2021届河南省商丘、周口、驻马店市高三开学联考(一)数学(文)试题解析
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2021届河南省商丘、周口、驻马店市高三开学联考(一)数学(文)试题一、单选题1.已知集合{}23A x x =-<<,()(){}170B x x x =--<,则A B =( )A .{}13x x << B .{}21x x -<<C .{}27x x -<<D .{}37x x <<答案:C先求出集合B ,再求出并集即可. 解:因为{}17B x x =<<,所以{}27A B x x ⋃=-<<. 故选:C. 点评:本题考查一元二次不等式的求解和并集的运算,属于基础题. 2.若()()()112,i i a bi a b R +-=+∈,则a b +=( ) A .1- B .0C .2D .3答案:C先利用复数的乘法运算化简复数,再根据复数相等的条件得出参数的值,可得选项. 解:因为()()1123i i i a bi +-=-=+,所以3a =,1b =-,所以2a b +=. 故选:C. 点评:本题考查复数的乘法运算,复数相等的条件,属于基础题.3.某商场开通三种平台销售商品,五一期间这三种平台的数据如图1所示.该商场为了解消费者对各平台销售方式的满意程度,用分层抽样的方法抽取了6%的顾客进行满意度调查,得到的数据如图2所示.下列说法正确的是( )A .总体中对平台一满意的消费人数约为36B .样本中对平台二满意的消费人数为300C .若样本中对平台三满意的消费人数为120,则50%m =D .样本中对平台一和平台二满意的消费总人数为54 答案:D根据分层抽样比例,由扇形统计图和条形统计图的数据求解. 解:样本中对平台一满意的人数为20006%30%36⨯⨯=,故A 错误; 总体中对平台二满意的人数约为150020%300⨯=,故B 错误; 对平台三的满意率为12080%25006%=⨯,所以80%m =,故C 错误;样本中对平台一和平台二满意的总人数为20006%30%15006%20%361854⨯⨯+⨯⨯=+=,故D 正确.故选:D 点评:本题主要考查分层抽样,扇形统计图和条形统计图的应用,还考查分析求解问题的能力,属于基础题.4.已知等差数列{}n a 的前5项和为25,且11a =,则7a =( ) A .10 B .11 C .12 D .13答案:D先由等差数列{}n a 的前5项和为25,得35a =,再结合11a =,可求出公差,从而可求出7a 解:因为123453525a a a a a a ++++==,所以35a =,则公差5122d -==, 故73413a a d =+=. 故选:D 点评:此题考查等差数列的基本量计算,属于基础题5.2020年“五一”劳动节某中学组织开展了“劳动美”社会实践活动,鼓励孩子们居家劳动,在做家务中体验劳动的艰辛与快乐.某同学要在洗碗、拖地、收纳衣服、做饭、买菜这五种家务中任选两种,则该同学没有选择洗碗的概率为( )A .710B .35C .12D .25答案:B利用列举法得出在洗碗、拖地、收纳衣服、做饭、买菜这五种家务中任选两种的所有可能情况,得出没有选择洗碗的情况数,然后得出概率. 解:在这五种家务中任选两种的所有情况为(洗碗、拖地)、(洗碗、收纳衣服)、(洗碗、做饭)、(洗碗、买菜)、(拖地、收纳衣服)、(拖地、做饭)、(拖地、买菜)、(收纳衣服、做饭)、(收纳衣服、买菜)、(做饭、买菜),共10种.其中没有选择洗碗的有6种,故所求概率为63105=. 故选:B. 点评:本题考查古典概型及概率计算,较简单.一般地,古典概率模型可采用列举法、列表法等解决.6.关于函数()tan f x x =有如下四个命题: ①()f x 为奇函数;②若()2f x =,则()24f x =; ③()()11f x f x +--为定值; ④若()2f x =,则34f x π⎛⎫+=- ⎪⎝⎭. 其中所有真命题的序号为( ) A .①③ B .②③C .②④D .