2019-2020学年北京市西城区高二上学期期末数学试题及答案解析版一、单选题1.已知椭圆222:1(0)4x y C a a +=>的一个焦点为(2,0),则a 的值为( ) A .B C .6 D .8【答案】A【解析】利用222a b c =+,求得a 的值. 【详解】由于222a b c =+,所以22428,a a =+==故选:A 【点睛】本小题主要考查椭圆的几何性质,属于基础题.2.已知数列{}na 满足12a =,12n n a a -=+(,2)n n *∈≥N ,则3a =( )A .5B .6C .7D .8【答案】B【解析】利用递推关系式,依次求得23,a a 的值. 【详解】依题意213224,26a a a a =+==+=. 故选:B 【点睛】本小题主要考查根据递推关系式求项的值,属于基础题.3.已知命题p :1x ∃<,21x ≤,则p ⌝为( ) A .1x ∀≥,21x ≤ B .1x ∃<,21x > C .1x ∀<,21x > D .1x ∃≥,21x >【答案】C【解析】根据特称命题的否定是全称命题的知识,选出正确选项. 【详解】由于特称命题的否定是全称命题,注意到要否定结论,所以A 选项不正确,C 选项正确. 故选:C 【点睛】本小题主要考查特称命题的否定,属于基础题. 4.已知,a b ∈R ,若a b <,则( ) A .2a b < B .2ab b < C .22a b < D .33a b <【答案】D【解析】利用特殊值排除错误选项,然后证明正确选项成立. 【详解】对于A 选项,若a b <,如21-<-,但是()122-⨯=-,即2a b =,所以A 选项错误.对于B 选项,若a b <,如21-<-,但是()()()2211-⋅->-,即2ab b >,所以B 选项错误. 对于C选项,若a b <,如21-<-,但是()()2221->-,即22a b >,所以C 选项错误.对于D 选项,若a b <,则0a b -<,则()()3322a b a b a ab b -=-++()2213024a b a b b ⎡⎤⎛⎫=-++<⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦,所以33a b <.故选:D 【点睛】本小题主要考查不等式的性质,属于基础题. 5.已知向量(1,2,1),(3,,)a b x y =-=,且//a b ,那么||b =( ) A .B .6C .9D .18【答案】A【解析】根据两个向量共线的坐标表示列方程,由此求得,x y ,从而求得||b .【详解】 由于//a b ,所以3121x y==-,解得6,3x y =-=-,所以()3,6,3b =--,所以(23b =+==故选:A 【点睛】本小题主要考查空间向量平行求参数,考查空间向量模的计算,属于基础题.6.已知直线a ,b 分别在两个不同的平面α,β内.则“直线a 和直线b 相交”是“平面α和平面β相交”的( )A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件【答案】A 【解析】【详解】当“直线a 和直线b 相交”时,平面α和平面β必有公共点,即平面α和平面β相交,充分性成立;当“平面α和平面β相交”,则 “直线a 和直线b 可以没有公共点”,即必要性不成立. 故选A.7.已知向量(1,,2)a x =,(0,1,2)b =,(1,0,0)c =,若,,a b c 共面,则x 等于( ) A .1- B .1C .1或1-D .1或0【答案】B【解析】根据,,a b c 列方程,根据空间向量坐标的线性运算求解出x 的值. 【详解】由于,,a b c 共面,所以存在,λμ,使得a b c λμ=+,即()()()()1,,20,,2,0,0,,2x λλμμλλ=+=,所以1,,22x μλλ===,所以1x =.故选:B 【点睛】本小题主要考查空间向量共线的表示,考查空间向量的坐标运算,属于基础题.8.德国著名数学家高斯,享有“数学王子”之美誉.他在研究圆内整点问题时,定义了一个函数()[]f x x =,其中[]x 表示不超过x 的最大整数,比如[]=3π. 根据以上定义,当1x 时,数列()x f x -,()f x ,x ( )A .是等差数列,也是等比数列B .