2018届山西省榆社中学高三11月月考 数学(理)
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山西省榆社中学2018届高三11月月考数学(理)试题第Ⅰ卷(共60分)一、选择题:本大题共12个小题,每小题5分,共60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.1. 设x R ∈,i 为虚数单位,且111x R i i+∈+-,则x =( ) A .1- B .1 C. 2- D .22.设集合{}{}27,57A x x x B x x =<=<2<1,则A B ⋂中整数元素的个数为( ) A .3 B .4 C. 5 D .63.已知向量()()1,,,4a x b x ==,则“2x =-”是“a 与b 反向”的( )A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充要条件D.既不充分也不必要条件4.中国古代数学名著《九章算术》中有这样一个问提:今有牛、马、羊食人苗,苗主责之栗五斗.羊主曰:“我羊食半马.”马主曰:“我马食半牛.”今欲衰偿之,问各出几何?此问题的译文是:今有牛、马、羊吃了别人的禾苗,禾苗主人要求赔偿5斗栗.羊主人说:“我羊所吃的禾苗只有马的一半.”马主人说:“我马所吃的禾苗只有牛的一半.”打算按此比率偿还,他们各应偿还多少?已知牛、马、羊的主人各应偿还栗a 升,b 升,c 升,1斗为10升,则下列判断正确的是( )A. ,,a b c 依次成公比为2的等比数列,且507a = B. ,,a b c 依次成公比为2的等比数列,且507c = C. ,,a b c 依次成公比为12的等比数列,且507a = D. ,,a b c 依次成公比为12的等比数列,且507c = 5.若函数()()211x f x e a x =--+在()0,1上递减,则a 的取值范围是( )A .()221,e ++∞ B .)221,e ⎡++∞⎣ C. ()21,e ++∞ D .)21,e ⎡++∞⎣6.某几何体的三视图如图所示,其中每个视图中的四个小正方形的边长都相等,若该几何体的体积为122,则该几何体的表面积为( )A .36B .42 C. 48 D .647.定义在R 上的奇函数()224sin x x f x a x -=⋅--的一个零点所在区间为( ) A .(),0a - B .()0,a C. (),3a D .()3,3a + 8. 设变量,x y 满足约束条件0,10,30,32,x y x x x y +≥⎧⎪-≥⎪⎨-≤⎪⎪+≥⎩则z x y =-的取值范围为( )A .[]2,6B .(],10-∞ C.[]2,10 D .(],6-∞9.在正四棱锥P ABCD -中,已知异面直线PB 与AD 所成的角为60︒,给出下面三个命题: 1p :若2AB =,则此四棱锥的侧面积为443+; 2p :若,E F 分别为,PC AD 的中点,则//EF 平面PAB ;3p :若,,,,P A B C D 都在球O 的表面上,则球O 的表面积是四边形ABCD 面积的2π倍.在下列命题中,为真命题的是( )A .23p p ∧B .()12p p ∨⌝ C. 13p p ∧ D .()23p p ∧⌝ 10.设()(),0,11,a b ∈⋃+∞,定义运算:log ,log ,a bb a ba b a a b ≤⎧Θ=⎨>⎩,则( )A .()()()248284482ΘΘ>ΘΘ>ΘΘB .()()()824482284ΘΘ>ΘΘ>ΘΘ C. ()()()482284824ΘΘ>ΘΘ>ΘΘ D .()()()482248284ΘΘ>ΘΘ>ΘΘ11.设n S 为数列{}n a 的前n 项和,()112322n n n a a n ---=⋅≥,且1232a a =.记n T 为数列1nn a S ⎧⎫⎨⎬+⎩⎭的前n 项和,若*,n n N T m ∀∈<,则m 的最小值为( )A .13B .12 C.23 D . 112.当0x ≥ 时,()ln 11xxe a x x ≥++恒成立,则a 的取值范围为( )A .(],1-∞B .(],e -∞ C. 1,e ⎛-∞⎤ ⎥⎝⎦ D .(],0-∞第Ⅱ卷(共90分)二、填空题(每题5分,满分20分,将答案填在答题纸上)13. 设向量,a b 满足2a b +=,225a b += ,则a b ⋅= .14. 函数()44x f x =-的值域为 .15. 若函数()()sin 0,2f x x πωϕωϕ⎛⎫=+>< ⎪⎝⎭的图象相邻的两个对称中心为51,0,,066⎛⎫⎛⎫- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,将()f x 的图象纵坐标不变,横坐标缩短为原来的12,得到()g x 的图象,则()g x = . 16. 如图,在四棱锥E ABCD -中,EC ⊥底面ABCD ,//FD EC ,底面ABCD 为矩形,G 为线段AB 的中点,,2CG DG CD DF CE ⊥==,,BE 与底面ABCD 所成角为45︒,则四棱锥E ABCD -与三棱锥F CDG -的公共部分的体积为 .三、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.)17. 在ABC ∆中,角,,A B C 的对边分别为,,a b c ,已知2cos a c A =,5sin 1A =. (1)求 sin C ; (2)求b c. 18.