①④答案:D根据二倍角的正切公式及两角和的正切公式计算可得; 解:解:因为()tan f x x =,所以()f x 为奇函数; 若()tan 2f x x ==,则()222tan 2242tan 21tan 123x f x x x ⨯====---,tan tan214tan 3441121tan tan 4x f x x x ππππ++⎛⎫⎛⎫+=+===- ⎪ ⎪-⨯⎝⎭⎝⎭-;若()()11f x f x +--为定值,则()()()()31311111f f f f +--=+--,即()()422f f =,则()2tan20f ==,但这并不成立,所以()()11f x f x +--不是定值. 正确的有①④; 故选:D 点评:本题考查正切函数的性质以及两角和的正切公式,属于基础题.7.已知半径为1的圆M 经过点()3,4,则其圆心到抛物线24y x =-的焦点的距离的最大值为( )A .1+B .1C .1D .1答案:B设圆M 的圆心为(),x y ,可知圆M 的圆心在圆()()22341x y -+-=上,则其圆心到抛物线24y x =-的焦点的距离的最大值为圆()()22341x y -+-=的圆心到焦点的距离加上半径,即可求出. 解:设圆M 的圆心为(),x y ,则()()22341x y -+-=,所以圆M 的圆心在圆()()22341x y -+-=上. 因为抛物线24y x =-的焦点为()1,0-,所以圆心到抛物线24y x =-焦点的距离的最大值为11+=.故选:B.点评:本题考查圆上的点到定点距离最值的求解,属于基础题.8.在正方形ABCD 中,E 为CD 边上一点,且60ABE ∠=︒,9AB AC ⋅=,则AB BE ⋅=( )A .-B .C .-D .答案:A根据9AB AC ⋅=求出3AB =,再解三角形求出23BE =再利用数量积公式求解. 解:因为222||||||2||922AB AC AB AC AB AB AB ⋅=⨯=⨯⨯==, 所以3AB =. 因为60ABE ∠=︒, 所以30CBE ∠=︒, 所以23BE =故3cos120AB BE ⋅=⨯︒=- 故选:A 点评:本题主要考查平面向量的数量积的计算,意在考查学生对该知识的理解掌握水平.9.若曲线32y x x a =++在点()1,2a +处的切线与不等式组2,1,22x y x x y ≤⎧⎪-≤⎨⎪+≥⎩表示的区域有公共点,则a 的最小值为( ) A .4 B .0 C .5- D .7-答案:D求导232y x x '=+,得出曲线32y x x a =++在点()1,2a +处的切线方程.再作出不等式组表示的可行域(如下图所示),根据直线的几何意义可求得a 取得最小值. 解:因为232y x x '=+,所以曲线32y x x a =++在点()1,2a +处的切线方程为53y x a =+-.作出不等式组表示的可行域(如下图所示),由222x x y =⎧⎨+=⎩得B ()2,0,由图可知,当直线53y x a =+-经过点B ()2,0时,a 取得最小值,且最小值为7-. 故选:D.点评:本题考查运用导函数求函数的切线方程,以及不等式组所表示的可行域,并求出目标函数的最值,属于中档题.10.中国古代数学名著《九章算术》中记载了一个叫做邹傲的几何体,其三视图如图所示(图中每个小正方形的边长均为1),则该邹傲的表面积为( )A .()651+B .18C .()352+D .12答案:A画出几何体的直观图,然后求解几何体的表面积即可. 解:解:几何体的直观图如图所示,该多面体是补形为三棱柱去掉两个棱锥部分,四边形ABFE 和DCFE 是全等的等腰梯形,且上底和下底分别为1和35()13552ABFE DCFE S S +===梯形梯形ADE 和BCF △是全等的等腰三角形,且底边为2,所以22ADE BCF S S ===△△326ABCD S =⨯=矩形,所以该邹傲的表面积()2661S =⨯+=+.故选:A 点评:本题考查三视图求几何体的表面积,考查学生的计算能力,属于中档题.11.对正整数n ,函数()n ϕ是小于或等于n 的正整数中与n 互质的数的数目.此函数以其首名研究者欧拉命名,故称欧拉函数.例如()84ϕ=,则4313log 54log 2ϕ⎛⎫⎛⎫ ⎪+=⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭( ) A .52 B .53C .54D .55答案:C化简4313log 54log 281⎛⎫⎪⎭=+⎝,根据定义知函数()81ϕ表示小于或等于81的正整数中与81互质的数的数目,除了3的倍数都与81互质,即可求解. 