是等差数列,不是等比数列C .是等比数列,不是等差数列D .不是等差数列,也不是等比数列 【答案】D【解析】求得()x f x -,()f x ,x ,由此判断出正确选项. 【详解】1.732≈,所以()[][][]1.73212.7322f x x ==+==,所以()1x f x -=1,1.而114+=≠,)1124=≠,所以数列()x f x -,()f x ,x 不是等差数列,也不是等比数列故选:D 【点睛】本小题主要考查新定义函数的理解,考查等差数列、等比数列的性质,属于基础题.9.设有四个数的数列{}n a ,该数列前3项成等比数列,其和为m ,后3项成等差数列,其和为6. 则实数m 的取值范围为( ) A .6m ≥ B .32m ≥C .6m ≤D .2m ≥【答案】B【解析】设出这4个数,根据已知条件列方程组,由此求得m 表达式,进而求得m 的取值范围. 【详解】设{}n a 的前4项为a b c d ,,,,由于数列{}n a 的前3项成等比数列,其和为m ,后3项成等差数列,其和为6,所以2(1)(2)2(3)6(4)a b c m b ac c b d b c d ++=⎧⎪=⎪⎨=+⎪⎪++=⎩,由(3)(4)得36,2c c ==,所以22(1)2(2)4(3)a b m b a b d ++=⎧⎪=⎨⎪=+⎩即22(1)(2)24(3)a b m b a b d ++=⎧⎪⎪=⎨⎪=-⎪⎩,先将(2)代入(1),然后将(3)代入(1)得()()24422d d m -+-+=,整理得()21335222m d =-+≥. 故选:B 【点睛】本小题主要考查等差数列、等比数列的性质,考查化归与转化的数学思想方法,属于中档题. 10.曲线33:1C x y +=.给出下列结论: ①曲线C 关于原点对称;②曲线C 上任意一点到原点的距离不小于1; ③曲线C 只经过2个整点(即横、纵坐标均为整数的点). 其中,所有正确结论的序号是( ) A .①② B .② C .②③ D .③【答案】C【解析】将(),x y --代入,化简后可确定①的真假性.对x 分成0,0,01,1,1x x x x x <=<<=>等5种情况进行分类讨论,得出221x y +≥,由此判断曲线C 上任意一点到原点的距离不小于1.进而判断出②正确.对于③,首先求得曲线C 的两个整点()()0,1,1,0,然后证得其它点不是整点,由此判断出③正确.【详解】①,将(),x y --代入曲线33:1C x y +=,得331x y +=-,与原方程不相等,所以曲线C 不关于原点对称,故①错误. ②,对于曲线33:1C x y +=,由于331y x =-,所以y =,所以对于任意一个x ,只有唯一确定的y 和它对应.函数y =是单调递减函数.当0x =时,有唯一确定的1y =;当1x =时,有唯一确定的0y =.所以曲线C 过点()()0,1,1,0,这两点都在单位圆上,到原点的距离等于1.当0x <时,1y >,所以221x y +>>.当1x >时,0y <,所以221x y +>>.当01x <<时,01y <<,且()()()()223322221110x y x y x y x x y y -+=+-+=-+-<,所以221x y +>>.综上所述,曲线C 上任意一点到原点的距离不小于1,所以②正确.③,由②的分析可知,曲线C 过点()()0,1,1,0,这是两个整点.由331x y +=可得()331x y -=-,当0x ≠且1x ≠时,若x 为整数,31x -必定不是某个整数的三次方根,所以曲线C 只经过两个整点.故③正确.综上所述,正确的为②③. 故选:C 【点睛】本小题主要考查根据曲线方程研究曲线的性质,属于中档题.二、填空题11.设P 是椭圆221259x y +=上的点,P 到该椭圆左焦点的距离为2,则P 到右焦点的距离为__________. 【答案】8【解析】根据椭圆的定义,求得P 到右焦点的距离. 【详解】依题意5a =,而P 到该椭圆左焦点的距离为2,则P 到右焦点的距离为5228⨯-=. 故答案为:8 【点睛】本小题主要考查抛物线的定义,属于基础题.12.不等式01xx <-的解集为________【答案】(0,1)【解析】因为01xx <-,所以(1)0(0,1)x x x -<⇒∈,即不等式01xx <-的解集为()0,1.13.