2014年普通高等学校招生全国统一考试理科数学及参考答案解析(新课标Ⅰ卷)
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2014年普通高等学校招生全国统一考试数学理科(新课标Ⅰ卷)一、选择题:本大题共12小题,每小题5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.已知集合A={x|x2-2x-3≥0},B={x|-2≤x<2},则A∩B等于()A. [-2,-1]B. [-1,2)C. [-1,1]D. [1,2)2.(1+i)3(1-i)2等于()A. 1+iB. 1-iC. -1+iD. -1-i3.设函数f(x),g(x)的定义域都为R,且f(x)是奇函数,g(x) 是偶函数,则下列结论中正确的是()A. f(x)g(x)是偶函数B. |f(x)|g(x)是奇函数C. f(x)|g(x)|是奇函数D. |f(x)g(x)|是奇函数4.已知F为双曲线C:x2-my2=3m(m>0)的一个焦点,则点F到C的一条渐近线的距离为()A. 3B. 3C. 3mD. 3m5.若4位同学各自在周六、周日两天中任选一天参加公益活动,则周六、周日都有同学参加公益活动的概率为()A. 18 B.38 C.58 D.786.如图,圆O的半径为1,A是圆上的定点,P是圆上的动点,角x的始边为射线OA,终边为射线OP,过点P作直线OA的垂线,垂足为M,将点M到直线OP的距离表示成x 的函数f(x),则y=f(x)在[0,π]上的大致图象为()(第6题),A) ,B),C) ,D)7.执行如图所示的程序框图,若输入的a,b,k分别为1,2,3,则输出的M等于()(第7题)A.203 B. 72 C. 165 D. 1588. 设α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,β∈⎝⎛⎭⎫0,π2,且tan α=1+sin βcos β,则( )A. 3α-β=π2B. 3α+β=π2C. 2α-β=π2D. 2α+β=π29. 不等式组⎩⎪⎨⎪⎧x +y ≥1,x -2y ≤4的解集记为D ,有下面四个命题:p 1:(x ,y)∈D ,x +2y ≥-2;p 2:(x ,y)∈D ,x +2y ≥2; p 3:(x ,y)∈D ,x +2y ≤3;p 4:(x ,y)∈D ,x +2y ≤-1.其中的真命题是( ) A. p 2,p 3 B. p 1,p 2 C. p 1,p 4 D. p 1,p 310. 已知抛物线C :y 2=8x 的焦点为F ,准线为l ,P 是l 上一点,Q 是直线PF 与C 的一个交点.若FP →=4FQ →,则QF 等于( )A. 72B. 3C. 52D. 2 11. 已知函数f(x)=ax 3-3x 2+1,若f(x)存在唯一的零点x 0,且x 0>0,则a 的取值范围是( )A. (2,+∞)B. (1,+∞)C. (-∞,-2)D. (-∞,-1)12. 如图,网格纸上小正方形的边长为1,粗实线画出的是某多面体的三视图,则该多面体的各条棱中,最长的棱的长度为( )(第12题)A. 6 2B. 6C. 4 2D. 4二、 填空题:本大题共4小题,每小题5分.13. (x -y)(x +y)8的展开式中x 2y 7的系数为________.14. 甲、乙、丙三位同学被问到是否去过A ,B ,C 三个城市时,甲说:我去过的城市比乙多,但没去过B 城市;乙说:我没去过C 城市;丙说:我们三人去过同一个城市. 由此可判断乙去过的城市为________.15. 已知A ,B ,C 为圆O 上的三点,若AO →=12(AB →+AC →),则AB →与AC →的夹角为________.16. 已知a ,b ,c 分别为△ABC 三个内角A ,B ,C 的对边,a =2,且(2+b)·(sin A - sin B)=(c -b)sin C ,则△ABC 的面积的最大值为________.