提升套餐练06一、多选题1.某健身房为了解运动健身减肥的效果,调查了20名肥胖者健身前(如直方图(1)所示)后(如直方图(2)所示)的体重(单位:kg )变化情况:对比数据,关于这20名肥胖者,下面结论正确的是( ) A .他们健身后,体重在区间[)90,100内的人数较健身前增加了2人 B .他们健身后,体重原在区间[)100,110内的人员一定无变化 C .他们健身后,20人的平均体重大约减少了8kgD .他们健身后,原来体重在区间[]110,120内的肥胖者体重都有减少 【答案】AD 【解析】 【分析】根据直方图计算健身前后体重分别在区间[)90,100、[)100,110、[]110,120的人数以及平均数,进而可得出结论. 【详解】体重在区间[)90,100内的肥胖者由健身前的6人增加到健身后的8人,增加了2人,故A 正确; 他们健身后,体重在区间[)100,110内的百分比没有变,但人员组成可能改变,故B 错误; 他们健身后,20人的平均体重大约减少了()()0.3950.51050.21150.1850.4950.51055kg ⨯+⨯+⨯-⨯+⨯+⨯=,故C 错误;因为图(2)中没有体重在区间[]110,120内的人员,所以原来体重在区间[)110,120内的肥胖者体重都有减少,故D 正确. 故选:AD. 【点睛】本题考查直方图的应用,考查频数以及平均数的计算与应用,考查计算能力,属于基础题. 2.给出下面四个推断,其中正确的为( ). A .若,(0,)a b ∈+∞,则2b a a b+;B .若,(0,)x y ∈+∞则lg lg 2lg lg x y x +⋅C .若a ∈R ,0a ≠,则44a a+; D .若,x y ∈R ,0xy <,则2x yy x+≤-. 【答案】AD 【解析】 【分析】由均值不等式满足的条件为“一正、二定、三相等”,可得选项A,D 正确,选项B ,C 错误. 【详解】解:对于选项A ,因为,(0,)a b ∈+∞,则22b a b aa b a b+⨯=,当且仅当b a a b =,即a b =时取等号,即选项A 正确;对于选项B ,当,(0,1)x y ∈时,lg ,lg (,0)x y ∈-∞,lg lg 2lg lg x y x +⋅B 错误;对于选项C ,当0a <时,44a a+显然不成立,即选项C 错误; 对于选项D ,0xy <,则0,0y x x y ->->,则[()()]2()()2x y x y x yy x y x y x+=--+-≤--⨯-=-,当且仅当()()x yy x-=-,即x y =-时取等号,即选项D 正确, 即四个推段中正确的为AD ,故答案为:AD. 【点睛】本题考查了均值不等式,重点考查了“一正、二定、三相等”,属基础题.3.已知向量(22cos 3m x =,()1, sin2n x =,设函数()f x m n =⋅,则下列关于函数()y f x =的性质的描述正确的是 ( ) A .()f x 的最大值为3 B .()f x 的周期为π C .()f x 的图象关于点5,012π⎛⎫⎪⎝⎭对称 D .()f x 在,03π⎛-⎫⎪⎝⎭上是增函数 【答案】ABD 【解析】 【分析】运用数量积公式及三角恒等变换化简函数()f x ,根据性质判断. 【详解】解:()22cos 3sin 2cos23sin 21f x m n x x x x =⋅==+2sin 216x π⎛⎫=++ ⎪⎝⎭, 当6x k ππ=+,()k Z ∈时,()f x 的最大值为3,选项A 描述准确;()f x 的周期22T ππ==,选项B 描述准确; 当512x π=时,2sin 2116x π⎛⎫++= ⎪⎝⎭,所以()f x 的图象关于点5,112π⎛⎫⎪⎝⎭对称,选项C 描述不准确; 当,03x π⎛⎫∈-⎪⎝⎭时,2,626x πππ⎛⎫+∈- ⎪⎝⎭,所以()f x 在,03π⎛-⎫⎪⎝⎭上是增函数,选项D 描述准确.故选:ABD. 【点睛】本题考查三角恒等变换,正弦函数的图象与性质,属于中档题.4.