南开中学2024届高三第一次月检测数学学科试卷考试时间:120分钟本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷两部分,共150分.考试结束后,请交回答题卡.第I卷一、选择题(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|230A x x x =-->,{}1,2,3,4B =,则()A B ⋂=Rð()A. {}1,2 B. {}1,2,3 C. {}3,4 D. {}42. “sin 0x =”是“cos 1x =”的( )A 充要条件B. 充分不必要条件C. 必要不充分条件D. 既不充分也不必要条件3. 函数()||sin 2f x x x =的部分图象可能是( )AB. C. D.4. 下列函数中,是奇函数且在()0,∞+上单调递减的是( )A. 2y = B. sin xy x=C. )lg2y x=- D. e e 2x xy --=5. 计算:0ln 228241.1e log 1lg10ln e log +-+++的值( )A. 0B.152C. 2D. 36. 已知1sin 3a =,0.913b ⎛⎫= ⎪⎝⎭,271log 92c =,则( )A. a c b<< B. a b c << C. b a c << D. c a b<<7.π2cos 63αα⎛⎫--= ⎪⎝⎭,则πsin 26α⎛⎫-= ⎪⎝⎭( )..A. 19-B.19C.13D.898. 将函数()π3sin 26f x x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭的图象向右平移π6个单位长度后,所得图象对应的函数为()y g x =,有下列命题:①函数()g x 的图象关于直线πx =对称 ②函数()g x 图象关于点π,012⎛⎫⎪⎝⎭对称③函数()g x 在π5π,2424⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上单调递增 ④函数()g x 在[]0,2π上恰有5个极值点其中正确命题个数为( )A. 1B. 2C. 3D. 49. 设函数ln 2,0()π1sin ,π042x x x f x x x ω⎧+->⎪=⎨⎛⎫+--≤≤ ⎪⎪⎝⎭⎩有7个不同的零点,则正实数ω的取值范围为( )A. 131744⎡⎫⎪⎢⎣⎭,B. 174⎡⎢⎣C. 49121652⎡⎫⎪⎢⎣⎭, D. 65121732⎡⎫⎪⎢⎣⎭,第II 卷二、填空题(本大题共6小题,每小题5分,共30分.)10. 已知i 是虚数单位,化简32i12i-+的结果为____________.11.在代数式521x ⎫-⎪⎭的展开式中,常数项为_____________.12. 函数()()ππ2sin 0,22f x x ωϕωϕ⎛⎫=+>-<< ⎪⎝⎭的部分图象如图所示,则π=3f ⎛⎫⎪⎝⎭__________.的的13. 在亚运会女子十米跳台决赛颁奖礼上,五星红旗冉冉升起,在坡度15 的看台上,同一列上的第一排和最后一排测得旗杆顶部的仰角分别为60 和30 ,第一排A 点和最后一排E 点的距离为(如图所示),则旗杆的高度为____________米.14. 已知定义在[)0+∞,上的函数()f x ,当[0,2)x ∈时,()()1611f x x =--,且对任意的实数1[2222)n n x +∈--,(*2N n n ∈,≥),都有()1122x f x f ⎛⎫=- ⎪⎝⎭,若函数()()log a g x f x x =-有且仅有五个零点,则a 的取值范围__________.15. 记()ln f x x ax b =++(0a >)在区间[],2t t +(t 为正数)上的最大值为(),t M a b ,若{|(,)ln 3}R t b M a b a ≥+=,则实数t 的最大值为__________.三、解答题(本大题共5小题,共75分.解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤.)16. 已知函数()()2π2sin πcos 2f x x x x ⎛⎫=+-+-⎪⎝⎭(1)求()f x 的最小正周期及对称轴方程;(2)当ππ,42x ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时,求()f x 的最大值和最小值.17. 