南京南师附中2022-2023高三上学期数学期中试卷+答案
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南京师大附中2022-2023学年度第1学期高三年级期中考试数学试卷命题人:高三数学备课组班级______ 学号______ 姓名______ 得分______一、单项选择题:本大题共8小题,每小题5分,共计40分.每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.1.设全集为R ,集合2={230}A x x x -->,集合2={lg(1),R}B y y x x =+∈,则()R A B =( B )A .{31}x x x ><-或B .{03}x x ≤≤C .{01}x x ≤≤D .{31}x x -≤≤2.已知42i =1i z +-(i 是虚数单位)的共轭复数为z ,则z 的虚部为 ( B ) A .3 B .3- C .1 D .1-3.函数2e ()2xf x x =的图象大致为( A )A .B .C .D .4.已知数列{}n a 是各项均为正数的等比数列,n S 是它的前n 项和,若3564a a =,且5628a a +=,则6S =( C )A .128B .127C .126D .1255.给出下列命题:① 垂直于同一直线的两条直线相互平行;① 如果两条平行直线中的一条垂直于直线m ,那么另一条直线也与直线m 垂直; ① 如果一个平面内的两条直线与另一个平面都平行,那么这两个平面相互平行; ① 如果一个平面过另一个平面的垂线,那么这两个平面相互垂直.以上命题中真命题的序号是 ( D )A .①①B .①①C .①①D .①①6.已知抛物线24y x =的焦点为F ,直线l 过点F 且与抛物线交于A ,B 两点,过点A 作抛物线准线的垂线,垂足为M ,MAF ∠的角平分线与抛物线的准线交于点P ,线段AB 的中点为Q .若16AB =,则PQ = ( D )A .2B .4C .6D .87.如图,在正三棱台111ABC A B C -中,3AB =116A B =,142AA =111ABC A B C -的外接球体积为 (B )A .2563 B .256π3C .64D .64π 8.已知正实数,x y 满足11410x y x y +++=,则4x y +的最大值为 ( D ) A .19B .1C .2D .9 二、多项选择题:本大题共4小题,每小题5分,共计20分.在每小题给出的四个选项中,不止一项是符合题目要求的,每题全选对者得5分,部分选对得2分,其他情况不得分.9.设,,a b c 都是实数,下列说法正确的是 ( BC )A .22ac bc >是a b >的充要条件B .ln ln a b >是22a b >的充分不必要条件C .ABC ∆中,角,,A B C 对应边分别是,,a b c ,则sin sin A B >是a b >的充要条件D .3tan θ=是3sin 2θ=的必要不充分条件 10.已知()f x 是定义在R 上的奇函数,满足()(2)f x f x =-+,当01x ≤≤时,2()f x x =,则下列结论正确的有 ( ABD )A .函数()f x 的图象关于直线1x =对称B .函数()f x 是周期函数C .函数()f x 在[2020,2022]上单调递增D .函数()f x 有最小值1-11.已知1F ,2F 分别为椭圆22:12x C y +=的左、右焦点,不过原点O 且斜率为1的直线l 与椭圆C 交于P ,Q 两点.则下列结论正确的有 ( ACD )A .椭圆C 的离心率为22B .椭圆C 的长轴长为2 C .若点M 是线段PQ 的中点,则MO 的斜率为12- D .OPQ ∆的面积的最大值为22 12.已知函数2()ln f x x ax =-,则下列结论正确的有 ( BCD )A .当12ea <时,()y f x =有2个零点 B .当12e a >时,()0f x ≤恒成立C .当12a =时,1x =是()y f x =的极值点 D .若1x ,2x 是关于x 的方程()0f x =的2个不等实数根,则12e x x >三、填空题:本大题共4小题,每题5分,共计20分.请把答案填写在答题卡相应位置上.13.已知向量=(2,3)a ,(1,2)=-b ,=+k c a b ,若⊥a c ,则k =________.413-14.