一、填空题(本大题共14个小题,每小题5分,共70分.)1.已知集合{}1,1k A =-,{}2,3B =,且{}2A B=,则实数k 的值为 . 2.设()212i a bi +=+(a ,R b ∈),其中i 是虚数单位,则ab = .3.若五个数1,2,3,4,a 的平均数为3,则这五个数的标准差是 .4.右图是某算法流程图,则程序运行后输出的结果是 .5.从1,2,3,4这四个数中一次随机地取两个数,则其中一个数是另一个数的两倍的概率是 .6.将边长为a 的正方形CD AB 沿对角线C A 折起,使D a B =,则三棱锥D C -AB 的体积为 .7.设函数()sin 26f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭,,6x a π⎡⎤∈-⎢⎥⎣⎦的值域是1,12⎡⎤-⎢⎥⎣⎦,则实数a 的取值范围为 .8. 等轴双曲线C 的中心在原点,焦点在x 轴上,双曲线C 与抛物线216yx =的准线交于A ,B 两点,AB =C 的实轴长为 .9.如图甲所示,在直角C ∆AB 中,C AB ⊥A 、D C A ⊥B ,D 是垂足,则有2D C AB =B ⋅B ,该结论称为射影定理.如图乙所示,在三棱锥CD A -B 中,D A ⊥平面C AB ,AO ⊥平面CD B ,O 为垂足,且O 在CD ∆B 内,类比直角三角形中的射影定理,则有 .10.在C ∆AB 中,90∠B =,C 1BA =B =,点D 、E 分别在边C A 、AB 上,且D E 平行于C B ,F 是C B 的中点,则D DF E⋅的最小值为 .11.若直线0x y m ++=上存在点P 可作圆:O 221x y +=的两条切线PA 、PB ,切点为A 、B ,且60∠APB =,则实数m 的取值范围为 .13.设数列{}n a 的通项公式为132n n a -⎛⎫= ⎪⎝⎭,则满足不等式113nni i i i a a ==>∑∑的正整数n 的集合为 . 14.若二次函数()2f x ax bx c =++(a b ≤)的值域为[)0,+∞,则b aa b c-++的最大值是 .二、解答题(本大题共6小题,共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.)15.(本小题满分14分)在C ∆AB 中,A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,且()tan 2tan b c b A =-B .(1)求角A 的大小;(2)设D C A ⊥B ,D 为垂足,若2b =,3c =,求D C A ⋅A 的值.16.(本小题满分14分)如图,在斜三棱柱111C C AB -A B 中,侧面11CC A A 是边长为2的菱形,1C 60∠A A =.在平面C AB中,AB =C 4B =,M 为C B 的中点,过1A ,1B ,M 三点的平面交C A 于点N .(1)求证:N 为C A 中点;(2)求证:平面11A B MN ⊥平面11CC A A .17.(本小题满分14分)某商场为促销要准备一些正三棱锥形状的装饰品,用半径为10cm 的圆形包装纸包装.要求如下:正三棱锥的底面中心与包装纸的圆心重合,包装纸不能裁剪,沿底边向上翻折,其边缘恰好达到三棱锥的顶点,如图所示.设正三棱锥的底面边长为x cm ,体积为V 3cm .(1)求V 关于x 的函数关系式;(2)在所有能用这种包装纸包装的正三棱锥装饰品中,V 的最大值是多少?并求此时x 的值.18.(本小题满分16分)如图,在平面直角坐标系x y O 中,已知()00R ,x y 是椭圆C :2212412x y +=上的一点,从原点O 向圆R:()()22008x x y y -+-=作两条切线,分别交椭圆于P ,Q .(1)若直线OP ,Q O 互相垂直,求圆R 的方程;(2)若直线OP ,Q O 的斜率存在,并记为1k ,2k ,求证:12210k k +=;(3)试问22Q OP+O 是否为定值?若是,求出该值;若不是,说明理由.19.(本小题满分16分) 对于数列{}n a ,若从第二项起,每一项与它前一项的差依次组成等比数列,则称该等比数列为“差等比数列”,现已知11a =,设其差等比数列的首项为2,公比为q (0q >). (1)是否存在0q >,使得数列{}n a 是等差数列或等比数列?若存在,求出q 的值;若不存在,请说明理由; (2)当12q <<时,若{}n n a b +是公差为q 的等差数列,且1b q =.试确定n 的取值范围,使得0n b <.20.(本小题满分16分)已知函数()f x =-0x >),2.71828e =⋅.(1)求()f x 的单调区间;(2)证明:ln x <(3)证明:对任意正数m ,总存在0x ,当()0,x x ∈+∞时,都有ln x <数学附加题(三)21.