2013年普通高等学校招生全国统一考试数学试卷（理科）（湖北卷）解析本试卷分第I 卷（选择题）和第II 卷（非选择题）两部分．第I 卷一、选择题：本大题共10小题，每小题5分，共50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．主题1． 在复平面内，复数2i 1iz =+（i 为虚数单位）的共轭复数对应的点位于（ ）A ．第一象限B ．第二象限C ．第三象限D ．第四象限 答案：D 思路分析：考点解剖：本题主要考查复数的概念、运算、共轭复数及复平面等知识． 解题思路：先化简复数，然后求出复数对应的点的坐标． 解答过程：因为()()()2i 1i 2i 2i 21i 1i 1i 1i 2z -+====+++-，所以z 的共轭复数1i z =-．其对应的点的坐标为()1,1-，位于第四象限． 故选D ．规律总结：对于复数的除法运算，一般是分子分母同时乘以分子的共轭复数，从而化简;运算计算时要注意2i 1=-而不是1．主题2． 已知全集为R ，集合1{|()1}2x A x =≤，2{|680}B x x x =-+≤，则A B =R C （ ） A ．{|0}x x ≤ B ．{|24}x x ≤≤ C ．{}|024x x x ≤<>或D ．{}|024x x x <≤≥或答案：C思路分析：考点解剖：本题主要考查合的补集、交集运算，一元二次不等式的解法，指数函数的单调性等．解题思路：先化简集合，然后求B R C ，A B R C ．解答过程：易知集合{}|0A x x =≥，{}|24B x x =≤≤，故{}|24B x x x =<>R C 或，从而{}|024A B x x x =≤<>R C 或．故选C ．规律总结：集合的基本运算是高考热点之一，一般会与不等式等内容结合起来考查，难度较小．主题3．在一次跳伞训练中，甲、乙两位学员各跳一次．设命题p 是“甲降落在指定范围”，q 是“乙降落在指定范围”，则命题“至少有一位学员没有降落在指定范围”可表示为（ ）A ．()()p q ⌝∨⌝B ．()p q ∨⌝C ．()()p q ⌝∧⌝D ．p q ∨ 答案：A思路分析：考点解剖：本题主要考查逻辑联结词、复合命题的判断．解题思路：“至少有一位学员没有降落在指定范围”包括“甲没有降落在指定范围或者乙没有降落在指定范围或者甲乙都没有降落在指定范围．”解答过程：“至少有一位学员没有降落在指定范围”即：甲没有降落在指定范围或者乙没有降落在指定范围或者甲乙都没有降落在指定范围．又命题p 是“甲降落在指定范围”，可知命题p ⌝是“甲没有降落在指定范围”； 同理，命题q ⌝是“乙没有降落在指定范围”，所以“至少有一位学员没有降落在指定范围”可表示为()()p q ⌝∨⌝．规律总结：对于逻辑联结词问题，关键是要明白各个常见的逻辑联结词所表示的含义，同时理解命题本身的意义．主题4．将函数sin ()y x x x =+∈R 的图象向左平移(0)m m >个单位长度后，所得到的图象关于y 轴对称，则m 的最小值是（ ）A ．12π B ．6π C ．3π D ．56π答案：B 思路分析：考点解剖：本题主要考查三角函数图象的对称性、奇偶性、平移以及辅助角公式等． 解题思路：先求出平移后函数的解析式，再根据奇偶性列式求解． 解答过程：将函数sin 2sin 3y x x x π⎛⎫=+=+ ⎪⎝⎭的图象向左平移m 个单位后，得到函数2sin 3y x m π⎛⎫=++ ⎪⎝⎭的图象，由题意，函数2sin 3y x m π⎛⎫=++ ⎪⎝⎭关于y 轴对称，所以函数2sin 3y x m π⎛⎫=++ ⎪⎝⎭为偶函数，故()32m k k πππ+=+∈Z ，解得()6m k k ππ=+∈Z ．故当0k =时，m 取得最小正值6π．故选B ．规律总结：若三角函数()sin y a x ωϕ=+为偶函数，则()2k k πϕπ=+∈Z ；若三角函数()sin y a x ωϕ=+为奇函数，则()k k ϕπ=∈Z ．主题5． 已知04πθ<<，则双曲线22221222222:1:1cos sin sin sin tan x y y x C C θθθθθ-=-=与的（ ）A ．实轴长相等B ．虚轴长相等C ．焦距相等D ．离心率相等 答案：D 思路分析：考点解剖：本题主要考查双曲线的实轴、虚轴、焦距、离心率的基本性质以及三角函数的恒等变换．解题思路：根据双曲线的定义求解． 解答过程：因为04πθ<<，所以cos 0sin 0θθ>>，． 对于双曲线1C ，实半轴cos a θ=，虚半轴sin b θ=，则半焦距1c =，故离心率为1cos c e a θ==；对于双曲线2C ，实半轴'sin a θ=，虚半轴2sin 'cos b θθ=，则半焦距sin 'cos c θθ==，故离心率为sin '1cos ''sin cos c e a θθθθ===； 故两双曲线满足离心率相等．