三、 解答题:解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.17. (本小题满分12分)已知数列{a n }的前n 项和为S n ,a 1=1,a n ≠0,a n a n +1=λS n -1,其中λ为常数.(1) 求证:a n +2-a n =λ;(2) 是否存在λ,使得{a n }为等差数列?并说明理由.18. (本小题满分12分)从某企业生产的某种产品中抽取500件,测量这些产品的一项质量指标值,由测量结果得如图所示的频率分布直方图:(第18题)(1) 求这500件产品质量指标值的样本平均数x 和样本方差s 2(同一组中的数据用该组区间的中点值作代表).(2) 由频率分布直方图可以认为这种产品的质量指标值Z 服从正态分布N(μ,σ2),其中μ近似为样本平均数x ,σ2近似为样本方差s 2.①利用该正态分布,求P(187.8<Z<212.2);②某用户从该企业购买了100件这种产品,记X 表示这100件产品中质量指标值位于区间(187.8,212.2)的产品件数,利用①的结果,求E(X).(150≈12.2.若Z ~N(μ,σ2),则P(μ-σ<Z<μ+σ)=0.6826,P (μ-2σ<Z<μ+2σ)=19. (本小题满分12分)如图,在三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,侧面BB 1C 1C 为菱形,AB ⊥B 1C.(1) 求证:AC =AB 1;(2) 若AC ⊥AB 1,∠CBB 1=60°,AB =BC ,求二面角A -A 1B 1-C 1的余弦值.(第19题)20. (本小题满分12分)已知点A(0,-2),椭圆E :x 2a 2+y 2b 2=1(a>b>0)的离心率为32,F是椭圆E 的右焦点,直线AF 的斜率为233,O 为坐标原点.(1) 求椭圆E 的方程;(2) 设过点A 的动直线l 与椭圆E 相交于P ,Q 两点,当△OPQ 的面积最大时,求直线l 的方程.21. (本小题满分12分)设函数f(x)=ae xln x +be x -1x,曲线y =f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y =e(x -1)+2.(1) 求a ,b 的值;(2) 求证:f(x)>1.请考生在第22,23,24题中任选一题作答,如果多做,则按所做的第一题计分. 22. (本小题满分10分)选修41:几何证明选讲如图,四边形ABCD 是圆O 的内接四边形,AB 的延长线与DC 的延长线交于点E ,且(1) 求证:∠D =∠E ;(2) 设AD 不是圆O 的直径,AD 的中点为M ,且MB =MC ,求证:△ADE 为等边三角形.(第22题)23. (本小题满分10分)选修44:坐标系与参数方程已知曲线C :x 24+y 29=1,直线l :⎩⎪⎨⎪⎧x =2+t ,y =2-2t (t 为参数).(1) 写出曲线C 的参数方程与直线l 的普通方程;(2) 过曲线C 上任意一点P 作与l 夹角为30°的直线,交l 于点A ,求PA 的最大值与最小值.24. (本小题满分10分)选修45:不等式选讲若a>0,b>0,且1a +1b=ab.(1) 求a 3+b 3的最小值;(2) 是否存在a ,b ,使得2a +3b =6?并说明理由.2014年普通高等学校招生全国统一考试 数学理科(新课标Ⅰ卷)1. A 【解析】因为集合A ={x|x ≥3或x ≤-1},B ={x|-2≤x<2},所以A ∩B =[-2,-1],故选A.2. D 【解析】因为(1+i )3(1-i )2=2i (1+i )-2i=-1-i ,故选D.3. C 【解析】因为函数f(x)是奇函数,所以f(-x)=-f(x);因为函数g(x)是偶函数,所以g(-x)=g(x).