在ABC 中,角,,A B C 所对的边分别为,,a b c ,其中2C π≠,已知cos 2cos cos b c A a B C -=.(1)求角B 的大小;(2)若223125b c ac +=-,求ABC 面积的最大值.18. 如图,在四棱锥P ABCD -中,PA ⊥底面ABCD ,AD AB ⊥,//AB DC ,2AD DC AP ===,1AB =,E 为棱PC 的中点.(1)证明://BE 平面PAD ;(2)求直线BE 与平面PBD 所成角的正弦值;(3)求点D 到平面PBC 的距离.19. 已知椭圆()2222:10x y C a b a b +=>>,短轴长为.(1)求C 的方程;(2)如图,经过椭圆左顶点A 且斜率为()0k k ≠的直线l 与C 交于A ,B 两点,交y 轴于点E ,点P 为线段AB 的中点,若点E 关于x 轴的对称点为H ,过点E 作OP (O 为坐标原点)垂直的直线交直线AH 于点M ,且APM △,求k 的值.20. 已知函数()11lnx aF x x x =--+.(Ⅰ)设函数()()()1h x x F x =-,当2a =时,证明:当1x >时,()0h x >;(Ⅱ)若()0F x >恒成立,求实数a 取值范围;(Ⅲ)若a 使()F x 有两个不同的零点12,x x,证明:21a a x x e e -<-<-.的南开中学2024届高三第一次月检测数学学科试卷考试时间:120分钟本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷两部分,共150分.考试结束后,请交回答题卡.第I卷一、选择题(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|230A x x x =-->,{}1,2,3,4B =,则()A B ⋂=Rð()A. {}1,2 B. {}1,2,3 C. {}3,4 D. {}4【答案】B 【解析】【分析】首先解一元二次不等式求出集合A ,再根据补集、交集的定义计算可得.【详解】由2230x x -->,即()()130x x +->,解得3x >或1x <-,所以{}2|230{|1A x x x x x =-->=<-或3}x >,所以{}|13A x x =-≤≤R ð,又{}1,2,3,4B =,所以(){}1,2,3A B ⋂=R ð.故选:B2. “sin 0x =”是“cos 1x =”的( )A. 充要条件B. 充分不必要条件C. 必要不充分条件D. 既不充分也不必要条件【答案】C 【解析】【分析】根据充分性和必要性的定义结合同角三角函数的关系即可得出结论.【详解】解:因为sin 0x =,根据三角函数的基本关系式,可得cos 1x ==±,反之:若cos 1x =,根据三角函数的基本关系式,可得sin 0x ==,所以“sin 0x =”是“cos 1x =”的必要不充分条件.故选:C.3. 函数()||sin 2f x x x =的部分图象可能是( )A. B. C. D.【答案】C 【解析】【分析】根据()f x 是奇函数,排除B ,再取特殊值验证.【详解】因为()()||sin 2||sin 2()f x x x x x f x -=--=-=-所以()f x 是奇函数,排除B ,由02f ⎛⎫= ⎪⎝⎭π,排除A ,由44f ππ⎛⎫= ⎪⎝⎭,排除D .故选:C .【点睛】本题主要考查函数的图象和性质,还考查了数形结合的思想和理解辨析的能力,属于基础题.4. 下列函数中,是奇函数且在()0,∞+上单调递减的是( )A. 2y = B. sin x y x=C. )lg2y x=- D. e e 2x xy --=【答案】C 【解析】【分析】根据奇偶性定义、对数函数、指数函数单调性,结合复合函数的单调性依次判断各个选项即可.【详解】A 选项:()()2f x f x -==,不是奇函数,故A 选项错误;B 选项:()()()sin sin sin x x xf x f x x x x---====--,不是奇函数,故B 选项错误;C 选项:因为()f x 的定义域为R ,且()()))()22lg 2lg2lg 414lg10f x f x x x x x -+=++=+-==,∴()f x 是奇函数.