故选D ．规律总结：求解本题的关键是要深刻理解双曲线的性质，以及仔细审题，切忌疏忽大意． 主题6．已知点(1,1)(1,2)(2,1)(3,4)A B C D ---、、、，则向量AB 在CD 方向上的投影为（ ）AB．2C．2D答案：A 思路分析：考点解剖：本题主要考查向量的基本运算、数量积和向量投影． 解题思路：先求出向量,AB CD 的坐标，然后运用cos AB θ求解．解答过程：由已知得()()2,1,5,5AB CD ==，所以2,15,5cos 5AB CD AB CDθ==10=．故向量AB 在CD 方向上的投影为cos 102AB θ==．故选A ．规律总结：向量a 在b 方向上的投影为cos θ==a b a ba a ab b．主题7．一辆汽车在高速公路上行驶，由于遇到紧急情况而刹车，以速度25()731v t t t=-++（t的单位：s ，v 的单位m/s ）行驶至停止，在此期间汽车继续行驶的距离（单位：m ）是（ ）A ．1+25ln 5B ．118+25ln3C ．4+25ln 5D ．4+50ln 2 答案：C思路分析：考点解剖：本题主要考查一元二次方程的求解，定积分计算和实际应用． 解题思路：弄清汽车从刹车到停止所花的时间，然后用定积分求解． 解答过程：由()257301v t t t=-+=+，化简得：()()3840t t +-=， 解得83t =-（舍去）或4t =．故汽车行驶4秒后停止． 所以在此期间汽车继续行驶的距离是：()()442400025373725ln 1|425ln 512S v t dt t dt t t t t ⎛⎫⎡⎤==-+=-++=+ ⎪⎢⎥+⎝⎭⎣⎦⎰⎰．故选C ．规律总结：定积分在不同的条件下所表达的含义是不一样的．本题中，速度和时间关系式的定积分的意义就是汽车行驶距离．如若未能理解这一点，将难以快速有效的解题．主题8．一个几何体的三视图如图所示，该几何体从上到下由四个简单几何体组成，其体积分别为1234V V V V ，，，，上面两个简单几何体均为旋转体，下面两个简单几何体均为多面体，则有（ ）A ．1243V V V V <<<B ．1324V V V V <<< C ．2134V V V V <<<D ．2314V V V V <<<第8题图答案：C 思路分析：考点解剖：本题主要考查空间几何体的体积计算以及旋转体、多面体的三视图的识别． 解题思路：弄清从上到下各几何体的形状，然后运用各尺寸及各形体体积公式求解． 解答过程：根据题目提供的信息：上面两个简单几何体均为旋转体，下面两个简单几何体均为多面体，观察几何体的三视图，可知：该几何体从下到上分别是棱台、正方体、圆柱、圆台．根据已知尺寸，可求得各几何体的体积分别为：()117433V πππππ=+=，22122V ππ=⨯⨯=，3328V ==，()412816433V =+=，因为7282833ππ<<<，所以2134V V V V <<<． 故选C ．规律总结：对于三视图求体积问题，一般先要将三视图还原为直观图，然后根据几何体的特征及体积公式求解；圆台（棱台）的体积公式为：()1'3V S S h=+． 主题9．如图，将一个各面都涂了油漆的正方体，切割为125个同样大小的小正方体，经过搅拌后，从中抽取一个小正方体，记它的涂漆面数为X ，则X 的均值()E X =（ ）A ．126125B ．65C ．168125D ．75答案：B 思路分析：考点解剖：本题主要考查概率、随机变量的均值，以及空间想象的能力，分类讨论的能力．解题思路：先观察求出面数分别为3，2，1，0的小正方体的个数，然后求各概率． 解答过程：通过观察可知，涂漆面数为3面的小正方体有8个，涂漆面数为2面的小正方体有31236⨯=个，涂漆面数为1面的小正方体有9654⨯=个，则涂漆面数为0面的小正方体有1258365427---=个．则()()()83654,,125125125P P P X X X =3==2==1=，()27125P X =0=．()2754368601231251251251255E X =⨯+⨯+⨯+⨯=．故选B ．规律总结：求解均值关键是求各随机变量取值下的概率，本题难点在于涂漆面数分别为3，2，1的小正方体的个数的求解；另外，牢记一个公式：()()()121n P x P x P x +++=…，对于最后一个不好求的概率，往往可以利用该公式求解，事半功倍．主题10．已知a 为常数，函数()(ln )f x x x ax =-有两个极值点1212,()x x x x <，则（ ）A ．121()0,()2f x f x >>-B ．121()0,()2f x f x <<-C ．121()0,()2f x f x ><-D ．121()0,()2f x f x <>-答案：D 思路分析：考点解剖：本题主要考查导数的应用，函数的极值，不等关系以及函数与方程思想，数形结合的数学思想等．