因为f(-x)g(-x)=-f(x)g(x),所以函数f(x)g(x)为奇函数,故排除A ;因为|f(-x)|·g(-x)=|-f(x)|g(x)=|f(x)|g(x),所以函数|f(x)|·g(x)为偶函数,故排除B ;因为|f(-x)g(-x)|=|f(x)g(x)|,所以函数|f(x)g(x)|为偶函数,故排除D ;因为f(-x)|g(-x)|=-f(x)·|g(x)|,所以函数f(x)|g(x)|为奇函数,故选C.4. A 【解析】由题意知双曲线C 的焦点坐标为(±3m +3,0),不妨设点F 的坐标为(3m +3,0),双曲线的一条渐近线l 的方程为x +my =0,则点F 到l 的距离为3m +31+m=3,故选A.5. D 【解析】4位同学各自在周六、周日两天中任选一天参加公益活动,共有24=16种不同的选法,周六、周日都有同学参加公益活动有24-2=14种不同的选法,故所求概率为1416=78,故选D. 6. C 【解析】由题意易得f ⎝⎛⎭⎫π4=12,排除B ;因为f ⎝⎛⎭⎫π2=0,排除A ,D ,故选C.7. D 【解析】输入a =1,b =2,k =3,n =1≤3,所以M =1+12=32,a =2,b =32,n=2;因为n =2≤3成立,所以M =2+23=83,a =32,b =83,n =3;因为n =3≤3成立,所以M =32+38=158,a =83,b =158,n =4.因为n =4≤3不成立,所以输出的M =158,故选D.8. C 【解析】因为tan α=1+sin βcos β,所以sin αcos α=1+sin βcos β,所以sin αcos β-cos αsin β=cos α,所以sin (α-β)=cos α,即sin (α-β)=sin ⎝⎛⎭⎫π2-α.因为α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,β∈⎝⎛⎭⎫0,π2,所以α-β=π2-α,即2α-β=π2,故选C.9. B 【解析】作出不等式组表示的可行域D 如图中阴影部分所示,设z =x +2y ,当直线z =x +2y 过点B 时,z =x +2y 取得最小值,由⎩⎨⎧x +y =1,x -2y =4,解得⎩⎨⎧x =2,y =-1,所以点B的坐标为(2,-1),所以z min =2+2×(-1)=0;z 无最大值,故存在(x ,y)∈D ,x +2y ≥2,所以命题p 1,p 2为真命题,故选B.(第9题)10. B 【解析】由题知抛物线C 的焦点F(2,0),其准线l 的方程为x =-2,且l 与x 轴交于点B ,如图所示.过点Q 作QA ⊥l 于点A ,根据抛物线的定义知QA =QF.因为FP →=4FQ →,所以QA FB =PQ PF ,所以QF 4=34,所以QF =3,故选B.(第10题)11. C 【解析】取a =-2,则f(x)=-2x 3-3x 2+1,因为f(-1)=-2×(-1)3-3×(-1)2+1=0,所以-1是函数f(x)的零点,所以a ≠-2,排除D ;取a =3,则f(x)=3x 3-3x 2+1,f(-1)=-3-3+1=-5<0,f(0)=1>0,所以函数f(x)在(-1,0)上有零点,排除A ,B ,故选C.12. B 【解析】多面体的直观图为如图所示的三棱锥ABCD(放在棱长为4的正方体中研究),因为AB =AC =4,易求得AD =DC =42+22=25,BC =42,BD =(42)2+22=6,所以该三棱锥的最长的棱的长度为6,故选B.(第12题)13. -20 【解析】(x +y)8的展开式的通项为T r +1=C r 8x 8-r y r,令8-r =1,得r =7;令8-r =2,得r =6.所以(x -y)(x +y)8的展开式中x 2y 7的系数是C 78-C 68=8-28=-20.14. A 【解析】甲没去过B 城市,乙没去过C 城市,但他们去过同一个城市,所以他们都去过A 城市,所以乙去过A 城市,由于甲去过的城市比乙多,所以乙去过的城市仅为A 城市.15.