解: 因为313333log 54log 2log 54log 2log 273+=-==,所以()4313log 54log 281ϕϕ⎛⎫⎛⎫ ⎪+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.因为除了3的倍数外,其他数都与81互质, 所以()818181543ϕ=-=. 故选:C 点评:本题主要考查了函数的新定义,互质的概念,考查了对数的运算,属于中档题. 12.已知16x π=-,23x π=是函数()()sin 0,02f x x πωϕωϕ⎛⎫=+><<⎪⎝⎭相邻的两个零点.若函数()()12g x f x =-在,4m π⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上的最大值为1,则m 的取值范围是( )A .5,412ππ⎛⎤- ⎥⎝⎦B .,42ππ⎛⎤- ⎥⎝⎦C .,43ππ⎛⎤- ⎥⎝⎦D .7,412ππ⎛⎤- ⎥⎝⎦答案:A先求出()sin 23f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭,再作出()()12g x f x =-的部分图象,分析即得解. 解: 由题意可得,2362T πππ⎛⎫=--= ⎪⎝⎭,则T π=,所以2ππω=,所以2ω=,则()()sin 2f x x ϕ=+,令6x π=-,则26k πϕπ⎛⎫⨯-+= ⎪⎝⎭,k Z ∈,即3k πϕπ=+,k Z ∈,又02πϕ<<,所以3πϕ=,所以()sin 23f x x π⎛⎫=+⎪⎝⎭. 作出()()12g x f x =-的部分图象,如图所示,因为51412g g ππ⎛⎫⎛⎫-== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以5412m ππ-<≤. 故选:A点评:本题主要考查三角函数解析式的求法,考查三角函数的图象的应用,意在考查学生对这些知识的理解掌握水平.二、填空题13.函数()f x =_________. 答案:[]0,3解出不等式组31030x x ⎧-≥⎨-≥⎩即可.解:由31030x x ⎧-≥⎨-≥⎩得03x ≤≤,则()f x =[]0,3. 故答案为:[]0,3 点评:本题考查的是函数定义域的求法,较简单.14.已知O 为正方体1111ABCD A B C D -的体对角线1BD 的中点,2AB =,则O 到AB 的距离为________.由勾股定理可以计算. 解:设正方形ABCD 的中心为H ,点H 到AB 的距离为1,则O 到AB =. 点评:本题考查空间距离的计算,属于基础题. 15.设n a ,n b 是二次方程()2312340n n x x n N +++-+⋅=∈的两根,且n n a b <.设n n n c b a =-,则数列{}n c 的前n 项和n S =_________.答案:328n +-根据方程求出,n n a b ,然后得到22n n n n c b a +=-=,然后用等比数列的求和公式算出答案即可. 解: ∵()()231112342320n n n n x x x x ++++-+⋅=--⋅=,又n n a b <,∴12n n a +=,132n n b +=⋅,22n n n n c b a +=-=,故3232222812n n n S ++-⨯==--.故答案为:328n +- 点评:本题主要考查的是等比数列的求和,考查了学生的计算能力,属于基础题.16.已知点0m >,(A ,(0,B .若直线3y x =上存在一点P ,使得2PB PA -=,则m 的取值范围是_________.答案:1,9⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭由题可知P 的轨迹是以A ,B 为焦点,实轴长为2的双曲线的上支,则直线3y x =上存在一点P ,使得2PB PA -=,只需满足直线的斜率大于渐近线的斜率即可. 