如图所示,在四棱锥E ABCD -中,底面ABCD 是边长为2的正方形,CDE ∆是正三角形,M 为线段DE 的中点,点N 为底面ABCD 内的动点,则下列结论正确的是( )A .若BC DE ⊥时,平面CDE ⊥平面ABCDB .若BC DE ⊥时,直线EA 与平面ABCD 所成的角的正弦值为104C .若直线BM 和EN 异面时,点N 不可能为底面ABCD 的中心D .若平面CDE ⊥平面ABCD ,且点N 为底面ABCD 的中心时,BM =EN 【答案】AC 【解析】 【分析】推导出BC ⊥平面CDE ,结合面面垂直的判定定理可判断A 选项的正误;设CD 的中点为F ,连接EF 、AF ,证明出EF ⊥平面ABCD ,找出直线EA 与平面ABCD 所成的角,并计算出该角的正弦值,可判断B 选项的正误;利用反证法可判断C 选项的正误;计算出线段BM 和EN 的长度,可判断D 选项的正误.综合可得出结论. 【详解】因为BC CD ⊥,BC DE ⊥,CDDE D =,所以BC ⊥平面CDE ,BC ⊂平面ABCD ,所以平面ABCD ⊥平面CDE ,A 项正确;设CD 的中点为F ,连接EF 、AF ,则EF CD ⊥. 平面ABCD ⊥平面CDE ,平面ABCD平面CDE CD =,EF ⊂平面CDE .EF ∴⊥平面ABCD ,设EA 平面ABCD 所成的角为θ,则EAF θ=∠,223EF CE CF =-=225AF AD FD =+=,2222AE EF AF =+=6sin 4EF EA θ==,B 项错误;连接BD ,易知BM ⊂平面BDE ,由B 、M 、E 确定的面即为平面BDE , 当直线BM 和EN 异面时,若点N 为底面ABCD 的中心,则N BD ∈, 又E ∈平面BDE ,则EN 与BM 共面,矛盾,C 项正确; 连接FN ,FN ⊂平面ABCD ,EF ⊥平面ABCD ,EF FN ∴⊥,F 、N 分别为CD 、BD 的中点,则112FN BC ==, 又3EF=222EN EF FN =+=,227BM BC CM =+BM EN ≠,D 项错误.故选:AC. 【点睛】本题考查立体几何综合问题,涉及面面垂直的判断、线面角的计算以及异面直线的判断,考查推理能力与计算能力,属于中等题.二、解答题5.已知在锐角ABC 中,角A ,B ,C 所对边的长分别为a ,b ,c ,3sin b aB =. (1)求角A 的大小;(2)若4a =3b c -的取值范围. 【答案】(1)6π;(2)(4,43. 【解析】 【分析】(1)利用正弦定理化简已知条件,求得tan A 的值,进而求得角A 的大小.(2)利用正弦定理求出,b c 的表达式,利用辅助角公式进行化简,然后根据三角函数值域的求法,求得3b c -的取值范围.【详解】 (1)由3sin cos b a B A =及正弦定理得:sin 3sin cos B AB A=, ∴3tan A =, 又∵0,2A π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,∴6A π=.(2)28sin a RA,)531323sin 83sin 8cos 62b c RB C B B B B π⎫⎡⎤⎛⎫-=-=--=-⎪ ⎪⎢⎥⎪⎝⎭⎦⎝⎭8sin 6B π⎛⎫=- ⎪⎝⎭.又∵ABC 为锐角三角形, ∴,32B ππ⎛⎫∈⎪⎝⎭,即,663B πππ⎛⎫-∈ ⎪⎝⎭,(34,43b c -∈. 【点睛】本小题主要考查利用正弦定理解三角形,考查辅助角公式以及三角函数值域的求法,属于中档题. 6.已知数列{}n a 满足132a =,且()1112,22n n n a a n n *--=+≥∈N .(1)求证:数列{}2nn a 是等差数列,并求出数列{}n a 的通项公式;(2)求数列{}n a 的前n 项和n S . 【答案】(1)证明见解析,212n n n a +=;(2)2552nnn S +=-. 