π2 【解析】因为A ,B ,C 为圆O 上的三点,且AO →=12(AB →+AC →),所以点O 为线段BC 的中点,即线段BC 为直径,所以∠BAC =π2,即AB →与AC →的夹角为π2.16. 3 【解析】因为a =2,(2+b)(sin A -sin B)=(c -b)sin C ,根据正弦定理得(a +b)(a -b)=(c -b)c ,所以a 2-b 2=c 2-bc ,所以b 2+c 2-a 2=bc ,根据余弦定理得cos A =b 2+c 2-a 22bc =12.因为A ∈(0,π),故A =π3.因为b 2+c 2-bc =4,所以4=b 2+c 2-bc ≥2bc -bc =bc(当且仅当b =c =2时取等号),所以△ABC 的面积S △ABC =12bcsin A =34bc ≤34×4=3,所以△ABC 的面积的最大值为 3.17. (1) 由题设知a n a n +1=λS n -1,得a n +1a n +2=λS n +1-1,两式相减得a n +1(a n +2-a n )=λa n +1. 由于a n +1≠0,所以a n +2-a n =λ.(2) 由题设知a 1=1,a 1a 2=λS 1-1,可得a 2=λ-1, 由(1)知a 3=λ+1.令2a 2=a 1+a 3,解得λ=4. 故a n +2-a n =4,由此可得{a 2n -1}是首项为1、公差为4的等差数列,所以a 2n -1=4n -3; {a 2n }是首项为3、公差为4的等差数列,所以a 2n =4n -1. 所以a n =2n -1,a n +1-a n =2.因此存在λ=4,使得数列{a n }为等差数列.18. (1) 抽取产品的质量指标值的样本平均数x 和样本方差s 2分别为x =170×0.02+180×0.09+190×0.22+200×0.33+210×0.24+220×0.08+230×0.02=200,s 2=(-30)2×0.02+(-20)2×0.09+(-10)2×0.22+0×0.33+102×0.24+202×0.08+302×0.02=150.(2) ①由(1)知,Z ~N(200,150),从而 P(187.8<Z<212.2)=P(200-12.2<Z<200+12.2)=0.6826. ②由①知,一件产品的质量指标值位于区间(187.8,212.2)的概率为0.6826,依题意知X ~B(100,0.6826),所以E(X)=100×0.6826=68.26.19. (1) 连接BC 1交B 1C 于点O ,连接AO. 因为侧面BB 1C 1C 为菱形,所以B 1C ⊥BC 1,且O 为B 1C 和BC 1的中点.又AB ⊥B 1C ,AB ∩BC 1=B ,AB 平面ABO ,BC 1不属于平面ABO ,所以B 1C ⊥平面ABO.由于AO 平面ABO ,故B 1C ⊥AO.又B 1O =CO ,故AC =AB 1. (2) 因为AC ⊥AB 1,且O 为B 1C 的中点,AO ⊥B 1C , 所以AO =CO.又因为AB =BC ,所以△BOA ≌△BOC.故OA ⊥OB ,从而OA ,OB ,OB 1两两互相垂直.以O 为坐标原点,OB →的方向为x 轴正方向,|OB →|为单位长,建立如图所示的空间直角坐标系O -xyz.(第19题)因为∠CBB 1=60°,所以△CBB 1为等边三角形.又AB =BC , 则A ⎝⎛⎭⎫0,0,33,B(1,0,0),B 1⎝⎛⎭⎫0,33,0,C ⎝⎛⎭⎫0,-33,0, 所以AB 1→=⎝⎛⎭⎫0,33,-33,A 1B 1→=AB →=⎝⎛⎭⎫1,0,-33,B 1C 1→=BC →=⎝⎛⎭⎫-1,-33,0.设n =(x ,y ,z)是平面AA 1B 1的一个法向量,则⎩⎪⎨⎪⎧n ·AB 1→=0,n ·A 1B 1→=0,即⎩⎨⎧33y -33z =0,x -33z =0,令x =1,可取n =(1,3,3).设m 是平面A 1B 1C 1的一个法向量,则⎩⎪⎨⎪⎧m ·A 1B 1→=0,m ·B 1C 1→=0,同理可取m =(1,-3,3). 