设2t x ==因为t =()0,∞+上单调递减,lg y t =在()0,∞+上单调递增,由复合函数单调性知,()f x 在()0,∞+上单调递减,故C 选项正确;D 选项:()11e 2e x xf x ⎛⎫=- ⎪⎝⎭,因为1e e ,xxy y ==-在()0,∞+上都单调递增,所以()f x 在()0,∞+上单调递增,故D 选项错误,故选:C .5. 计算:0ln 228241.1e log 1lg10ln e log +-+++的值( )A. 0B.152C. 2D. 3【答案】B 【解析】【分析】根据指数及对数的运算法则计算可得;【详解】0ln 222423151.1e log 1lg10ln e log 812012log 222+-+++=+-+++=.故选:B6. 已知1sin 3a =,0.913b ⎛⎫= ⎪⎝⎭,271log 92c =,则( )A. a c b <<B. a b c <<C. b a c <<D. c a b<<【答案】A 【解析】【分析】化简得13c =,构造函数()sin ,0,2πf x x x x ⎛⎫=-∈ ⎪⎝⎭,通过导数可证得sin ,0,2πx x x ⎛⎫<∈ ⎪⎝⎭,可得a c <,而0.91133b c ⎛⎫=>= ⎪⎝⎭,从而可得答案.【详解】2711lg 912lg 31log 922lg 2723lg 33c ==⨯=⨯=.设()sin ,0,2πf x x x x ⎛⎫=-∈ ⎪⎝⎭,则有()cos 10f x x '=-<,()f x 单调递减,从而()(0)0f x f <=,所以sin ,0,2πx x x ⎛⎫<∈ ⎪⎝⎭,故11sin 33<,即a c <,而0.91133b c ⎛⎫=>= ⎪⎝⎭,故有a c b <<.故选:A .7.π2cos63αα⎛⎫--=⎪⎝⎭,则πsin26α⎛⎫-=⎪⎝⎭()A.19- B.19C.13D.89【答案】A【解析】【分析】利用三角恒等变换化简已知条件,结合诱导公式、二倍角公式求得正确答案.π2cos63αα⎛⎫--=⎪⎝⎭,12sin cos23ααα⎫+-=⎪⎪⎭,1π2cos sin263ααα⎛⎫+=+=⎪⎝⎭.πππsin2cos2626αα⎡⎤⎛⎫⎛⎫-=--⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦2ππcos2cosπ233αα⎡⎤⎛⎫⎛⎫=-=-+⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦2ππcos22sin136αα⎛⎫⎛⎫=-+=+-⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭2212139⎛⎫=⨯-=-⎪⎝⎭.故选:A8. 将函数()π3sin26f x x⎛⎫=+⎪⎝⎭的图象向右平移π6个单位长度后,所得图象对应的函数为()y g x=,有下列命题:①函数()g x的图象关于直线πx=对称②函数()g x的图象关于点π,012⎛⎫⎪⎝⎭对称③函数()g x在π5π,2424⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上单调递增④函数()g x 在[]0,2π上恰有5个极值点其中正确的命题个数为( )A. 1 B. 2C. 3D. 4【答案】B 【解析】【分析】根据函数图象平移变换的特点,利用正弦弦函数的对称性、单调性、最值,结合函数的极值点定义逐项判断即可求解.【详解】函数()π3sin 26f x x ⎛⎫=+⎪⎝⎭的图象向右平移π6个单位长度后,所得图象对应的函数为()πππ3sin 23sin 2666y g x x x ⎡⎤⎛⎫⎛⎫==-+=- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦,对于①,当πx =时,()π3π3sin 2π62g ⎛⎫=-=- ⎪⎝⎭,不是函数()y g x =的最值,故①错误;对于②,当π12x =时,πππ3sin 2012126g ⎛⎫⎛⎫=⨯-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,故②正确;对于③,当π5π,2424x ⎡⎤∈-⎢⎥⎣⎦时,πππ2,644x ⎡⎤-∈-⎢⎥⎣⎦,故函数在该区间上单调递增,故③正确;对于④,令(ππ2πZ 62x k k -=+∈,解得()ππZ 23k x k =+∈,当0,1,2,3k =时,π5π4π11π,,,3636x =,在[]0,2π上有4个极值点,故④错误.