【选做题】本题包括A 、B 、C 、D 四小题,请选定其中两题,并在相应的答题区域内作答.若多做,则按作答的前两题评分.解答时应写成文字说明、证明过程或演算步骤. A .(选修4-1:几何证明选讲)如图,设AB 、CD 是圆O 的两条弦,直线AB 是线段CD 的垂直平分线.已知6AB =,CD =C A 的长度.B .(选修4-2:矩阵与变换)若点()2,1A 在矩阵11a b ⎡⎤M =⎢⎥-⎣⎦对应变换的作用下得到点()4,5B ,求矩阵M 的逆矩阵.C .(选修4-4:坐标系与参数方程) 在极坐标系中,设圆C经过点6π⎫P ⎪⎭,圆心是直线sin 32πρθ⎛⎫-= ⎪⎝⎭交点,求圆C 的极坐标方程.D.(选修4-5:不等式选讲)设a ,b ,c 均为正数,1abc =.求证:111a b c++≥++.【必做题】第22题、第23题,每题10分,共计20分. 22.(本小题满分10分)已知点F ,02p ⎛⎫⎪⎝⎭,直线:l 2p x =-,点M 是l 上的动点,过点M 垂直于y 轴的直线与线段F M 的垂直平分线相交于点N . (1)求点N 的轨迹方程; (2)若2p =,直线y x =与点N 的轨迹交于A 、B 两点,试问N 的轨迹上是否存在两点C 、D ,使得A 、B 、C 、D 四点共圆?若存在,求出圆的方程;若不存在,请说明理由.23.(本小题满分10分) 设n *∈N 且4n ≥,集合{}1,2,3,,n M=⋅⋅⋅的所有3个元素的子集记为1A ,2A ,⋅⋅⋅,3C nA .(1)求集合1A ,2A ,⋅⋅⋅,3C nA中所有元素之和S ;(2)记i m 为i A (1i =,2,⋅⋅⋅,3Cn)中最小元素与最大元素之和,求32016C 132016Cii m=∑的值.数学模拟卷(三)一、填空题:本大题共14小题,每小题5分,共70分. 1.3 【解析】由{}2A B =得,2∈A ,∴12k -=,即3k =.2.12- 【解析】由()212i a bi +=+得,()21234a bi i i +=+=-+,∴3a =-,4b =.【解析】由平均数为3,可知5a =,由()()()()()222222113233343535S ⎡⎤=-+-+-+-+-⎣⎦2=,得标准差S =4.27 【解析】当0S←,1n ←时,1S ←,2n ←,再循环,6S ←,3n ←,继续得27S ←,4n ←,结束,输出27S ←.5.13【解析】从1,2,3,4这四个数中一次随机取两个数,基本事件为:{}1,2,{}1,3,{}1,4,{}2,3,{}2,4,{}3,4,共6个,符合“一个数是另一个数的两倍”的基本事件有{}1,2,{}2,4,共2个,所以所求的概率为13.6.312a【解析】取C A 的中点为O ,则D 2a AO =O =,翻折以后D a B =,∴AO ⊥BO ,在三棱锥D C -AB 中,选择D ∆BO 为底面,C A 为高,则三棱锥D C -AB 的体积为3111V3322212Sh a==⨯⨯⨯=.7.,62ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦8.4【解析】设双曲线的方程为222x y a-=,由点(4,-在双曲线上,得()(2224a--=,即24a=,故2a=,所以双曲线的实轴长为4.9.2C C CDS S S∆AB∆B O∆B=⋅【解析】从题中条件不难发现:图甲中的CA⊥AB对应图乙中的DA⊥平面CAB,图甲中的D CA⊥B对应图乙中的AO⊥平面CDB,因此在类比的结论中,图甲中的边AB对应图乙中的面CAB,图甲中的边CB对应图乙中的面CDB,图甲中的边DB对应图乙中的面CBO.10.116-【解析】以点B为原点,CB所在直线为x轴建立平面直角坐标系,设点()D,1x x-,则()221111D DF,0,122416x x x x x x⎛⎫⎛⎫E⋅=-⋅--=-=--⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以当14x=时,D DFE⋅的最小值为116-.11.⎡-⎣【解析】若60∠APB =,则2O P=.直线0x y m++=上存在点P可作圆:O221x y+=的两条切线PA、PB等价于直线0x y m++=与圆224x y+=2≤,得⎡-⎣.12.74-【解析】令0x <,则0x ->,所以()221f x ax x -=+-,由函数是偶函数,则()()f x f x -=,所以1a =,2b =,1c =-,所以()2221,021,0x x x f x x x x ⎧--≥⎪=⎨+-<⎪⎩,由对称性知,C CD AB =B =,所以D C 3x x =,因为C D 12x x +=,所以C 12x =,代入()y f x =,所以74t =-. 13.