解:因为2PB PA -=,所以P 的轨迹是以A ,B 为焦点,实轴长为2的双曲线的上支, 该双曲线的渐近线方程为y x=±, 因为直线3y x =上存在一点P ,使得2PB PA -=, 所以3>,解得19m >. 故答案为:1,9⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭. 点评:本题考查双曲线定义的理解,考查利用渐近线的性质解题,属于中档题.三、解答题17.设a ,b ,c 分别为ABC 内角A ,B ,C 的对边.已知a =,且cos B b A +=.(1)求A ;(2)若ABC 的面积为3,求()2b c +.答案:(1)4A π=;(2)()217122b c +=+.(1)由正弦定理化边为角后结合两角和的正弦公式,可求得A 角;(2)由余弦定理和三角形面积公式分别求得,b c 的关系式,两者结合即可得2()b c +. 解:解:(1)因为5a =,所以sin cos 2a B b A b +=,则sin sin sin cos 2sin A B B A B +=.因为sin 0B ≠,所以sin cos 2A A +=,所以2sin 24A π⎛⎫+= ⎪⎝⎭,即sin 14A π⎛⎫+= ⎪⎝⎭. 因为0A π<<,所以5444A πππ<+<,所以42A ππ+=,所以4A π=.(2)由余弦定理,得2222cos a b c bc A =+-,即2252b c bc =+-. 因为ABC 的面积为3,所以1sin 32bc A =,所以62bc =. 又()()2522b c bc =+-+,所以()217122b c +=+. 点评:本题考查正弦定理和余弦定理,三角形面积公式,属于中档题.18.某数学教师在甲、乙两个平行班采用“传统教学”和“高效课堂”两种不同的教学模式进行教学实验.为了解教改实效,期中考试后,从两个班中各随机抽取20名学生的数学成绩进行统计,得到如图所示的茎叶图:(1)已知甲班20名学生的数学成绩的方差为212.8,乙班20名学生的数学成绩的方差为138,根据茎叶图从平均数和方差的角度判断哪种教学模式效果更好; (2)求这40名学生的平均分x ,并完成下面的列联表;超过x 的人数 不超过x 的人数(3)根据(2)中的列联表,判断能否有95%的把握认为这两种教学模式的效果有差异.附:()()()()()22n ad bc K a b c d a c b d -=++++,n a b c d =+++.答案:(1)“高效课堂”教学模式效果更好;(2)122.5x =;列联表见解析;(3)没有95%的把握认为这两种教学模式的效果有差异.(1)分别计算出甲、乙两班各20名学生的平均数,再结合方差分析两种教学方式的优劣;(2)根据(1)中甲、乙两班20名学生的平均数完成列联表即可;(3)根据列联表及2K 的计算公式计算出2K 的值,根据所给表格中的数据判断是否有95%的把握认为两种教学模式的效果有差异.解:解:(1)“高效课堂”教学模式效果更好.理由如下:①118x =甲,127x =乙,所以 x x <甲乙,即甲班的平均分低于乙班的平均分;②2212.8s =甲,2138s =乙,所以22s s >甲乙,即乙班的成绩更加稳定,波动较小.由以上两点可以说明“高效课堂”教学模式效果更好. (2) 20201182012720122.54040x x x ⨯+⨯⨯+⨯===甲乙.列联表如下:甲班 9 11 20 乙班 14 6 20 总计 231740(3)因为()2240961114 2.558 3.84120202317K ⨯⨯-⨯=≈<⨯⨯⨯, 所以没有95%的把握认为这两种教学模式的效果有差异. 点评:本题考查茎叶图的应用,考查独立性检验问题,难度一般.解答独立性检验问题,只需灵活运用公式求解即可.19.如图,已知四棱锥P ABCD -的底面ABCD 为矩形,PA BD ⊥,1PA =,2BC =,5PD =.(1)证明:平面PAB ⊥平面PAD ,且PA AC ⊥.(2)若四棱锥P ABCD -的每个顶点都在球O 的球面上,且球O 的表面积为6π,求三棱锥B PCD -的体积. 答案:(1)证明见解析;(2)13. (1)通过证明AD ⊥平面PAB ,即可证明平面PAB ⊥平面PAD ,PA AC ⊥; (2)可知球O 的球心为侧棱PC 的中点,可计算出1AB =,利用等体积法可计算出体积. 