已知函数()y f x =的定义域为R ,当0x >时,()21x f x =-,且函数(1)y f x =+关于点(1,0)T -对称,则满足2(23)()0f x f x -+≤的x 的取值范围是________.[3,1]-15.对如下编号为1,2,3,4的格子涂色,有红、黄、蓝、绿四种颜色可供选择,要求相邻格子不同色,则在1号格子涂红色的条件下,4号格子也涂红色的概率是________. 1316.已知1F ,2F 分别为双曲线2222:1(0,0)x y C a b a b-=>>的左、右焦点,过2F 且斜率为1的直线l 与双曲线C 的右支交于P ,Q 两点,若1F PQ ∆是等腰三角形,则双曲线C 的离心率为________. 1422四、解答题:本大题共6小题,共计70分.请在答题卡指定区域内作答,解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤.17.(本小题满分10分)已知等差数列{}n a 与正项等比数列{}n b ,满足113a b ==,3712b a -=,2214a b +=.(1)求数列{}n a 和{}n b 的通项公式;(2)在①11n n n c a a +=,①n n n c a b =,①218(1)()n n n n c a a ++=这三个条件中任选一个补充在下面的问题中,并完成求解.若________,求数列{}n c 的前n 项和.(注:若多选,以选①评分)解:设等差数列{}n a 公差为d ,等比数列{}n b 公比为q ,(1)由2371112(6)12b a b q a d -=⇒-+=,221114a b a d b q +=++=,将113a b ==代入可解得26270q q +-=,3q =,9q =-(舍),所以2d =,数列{}n a 的通项公式为32(1)21n a n n =+-=+,…………2分{}n b 的通项公式为(1)333n n n b -=⋅=. …………4分(2)选①,111111()(21)(23)22123n n n c a a n n n n +===-++++, 利用累加法,可得数列{}n c 的前n 项和为111111111111[()()()()]23557792123n n S c c c c n n =++++=-+-+-++-++111111()23233(23)n n n S c c c c n n =++++=-=++. …………10分 选①,(21)3n n n n c a b n ==+⋅,123335373(21)3n n S n =⋅+⋅+⋅+++⋅, 23413335373(21)3n n S n +=⋅+⋅+⋅+++⋅, 两式相减,得2341322112332(333)(21)33(13)332(21)32313n n n n n n S n n n +-++-=⋅++++-+⋅-=⋅+-+⋅=-⋅-, 数列{}n c 的前项n 和为13n n S n +=⋅. …………10分选①,2222218(1)8(1)11()(21)(23)(21)(23)n n n n n c a a n n n n +++===-++++, 利用累加法,可得数列{}n c 的前n 项和为1112222222211111111()()()()355779(21)(23)n n S c c c c n n =++++=-+-+-++-++.2119(23)n S n =-+ …………10分 18.(本小题满分12分) 点D 为∆ABC 边AB 上一点,满足2=AD ,8=DB ,记α∠=ABC ,β∠=BAC .(1)当⊥CD AB ,且2βα=时,求CD 的值;(2)若π4αβ+=,求∆ACD 的面积的最大值. 解:(1)设CD x =,当⊥CD AB ,2=AD ,8=DB ,所以tan 8x α=,tan 2x β=, 因为π202βα>=>,所以tan tan 20βα=>,即22tan tan 01tan αβα=>-, 所以222803221()8x x x x ⋅=>⇒=-,所以x =CD =.…………5分 (2)在∆ABC 中,由π4αβ+=,得3π4ACB ∠=,由正弦定理,得3πsin sin sin 4AC BC AB αβ==, 又10AB AD DB =+=,所以AC α=,BC β=,则∆ABC 的面积13πsin sin 24SBC AC αβ=⋅⋅=,因为π4αβ+=,所以 2π)sin 50(sin cos sin )25(sin 2cos21)4S βββββββ=-=-=+-, π)254S β=+-,…………9分 因为π04β<<,所以ππ3π2444β<+<,所以当ππ242β+=,即π8β=时,S 有最大值1),由∆ACD 的面积等于15S ,……11分 所以∆ACD 的面积的最大值为1).