解题思路：先求出极值点()1212,x x x x <所满足的方程；然后通过假设方程l n 21x a x -+ ()00x =>只有一根，来求出12,,a x x 的范围;最后利用等量关系转化，结合不等式知识与导数知识求()()12,f x f x 的范围．解答过程：因为()1'ln ln 21f x x ax x a x ax x ⎛⎫=-+-=-+ ⎪⎝⎭，又12,x x 是函数()f x 的两个极值点，所以12,x x 是方程ln 210x ax -+=的两根．假设方程()ln 2100x ax x -+=>只有一根，数形结合，即：直线21y ax =-与曲线ln y x =相切． 设切点为()00,ln x x ，则切线方程为()0001ln y xx x x -=-，即001ln 1y x x x =+-．又切线方程为21y ax =-，对比得012,1ln 1,a x x ⎧=⎪⎨⎪-=-⎩解得01,21.a x ⎧=⎪⎨⎪=⎩ 故若要使直线21y ax =-与曲线ln y x =相交， 即：函数()()ln f x x x ax =-有2个极值点，需满足1210,201,1.a x x ⎧<<⎪⎪<<⎨⎪>⎪⎩因为()()()111111ln 1f x x x ax x ax =-=-（利用11ln 210x ax -+=转化），且易知1112ax <<，所以()1110x ax -<．即()10f x <． 同理，()()()222222222ln 11ln ln ln 122x f x x x ax x x x x +⎛⎫=-=-=- ⎪⎝⎭（利用22ln 210x ax -+=转化）． 令()()1ln 12g x x x =-，则()1'ln 2g x x=． 当1x >时，()'0g x >，故函数()g x 在()1,+∞上单调递增．又21x >，所以()()()22211ln 1122g x x x g =->=-．即：()()22211ln 122f x x x =->-．故选D．规律总结：巧妙利用导数求极值，利用数形结合思想解决方程根的问题是解决本题的关键所在．若按常规方法求解，则极易出错或加大解题难度．第Ⅱ卷共12小题，共100分．二、填空题：本大题共6小题，考生共需作答5小题，每小题5分，共25分．请将答案填在答题卡对应题号的位置上．答错位置，书写不清，模棱两可均不得分．（一）必考题（11—14题）主题11．从某小区抽取100户居民进行月用电量调查，发现其用电量都在50至350度之间，频率分布直方图如图所示．（Ⅰ）直方图中x的值为___________；（Ⅱ）在这些用户中，用电量落在区间[100，250)内的户数为___________．第11题图答案：（Ⅰ）0.0044；（Ⅱ）70思路分析：考点解剖：本题主要考查频率分布直方图、识图看图的能力．解题思路：（Ⅰ）利用频率和为1求解；（Ⅱ）先求出用电量落在区间[100，250）内的频率，再用100乘以频率，即得用电量落在区间[100，250)内的户数．解答过程：（Ⅰ）由频率分布直方图可知：()x+++++⨯=，0.00240.00360.00600.00240.0012501解得0.0044x=；（Ⅱ）用电量落在区间[100,250）内的频率是：()++⨯=，0.00360.00600.0044500.7则用户数为1000.770⨯=．规律总结：解决简单的统计知识在实际中的应用的问题的关键是正确识图、提取有用信息，理解统计图中各个量的意义．主题12．阅读如图所示的程序框图，运行相应的程序，输出的结果i=___________．答案：5思路分析：考点解剖：本题主要考查程序框图的应用．解题思路：分步求解,ia=时，输出的i值即为所求．a的值，只到4解答过程：由算法框图知：第一次运行时：5,i2a=；a==，不满足4第二次运行时：16,i3a=；a==，不满足4第三次运行时：8,i4a=；a==，不满足4第四次运行时：4,i5a=，a==，满足4故输出i5=．规律总结：程序框图问题，关键是要根据不同条件，执行不同的步骤，从而推理出正确的结论．主题13．设,,x y z ∈R，且满足：2221,23x y z x y z ++=++=则x y z ++=___________．思路分析：考点解剖：本题主要考查柯西不等式的应用．解题思路：利用柯西不等式，得到等号成立的条件，比较即可求得,,x y z 的值． 解答过程：根据柯西不等式，得：()()()222222212323x y z x y z ++++≥++，当且仅当存在实数k ，使得,2,3x k y k z k ===时，等号成立．由于题目已知2221,23x y z x y z ++=++=所以此时,2,3x k y k z k ===，代入23x y z ++=k =，所以x y ==，z =．