故选:B.9. 设函数ln 2,0()π1sin ,π042x x x f x x x ω⎧+->⎪=⎨⎛⎫+--≤≤ ⎪⎪⎝⎭⎩有7个不同的零点,则正实数ω的取值范围为( )A. 131744⎡⎫⎪⎢⎣⎭, B. 172144⎡⎫⎪⎢⎣⎭, C. 49121652⎡⎫⎪⎢⎣⎭, D. 65121732⎡⎫⎪⎢⎣⎭,【答案】C 【解析】【分析】分段函数分段处理,在1x >,01x <<各有1个零点,所以π0x -≤≤有5个零点,利用三角函数求出所有的零点,保证π0x -≤≤之间有5个零点即可.【详解】由题,当1x ≥时,()ln 2f x x x =+-,显然()f x 在()1,+∞上单调递增,且()110f =-<,()22ln 220f =+->,此时()f x 在()1,+∞在有一个零点;当01x <<时,()ln 2f x x x =--,1()10f x x'=-<,所以()f x 在()0,1上单调递减,2211()220e ef =+->,此时()f x 在()0,1上只有一个零点;所有当π0x -≤≤时,()π1sin 42f x x ω⎛⎫+- ⎪⎝⎭=有5个零点,令()0f x =,则π1sin 42x ω⎛⎫+= ⎪⎝⎭,即ππ2π46x k ω+=+,或π5π2π46x k ω+=+,k ∈Z ,解得π2π12k x ω-+=,或7π2π12k x ω-+=,k ∈Z ,当0k =时,12π7π1212,x x ωω--==;当1k =时,34π7π2π2π1212,x x ωω----==;当2k =时,56π7π4π4π1212,x x ωω----==;由题可得π0x -≤≤区间内的5个零点,即π4π12π7π4π12πωω⎧--⎪≥-⎪⎪⎨⎪--⎪<-⎪⎩,解得54912126ω≤<,即49651212ω⎡⎫∈⎪⎢⎣⎭,.故选:C.【点睛】分段函数的零点问题点睛:根据函数的特点分别考虑函数在每段区间上的单调性,结合零点存在性定理,得到每一段区间上的零点的个数,从而得出函数在定义域内的零点个数.第II 卷二、填空题(本大题共6小题,每小题5分,共30分.)10. 已知i 是虚数单位,化简32i12i-+的结果为____________.【答案】18i 55--【解析】分析】运用复数运算法则计算即可.【【详解】2232i (32i)(12i)36i 2i 4i 38i 418i 12i (12i)(12i)14i 1455-----+--====--++--+.故答案为:18i 55--.11.在代数式521x ⎫-⎪⎭的展开式中,常数项为_____________.【答案】-5【解析】【分析】写出二项式定理的通项,化简后,使得x 的指数幂为0,即可求得k 的值.【详解】521x ⎫-⎪⎭的展开式的通项为:()51552215521C C 1rrrr r r r T x x x --+⎛⎫⎛⎫=-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭令5502r -=,解得1r =,所以()11215C 15T +=-=-,521x ⎫⎪⎭的展开式中的常数项为5-.故答案为:-512. 函数()()ππ2sin 0,22f x x ωϕωϕ⎛⎫=+>-<< ⎪⎝⎭的部分图象如图所示,则π=3f ⎛⎫⎪⎝⎭__________.【解析】【分析】根据函数()f x 的图象结合正弦函数的图象及性质,求得函数的解析式,再代入求值即可.【详解】由函数()f x 的图象可知,35ππ3π41234T ⎛⎫=--= ⎪⎝⎭,则2π=πT ω=,2ω=.把5π12x =代入()f x ,则5ππ22π122k ϕ⨯+=+,而ππ22ϕ-<<,所以π3ϕ=-,所以()π2sin 23f x x ⎛⎫=- ⎪⎝⎭,所以ππππ=2sin 22sin 3333f ⎛⎫⎛⎫⨯-==⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.13. 在亚运会女子十米跳台决赛颁奖礼上,五星红旗冉冉升起,在坡度15 的看台上,同一列上的第一排和最后一排测得旗杆顶部的仰角分别为60 和30 ,第一排A 点和最后一排E 点的距离为(如图所示),则旗杆的高度为____________米.【答案】27【解析】【分析】根据已知可得30ECA ∠= ,在EAC 中由正弦定理可得AC ,再利用t ABC R 中计算可得答案.