{}1,2,3【解析】由于数列{}n a 的通项公式为123n n a -⎛⎫= ⎪⎝⎭,所以数列{}n a 为等比数列,首项为132a =,公比132q =;数列1n a ⎧⎫⎨⎬⎩⎭也是等比数列,首项为23,公比223q =.不等式113n n i i i i a a ==>∑∑等价于1113n ni i i i a a ==>∑∑,即2311323231132nn⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⋅>--,解之得22193n ⎛⎫<< ⎪⎝⎭,n *∈N ,∴n 只能取1,2,3.14.13【解析】由题意可得24b ac =,且0b a ≥>,则224c b a a =,令b a y b a c -=++,则211112b bb a a a y b ac b b a a a a ---===++⎛⎫++++ ⎪⎝⎭,令b t a =,1t ≥,则()24144t y t t -=++,再令1t u -=,则2469uy u u =++,当0u >时,44191236y u u=≤=++,所以当且仅当3u =时,b a b ac -++取最大值13.二、解答题:本大题共6小题,共90分. 15.解:(1)()tan 2tan b c b A =-B ,∴由正弦定理得:()sin sin sin 2sin C sin cos cos A BB⋅=-B ⋅A B, 又在C ∆AB 中,sin 0B ≠,∴sin cos 2sin Ccos cos sin A B =A -A B ,即()sin 2sinCcos A+B =A ,又在C ∆AB 中,()sin sinC 0A+B =≠,∴1cos 2A =,又0π<A <,∴3πA =;(2)由余弦定理,2222cos a b c bc =+-A ,2b =,3c =,3πA =,∴a =11C D C sin22B ⋅A =AB⋅A ⋅A D 32A =⋅,∴D A =,∴227D C D C cos C D=D 7A ⋅A =A ⋅A ∠A A =.16.解(1)由题意,平面C //AB 平面111C A B ,平面11A B M 与平面C AB 交于直线MN , 与平面111C A B 交于直线11A B ,所以11//MN A B . 因为11//AB A B ,所以//MN AB ,所以C C N M=AN BM. 因为M 为AB 的中点,所以C 1N=AN,所以N 为C A 中点. (2)因为四边形11CC A A 是边长为2的菱形,1C 60∠A A =.在三角形1A AN 中,1AN =,12A A =,由余弦定理得1A N 故22211A A =AN +A N ,从而可得190∠A NA =,即1C A N ⊥A .在三角形C AB 中,AB =C 2A =,C 4B =,则222C C B =AB +A ,从而可得C 90∠BA =,即C AB ⊥A . 又//MN AB ,则C A ⊥MN .因为1MNA N =N ,MN ⊂面11AB MN ,1A N ⊂面11A B MN ,所以C A ⊥平面11A B MN .又C A ⊂平面11CC A A ,所以平面11A B MN ⊥平面11CC A A . 17.解:正三棱锥展开如图所示.当按照底边包装时体积最大.设正三棱锥侧面的高为0h ,高为h 010x h +=,解得010h x =-.则h===(x∈.所以,正三棱锥体积211V33Sh x x===,设4452100V10048348x xy x⎛⎫==-=-⎪⎪⎝⎭,求导得3410012xy'=,令0y'=,得x=当(x∈时,0y'>,∴函数y在(上单调递增,当(x∈时,0y'<,∴函数y在(上单调递减,所以当x=cm时,y取得极大值也是最大值.此时15360y=,所以maxV=3cm.答:当底面边长为cm时,正三棱锥的最大体积为3cm.18.解:(1)由圆R的方程知圆R的半径r=OP,QO互相垂直,且和圆R相切,所以R4O==,即220016x y+=,①又点R在椭圆C上,所以220012412x y+=②联立①②,解得0xy⎧=±⎪⎨=±⎪⎩R的方程为((228x y±+±=(2)因为直线:OP1y k x=和Q:O2y k x=都与圆R相切,==()2220100108280x k x y k y--+-=,()2220200208280x k x y k y--+-=,所以1k,2k是方程()22200008280x k x y k y--+-=得两个不相等的实数根,由韦达定理得,212288yk kx-⋅=-.因为()00R ,x y 在椭圆C 上,所以220012412x y +=,即22001122y x =-,所以220012220014812882x y k k x x --⋅===---,即12210k k +=. (3)(i )当直线OP ,Q O 不落在坐标轴上时,设()11,x y P ,()22Q ,x y ,因为12210k k +=, 所以1212210y y x x +=,故2222121214y y x x =. 