所以7x y z ++=． 规律总结：三维形式的柯西不等式为：()()222222123123aa ab b b ++++≥()2112233a b a b a b ++，当且仅当()1,2,3i i a kb i ==时等号成立．主题14．古希腊毕达哥拉斯的数学家研究过各种多边形数，如三角形数1，3，6，10，…，第n 个三角形数为2(+1)11=+222n n n n ．记第n 个k 边形数为(,)(3)N n k k ≥，以下列出了部分k 边形数中第n 个数的表达式：三角形数211(,3)=+22N n n n正方形数 2(,4)=N n n五边形数231(,5)=-22N n n n六边形数2(,6)=2-N n n n………………………………………可以推测(,)N n k 的表达式，由此计算(10,24)N =_________________． 答案：1000 思路分析：考点解剖：本题主要考查观察、猜想、推理能力．解题思路：将三角形数、正方形数、五边形数、六边形数的表达式通分，观察分子与项数n 的区别，归纳猜想即可．解答过程：通过观察，表达式可做如下变形： 三角形数：()()()223243,322n n n n N n -+-+==;正方形数：()()()22424420,422n n n n N n -+-+==;五边形数：()()()2252453,522n n n n N n -+--==;六边形数：()()()22624642,622n n n n N n -+--==;……………………………………………观察每个分式的分子，特别是2n 与n 前面系数的变化规律，发现2n 前的系数以1递增，n 前的系数以1递减，于是根据规律，可以推测：()()()224,2k n k n N n k -+-=． 所以()()()2242104241010,2410002N -+-==． 规律总结：在归纳、推理过程中，关键是要有敏锐的观察力．通过变形，找出前几项的表达式与项数之间的关系，从而推出一般形式下的表达式．对于一般表达式，还要代入题目条件进行验证，以免出错．（二）选考题（请考生在第15、16两题中任选一题作答，请先在答题卡指定位置将你所选的题目序号后的方框用2B 铅笔涂黑．如果全选，则按第15题作答结果计分．）主题15．（选修4-1：几何证明选讲）如图，圆O 上一点C 在直径AB 上的射影为D ，点D 在半径OC 上的射影为E ．若3AB AD =，则CE EO的值为 ．答案：8 思路分析：考点解剖：本题主要考查几何证明、圆、相似三角形的性质．解题思路：先求出,OD OC 的等量关系；然后利用相似三角形的性质求解． 解答过程：由已知3,2AB AD AB OA ==， 所以23AD OA=， 所以13OD OA=． 又由圆的性质可知，OA OC =，得：13OD OC=． 又因为C 在直径AB 上的射影为D ，D 在半径OC 上的射影为E ， 知：CDO DEO ∆∆，所以ODEO OC OD=，所以19EO OC=． 故8CEEO=．规律总结：几何证明选讲主要考查简单推理证明能力，难度一般较小．在证明过程中要严谨，以免出错．主题16．（选修4-4：坐标系与参数方程） 在直线坐标系xOy 中，椭圆C 的参数方程为cos sin x a y b ϕϕ=⎧⎨=⎩（ϕ为参数，0a b >>）．在极坐标系（与直角坐标系xOy 取相同的长度单位，且以原点O 为极点，以x 轴为正半轴为极轴）中，直线l 与圆O的极坐标方程分别为sin 4πρθ⎛⎫+=⎪⎝⎭()m m 为非零常数与=b ρ．若直线l 经过椭圆C 的焦点，且与圆O 相切，则椭圆C 的离心率为 ．思路分析：考点解剖：本题主要考查椭圆的参数方程，直线、圆的极坐标方程与平面直角坐标系方程的转化．解题思路：先将参数方程，极坐标方程化为直角坐标方程，进而结合直线与圆的位置关系求解．解答过程：由已知椭圆C 的参数方程cos ,sin x a y b ϕϕ=⎧⎨=⎩（ϕ为参数，0a b >>），求出其直角坐标方程为()222210x y a b a b +=>>；同样， 由已知条件可求出直线l 与圆O 的直角坐标方程分别为：0x y m +-=，222x y b +=． 因为直线l 经过椭圆C 的焦点，所以||c m =． 又直线l 与圆O 相切，则圆心()0,0O 到直线l的距离为b=，得：||m =．故c =．又因为222a b c =+，所以3ca =， 即：椭圆C规律总结：坐标系和参数方程问题，一般步骤都是将参数方程、极坐标方程转化为直角坐标方程，再利用圆锥曲线的性质解题．在不同的坐标系的转化过程中要小心，避免造成不必要的失分．三、解答题：本大题共6小题，共75分．解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤． 主题17．