能说明“若a b >,则11a b <”为假命题的一组a 、b 值是a =______,b =________.【答案】1 1-(答案不唯一)【解析】不等式两边取倒数,不等号改变方向为假命题,只需a 为正数且b 为负数即可满足题意. 【详解】不等式两边取倒数,不等号改变方向为假命题,只需a 为正数且b 为负数,所以可取1,1a b ==-,此时11a b >. 故答案为:(1). 1 (2). 1-(答案不唯一)【点睛】本小题主要考查不等式的性质,属于基础题.14.在平面直角坐标系xOy 中,若双曲线22221(0,0)x y a b a b -=>>的右焦点(c,0)F,则其离心率的值是________. 【答案】2【解析】分析:先确定双曲线的焦点到渐近线的距离,再根据条件求离心率.详解:因为双曲线的焦点(c,0)F 到渐近线,by x a =±即0bx ay ±=,bcb c ==所以b =,因此22222231,44a c b c c c =-=-=1, 2.2a c e ==点睛:双曲线的焦点到渐近线的距离为b ,焦点在渐近线上的射影到坐标原点的距离为a .15.某渔业公司今年初用100万元购进一艘渔船用于捕捞,已知第一年捕捞工作需各种费用4万元,从第二年开始,每年所需费用均比上一年增加2万元.若该渔船预计使用n 年,其总花费(含购买费用)为________ 万元;当n =______时,该渔船年平均花费最低(含购买费用). 【答案】23100n n ++ 10【解析】用渔船的费用,加上每年捕捞的费用,求得n 年总花费,总花费除以n 后,利用基本不等式求得当n 为何值时,平均花费最低. 【详解】每年的费用是首项为4,公差为2的等差数列,所以总费用()()214210031002n n S n n n n -=⨯+⨯+=++.平均费用为()1003323S n n n n =++≥=,当且仅当100,10n n n ==时,等号成立,也即10n =时,该渔船年平均花费最低. 故答案为:(1). 23100n n ++(2). 10【点睛】本小题主要考查等差数列前n 项和,考查数列在实际生活中的应用,考查数列最值的求法,属于基础题. 16.若1239,,,,x x x x表示从左到右依次排列的9盏灯,现制定开灯与关灯的规则如下:(1)对一盏灯进行开灯或关灯一次叫做一次操作; (2)灯1x 在任何情况下都可以进行一次操作;对任意的{|29}i x x ∈∈≤≤N ,要求灯i x 的左边有且只有....灯1i x -是开灯状态时才可以对灯i x 进行一次操作.如果所有灯都处于开灯状态,那么要把灯4x 关闭最少需要_____次操作;如果除灯6x 外,其余8盏灯都处于开灯状态,那么要使所有灯都开着最少需要_____次操作. 【答案】3 21【解析】(1)利用列举法求得把灯4x 关闭最少需要的操作次数.(2)先用列举法求得关闭前4个灯最少需要的操作次数,然后乘以2再加上1,得到使所有灯都开着最少需要的操作次数.【详解】(1)如果所有灯都处于开灯状态,那么要把灯4x关闭最少需要的操作如下,设1为开灯,0为关灯:初始状态1111,操作如下1011,0011,0010,共3次.(2)①关闭前4个灯最少需要的操作如下,设1为开灯,0为关灯:初始状态1111,操作如下:1011,0011,0010,1010,1110,0110,0100,1100,1000,0000,共10次.②此时前6盏灯的状态如下:000010,操作1次,变为000011,打开6x.③将步骤①倒过来做一遍,打开前4个灯,共10次操作.综上所述,如果除灯6x外,其余8盏灯都处于开灯状态,那么要使所有灯都开着最少需要21次操作故答案为:(1). 3 (2). 21【点睛】本小题主要考查逻辑推理能力,属于基础题.三、解答题17.已知等比数列{}n a的公比为2,且3a,44a+,5a成等差数列. (Ⅰ)求{}n a的通项公式;(Ⅱ)设{}n a的前n项和为n S,且62S=,求n的值.n【答案】(Ⅰ) 2na=. (Ⅱ) n的值是5.n【解析】(I)利用等差中项的性质列方程,并转成1,a q的形式,解方程求得1a的值,进而求得数列{}n a的通项公式.(II )根据等比数列前n 项和公式求得n S ,令62n S =解方程,求得n 的值. 