因为()11,x y P ,()22Q ,x y 在椭圆上,221112412x y +=,222212412x y +=, 即22111122y x =-,22221122y x =-,所以222212121111212224x x x x ⎛⎫⎛⎫--= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭,整理得221224x x +=,所以()22222212121211112122412222y y x x x x ⎛⎫⎛⎫+=-+-=-+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以22Q 36OP +O =. 19.解:(1)由题设得212n n n a a q ---=,则()()()()23112211211n n n n n n n a a a a a a a a q q q -----=-+-+⋅⋅⋅+-+=++⋅⋅⋅+++ (2分)当1q =时,()21121n a n n =-+=-,则12n n a a --=, 所以{}n a 是首项为1,公差为2的等差数列. (4分) 当1q ≠时,()12111n n q a q--=+-,由212n n n a a q ---=,11a =知{}n a 不可能为等差数列.若{}n a 是等比数列,则存在非零常数λ,使得1n n a a λ+=, (6分) 即()()121211111n n q q qq λ-⎡⎤--⎢⎥+=+--⎢⎥⎣⎦,整理得()()()12130n q q q λλ-----=,由于上式对一切n *∈N 都成立,所以()()()20130q q λλ-=⎧⎪⎨--=⎪⎩,解得11q λ=⎧⎨=⎩(舍)或33q λ=⎧⎨=⎩,∴当3q =时,{}n a 是等比数列. (8分)(2)()()11n n n n a b a b q --+-+=,212n n n a a q ---=,∴212n n n b b q q ---=-, (10分)∴()()()()2311221121n n n n n n n b b b b b b b b nq q q q -----=-+-+⋅⋅⋅+-+=-++⋅⋅⋅++()1211n q nq q--=--, (12分)于是10b q =>,()2210b q =->,320b q =-<, (14分)且有()()()()121212111211n n n n n q q b b n q nq q q q q --+⎡⎤⎡⎤--⎢⎥⎢⎥-=+---=---⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦, 12q <<,∴10n n b b +-<,综上,当3n ≥时,恒有0n b < (16分)20.解:(1)()f x '==, (2分) 由()0f x '=,解得6481x =,当640,81x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,()0f x '<;当64,81x ⎛⎫∈+∞ ⎪⎝⎭时,()0f x '> 所以()f x 的单调减区间是640,81⎛⎫ ⎪⎝⎭,单调增区间是64,81⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭. (5分) (2)设()ln g x x =,()133g x x x'==, 由()0g x '=,解得9x =,当()0,9x ∈时,()0g x '>;当()9,x ∈+∞时,()0g x '<. (8分)()g x 在9x =处取得极大值,也即最大值,因为3322.790.3 2.79e >=⨯⨯>,所以()399ln 9ln 93ln 0g e==-=<,所以()0g x <,即l n x < (10分)(3)由(1)知,()f x 在64,81⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭单调递增,又()90f =,所以当()9,x ∈+∞时,恒有()0f x >,>2)知ln x <0x >)恒成立,当1m ≥时,存在09x =,当()9,x ∈+∞时,有ln x <(12分)当01m <<<69x m >,取069x m =,则当()0,x x ∈+∞时,有ln x <成立.综上,对任意正数m ,总存在0x ,当()0,x x ∈+∞时,都有ln x < (16分)注:若不对m 进行讨论,<解得69x m >,取069x m=,得当()0,x x ∈+∞时,有ln x <成立,不扣分.