【详解】由图可得3609012012030∠=---= ECA ,在EAC sin 30= EA,即sin 452sin 30===EA AC ,在t ABC R 中,60CAB ∠= ,可得sin 6027=⨯== BC AC 米.故答案为:27.14. 已知定义在[)0+∞,上的函数()f x ,当[0,2)x ∈时,()()1611f x x =--,且对任意的实数1[2222)n n x +∈--,(*2N n n ∈,≥),都有()1122x f x f ⎛⎫=- ⎪⎝⎭,若函数()()log a g x f x x =-有且仅有五个零点,则a 的取值范围__________.【答案】1410⎛ ⎝【解析】【分析】写出()f x 的解析式并画出()f x 的图象,结合已知条件将问题转化为()y f x =图象与log a y x =图象在(0,)+∞上有且仅有5个交点,结合图象分析即可求得结果.【详解】当[0,2)x ∈,()16(1|1|)f x x =--,当2n =时,[2,6)x ∈,此时1[0,2)2x -∈,则11()(1)16(1|2|)8(1|2|)22222x x xf x f =-=⨯--=--,当3n =时,[6,14)x ∈,此时1[2,6)2x -∈,则1155()(1)8(1||)4(1||)2224242x x x f x f =-=⨯--=--,当4n =时,[14,30)x ∈,此时1[6,14)2x-∈,则111111()(1)4(1||)2(1||)2228484x x x f x f =-=⨯--=--,……因为()()log a g x f x x =-有且仅有5个零点,所以()y f x =图象与log a y x =图象在(0,)+∞上有且仅有5个交点,如图所示,由图可知,当log a y x =经过点(10,4)A 时,两函数图象有4个交点,经过点(22,2)B 时,两函数图象有6个交点,所以当()y f x =图象与log a y x =图象在(0,)+∞上有且仅有5个交点时,则1log 104log 222a aa >⎧⎪<⎨⎪>⎩,解得1410a <<.故答案为:1410(.15. 记()ln f x x ax b =++(0a >)在区间[],2t t +(t 为正数)上的最大值为(),t M a b ,若{|(,)ln 3}R t b M a b a ≥+=,则实数t 的最大值为__________.【答案】14##0.25【解析】【分析】由函数单调性性质及图象变换可画出()f x 的图象,进而可得(,)()t M a b f t ≥,结合已知条件可知只需()ln 3f t a ≥+,即(ln )ln 3t at b a -++≥+,由()(2)f t f t =+可得ln(2)ln 2(1)2t t a t b ++++=-,联立两者进而可求得结果.【详解】设()ln g x x ax b =++,(0a >),定义域为(0,)+∞,由单调性性质可知,()g x 在(0,)+∞上单调递增,当x 趋近于0时,()g x 趋近于-∞;当x 趋近于+∞时,()g x 趋近于+∞,设0()0g x =,则()g x 的图象如图所示,所以()f x 的图象如图所示,则由图象可知,{}max (),()(2)()(,)max (),(2)(2),()(2)t f t f t f t f x M a b f t f t f t f t f t ≥+⎧==+=⎨+<+⎩,所以(,)()t M a b f t ≥,如图所示,当()(2)f t f t =+时,有(ln )ln(2)(2)t at b t a t b -++=++++,则ln(2)ln 2(1)2t t a t b ++++=-,①又因为{|(,)ln 3}R t b M a b a ≥+=,所以()ln 3f t a ≥+,即(ln )ln 3t at b a -++≥+,所以ln ln 3b t at a ≤----,②由①②得ln(2)ln 2(1)ln ln 32t t a t t at a ++++≤-----,整理得ln(2)ln 2ln 3ln 9t t t +≥+=,即29t t +≥,所以14t ≤.故t 的最大值为14.故答案为:14【点睛】恒成立问题解题方法指导:方法1:分离参数法求最值.(1)分离变量.构造函数,直接把问题转化为函数的最值问题.