解:(1)证明:因为底面ABCD 为矩形,所以2AD BC ==,则222PA AD PD +=,所以PA AD ⊥.又在矩形ABCD 中,AB AD ⊥,AB PA A ⋂=,所以AD ⊥平面PAB . 因为AD ⊂平面PAD ,所以平面PAB ⊥平面PAD . 因为PA BD ⊥,ADBD D =,所以PA ⊥平面ABCD .又AC ⊂平面ABCD ,所以PA AC ⊥.(2)根据已知条件可知,球O 的球心为侧棱PC 的中点,则球O 的半径2R =,所以球O 的表面积为()22456R AB πππ=+=,解得1AB =.所以111211323B PCD P BCD V V --==⨯⨯⨯⨯=. 点评:本题考查面面垂直,线线垂直的证明,考查等体积法求三棱锥体积,属于基础题. 20.已知函数()32ln f x ax bx x =--.(1)当0b =时,讨论()f x 的单调性;(2)若1a b ==,且()f x m ≥恒成立,求m 的取值范围. 答案:(1)分类讨论,答案见解析;(2)(],0-∞.(1)当0b =时,求得函数的导数()331ax f x x-'=,分0a ≤和0a >两种情况讨论,即可求解;(2)由1a b ==,求得函数的导数()32321x x f x x--'=,进而求得函数的单调性和最小值,即可求解. 解:(1)当0b =时,函数()3ln f x ax x =-,可得()f x 的定义域为()0,∞+,则()321313ax f x ax x x-'=-=,①当0a ≤时,()0f x '<,()f x 在()0,∞+上单调递减.②当0a >时,由()0f x '>,得x >()f x 在⎫+∞⎪⎭上单调递增;由()0f x '<,得0x <<,则()f x 在⎛ ⎝上单调递减. (2)由1a b ==,知()32ln f x x x x =--,可得()322132132x x f x x x x x--'=--=, 又由()()()()()32322223213313111131x x x x x x x x x x x x --=-+-=-+-+=-++,当01x <<时,()0f x '<,()f x 单调递减; 当1x >时,()0f x '>,()f x 单调递增,所以()()min 10f x f ==,则0m ≤,故m 的取值范围为(],0-∞. 点评:本题主要考查导数在函数中的综合应用,以及恒成立问题的求解,着重考查了转化与化归思想、逻辑推理能力与计算能力,对于恒成立问题,通常要构造新函数,利用导数研究函数的单调性,求出最值,从而求出参数的取值范围;也可分离变量,构造新函数,直接把问题转化为函数的最值问题.21.已知椭圆()2222:10x y C a b a b+=>>的右焦点为(),0F c ,短轴长为2,且C 截直线x c =所得线段MN . (1)求椭圆C 的方程;(2)若A ,B 为C 上的两个动点,且AFM BFM ∠=∠.证明:直线AB 过定点,并求定点的坐标.答案:(1)2212x y +=;(2)证明见解析;直线AB 过定点()2,0.(1)根据C 截直线x c =所得线段MN ,可得22bMN a==,再结合短轴长为2求解.(2)由题意可知直线AB 的斜率存在,设直线AB 的方程为y kx m =+,与椭圆方程联立,根据AFM BFM ∠=∠,且FM 垂直x 轴,可得0FA FB k k +=,结合韦达定理可求m 与k 的关系,再代入直线方程求解. 解:(1)把x c =代入22221x y a b+=,得2by a =±,则22b MN a ==,即22b a =.又22b =,则1b =,所以a =故C 的方程为2212x y +=.(2)由题意可知直线AB 的斜率存在,设直线AB 的方程为y kx m =+,联立2212x y y kx m ⎧+=⎪⎨⎪=+⎩,得()222124220k x kmx m +++-=.设A ,B 的坐标分别为()11,x y ,()22,x y , 则()()222222164122216880k m kmk m ∆=-+-=-+>,且122412km x x k +=-+,21222212m x x k -=+.