【解析】 【分析】(1)将等式11122n n n a a --=+变形为11222n n n n a a --=+,进而可证明出{}2n n a 是等差数列,确定数列{}2nna 的首项和公差,可求得2nna的表达式,进而可得出数列{}n a 的通项公式;(2)利用错位相减法可求得数列{}n a 的前n 项和n S .【详解】 (1)因为()1112,22n n n a a n n *--=+≥∈N ,所以11222n n n n a a --=+,即11222n n n n a a ---=, 所以数列{}2nn a 是等差数列,且公差2d =,其首项123a =所以23(1)221nn a n n =+-⨯=+,解得212n nn a +=; (2)231357212122222n n n n n S --+=+++⋅⋅⋅++,① 42313572121222222n n n S n n +-+=+++⋅⋅⋅++,② ①-②,得23111112131112132142212222222212n n n n n S n n -++⎛⎫⨯⨯- ⎪++⎛⎫⎝⎭=+⨯++⋅⋅⋅+-=+- ⎪⎝⎭-152522n n ++=-, 所以2552n nn S +=-. 【点睛】本题考查利用递推公式证明等差数列,同时也考查了错位相减法求和,考查推理能力与计算能力,属于中等题.7.如图,在四棱锥S ABCD -中,底面ABCD 是直角梯形,侧棱SA ⊥底面ABCD ,AB 垂直于AD 和BC ,M 为棱SB 上的点,2SA AB BC ===,1AD =.(1)若M 为棱SB 的中点,求证:AM //平面SCD ;(2)当2SM MB =时,求平面AMC 与平面SAB 所成的锐二面角的余弦值;(3)在第(2)问条件下,设点N 是线段CD 上的动点,MN 与平面SAB 所成的角为θ,求当sin θ取最大值时点N 的位置. 【答案】(1)见解析;(26(3)即点N 在线段CD 上且115ND =【解析】 【分析】(1)取线段SC 的中点E ,连接ME ,ED .可证AMED 是平行四边形,从而有//AM DE ,则可得线面平行;(2)以点A 为坐标原点,建立分别以AD 、AB 、AS 所在的直线为x 轴、y 轴、z 轴建立空间直角坐标系,求出两平面AMC 与平面SAB 的法向量,由法向量夹角的余弦值可得二面角的余弦值;(3)设()N x,2x 2,0-,其中1x 2<<,求出MN ,由MN 与平面SAB 所成角的正弦值为MN 与平面SAB 的法向量夹角余弦值的绝对值可求得结论. 【详解】(1)证明:取线段SC 的中点E ,连接ME ,ED .在中,ME 为中位线,∴//ME BC 且12ME BC =, ∵//AD BC 且12AD BC =,∴//ME AD 且ME AD =, ∴四边形AMED 为平行四边形. ∴//AM DE .∵DE ⊂平面SCD ,AM ⊄平面SCD , ∴//AM 平面SCD .(2)解:如图所示以点A 为坐标原点,建立分别以AD 、AB 、AS 所在的直线为x 轴、y 轴、z 轴建立空间直角坐标系,则()A 0,0,0,()B 0,2,0,()C 2,2,0,()D 1,0,0,()S 0,0,2,由条件得M 为线段SB 近B 点的三等分点. 于是2142(0,,)3333AM AB AC =+=,即42M 0,,33⎛⎫ ⎪⎝⎭, 设平面AMC 的一个法向量为(,,)n x y z =,则00AM n AC n ⎧⋅=⎨⋅=⎩,将坐标代入并取1y =,得(1,1,2)n =--. 另外易知平面SAB 的一个法向量为m ()1,0,0=, 所以平面AMC 与平面SAB 所成的锐二面角的余弦为m n m n⋅66=. (3)设()N x,2x 2,0-,其中1x 2<<. 由于42M 0,,33⎛⎫ ⎪⎝⎭,所以MN 102x,2x ,33⎛⎫=-- ⎪⎝⎭.