则cos 〈n ,m 〉=n ·m |n ||m |=17,所以二面角A -A 1B 1-C 1的余弦值为17.20. (1) 设F(c ,0),由条件知2c =233,解得c = 3.又c a =32,所以a =2,b 2=a 2-c 2=1,故椭圆E 的方程为x 24+y 2=1. (2) 当l ⊥x 轴时,不合题意,故设l :y =kx -2,P(x 1,y 1),Q(x 2,y 2). 将y =kx -2代入x 24+y 2=1,得(1+4k 2)x 2-16kx +12=0.当Δ=16(4k 2-3)>0,即k 2>34时,x 1,2=8k±24k 2-34k 2+1,从而PQ =k 2+1|x 1-x 2|=4k 2+1·4k 2-34k 2+1.又点O 到直线PQ 的距离d =2k 2+1,所以△OPQ 的面积S △OPQ =12d·PQ =44k 2-34k 2+1.设4k 2-3=t ,则t>0,S △OPQ =4t t 2+4=4t +4t.因为t +4t ≥4,当且仅当t =2,即k =±72时等号成立,且满足Δ>0,所以当△OPQ 的面积最大时,l 的方程为y =72x -2或y =-72x -2. 21. (1) 函数f(x)的定义域为(0,+∞), f ′(x)=ae x ln x +a x e x -b x 2e x -1+b xe x -1.由题意可得f(1)=2,f ′(1)=e ,故a =1,b =2. (2) 由(1)知f(x)=e x ln x +2xe x -1,从而f(x)>1等价于xln x>xe -x -2e .设函数g(x)=xln x ,则g′(x)=1+ln x , 所以当x ∈⎝⎛⎭⎫0,1e 时,g ′(x)<0; 当x ∈⎝⎛⎭⎫1e ,+∞时,g ′(x)>0.故g(x)在⎝⎛⎭⎫0,1e 上单调递减,在⎝⎛⎭⎫1e ,+∞上单调递增, 故g(x)在(0,+∞)上的最小值为g ⎝⎛⎭⎫1e =-1e . 设函数h(x)=xe -x -2e,则h′(x)=e -x (1-x).所以当x ∈(0,1)时,h ′(x)>0;当x ∈(1,+∞)时,h ′(x)<0. 故h(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减, 从而h(x)在(0,+∞)上的最大值为h(1)=-1e .综上,当x>0时,g(x)>h(x),即f(x)>1. 22. (1) 由题设知A ,B ,C ,D 四点共圆,(第22题)所以∠D =∠CBE.因为CB =CE ,所以∠CBE =∠E ,故∠D =∠E.(2) 取BC 的中点N ,连接MN ,由MB =MC ,知MN ⊥BC ,故O 在直线MN 上.又AD 不是圆O 的直径,M 为AD 的中点,故OM ⊥AD ,即MN ⊥AD ,所以AD ∥BC ,故∠A =∠CBE. 又∠CBE =∠E ,故∠A =∠E.由(1)知∠D =∠E ,所以△ADE 为等边三角形.23. (1) 曲线C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2cos θ,y =3sin θ(θ为参数).直线l 的普通方程为2x +y -6=0.(2) 曲线C 上任意一点P(2cos θ,3sin θ)到直线l 的距离为 d =|4cos θ+3sin θ-6|5,则PA =d sin 30°=255|5sin (θ+α)-6|,其中α为锐角,且tan α=43.当sin (θ+α)=-1时,PA 取得最大值2255. 当sin (θ+α)=1时,PA 取得最小值255. 24. (1) 由ab =1a +1b ≥2ab,得ab ≥2,当且仅当a =b =2时等号成立, 故a 3+b 3≥2a 3b 3≥42,当且仅当a =b =2时等号成立, 所以a 3+b 3的最小值为4 2.(2) 由(1)知2a +3b ≥26·ab ≥43,由于43>6,从而不存在a ,b ,使得2a +3b =6.。