【详解】(Ⅰ)因为{}n a 为公比为2的等比数列, 所以23114a a q a ==,418a a =,5116a a =, 依题意得4352(4)a a a +=+,即1112(84)416a a a +=+, 整理得148a =, 解得12a =.所以数列{}na 的通项公式为2n n a =.(Ⅱ)依题意111nn q S a q-=⋅-,11222212n n +-=⋅=--.所以12262n +-=,整理得1264n +=, 解得 5.n = 所以n 的值是5. 【点睛】本小题主要考查等比数列通项公式的计算,考查等比数列前n 项和的求法,考查等差中项的性质,考查方程的思想,属于基础题.18.已知函数2()f x x ax =+,a R ∈. (Ⅰ)若()(1)f a f >,求a 的取值范围;(Ⅱ)若()4f x ≥-对x R ∀∈恒成立,求a 的取值范围; (Ⅲ)求关于x 的不等式()0f x >的解集. 【答案】(Ⅰ)1{|2a a <-或1}a >. (Ⅱ) {|44}a a -≤≤. (Ⅲ)见解析【解析】(I )由()(1)f a f >列不等式,解一元二次不等式求得a 的取值范围.(II )将不等式()4f x ≥-对x R ∀∈恒成立转化为min ()4f x ≥-,结合二次函数的性质列一元二次不等式,解不等式求得a 的取值范围.(III )对a 分成0,0,0a a a <>=三种情况,结合一元二次不等式的解法,分类讨论,求得不等式()0f x >的解集. 【详解】 (Ⅰ)由()(1)f a f >得221a a a +>+,整理得2210a a -->, 解得1{|2a a <-或1}a >.(Ⅱ)()4f x ≥-对x R ∀∈恒成立,则min ()4f x ≥-,所以244a -≥-,整理得2160a -≤, 解得{|44}a a -≤≤. (Ⅲ)解20x ax,得120,x x a ==-,①当0a ->时,即0a <时,0x <或 x a >-; ②当0a -<时,即0a >时,x a <-或0x >;③当0a -=时,即0a =时,0x ≠ .综上,当0a <时,不等式的解集为{|0x x <或}x a >-;当0a >时,不等式的解集为{|x x a <-或0}x >;当0a =时,不等式的解集为{|0}x x ≠.【点睛】本小题主要考查一元二次不等式的解法,考查不等式恒成立问题的求解策略,考查分类讨论的数学思想方法,属于19.已知椭圆2222:1x y C a b+=(0)a b >>的右焦点为(1,0)F ,离心率为2.(Ⅰ)求椭圆C 的方程;(Ⅱ)设点A 为椭圆C 的上顶点,点B 在椭圆上且位于第一象限,且90AFB ∠=,求AFB ∆的面积. 【答案】(Ⅰ)2212x y += (Ⅱ) 13【解析】(I )根据焦点坐标、离心率以及222a b c =+,求得,,a b c 的值,进而求得椭圆的方程.(II )利用椭圆方程和90AFB ∠=,求得B 点的坐标,由此求得AFB ∆的面积. 【详解】(Ⅰ)依题意 1c =,c a =, 222a b c =+解得a =1b ,所以椭圆C 的方程为2212x y +=.(Ⅱ)设点00(,)B x y ,因为点B 在椭圆上,所以220012x y +=…①, 因为90AFB ∠=,所以1FA FB k k ⋅=-,得0011yx =-…②,由①②消去0y 得,200340x x -=,解得00x =(舍),043x =, 代入方程②得013y =,所以41(,)33B ,所以||BF =又||AF =所以AFB ∆的面积111=||||2233AFB S AF BF ∆⨯⨯=⨯本小题主要考查椭圆的标准方程的求法,考查椭圆内的三角形面积问题,属于基础题.20.如图,四棱锥P ABCD -中,AD ⊥平面ABP ,//BC AD ,90PAB ∠=.2PA AB ==,3AD =,BC m =,E 是PB 的中点.(Ⅰ)证明:AE ⊥平面PBC ; (Ⅱ)若二面角C AE D --的余弦值是33,求m 的值;(Ⅲ)若2m =,在线段AD 上是否存在一点F ,使得PF ⊥CE . 若存在,确定F 点的位置;若不存在,说明理由. 