所以221sin 401041041401553993MN m x MN mx x x xθ⋅===-+⋅-⋅+, 可知当401153208x 269-=-=,即26x 15=时分母有最小值,此时有最大值,此时,2622N ,,01515⎛⎫⎪⎝⎭,即点N 在线段CD 上且115ND =. 【点睛】本题考查线面平行的证明,考查求二面角与线面角.求空间角时,一般建立空间直角坐标系,由平面法向量的夹角求得二面角,由直线的方向向量与平面法向量的夹角与线面角互余可求得线面角.8.某工厂采用甲、乙两种不同生产方式生产某零件,现对两种生产方式所生产的这种零件的产品质量进行对比,其质量按测试指标可划分为:指标在区间[80,100的为一等品;指标在区间[)60,80的为二等品.现分别从甲、乙两种不同生产方式所生产的零件中,各自随机抽取100件作为样本进行检测,测试指标结果的频率分布直方图如图所示:()1若在甲种生产方式生产的这100件零件中按等级,利用分层抽样的方法抽取10件,再从这10件零件中随机抽取3件,求至少有1件一等品的概率;()2将频率分布直方图中的频率视作概率,用样本估计总体.若从该厂采用乙种生产方式所生产的所有这种零件中随机抽取3件,记3件零件中所含一等品的件数为X ,求X 的分布列及数学期望. 【答案】(1)56;(2)见解析 【解析】 【分析】(1)由频率分布直方图求出对应的频率和频数,再计算所求的概率值; (2)由题意知随机变量X ~B (3,45),计算对应的概率值,写出分布列,求出数学期望值. 【详解】()1由甲种生产方式生产的100件零件的测试指标的频率分布直方图可知,这100件样本零件中有一等品:()0.040.030.01510040(++⨯⨯=件), 二等品:1004060(-=件),所以按等级,利用分层抽样的方法抽取的10件零件中有一等品4件,二等品6件. 记事件A 为“这10件零件中随机抽取3件,至少有1件一等品”,则()36310C 5P A 1C 6=-=;()2由乙种生产方式生产的100件零件的测试指标的频率分布直方图可知,这100件样本零件中,一等品的频率为()0.040.060.040.0250.8+++⨯=, 二等品的频率为0.2;将频率分布直方图中的频率视作概率,用样本估计总体,则从该厂采用乙种生产方式所生产的所有这种零件中随机抽取3件,其中所含一等品的件数4X B 3,5⎛⎫⎪⎝⎭~, 所以()0303141P X 0C ()()55125==⋅⋅=,()12131412P X 1C ()()55125==⋅⋅=, ()21231448P X 2C ()()55125==⋅⋅=,()30331464P X 3C ()()55125==⋅⋅=;X ∴的分布列为:X 0123P1125 12125 48125 64125所以数学期望为()E X 3.55=⨯= 【点睛】本题考查了频率分布直方图与离散型随机变量的应用问题,是中档题,第二问关键是确定为二项分布.9.已知椭圆2222:1(0)x y M a b a b +=>>的离心率为63,焦距为2.斜率为k 的直线l 与椭圆M 有两个不同的交点A 、B . (Ⅰ)求椭圆M 的方程; (Ⅱ)若1k =,求||AB 的最大值;(Ⅲ)设()2,0P -,直线PA 与椭圆M 的另一个交点为C ,直线PB 与椭圆M 的另一个交点为D .若C 、D 和点71,44Q ⎛⎫- ⎪⎝⎭共线,求k .【答案】(Ⅰ)2213x y +=;(Ⅱ6;(Ⅲ)1. 【解析】 【分析】(Ⅰ)根据题干可得,,a b c 的方程组,求解22,a b 的值,代入可得椭圆方程;(Ⅱ)设直线方程为y x m =+,联立,消y 整理得2246330x mx m ++-=,利用根与系数关系及弦长公式表示出||AB ,求其最值;(Ⅲ)联立直线与椭圆方程,根据韦达定理写出两根关系,结合C D Q 、、三点共线,利用共线向量基本定理得出等量关系,可求斜率k . 