()0,x ∞-上不单调,A 错误.()22f x x bx c =++',若x b =是()f x 的极大值点,则()2220f b b b c =++=',所以()()()2223,233c b f x x bx b x b x b '=-=+-=+-.若()0,b f x =没有极值点.()0f x '=的解为123,x b x b =-=.因为x b =是()f x 的极大值点,所以3b b <-,即20,30,b c b <=-<B 正确.若3c =,则()()32221133,2333f x x bx x x x bx f x x bx ⎛⎫=++=++=++ ⎪⎝⎭'.因为()f x 的极小值大于0,所以()f x 只有一个零点,且()f x 的极大值点与极小值点均大于0,所以方程21303x bx ++=无实数根,且方程()2230f x x bx =++='的2个实数根均大于0,所以2122Δ40,Δ412020,b b b ⎧=-<⎪=->⎨⎪->⎩解得2b -<<,C 正确.若3c b =-,则()()()()32213,23,00,393f x x bx bx f x x bx b f f =+-=+-=='.令()0f x '=,若2Δ4120b b =+ ,即()()30,0,b f x f x '- 单调递增,符合题意.由2Δ4120b b =+>,解得3b <-或0b >,此时()0f x '=的2个解为12x b x b =-=-.当0b >时,120,0x x <>,所以()f x 在()20,x 上单调递减,即当(0x ∈,)2x 时,()0f x <,不符合题意.当3b <-时,103x <<,所以()f x 在[]0,3上的最大值为()1f x ,且()()139f x f >=,不符合题意.综上,若3c b =-,且()f x 在[]0,3上的值域为[]0,9,则b 的取值范围为[]3,0-,D 正确.12.π2因为函数()f x 的图象关于y 轴对称,所以ππ,2k k ϕ=+∈Z .又0πϕ< ,所以π2ϕ=.13.2当0x 时,11111x y x x =-=->-++.因为()f x 的最小值为1-,所以函数2y x ax =+在(),0∞-上取得最小值1-,则20,21,4a a ⎧-<⎪⎪⎨⎪-=-⎪⎩解得2a =.14.π3根据三角函数的周期性和对称性,不妨设12ππ0,,,022x x ϕϕ⎡⎤⎡⎤+∈+∈-⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦.因为()()121f x f x -=,所以()()1212122sin sin 12cossin 22x x x xx x ϕϕϕ++-+-+==⋅,即121211sin2222cos 2x x x x ϕ-=++,所以12π26x x - ,即12π3x x - ,当且仅当12ππ,66x x ϕϕ+=+=-时,等号成立.15.解:(1)由图可得,2πππ2362T =-=,所以2ππT ω==.结合0ω>,解得2ω=,则()()sin 2f x x ϕ=+.由ππsin 2066f ϕ⎛⎫⎛⎫=⨯+=⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,结合图象可得π2π,3k k ϕ+=∈Z ,即π2π,3k k ϕ=-+∈Z .因为π2ϕ<,所以π3ϕ=-,所以()πsin 23f x x ⎛⎫=-⎪⎝⎭.(2)因为π,04x ⎡⎤∈-⎢⎥⎣⎦,所以π5ππ2,363x ⎡⎤-∈--⎢⎣⎦,所以()f x 在π,04⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上的值域为11,2⎡⎤--⎢⎥⎣⎦.16.(1)证明:因为sin 1sin 1cos cos A B A B ++=,所以222222sin cos sin cos 2222,cos sin cos sin 2222A A B B A A B B⎛⎫⎛⎫++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=--则sincos sin cos 2222cos sincos sin 2222AA B BAA B B++=--.则sincos cos sin 02222A B A B -=,即sin 022A B ⎛⎫-= ⎪⎝⎭.因为(),0,πA B ∈,所以022A B-=,即A B =.(2)解:2222224cos 22AC AC AD AC AD CD CAD AC AD AC AD∠+-+-==⋅⋅223342822ACAD AC AD AC AD AD AC +==+=⋅ ,所以π6CAD ∠,当且仅当2AD AC =时,等号成立.故CAD ∠的最大值为π6.17.解:(1)()e 1xf x a =-'.当0a 时,()()0,f x f x '<是减函数.当0a >时,()y f x ='是增函数.令()0f x '=,解得ln x a =-.当(),ln x a ∞∈--时,()0f x '<;当()()ln ,,0x a f x ∞∈-+>'.所以()f x 在(),ln a ∞--上单调递减,在()ln ,a ∞-+上单调递增.综上,当0a 时,()f x 是减函数;当0a >时,()f x 在(),ln a ∞--上单调递减,在()ln ,a ∞-+上单调递增.(2)()e 1x f x a x ->-,即e 1e x xa x a x-->-.令函数()1g x x x =-,则()e e e x x xg a a a-=-,所以()()e x g a g x >.因为()g x 在()0,∞+上单调递增,所以e x a x >,即e xxa >.令函数()()0e x x h x x =>,则()1exxh x -='.当()0,1x ∈时,()0h x '>;当()()1,,0x h x ∞∈+'<.所以()h x 在()0,1上单调递增,在()1,∞+上单调递减,所以()11()1,()e eh x h a h x ==>=极大值极大值.故a 的取值范围为1,e∞⎛⎫+ ⎪⎝⎭.18.(1)解:由①可得2,4,8都是B 中的元素.