(2)()a f x ≥恒成立⇔max ()a f x ≥;()a f x ≤恒成立⇔min ()a f x ≤;()a f x ≥能成立⇔min ()a f x ≥;()a f x ≤能成立⇔max ()a f x ≤.方法2:根据不等式恒成立构造函数转化成求函数的最值问题,一般需讨论参数范围,借助函数单调性求解.三、解答题(本大题共5小题,共75分.解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤.)16. 已知函数()()2π2sin πcos 2f x x x x ⎛⎫=+-+-⎪⎝⎭(1)求()f x 的最小正周期及对称轴方程;(2)当ππ,42x ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时,求()f x 的最大值和最小值.【答案】(1)πT =,()5ππ122k x k =+∈Z (2)min 1y =,max 2y =.【解析】【分析】(1)根据诱导公式以及二倍角公式化简,再根据周期公式、对称轴公式进行求解;(2)由x 的取值范围求出整体角的取值范围,再结合正弦型函数图像及性质得出结果.【小问1详解】()()2πcos 2sin πcos 2f x x x x ⎤⎛⎫=+-+⋅ ⎪⎥⎝⎭⎦)22sin cos 1cos2sin2x x x x x =+⋅=-+sin22sin 23x x x π⎛⎫=-=- ⎪⎝⎭,故周期为2ππ2T ==,令2π,32x k k ππ-=+∈Z ,解得()5ππ122k x k =+∈Z ,对称轴方程()5ππ122k x k =+∈Z ,【小问2详解】()2sin 23f x x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭∵ππ42x ≤≤,∴ππ2π2,363t x ⎡⎤=-∈⎢⎥⎣⎦,当π6t =时,即π4x =时,()min π1sin sin 62t ==,此时min 1y =,当π2t =时,即5π12x =时,()max πsin sin 12t ==,此时max 2y =.17. 在ABC 中,角,,A B C 所对的边分别为,,a b c ,其中2C π≠,已知cos 2cos cos b c A a B C -=.(1)求角B 的大小;(2)若223125b c ac +=-,求ABC 面积的最大值.【答案】(1)3π(2【解析】【分析】(1)根据正弦定理边化角或余弦定理化简原式,根据2C π≠,所以cos 0C ≠或2222a b c b+-≠,化简即可得出1cos 2B =,即可得出答案;(1)根据余弦定理结合第一问得出的角B 的大小得出222a c b ac +-=,结合已知223125b c ac +=-,得出224412a ac c ++=,根据基本不等式得出22412422a c ac a c +=-≥⋅⋅即32ac ≤,即可由三角形面积公式得出答案;或将224412a ac c ++=化简为2(2)12a c +=,由三角形面积公式结合基本不等式得出ABC 的面积212sin 222a c S ac B c +⎫===⋅≤=⎪⎭,即可得出答案.【小问1详解】方法一:由cos 2cos cos b c A a B C -=根据正弦定理边化角得:sin sin cos 2sin cos cos B C A A B C -=,即()sin sin cos 2sin cos cos A C C A A B C +-=,所以sin cos 2sin cos cos A C A B C =,因为2C π≠,所以cos 0C ≠,又sin 0A >,所以1cos 2B =,又0πB <<,所以3B π=.方法二:由cos 2cos cos b c A a B C -=根据余弦定理:得2222222cos 22b c a a b c b c a B bc ab+-+--=⋅,即2222222cos 22b c a a b c B b b -++-=⋅,因为2C π≠,所以22202a b c b+-≠,所以1cos 2B =,又0πB <<,得3B π=.小问2详解】方法一:由(1)及余弦定理知2221cos 22a cb B ac +-==,所以222a c b ac +-=,因为223125b c ac +=-,所以()2221235a c c ac ac +---=,化简得224412a ac c ++=,因为0,0a c >>,所以22412422a c ac a c +=-≥⋅⋅,所以32ac ≤,当且仅当2a c ==a c ==时取等号,所以ABC的面积1sin 2S ac B ==≤,所以ABC方法二:由(1)及余弦定理知2221cos 22a cb B ac +-==,所以222a c b ac +-=.