【详解】(Ⅰ)由题意得222c =,所以2c =又63c e a ==,所以3a =2221b a c =-=, 所以椭圆M 的标准方程为2213x y +=;(Ⅱ)设直线AB 的方程为y x m =+,由2213y x m x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩消去y 可得2246330x mx m ++-=, 则()22236443348120m m m ∆=-⨯-=->,即24m <,设()11,A x y ,()22,B x y ,则1232m x x +=-,212334m x x -=,则()222212121264114m AB k x k x x x x ⨯-+-++-, 易得当20m =时,max ||6AB =AB 6; (Ⅲ)设()11,A x y ,()22,B x y ,()33,C x y ,()44,D x y ,则221133x y += ①,222233x y += ②, 又()2,0P -,所以可设1112PA y k k x ==+,直线PA 的方程为()12y k x =+, 由()122213y k x x y ⎧=+⎪⎨+=⎪⎩消去y 可得()222211113121230k x k x k +++-=, 则2113211213k x x k +=-+,即2131211213k x x k =--+, 又1112y k x =+,代入①式可得13171247x x x --=+,所以13147y y x =+,所以11117124747x y C x x ⎛⎫--⎪++⎝⎭,,同理可得22227124747x yD x x ⎛⎫-- ⎪++⎝⎭,. 故3371,44QC x y ⎛⎫- ⎪⎭=+⎝,4471,44QD x y ⎛⎫- ⎪⎭=+⎝, 因为,,Q C D 三点共线,所以3443717104444x y x y ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫+--+-= ⎪⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭,将点,C D 的坐标代入化简可得12121y y x x -=-,即1k =. 【点睛】本题主要考查椭圆与直线的位置关系,第一问只要找到,,a b c 三者之间的关系即可求解;第二问主要考查学生对于韦达定理及弦长公式的运用,可将弦长公式2211AB k x =+-变形为221212||1()4AB k x x x x =++-关键在于能够将三点共线转化为向量关系,再利用共线向量基本定理建立等量关系求解.10.(本小题满分12分)设函数()()22ln 11x f x x x =+++.(Ⅰ)讨论函数()f x 的单调性;(Ⅱ)如果对所有的x ≥0,都有()f x ≤ax ,求a 的最小值;(Ⅲ)已知数列{}n a 中, 11a =,且()()1111n n a a +-+=,若数列{}n a 的前n 项和为n S ,求证:11ln 2n n n na S a a ++>-. 【答案】(Ⅰ)函数()f x 在(1-22-+,上单调递减,在()-22,+∞单调递增;(Ⅱ)2;(Ⅲ)证明见解析.【解析】试题分析:(Ⅰ)先对函数()f x 求导,再对x 的取值范围进行讨论,即可得()f x 的单调性;(Ⅱ)设()()22ln 11x g x x ax x =++-+,先对函数()g x 求导,再对a 的取值范围进行讨论函数()g x 的单调性,进而可得a 的最小值;(Ⅲ)先由已知条件求出数列{}n a 的通项公式和前n 项和,再把11ln 2n n n na S a a ++>-转化为()()111ln 112123n n n n ++<+++++,由(Ⅱ)可得()()2ln 121x x x x ++<+, 0x >,令1x n =,可得()1111ln 1ln 21n n n n n⎛⎫+-+-< ⎪+⎝⎭,进而可证()()111ln 112123n n n n++<+++++,即可证11ln 2n n n na S a a ++>-.