………12分19.(本小题满分12分)如图,在等腰梯形ABCD 中,2AB BC CD ===,4AD =,点E 为线段AD 的中点,将三角形CDE 沿着CE 折起到三角形CPE 位置,M 为EC 的中点.(1)求证:平面BPM ①平面ABCE ;(2)当平面CPE ①平面ABCE 时,求二面角B PC E --的余弦值.证明:(1)在等腰梯形ABCD 中,因为BC AD ≠,所以//BC AD ,连结BE ,因为点E 为线段AD 的中点,所以2BC ED ==,所以四边形BCDE 为平行四边形,又因为2BC CD ==,所以四边形BCDE 为菱形,2分连结BD ,则BD 与CE 相互平分且垂直,故BD 与CE 交于点M ,且BM ①CE ,PM ①CE ,又因为BM ∩PM=M ,BM PM BPM ⊂、平面,所以CE BPM ⊥平面,又因为CE ⊂平面ABCE ,所以平面BPM ①平面ABCE .……5分(2)因为平面CPE ①平面ABCE ,且PM ①CE ,且PM PCE ⊂平面,平面CPE 平面=ABCE CE ,所以PM ABCE ⊥平面,又BM ABCE ⊂平面,所以PM BM ⊥, 以111,MB ME MP MB ME MP ⎧⎫⎪⎪⎨⎬⎪⎪⎩⎭,为单位正交基底,建立空间直角坐标系, 则(0,0,0)M ,0)B ,,(0,1,0)C-,P ,所以(BP =-,CP =, 设平面BCP 的法向量为(,,)m x y z =,则00m BP mCP ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩,即00y ⎧=⎪⎨=⎪⎩ 令=1z ,则=1x ,=y -,所以(1,m =-是平面BCP 的一个法向量…………7分又因为平面PCE 在yOz 坐标平面内,所以(1,00)n =,是平面PCE 的一个法向量 所以cos ,11m nm n m n ⋅<>===⋅⋅, …………10分 设二面角B PC E --的平面角为θ,则5cos cos ,5m n θ=<>=即二面角B PC E --. …………12分 20.(本小题满分12分)学史明理、学史增信、学史崇德、学史力行.近年来,某市积极组织开展党史学习教育的活动,为调查活动开展的效果,市委宣传部对全市多个基层支部的党员进行了测试,并从中抽取了1000份试卷进行调查.根据这1000份试卷的成绩(单位:分,满分100(1)求这1000份试卷成绩的平均数x (同一组中数据用该组区间的中点值为代表);(2)假设此次测试的成绩X 服从正态分布2(,)N μσ,其中μ近似为样本平均值x ,2σ 近似为样本方差2s ,已知s 的近似值为6.61,以样本估计总体.假设有84.135%的党员的测试成绩高于市委宣传部预期的平均成绩,则市委宣传部预期平均成绩大约为多少(结果保留一位小数)?(3)该市宣传部准备从成绩在[90,100]内的120份试卷中用分层抽样的方法抽取6份,再从这6份试卷中随机抽取3份做进一步分析.设Y 为抽取的3份试卷中测试成绩在[95,100]内的份数,求Y 的分布列和数学期望.参考数据:若2~(,)X N μσ,()0.6827P X μσμσ-<<+≈,(22)0.9545P X μσμσ-<<+≈,(33)0.9973P X μσμσ-<<+≈.解:(1) 67.540+72.59077.520082.540087.515092.58097.540=82.151000x ⨯⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯= 答:这1000份试卷成绩的平均数为82.15. …………3分 (2)=82.15μ,=6.61σ,界限75.54=82.15 6.61=μσ--,所以1111(X 75.54)()()0.68270.8413584.135%2222P P X P X μσμσμσ>=>-=+-<<+=+⋅=≈ 答:市委宣传部预期平均成绩大约为75.5. …………7分 (3)因为成绩在[90,95]和[95,100]内的份数比例为80:40=2:1,所以,抽取的6份中测试成绩在[95,100]内的份数为2份,即从6份中随机抽取3份,Y 服从超几何分布(3,2,6)H , 随机变量Y 可取数值有0,1,2343641(0)205C P Y C ====,122436263(1)205C C P Y C ⋅⋅====,212436141(2)205C C P Y C ⋅⋅====,…………10分131()0+1+21555E X =⨯⨯⨯=, 答:X 的均值为1. …………12分 21.