【答案】(Ⅰ)见解析 (Ⅱ)1m =. (Ⅲ)不存在,见解析【解析】(I )通过证明,AE BC AE PB ⊥⊥,证得AE ⊥平面PBC . (II )建立空间直角坐标系,利用二面角C AE D --的余弦值列方程,解方程求得m 的值.(III )设出F 点的坐标,利用0PF CE ⋅=列方程,推出矛盾,由此判断满足条件的F 点不存在. 【详解】(Ⅰ)证明:因为 AD ⊥平面PAB ,//BC AD , 所以BC ⊥平面PAB .又因为 AE ⊂平面PAB ,所以 AE BC⊥. 在PAB ∆中,PA AB =,E是PB 的中点, 所以AE PB ⊥.又因为BCPB B =,所以 AE ⊥平面PBC .(Ⅱ)解:因为 AD ⊥平面PAB , 所以AD AB ⊥,AD PA ⊥. 又因为PA AB ⊥,所以 如图建立空间直角坐标系A xyz -.则(0,0,0)A ,(0,2,0)B ,(0,2,)C m ,(1,1,0)E ,(2,0,0)P ,(0,0,3)D ,(0,2,)AC m =,(1,1,0)AE =.设平面AEC 的法向量为(,,)n x y z =. 则 0,0,n AC n AE ⎧⋅=⎨⋅=⎩即20,0.y mz x y +=⎧⎨+=⎩令1x =,则1y =-,2z m =,于是2(1,1,)n m =-.因为AD ⊥平面PAB ,所以AD PB ⊥. 又PB AE ⊥, 所以PB ⊥平面AED .又因为(2,2,0)PB =-,所以 取平面AED 的法向量为1,)0(1,m =-. 所以 3cos ,3n m n m n m⋅〈〉==⋅,=解得21m =.又因为0m >,所以1m =. (Ⅲ)结论:不存在.理由如下: 证明:设(0,0,)F t (03)t ≤≤. 当2m =时,(0,2,2)C .(2,0,)PF t =-,(1,1,2)CE =--.由PF CE ⊥知,0PF CE ⋅=,220t --=,1t =-.这与03t ≤≤矛盾. 所以,在线段AD 上不存在点F ,使得PF CE ⊥. 【点睛】本小题主要考查线面垂直的证明,考查根据二面角的余弦值求参数,考查存在性问题的求解,考查空间想象能力和逻辑推理能力,属于中档题.21.已知抛物线2:2(0)C y px p =>,抛物线C 上横坐标为1的点到焦点F 的距离为3.(Ⅰ)求抛物线C 的方程及其准线方程;(Ⅱ)过(1,0)-的直线l 交抛物线C 于不同的两点,A B ,交直线4x =-于点E ,直线BF 交直线1x =-于点D .是否存在这样的直线l ,使得//DE AF ? 若不存在,请说明理由;若存在,求出直线l 的方程.【答案】(Ⅰ)28y x =,2x =-. (Ⅱ)存在,1)3y x =+或1)y x =+. 【解析】(I )根据抛物线的定义求得抛物线的标准方程以及准线飞航程.(II )设出直线l 的方程(1)y k x =+(0)k ≠,联立直线的方程和抛物线的方程,消去y 后根据判别式大于零求得k 的取值范围,写出韦达定理.结合//DE AF 得到直线DE 与直线AF 的斜率相等(或者转化为||||||||BA BF BE BD =),由此列方程,解方程求得k 的值,也即求得直线l 的方程. 【详解】(Ⅰ)因为横坐标为1的点到焦点的距离为3,所以132p+=,解得4p =, 所以28y x =所以准线方程为2x =-.(Ⅱ)显然直线l 的斜率存在,设直线l 的方程为(1)y k x =+(0)k ≠,1122(,),(,)A x y B x y .联立得28,(1),y x y k x ⎧=⎨=+⎩消去y 得2222(28)0k x k x k +-+=.由224(28)40k k ∆=-->,解得k <<.所以k <<且0k ≠.由韦达定理得212282k x x k -+=,121=x x .方法一:直线BF 的方程为22(2)2y y x x =--, 又1D x =-,所以2232D y y x -=-,所以223(1,)2y D x ---,因为//DE AF ,所以直线DE 与直线AF 的斜率相等又(4,3)E k --,所以221133232y k x yx -+-=--.整理得121222y y k x x =+--,即1212(1)(1)22k x k x k x x ++=+--,化简得121211122x x x x ++=+--,121212122()412()4x x x x x x x x -+-=-++,即12+7x x =.