试题解析:(Ⅰ) ()f x 的定义域为()1-+∞,, ()()22421x x f x x ++=+'1分当122x -<<-+ ()0f x '<,当22x >-+ ()0f x '>2分所以函数()f x 在(1-22-+,上单调递减,在()-22,++∞单调递增. 3分 (Ⅱ)设()()22ln 11x g x x ax x =++-+,则 ()()()()()22222121142112111x x x x g x a a a x x x +++-++⎛⎫=-=-=--+- ⎪+⎝⎭++'因为x ≥0,故211101x ⎛⎫-<--≤ ⎪+⎝⎭5分(ⅰ)当2a ≥时, 20a -≤, ()0g x '≤,所以()g x 在[)0,+∞单调递减,而()00g =,所以对所有的x ≥0, ()g x ≤0,即()f x ≤ax ;(ⅱ)当12a <<时, 021a <-<,若220,a ax ⎛-+-∈ ⎝⎭,则()0g x '>, ()g x 单调递增,而()00g =,所以当220,a ax ⎛-+-∈ ⎝⎭时, ()0g x >,即()f x ax >; (ⅲ)当1a ≤时, 21a -≥, ()0g x '>,所以()g x 在[)0,+∞单调递增,而()00g =,所以对所有的0x >, ()0g x >,即()f x ax >; 综上, a 的最小值为2. 8分(Ⅲ)由()()1111n n a a +-+=得, 11n n n n a a a a ++-=⋅,由11a =得, 0n a ≠, 所以1111n n a a +-=,数列1n a ⎧⎫⎨⎬⎩⎭是以111a =为首项,1为公差的等差数列, 故1n n a =, 1n a n =, 111n a n +=+9分 11ln 2n n n na S a a ++>- ⇔ ()()111ln 112123n n n n++<+++++由(Ⅱ)知2a =时, ()22ln 121x x x x ++≤+, 0x >, 即()()2ln 121x x x x ++<+, 0x >. 10分法一:令1x n=,得()111ln 21n n n n n ++<+, 即()1111ln 1ln 21n n n n n⎛⎫+-+-< ⎪+⎝⎭ 因为()()()1111ln 1ln ln 12121nk nk k n k k n =⎡⎤⎛⎫+-+-=++ ⎪⎢⎥++⎝⎭⎣⎦∑11分 所以()()111ln 112123n n n n++<+++++12分 故11ln 2n n n na S a a ++>-12分 法二:11ln 2n n n na S a a ++>- ⇔ ()()1111ln 12321nn n n ++++>+++ 下面用数学归纳法证明.(1)当1n =时,令1x =代入()()2ln 121x x x x ++<+,即得11ln24>+,不等式成立(2)假设()*,1n k k N k =∈≥时,不等式成立,即()()1111ln 12321k k k k ++++>+++ 则1n k =+时, ()()111111ln 1231211k k k k k k +++++>++++++ 令11x k =+代入()()2ln 121x x x x ++<+,得()()121ln 11212k k k k k +>+++++ ()()()()()()121ln 1ln 1ln 211211212k k k k k k k k k k k ++++>++++++++++()()()()()()211ln 2ln 221222k k k k k k k k +++=++=+++++即()()111121ln 223122k k k k +++++>++++ 由(1)(2)可知不等式()()1111ln 12321n n n n ++++>+++对任何n *N ∈都成立. 故11ln 2n n n na S a a ++>-12分 考点:1利用导数研究函数的单调性;2、利用导数研究函数的最值; 3、数列的通项公式;4、数列的前n 项和;5、不等式的证明.视频。