（本小题满分12分）在ABC ∆中，角,,A B C 对应的边分别是,,a b c ．已知()cos23cos 1A B C -+=．（Ⅰ）求角A 的大小；（Ⅱ）若ABC ∆的面积S =，5b =，求sin sin B C 的值． 思路分析：考点解剖：本题主要考查三角恒等变换，正弦定理及余弦定理的应用． 解题思路：（Ⅰ）利用二倍角公式、和角公式进行恒等变换求解；（Ⅱ）先利用三角形的面积公式求得c ，再利用余弦定理求得a ，最后利用正弦定理求解．解答过程：解：（Ⅰ）由cos23cos()1A B C -+=，得：22cos 3cos 20A A +-=， 即：(2cos 1)(cos 2)0A A -+=，解得：1cos 2A =或cos 2A =-（舍去）． 因为0πA <<，所以π3A =．（Ⅱ）由11sin 22S bc A bc ====得：20bc =． 又5b =，知4c =．由余弦定理得：2222cos 25162021,a b c bc A =+-=+-=故a = 又由正弦定理得：222035sin sin sin sin sin 2147b c bc B C A A A a a a =⋅==⨯=．规律总结：解三角形问题主要考查正弦定理、余弦定理及利用三角公式进行恒等变换的技能及运算能力，以化简、求值或判断三角形的形状为主，考查有关定理的应用、三角恒等变换的能力、运算能力以及转化的数学思想，一般难度不大．主题18．（本小题满分12分）已知等比数列{}n a 满足：2310a a -=，123125a a a =．（Ⅰ）求数列{}n a 的通项公式； （Ⅱ）是否存在正整数m ，使得121111ma a a +++≥？若存在，求m 的最小值；若不存在，说明理由．思路分析：考点解剖：本题主要考查等比数列的性质，通项公式，前n 项和与不等式的综合应用．同时考查分类讨论的数学方法．解题思路：（Ⅰ）利用等比数列的通项公式表示123,,a a a ，然后联立方程组求解；（Ⅱ）先利用{}na 的通项公式表示出1{}na 的通项公式，然后利用等比数列求和公式及分类讨论求解．解答过程：解：（Ⅰ）设等比数列{}n a 的公比为q ，则由已知可得331211125,||10,a q a q a q ⎧=⎪⎨-=⎪⎩解得15,33,a q ⎧=⎪⎨⎪=⎩或15,1.a q =-⎧⎨=-⎩ 故：1533n n a -=⋅，或15(1)n n a -=-⋅-． （Ⅱ）若1533n n a -=⋅，则1131()53n n a -=⋅，故：1{}n a 是首项为35，公比为13的等比数列，从而131[1()]191953[1()]11031013mmm n na =⋅-==⋅-<<-∑． 若1(5)(1)n na -=-⋅-，则111(1)5n n a -=--， 故1{}n a 是首项为15-，公比为1-的等比数列．从而11,21(),1502().mn n m k k a m k k +=+⎧-=-∈⎪=⎨⎪=∈⎩∑N N ,故111m n n a =<∑． 综上，对任何正整数m ，总有111mn na =<∑．故不存在正整数m ，使得121111ma a a +++≥成立． 规律总结：本题考查等差数列的通项公式、求和公式与解方程、不等式的综合运用．解决数列与其他知识的综合应用问题应对等差、等比数列的概念、性质有深刻的理解，然后运用数列的性质进行分析、转化从而解题．主题19．（本小题满分12分）如图，AB 是圆O 的直径，点C 是圆O 上异于,A B 的点，直线PC ⊥平面ABC ，E ，F 分别是PA ，PC 的中点．（Ⅰ）记平面BEF 与平面ABC 的交线为l ，试判断直线l 与平面PAC 的位置关系，并加以证明；（Ⅱ）设（Ⅰ）中的直线l 与圆O 的另一个交点为D ，且点Q 满足12DQ CP=．记直线PQ 与平面ABC 所成的角为θ，异面直线PQ 与EF 所成的角为α，二面角E l C --的大小为β，求证：sin sin sin θαβ=．思路分析：考点解剖：本题主要考查空间中线线、线面、面面关系的应用及空间想象能力，推理能力．解题思路：（Ⅰ）先证明直线//EF 平面ABC ，再证明//EF l ，从而得出：直线//l 平面PAC ；（Ⅱ）方法一：利用线面、面面关系、二面角的性质先找出直线l 为直线BD ，角θ为CDF ∠，角α为BDF ∠，角β为CBF ∠，然后求证．方法二：建立适当的空间直角坐标系，将几何问题转化为向量的坐标运算．解答过程：解：（Ⅰ）直线l ∥平面PAC ，证明如下：连接EF ，因为E ，F 分别是PA ，PC 的中点，所以EF ∥AC ． 又EF ⊄平面ABC ，且AC ⊂平面ABC ，所以EF ∥平面ABC ． 而EF ⊂平面BEF ，且平面BEF平面ABC l =，所以EF ∥l ．因为l ⊄平面PAC ，EF ⊂平面PAC ，所以直线l ∥平面PAC ．（Ⅱ）（综合法）如图1，连接BD ，由（Ⅰ）可知交线l 即为直线BD ，且l ∥AC ． 