所以2282=7k k -,整理得289k =,解得k =经检验,k =±符合题意.所以存在这样的直线l ,直线l的方程为1)y x =+或1)y x =+方法二: 因为//DE AF ,所以||||||||BA BF BE BD =,所以21222241x x x x x --=++.整理得1212()8x x x x ++=,即2282=7k k -,整理得289k =.解得k =经检验,k =±符合题意.所以存在这样的直线l ,直线l的方程为1)y x =+或1)y x =+. 【点睛】本小题主要考查抛物线的定义,考查直线和抛物线的位置关系,考查运算求解能力,属于中档题. 22.若无穷数列123,,,a a a 满足:对任意两个正整数,i j (3)j i -≥,11i j i j a a a a -++=+与11i j i j a a a a +-+=+至少有一个成立,则称这个数列为“和谐数列”.(Ⅰ)求证:若数列{}na 为等差数列,则{}na 为“和谐数列”;(Ⅱ)求证:若数列{}na 为“和谐数列”,则数列{}na 从第3项起为等差数列;(Ⅲ)若{}na 是各项均为整数的“和谐数列”,满足10a =,且存在*∈p N 使得p a p =,123p a a a a p ++++=-,求p 的所有可能值.【答案】(Ⅰ)见解析 (Ⅱ) 见解析(Ⅲ)3,5,6,8,12.【解析】(I )利用等差数列的定义,证得等差数列{}na 为“和谐数列”.(II )利用等差数列的定义,通过证明1(4)nn a a d n --=≥,证得数列{}na 从第3项起为等差数列.(III )对1,2,3p =依次进行验证,当4p ≥时,结合(II )的结论和等差数列前n 项和公式进行列式,求得p 的可能取值. 【详解】(Ⅰ)证明:因为数列{}n a 为等差数列, 所以对任意两个正整数,i j (3)j i -≥,有 11i i j j a a a a d +--=-=,所以11i j i j a a a a +-+=+ .所以 数列{}na 为“和谐数列”.(Ⅱ)证明:因为数列{}n a 为“和谐数列”, 所以 当1i =,4j =时,只能11i j i j a a a a +-+=+成立, 11i j i j a a a a -++=+不成立. 所以2314a a a a +=+,即2143a a a a -=-.当1i =,5,6,7,8,9j =时,也只能11i j i j a a a a +-+=+成立,11i j i j a a a a -++=+不成立. 所以 2415a a a a +=+,2516a a a a +=+,2617a a a a +=+,即21546576aa a a a a a a -=-=-=-=,第 21 页 共 21 页 所以21435465a a a a a a a a -=-=-=-=. 令21a a d -=,则数列{}n a 满足1(4)n n aa d n --=≥. 所以,数列{}n a 从第3项起为等差数列.(Ⅲ)解:①若1p =,则11p aa ==,与10a =矛盾,不合题意. ②若2p =,则10a =,22a =,但1222a a +=≠-,不合题意③若3p =,则10a =,33a =,由1233a a a ++=-,得26a =-, 此时数列{}n a 为:0,6,3,3,9,---,符合题意.④若4p ≥,设21a a d -=,则12(2)0[(3)][(4)][]p p a a a d p p d p p d p d p p -+++=++--+--++-+=-.所以,(1)[(3)][(4)]()()0p p p d p p d p d p p d ---+--++-+++= 即 [()(3)](1)02p d p p d p ++---=. 因为10p -≠,所以(3)0p d p p d ++--=.所以4p =不合题意. 所以228882444p p d p p p -+===+---.因为p 为整数,所以84p -为整数,所以5,6,8,12p =. 综上所述,p 的所有可能值为3,5,6,8,12.【点睛】本小题主要考查新定义数列的概念的理解和运用,考查等差数列的定义,考查等差数列前n 项和公式,考查分析、思考与解决问题的能力,属于难题.。