数学附加题(三)21.【选做题】本题包括A 、B 、C 、D 四小题,每小题10分:请选定其中两题,并在相应的答题区域内作答.A.解:连接C B ,AB ,CD 相交于点E . 因为AB 是线段CD 的垂直平分线, 所以AB 是圆的直径,C 90∠A B =. 设x AE =,则6x EB =-,由射影定理得2C E =AE⋅EB ,又C E =即有()65x x -=,解得1x =(舍)或5x =所以2C 5630A =AE⋅AB =⨯=,C A =B .解:2415⎡⎤⎡⎤M =⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦,即24215a b +⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦,∴24215a b +=⎧⎨-=⎩,解得23a b =⎧⎨=⎩,∴1231⎡⎤M =⎢⎥-⎣⎦, 解法一:∴()12det 731M ==--,11212777731317777---⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥--M ==⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦. 解法二:设1c d e f -⎡⎤M =⎢⎥⎣⎦,由11001-⎡⎤M M =⎢⎥⎣⎦,得32103201c d c d e fe f +-⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥+-⎣⎦⎣⎦∴31302021c d e f c d e f +=⎧⎪+=⎪⎨-=⎪⎪-=⎩,解得17273717c d e f ⎧=⎪⎪⎪=⎪⎨⎪=⎪⎪⎪=-⎩,∴112773177-⎡⎤⎢⎥M =⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎣⎦. C .解:因为圆心为直线2sin sin 33ππρθ⎛⎫-= ⎪⎝⎭与极轴的交点,所以令0θ=,得1ρ=,即圆心是()1,0 又圆C经过点6π⎫P ⎪⎭,∴圆的半径1r ==,∴圆过原点,∴圆C 的极坐标方程是2cos ρθ=.D .证明:由a ,b ,c为正数,根据平均值不等式,得11a b +≥,11b c +≥11a c +≥将此三式相加,得1112a b c ⎛⎫++≥⎪⎝⎭,即111a b c ++≥+. 由1abc =1=.所以111a b c ++≥=【必做题】第22题、第23题,每题10分,共计20分.22.解:(1)设(),x y N ,依题意,F N =NM 2p x =+.化简整理得22y px =. (4分)(2)把y x =与24y x =联立,解得()0,0A ,()4,4B ,则线段AB 的垂直平分线方程4y x =-+若存在C 、D 两点,使得A 、B 、C 、D 四点共圆,则圆心必在直线4y x =-+上,设圆心坐标(),4a a -+,则半径r =∴圆的方程为()()()222244x a y a a a -++-=+-+, (7分)将24y x =代入并整理得()()421683240y a y a y +-+-=,则()()2443280y y y y a -++-=,∴10y =或24y =或243280y y a ++-=,∴243280y y a ++-=应有除10y =、24y =之外的两个根, ∴0∆>,且3280a -≠,24443280a +⨯+-≠,解得72a >且4a ≠,8a ≠. ∴存在72a >且4a ≠,8a ≠的无数个圆()()()222244x a y a a a -++-=+-+满足条件. (10分)23.解:(1)因为含元素1的子集有21C n -个,同理含2,3,4,⋅⋅⋅,n 的子集也各有21C n -个,于是所求元素之和为()()()22211123C 214n n n n n -+++⋅⋅⋅+⨯=--; (2)集合{}1,2,3,,n M =⋅⋅⋅的所有3个元素的子集中:以1为最小元素的子集有21C n -个,以n 为最大元素的子集有21C n -个;以2为最小元素的子集有22C n -个,以1n -为最大元素的子集有22C n -个;以2n -为最小元素的子集有22C 个,以3为最大元素的子集有22C 个. ∴()()33C 22212122C 11C C C nni n n i m m m m n --==++⋅⋅⋅+=+++⋅⋅⋅+∑()()()()22232223123312441C C C C 1C C C C n n n n n n ----=+++⋅⋅⋅++=+++⋅⋅⋅++()31Cn n =⋅⋅⋅=+,∴3C 131Cn ii nmn ==+∑.∴32016C 132016201612017Cii m==+=∑.。