因为AB 是O 的直径，所以AC BC ⊥，于是l BC ⊥． 已知PC ⊥平面ABC ，而l ⊂平面ABC ，所以PC l ⊥． 而PCBC C =，所以l ⊥平面PBC ．连接BE ，BF ，因为BF ⊂平面PBC ，所以l BF ⊥．故CBF ∠就是二面角E l C --的平面角，即CBF β∠=． 由12DQ CP =，作DQ ∥CP ，且12DQ CP=． 连接PQ ，DF ，因为F 是CP 的中点，2CP PF =，所以DQ PF =． 从而四边形DQPF 是平行四边形，PQ ∥FD ．连接CD ，因为PC ⊥平面ABC ，所以CD 是FD 在平面ABC 内的射影， 故CDF ∠就是直线PQ 与平面ABC 所成的角，即CDF θ∠=． 又BD ⊥平面PBC ，有BD BF ⊥，知BDF ∠为锐角，故BDF ∠为异面直线PQ 与EF 所成的角，即BDF α∠=， 于是在Rt △DCF ，Rt △FBD ，Rt △BCF 中，分别可得sin CF DF θ=，sin BF DF α=，sin CF BF β=，从而sin sin sin CF BF CFBF DF DFαβθ=⋅==，即sin sin sin θαβ=． （Ⅱ）（向量法）如图2，由12DQ CP =，作DQ ∥CP ，且12DQ CP=． 第19题解答图1 第19题解答图2连接PQ ，EF ，BE ，BF ，BD ，由（Ⅰ）可知交线l 即为直线BD ． 以点C 为原点，向量,,CA CB CP所在直线分别为,,x y z 轴，建立如图所示的空间直角坐标系，设,,2CA a CB b CP c ===， 则有(0,0,0),(,0,0),(0,,0),(0,0,2),(,,)C A a B b P c Q a b c ，1(,0,),(0,0,)2E a cF c ． 于是1(,0,0)2FE a =，(,,)QP a b c =--，(0,,)BF b c =-， 所以||cos||||FE QP FE QP aα⋅==⋅，从而sin α=又取平面ABC 的一个法向量为(0,0,1)=m ，可得：||sin ||||QP QP a θ⋅==⋅m m ，设平面BEF 的一个法向量为(,,)x y z =n ， 所以由0,0,FE BF ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩n n 可得：10,20.ax bycz ⎧=⎪⎨⎪-+=⎩ 取(0,,)c b =n ．于是|||cos |||||β⋅=⋅m n m n ，从而sinβ=． 故：sin sin sin αβθ===，即：sin sin sin θαβ=．规律总结：常规方法解决立体几何问题要注意充分利用各种性质定理、判定定理，挖掘出隐含的条件；利用空间向量解决立体几何问题时，关键是建立适当的空间直角坐标系．以上两点，可有效减少出错的几率．主题20．（本小题满分12分）假设每天从甲地去乙地的旅客人数X 是服从正态分布2(800,50)N 的随机变量．记一天中从甲地去乙地的旅客人数不超过900的概率为0p ．（Ⅰ）求0p 的值；（参考数据：若X ～2(,)N μσ，有()0.6826P X μσμσ-<≤+=，(22)0.9544P X μσμσ-<≤+=，(33)0.9974P X μσμσ-<≤+=．） （Ⅱ）某客运公司用A 、B 两种型号的车辆承担甲、乙两地间的长途客运业务，每车每天往返一次．A 、B 两种车辆的载客量分别为36人和60人，从甲地去乙地的营运成本分别为1600元/辆和2400元/辆．公司拟组建一个不超过21辆车的客运车队，并要求B 型车不多于A 型车7辆．若每天要以不小于0p 的概率运完从甲地去乙地的旅客，且使公司从甲地去乙地的营运成本最小，那么应配备A 型车、B 型车各多少辆?思路分析：考点解剖：本题主要考查正态分布、线性规划的实际应用． 解题思路：（Ⅰ）利用正态分布的定义和性质求解；（Ⅱ）根据题目条件先列出A B 、型号汽车数量需要满足的关系式，然后作图，利用可行域解题．解答过程：解：（Ⅰ）由于随机变量X 服从正态分布2(800,50)N ，故有800μ=，50σ=． (700900)0.9544P X <≤=．由正态分布的对称性，可得：0(900)(800)(800900)p P X P X P X =≤=≤+<≤11(700900)0.977222P X =+<≤=． （Ⅱ）设A 型、B 型车辆的数量分别为, x y 辆，则相应的营运成本为16002400x y +． 依题意，, x y 还需满足:021, 7, (3660)x y y x P X x y p +≤≤+≤+≥．由（Ⅰ）知，0(900)p P X =≤，故0(3660)P X x y p ≤+≥等价于3660900x y +≥．