因为223125b c ac +=-,所以()2221235a c c ac ac +---=,化简得224412a ac c ++=,即2(2)12a c +=,所以ABC的面积212sin 222a c S ac B c +⎫===⋅≤=⎪⎭,【当且仅当2a c ==a c ==时取等号,所以ABC 18. 如图,在四棱锥P ABCD -中,PA ⊥底面ABCD ,AD AB ⊥,//AB DC ,2AD DC AP ===,1AB =,E 为棱PC 的中点.(1)证明://BE 平面PAD ;(2)求直线BE 与平面PBD 所成角的正弦值;(3)求点D 到平面PBC 的距离.【答案】(1)证明见解析(2(3【解析】【分析】(1)以A 为原点建立空间直角坐标系,利用向量法证明线面平行;(2)求出平面PBD 的一个法向量,再由向量法求解;(3)求出平面PBC 的法向量()2111,,n x y z =,再由向量法求解.【小问1详解】解:以点A 为原点,AB ,AD ,AP 分别为x 轴,y 轴,z 轴,建立空间直角坐标系.可得()1,0,0B ,()2,2,0C ,()0,2,0D ,()002P ,,,由E 为棱PC 的中点,得()1,1,1E ,向量()0,1,1BE = ,()1,0,0AB =,故0BE AB ⋅= ,又AB为平面PAD 的一个法向量,又BE ⊄面PAD ,所以//BE 平面PAD .【小问2详解】向量()1,2,0BD =-,()1,0,2PB =- ,()0,1,1BE = 设(),,n x y z = 为平面PBD 的法向量,则0n BD n PB ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩,即2020x y x z -+=⎧⎨-=⎩,令1y =,得()2,1,1n =为平面PBD 的一个法向量,所以cos ,n BE n BE n BE⋅===⋅所以直线BE 与平面PBD【小问3详解】向量()1,2,0BC = ,设平面PBC 的法向量()2111,,n x y z =,220n BC n PB ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩,即11112020x y x z +=⎧⎨-=⎩,令11y =-,得()22,1,1n =- 为平面PBC 的一个法向量,则22BD n d n ⋅===.19. 已知椭圆()2222:10x y C a b a b +=>>,短轴长为..(1)求C 的方程;(2)如图,经过椭圆左顶点A 且斜率为()0k k ≠的直线l 与C 交于A ,B 两点,交y 轴于点E ,点P 为线段AB 的中点,若点E 关于x 轴的对称点为H ,过点E 作OP (O 为坐标原点)垂直的直线交直线AH 于点M ,且APM △,求k 的值.【答案】(1)22142x y += (2)【解析】【分析】(1)根据题意得出,a b 的值,进而可得结果;(2)设直线l 的方程为()2y k x =+,将其与椭圆方程联立,得出EM 斜率,联立方程组得出M 点的坐标,利用点到直线距离公式式,结合韦达定理以及三角形面积公式将面积表示为关于k 的方程,解出即可得结果.小问1详解】由题意可得2222c e a b a b c ⎧==⎪⎪⎪=⎨⎪=+⎪⎪⎩,解得2a =,b =,c =∴椭圆C 的方程为22142x y +=.【小问2详解】易知椭圆左顶点()2,0A -,设直线l 的方程为()2y k x =+,则()0,2E k ,()0,2H k -,由()222142y k x x y ⎧=+⎪⎨+=⎪⎩,消y 可得()2222128840k x k x k +++-=,设()11,A x y ,()22,B x y ,()00,P x y ,∴()()422644841216k k k ∆=--+=,【则有2122812k x x k +=-+,21228412k x x k-=+,∴()2012214212k x x x k =+=-+,()0022212=+=+k y k x k ,∴0012OP y k x k ==-,∴直线EM 的斜率2EM k k =,∴直线EM 的方程为22y kx k =+,直线AH 的方程为()2y k x =-+,∴点42,33M k ⎛⎫-- ⎪⎝⎭,∴点M 到直线:20l kx y k -+=的距离d =,∴AB ==∴1||2AP AB ==∴241132212APM k S AP d k =⋅=⨯==+△,解得k =.20. 