(本小题满分12分)已知抛物线214y x Γ=:的焦点为F . (1)求抛物线Γ的准线方程;(2)若过点F 的直线l 与抛物线Γ交于A ,B 两点,线段AB 的中垂线与抛物线Γ的准线交于点C ,请问:是否存在直线l ,使得4tan =3ACB ∠成立?若存在,求出直线l 的方程;若不存在,请说明理由.解:(1)由22144y x x y =⇒=,所以2p =,准线方程为1y =-. …………2分 (2)当直线l 的斜率不存在时与抛物线只有一个交点,不满足题意,由焦点(0,1)F ,可设直线1l y kx =+:,点11(,)A x y ,22(,)B x y ,1222121444044y kx x x k x kx x x x y=++=⎧⎧⇒--=⇒⎨⎨=-=⎩⎩,(恒有0∆>) 设点M 为线段AB 的中点,则21212(,)(2,21)22x x y y M M k k ++=+,…………4分 则线段AB 的中垂线方程为:21(2)21y x k k k=--++, 整理得:2123y x k k =-++,23123241C y x k x k k k y ⎧=-++⎪⇒=+⎨⎪=-⎩,…6分 由弦长公式,得2124(1)AB x k =-+,3242)M C MC x k k k k =-=+-=+,………8分 由题意可知ABC ∆为等腰三角形,AC BC =,由242tan tan =tan 231tan ACM ACB ACM ACM∠∠=∠=-∠,可解得 1tan 2ACM ∠=,tan 2ACM ∠=-(舍),所以12AM MC =,即AB MC =,所以2224(1))23k k k k +=+⇒=⇒=⇒=11分故直线1l y =+:. …………12分22.(本小题满分12分) 设函数3()sin 3m f x x x x =-+. (1)若12=m ,求函数'()f x 在[0,)+∞上的最小值; (2)若对任意的[0,)x ∈+∞,有()0f x ≥,求m 的取值范围.解:(1)21'()cos 12f x x x =-+,''()sin f x x x =-+,则'''()1cos 0f x x =-≥,所以''()f x 在[0,)+∞上单调递增, …………2分 所以当0x ≥时,''()''(0)0f x f ≥=,所以'()f x 在[0,)+∞上单调递增, 所以函数'()f x 在[0,)+∞上的最小值为min '()'(0)0f x f ==. ………4分(2)2'()cos 1f x x mx =-+,''()sin 2f x x mx =-+,则'''()2cos f x m x =-,①当12m ≥时,则'''()0f x ≥在[0,)+∞上恒成立,所以''()f x 在[0,)+∞上单调递增, 所以当[0,)x ∈+∞时,''()''(0)0f x f ≥=,所以'()f x 在[0,)+∞上单调递增, 所以当[0,)x ∈+∞时,'()'(0)0f x f ≥=,所以()f x 在[0,)+∞上单调递增, 所以当[0,)x ∈+∞时,()(0)0f x f ≥=. ………6分 ②当0m ≤时,则2'()cos 10f x x mx =-+≤,所以()f x 在[0,)+∞上单调递减, 所以当(0,)x ∈+∞时,()(0)0f x f <=.故不成立 ………8分(另解:存在0π3x =,使得000π()sin 023f x x x ≤-=-<, 所以当[0,)x ∈+∞时,()0f x ≥不恒成立.)③当102m <<时,'''()f x 在π[0,]2上单调递增, π'''()202f m =>,'''(0)210f m =-<,存在1π(0,)2x ∈,使得1'''()0f x =, 故当1(0,)x x ∈时,'''()0f x <,所以''()f x 在1(0,)x 上单调递减,当1π()2x x ∈,时,'''()0f x >,所以''()f x 在1π()2x ,上单调递增,所以当1(0,)x x ∈时,''()''(0)0f x f <=,所以'()f x 在1(0,)x 上单调递减,所以当1(0,)x x ∈时,'()'(0)0f x f <=,所以()f x 在1(0,)x 上单调递减,所以当1(0,)x x ∈时,()(0)0f x f <=,不满足条件. ………11分 综上,m 的取值范围是1[,)2+∞. ………12分。