于是问题等价于求满足约束条件21, 7,3660900,, 0, ,x y y x x y x y x y +≤⎧⎪≤+⎪⎨+≥⎪⎪≥∈⎩N ，且使目标函数16002400z x y =+达到最小的,x y ． 作可行域如图所示，可行域的三个顶点坐标分别为(5,12), (7,14), (15,6)P Q R ．由图可知，当直线16002400z x y =+经过可行域的点P 时，直线16002400z x y =+在y 轴上截距2400z 最小，即取得最小值． 故应配备A 型车5辆、B 型车12辆．规律总结：线性规划问题，目标函数的最值一般在可行域边界的几个顶点处取得．但当顶点坐标(,)x y 中的,x y 为非整数或负数时，我们还必须注意考虑,x y 的实际意义，以免出错．主题21．（本小题满分13分）如图，已知椭圆1C 与2C 的中心在坐标原点O ，长轴均为MN 且在x 轴上，短轴长分别为()2,2m n m n >，过原点且不与x 轴重合的直线l 与1C ，2C 的四个交点按纵坐标从大到小依次为A ，B ，C ，D ．记m nλ=，BDM ∆和ABN ∆的面积分别为1S 和2S ．（Ⅰ）当直线l 与y 轴重合时，若12S S λ=，求λ的值；（Ⅱ）当λ变化时，是否存在与坐标轴不重合的直线l ，使得12S S λ=？并说明理由．思路分析：考点解剖：本题主要考查椭圆的性质、圆锥曲线的综合应用以及分类讨论的思想方法．解题思路：（Ⅰ）方法一：先利用椭圆的代数性质求出12,S S 的值，然后利用方程12S S λ=求解．方法二：利用椭圆的几何性质求出12,S S 的值，然后利用方程12S S λ=求解．（Ⅱ）方法一：先假设存在λ，然后根据12S S λ=得出||||AD BC 关于λ的方程，同时利用直线与椭圆的性质，得出||||AD BC 关于椭圆代数式的方程，最后联立方程组求解．方法二：先假设存在λ，然后根据12S S λ=得出A Bx x 关于λ的方程，同时利用直线与椭圆的性质，得出A Bx x 关于椭圆代数式的方程，最后联立方程组求解．解答过程：解：依题意可设椭圆1C 和2C 的方程分别为1C ：22221x y a m +=，2C ：22221x y a n +=．其中0a m n >>>， 1.m n λ=> （Ⅰ）解法1：如图1，若直线l 与y 轴重合，即直线l 的方程为0x =，则： 111||||||22S BD OM a BD =⋅=，211||||||22S AB ON a AB =⋅=，所以12||||S BD S AB =． 在C 1和C 2的方程中分别令0x =，可得A y m =，B y n =，D y m =-，于是||||1||||1B D A B y y BD m n AB y y m n λλ-++===---．若12S S λ=，则11λλλ+=-，化简得：2210λλ--=．由1λ>，可解得：1λ=．故当直线l 与y 轴重合时，若12S S λ=，则1λ=．解法2：如图1，若直线l 与y 轴重合，则：||||||BD OB OD m n =+=+，||||||AB OA OB m n =-=-;111||||||22S BD OM a BD =⋅=，211||||||22S AB ON a AB =⋅=．所以12||1||1S BD m n S AB m n λλ++===--．若12S S λ=，则11λλλ+=-，化简得2210λλ--=．由1λ>，可解得1λ=．故当直线l 与y 轴重合时，若12S S λ=，则1λ=．（Ⅱ）解法1：如图2，若存在与坐标轴不重合的直线l ，使得12S S λ=．根据对称性，不妨设直线l ：(0)y kx k =>，点(,0)M a -，(,0)N a 到直线l 的距离分别为1d ，2d ，则：因为1d ==，2d ==，所以12d d =．又111||2S BD d =，221||2S AB d =，所以12||||S BD S AB λ==，即||||BD AB λ=． 由对称性可知||||AB CD =，所以||||||(1)||BC BD AB AB λ=-=-， ||||||(1)||AD BD AB AB λ=+=+，于是：||1||1AD BC λλ+=-． ① 将l 的方程分别与C 1，C 2的方程联立，可求得A x =，B x =．根据对称性可知C B x x =-，D Ax x =-，于是：2||||2A B x AD BC x ==②从而由①和②式可得第21题解答图1第21题解答图21(1)λλλ+-． ③令1(1)t λλλ+=-，则由m n >，可得1t ≠，于是由③可解得222222(1)(1)n t k a t λ-=-．因为0k ≠，所以20k >．于是③式关于k 有解，当且仅当22222(1)0(1)n t a t λ->-，等价于2221(1)()0t t λ--<．