下面证明B 中除2,4,8外没有其他元素:假设B 中还有其他元素,分两种情况:第一种情况,B 中最小的元素为1,显然81不是A 中的元素,不符合题意;第二种情况,B 中最小的元素为2,设B 中除2,4,8外的元素为()2k k b b >,因为2kb 是A 中的元素,所以k b 为4或8,而4,8也是B 中的元素,所以B 中除2,4,8外没有其他元素.综上,{}2,4,8B =.(2)解:由①可得,8,16,32,2,4,8t t t 都是B 中的元素.显然84,82,162t t t <<<,由(2)可得,422,,8816t t t 是A 中的元素,即,,248t t t是A 中的元素.因为842t t t t <<<,所以2,4,8842t t t===,解得16t =.(3)证明:设{}12341231,,,,A a a a a a a a a =<<<.由①可得,1224,a a a a 都是B 中的元素.显然1224a a a a <,由②可得,2412a a a a 是A 中的元素,即41a a 是A 中的元素.同理可得,科333412221112,,,,,a a a a a a a a a a a a 是A 中的元素.若11a =,则31344122a a a a a a a a =>,所以3112a aa a 不可能是A 中的元素,不符合题意.若12a ,则32311a a a a a <<,所以321211,a aa a a a ==,即23213121,a a a a a a ===.又因为44443211a a a a a a a <<<<,所以444123321,,a a a a a a a a a ===,即441a a =,所以{}2341111,,,A a a a a =,此时{}3456711111,,,,a a a a a B ⊆.假设B 中还有其他元素,且该元素为k ,若31k a<,由(2)可得71a A k ∈,而7411a a k>,与{}2341111,,,A a a a a =矛盾.若31k a>,因为31k A a ∈,所以131,1,2,3,4i k a i a ==,则31,1,2,3,4i k a i +==,即{}45671111,,,k a a a a ∈,所以B 中除3456711111,,,,a a a a a 外,没有其他元素.所以{}3456711111,,,,B a a a a a =,即B 中恰有5个元素.19.(1)解:()ln 2a f x x x=++'.令函数()ln 2a g x x x =++,则()2x a g x x-='.若0a >,则当()0,x a ∈时,()0g x '<,当(),x a ∞∈+时,()0g x '>,所以()g x 在()0,a 上单调递减,在(),a ∞+上单调递增,()min ()ln 3g x g a a ==+.因为()f x 是增函数,所以min ()0f x ' ,即min ()0g x ,解得31e a .若0a ,则()0g x '>在()0,∞+上恒成立,所以()g x 在()0,∞+上单调递增.因为函数ln 2y x =+与函数a y x=-的图象有1个交点,所以存在0x ,使得00ln 20a x x ++=,即当()00,x x ∈时,()0g x <,当()0,x x ∞∈+时,()0g x >,所以()f x 在()00,x 上单调递减,在()0,x ∞+上单调递增,与题设不符.综上,a 的取值范围为31,e ∞⎡⎫+⎪⎢⎣⎭.(2)证明:由(1)可得当31ea 时,()f x 是增函数,不存在极小值.当310ea <<时,()()min ()0,g x g a g x =<在()0,a 上单调递减,所以()f x 在()0,a 上不存在极小值点.因为()120g a =+>,所以()()11,1,0x a g x ∃∈=,所以()f x 在()1,a x 上单调递减,在()1,x ∞+上单调递增.()()()()1()ln 2350f x f x f a a a a a a a a =<=++<+⨯-=-<极小值.当0a 时,由()1可得()()0000()ln f x f x x x a x ==++极小值.因为000ln 2a x x x =--,所以()()200000000()ln 2ln ln f x x x x x x x x x ⎡=+--=-⎣极小值]0ln 1x +-.令函数()2(ln )ln 1h x x x x ⎡⎤=-+-⎣⎦,则()()ln ln 3h x x x =-+'.当()310,1,e x ∞⎛⎫∈⋃+ ⎪⎝⎭时,()0h x '<,当31,1e x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,()0h x '>,所以()h x 在()310,,1,e ∞⎛⎫+ ⎪⎝⎭上单调递减,在31,1e ⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递增.当310,e x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,2215ln 3,(ln )ln 1ln 024x x x x ⎛⎫<-+-=+-> ⎪⎝⎭,所以()2(ln )ln 10h x x x x ⎡⎤=-+-<⎣⎦.因为()()11h x h ==极大值,所以()1h x ,所以()1f x 极小值 ,当且仅当01,2x a ==-时,等号成立.综上,1m .(3)解:若333311120,330e e e e a f a a ⎛⎫⎛⎫>=-+=--< ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,不符合题意.若0a ,要使得()0f x ,只需要()0f x 极小值 ,即()2000ln ln 10x x x ⎡⎤-+-⎣⎦,所以()200ln ln 10x x +- ,解得01515ln 22x --+ ,即0x .000ln 2a x x x =--,令函数()ln 2u x x x x =--,则()ln 3u x x =--'.当31,e x ∞⎛⎫∈+ ⎪⎝⎭时,()()0,u x u x '<单调递减.因为31e >,所以()u x 在⎡⎢⎢⎥⎣⎦上单调递减.又33e 22u u ⎛⎫⎛-++==- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以()u x 在⎡⎢⎢⎥⎣⎦上的值域为3322⎡-+-⎢⎢⎥⎣⎦.故a 的取值范围为353522⎡+-+-⎢⎢⎥⎣⎦.。