设直线FA ,FB 的倾斜角分别为α,β, ∵AFMBFM ∠=∠,且FM 垂直x 轴,∴tan tan 0αβ+=,即0FA FB k k +=,∴1212011y y x x +=--,则()()1221110y x y x -+-=, 即()()()()1221110kx m x kx m x +-++-=, ∴()()1212220kx x k m x x m --+-=,∴()2222242201212m kmk k m m k k -⨯+-⨯-=++,化简可得2m k =-, 则直线AB 的方程为()22y kx k k x =-=-, 故直线AB 过定点()2,0. 点评:本题主要考查椭圆方程的求法,直线与椭圆的位置关系以及定点问题,还考查了运算求解的能力,属于中档题.22.在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为2cos ,sin x y θθ=⎧⎨=⎩(θ为参数),以坐标原点为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线M 的极坐标方程为()224sin 40r r ρρθ-=->.(1)求C 的普通方程与M 的直角坐标方程; (2)若C 与M 有公共点,求r 的取值范围.答案:(1)()2111y xx =--≤≤,()2222x y r +-=;(2)⎡⎣.(1)由曲线C 的参数方程,消去参数,求得C 的普通方程,根据极坐标方程与直角坐标的互化公式,即可求得M 的直角坐标方程;(2)由(1)中的曲线方程和圆的方程,结合图象,即可求解. 解:(1)由曲线C 的参数方程为2cos ,sin x y θθ=⎧⎨=⎩(θ为参数),可得221cos 1y x θ=-=-, 因为1cos θ1,所以C 的普通方程为()2111y xx =--≤≤.由曲线M 的极坐标方程为()224sin 40r r ρρθ-=->, 又由cos ,sin x y ρθρθ==,可得22244x y y r +-=-,即()2222x y r +-=,故M 的直角坐标方程为()2222x y r +-=. (2)曲线M 表示圆心为()0,2M ,半径为r 的圆, 曲线C 表示抛物线21y x =-在[1,1]x ∈-的部分,如图所示, 当圆M 与曲线C 相切时,此时1r =;当圆M 经过点()1,0A -和(1,0)B 时,此时MA =r =,若曲线C 与圆M 有公共点,则r 的取值范围为⎡⎣.点评:本题主要考查了参数方程与普通方程,以及极坐标方程与直角坐标方程的互化,以及两曲线的位置关系的判定及应用,其中解答中熟记极坐标方程与直角坐标方程的互化公式,以及圆的性质是解答的关键,着重考查推理与运算能力. 23.已知函数()1f x x a x =++-. (1)当1a =时,求不等式()4f x ≤的解集;(2)设关于x 的不等式()2f x x ≤-的解集为M ,若{}11x x M -≤≤⊆,求a 的取值集合.答案:(1){}22x x -≤≤;(2)0.(1)利用分类讨论解绝对值不等式,根据零点分段将区间分为1x ≤-、11x -<<、1≥x ,分别求出对应解集,最后求它们的并集即可;(2)由已知条件:解集为M 且{}11x x M -≤≤⊆,即可将问题转化为不等式在[]1,1x ∈-上恒成立,进而可求参数a 的范围解:(1)当1a =时,()11f x x x =++-. 若1x ≤-,()24f x x =-≤,则21x -≤≤-; 若11x -<<,()24f x =<;若1≥x ,()24f x x =≤,则12x ≤≤. 所以()4f x ≤的解集为{}22x x -≤≤.(2)由题可知,当[]1,1x ∈-时,不等式()2f x x ≤-恒成立 ∴12x a x x ++-≤-恒成立,即1x a +≤ 故11x a -≤+≤在[]1,1-上恒成立∴11a x a x ≥--⎧⎨≤-+⎩,在[]1,1-上恒成立,得00a a ≥⎧⎨≤⎩故a 的取值集合为0 点评:本题考查了绝对值不等式,应用分类讨论求绝对值不等式的解集,由一个集合是不等式解集的子集,即可应用不等式在子集中恒成立,求参数的范围。