由1λ>，可解得11t λ<<，即111(1)λλλλ+<<-，由1λ>，解得1λ>当11λ<≤+l ，使得12S S λ=；当1λ>l 使得12S S λ=．解法2：如图2，若存在与坐标轴不重合的直线l ，使得12S S λ=．根据对称性，不妨设直线l ：(0)y kx k =>，点(,0)M a -，(,0)N a 到直线l 的距离分别为1d ，2d ，则：因为1d ==，2d ==，所以12d d =．又111||2S BD d =，221||2S AB d =，所以12||||S BD S AB λ==．因为||||A B A Bx x BD AB x x λ+==-，所以11AB xx λλ+=-．由点(,)A A A x kx ，(,)B BB x kx 分别在C 1，C 2上，可得：222221A A x k x a m +=，222221B Bx k x a n +=，两式相减可得：22222222()0A B A B x x k x x a m λ--+=， 依题意0A B x x >>，所以22A Bx x >．所以由上式解得：22222222()()A B B A m x x k a x x λ-=-．因为20k >，所以由2222222()0()A BB A m x x a x x λ->-，可解得：1AB x x λ<<． 从而111λλλ+<<-，解得：1λ>+当11λ<≤+l ，使得12S S λ=；当1λ>l 使得12S S λ=．规律总结：本题是涉及圆锥曲线的存在性问题，此类问题一般分为探究条件和探究结论两种，若探究条件，则可先假设条件成立，再验证结论是否成立，成立则存在，否则不存在．若探究结论，则应先求出结论的表达式，再针对其表达式进行讨论．主题22．（本小题满分14分） 设n 是正整数，r 为正有理数．（Ⅰ）求函数1()(1)(1)1(1)r f x x r x x +=+-+->-的最小值； （Ⅱ）证明：1111(1)(1)11r r r r rn n n n n r r ++++--+-<<++；（Ⅲ）设x ∈R ，记x ⎡⎤⎢⎥为不小于．．．x 的最小整数，例如22=⎡⎤⎢⎥，π4=⎡⎤⎢⎥，312⎡⎤-=-⎢⎥⎢⎥．令3125S =+，求S ⎡⎤⎢⎥的值．（参考数据：4380344.7≈，4381350.5≈，43124618.3≈，43126631.7≈）思路分析：考点解剖：本题主要考查导数、函数单调性、不等式证明以及分类讨论、推理能力． 解题思路：（Ⅰ）先求出函数()f x 的导函数，然后利用导函数的性质求最小值； （Ⅱ）通过取11,x x n n==-，利用函数()f x 的单调性求证；（Ⅲ）令13r =，n 分别取值81,82，…，125，利用（Ⅱ）的结论解题．解答过程：解：（Ⅰ）因为()(1)(1)(1)(1)[(1)1]r r f x r x r r x '=++-+=++-，令()0f x '=，解得0x =． 当10x -<<时，()0f x '<，所以()f x 在(1,0)-内是减函数； 当0x >时，()0f x '>，所以()f x 在(0,)+∞内是增函数．故函数()f x 在0x =处取得最小值(0)0f =． （Ⅱ）由（Ⅰ），当(1,)x ∈-+∞时，有()(0)0f x f ≥=，即：1(1)1(1)r x r x ++≥++，且等号当且仅当0x =时成立，故当1x >-且0x ≠时，有1(1)1(1)r x r x ++>++． ① 在①中，令1x n =（这时1x >-且0x ≠），得111(1)1r r n n+++>+．上式两边同乘1r n +，得：11(1)(1)r r r n n n r +++>++，即：11(1).1r r rn n n r +++-<+ ②当1n >时，在①中令1x n=-（这时1x >-且0x ≠），类似可得： 11(1).1r r rn n n r ++-->+ ③ 且当1n =时，③也成立． 综合②，③得：1111(1)(1).11r r r r rn n n n n r r ++++--+-<<++ ④ （Ⅲ）在④中，令13r =，n 分别取值81，82，83，…，125，得： 44443333338180(8281)44-<-（）， 44443333338281(8382)44--（）， 44443333338382(8483)44-<<-（， ………4444333333125124(126125)44-<<-（）． 将以上各式相加，并整理得：444433333312580(12681)44S -<<-（）． 代入数据计算，可得：4433312580210.24-≈（），4433312681210.94-≈（）．由S ⎡⎤⎢⎥的定义，得211S =⎡⎤⎢⎥． 规律总结：本题要注意通过取特殊值1x n=-，从而与不等式的证明巧妙的联系在一起．在解题过程中要注意定义域的范围的确定，否则极易出错．。