已知函数()11lnx a F x x x =--+.(Ⅰ)设函数()()()1h x x F x =-,当2a =时,证明:当1x >时,()0h x >;(Ⅱ)若()0F x >恒成立,求实数a 的取值范围;(Ⅲ)若a 使()F x 有两个不同的零点12,x x ,证明:21a a x x e e -<-<-.【答案】(Ⅰ)证明见解析;(Ⅱ)2a ≤;(Ⅲ)证明见解析.【解析】分析】(Ⅰ)当2a =时对()h x 求导,证明1x >时,()0h x '>即可.(Ⅱ)设函数()()1ln 1a x f x x x -=-+,根据函数的单调性判断ln x 与()11a x x -+的关系,根据()0F x >恒成立,确定a 的取值范围;(Ⅲ)根据函数的单调性求出2121a a t t x x e e --<-<-,得到【21t t -==,证明结论成立即可.【详解】(Ⅰ)()()ln 111x a h x x x x ⎛⎫=--⎪-+⎝⎭当2a =时,()()()21ln 21ln 111x x h x x x x x x -⎛⎫=--=- ⎪-++⎝⎭()()()()()()()()2222221211111114x x x x h x x x x x x x x +---+-'=-==+++,当1x >时,()0h x '>,所以()h x 在()1,+∞上为单调递增函数,因为()10h =,所以()()10h x h >=,(Ⅱ)设函数()()1ln 1a x f x x x -=-+,则()()()222111x a x f x x x +-+'=+,令()()2211g x x a x =+-+,当1a ≤时,当0x >时,()0g x >,当12a <≤时,2480a a ∆=-≤,得()0g x ≥,所以当2a ≤时,()f x 在()0,∞+上为单调递增函数,且()10f =,所以有()101f x x >-,可得()0F x >.当2a >时,有2480a a ∆=->,此时()g x 有两个零点,设为12,t t ,且12t t <.又因为()12210t t a +=->,121t t =,所以1201t t <<<,在()21,t 上,()f x 为单调递减函数,所以此时有()0f x <,即()1ln 1a x x x -<+,得ln 011x a x x -<-+,此时()0F x >不恒成立,综上2a ≤.(Ⅲ)若()F x 有两个不同的零点12, x x ,不妨设12x x <,则12, x x 为()()1ln 1a x f x x x -=-+的两个零点,且11x ≠,21x ≠,由(Ⅱ)知此时2a >,并且()f x 在()10,t ,()2,t +∞为单调递增函数,在()12,t t 上为单调递减函数,且()10f =,所以()10f t >,()20f t <,因为()201a a a f e e -=-<+,()201aa a f e e =>+,1a a e e -<<,且()f x 图象连续不断,所以()11,a x e t -∈,()22,a x t e∈,所以2121a a t t x x e e--<-<-,因为21t t -==综上得:21||a a x x e e -<-<-.【点睛】方法点睛:求不等式恒成立问题的方法(1)分离参数法若不等式(),0f x λ≥()x D ∈(λ是实参数)恒成立,将(),0f x λ≥转化为()g x λ≥或()()g x x D λ≤∈恒成立,进而转化为()max g x λ≥或()()min g x x D λ≤∈,求()g x 的最值即可.(2)数形结合法结合函数图象将问题转化为函数图象的对称轴、区间端点的函数值或函数图象的位置关系(相对于x 轴)求解.此外,若涉及的不等式转化为一元二次不等式,可结合相应一元二次方程根的分布解决问题.(3)主参换位法把变元与参数变换位置,构造以参数为变量的函数,根据原变量的取值范围列式求解,一般情况下条件给出谁的范围,就看成关于谁的函数,利用函数的单调性求解.。