设n S 为数列{}n a 的前n 项和,2n S n =,数列{}n b 满足231,2n n b a b b +==+. (1)求n a 及n b ;(2)记n <>表示n 的个位数字,如61744<>=,求数列1n n a b ⎧⎫⎪⎪⎨⎬⋅⎪⎪⎩⎭的前20项和.19.已知向量()2sin ,1,2cos ,16a x b x π⎛⎫⎛⎫==+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ ,函数(),f x a b x R =⋅∈ .(1)若()2,,0a x π=∈-,求x ;(2)求()f x 在0,2π⎡⎫⎪⎢⎣⎭上的值域;(3)将()f x 的图象向左平移6π个单位得到()g x 的图象,设()()212h x g x x x =-+-,判断()h x 的图象是否关于直线1x =对称,请说明理由.20. 如图,在三棱锥P ACD -中,3AB BD =,PB ⊥底面ACD ,,10,5BC AD AC PC ⊥==,且2cos 10ACP ∠=.(1)若E 为AC 上一点,且BE AC ⊥,证明:平面PBE ⊥平面PAC . (2)求二面角A PC D --的余弦值.21.已知函数()33f x x x a =-+的图象与x 轴相切,且切点在x 轴的正半轴上. (1)求曲线()y f x =与y 轴,直线1x =及x 轴围成图形的面积S ;(2)若函数()()g x f x mx =+在()3,a -上的极小值不大于1m -,求m 的取值范围. 22. 已知函数()ln f x x =,()()()11F x f x f x =+--.(1)当*n N ∈时,比较()132ni F i =∑与()3112133n +-的大小; (2)设()()()121ax f x g x x e a a e -⎛⎫+=-≤- ⎪⎝⎭,若函数()g x 在()0,+∞上的最小值为21ae -,求a 的值.试卷答案一、选择题1-5: BBCDB 6-10: CCDAB 11、12:AA二、填空题13. 12- 14.[)0,2 15. sin 26x ππ⎛⎫- ⎪⎝⎭ 16.29三、解答题17. 解:(1)∵2cos a c A =,∴sin 2sin cos A C A =,∴tan 2sin 0A C =>, ∵5sin 1A =,∴25cos 5A =,∴1tan 2A =,从而1sin 4C =. (2)∵11sin sin 45C A =<=,∴C 为锐角,15cos 4C = ∴()sin sin sin cos cos sin B A C A C A C =+=+115212553442055+=⨯+⨯=, ∴sin 2553sin 5b Bc C +==. 18.解:(1)当2n ≥时,121n n n a S S n -=-=-.由于111a S ==也满足21n a n =-,则21n a n =-.∵2315,2n n b a b b +==-=,∴13b =,∴{}n b 是首项为3,公差为 2 的等差数列,∴21n b n =+. (2)∵21n a n =-,∴{}n a 的前 5 项依次为 1,3,5,7,9.∵21n b n =+,∴{}n b 的前 5 项依次为 3,5,7,9,1.易知,数列{}na 与{}nb 的周期均为5,∴1n n a b ⎧⎫⎪⎪⎨⎬⋅⎪⎪⎩⎭的前20项和为111114++++1335577991⎛⎫ ⎪⨯⨯⨯⨯⨯⎝⎭ 11111111118120414+2335577992999⎡⎤⎛⎫⎛⎫=⨯⨯-+-+-+-+=⨯⨯= ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦.19.解:(1)∵24sin 12a x =+= ,∴211sin ,sin 42x x ==±.又(),0x π∈-, ∴6x π=-或56π-. (2)()314sin cos 14sin cos sin 1622f x x x x x x π⎛⎫⎛⎫=++=-+ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭()23sin 22sin 13sin 21cos 212sin 26x x x x x π⎛⎫=-+=--+=+ ⎪⎝⎭.∵0,2x π⎡⎫∈⎪⎢⎣⎭,∴72,666x πππ⎡⎫+∈⎪⎢⎣⎭,∴1sin 2,162x π⎛⎫⎛⎤+∈- ⎪ ⎥⎝⎭⎝⎦.故()f x 在0,2π⎡⎫⎪⎢⎣⎭上的值域为(]1,2-.(3)∵()2sin 22cos262g x f x x x ππ⎛⎫⎛⎫=+=+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,∴()()()2cos 2211h x x x =-+--.∵()()()()()()222cos 2211cos 2211h x x x x x h x -=-+--=-+--=, ∴()h x 的图象关于直线1x =对称.20. (1)证明:由PB ⊥底面ACD ,得PB AC ⊥. 又BE AC ⊥,BE BD B ⋂=,故AC ⊥平面PBE . ∵AC ⊂平面PAC ,∴平面PBE ⊥平面PAC .(2)解:∵22222cos 152521310AP AC PC AC PC ACP =+-⋅⋅∠=-⨯⨯=, ∴13AP =,则22222210,5,13,AB BC BC PB AB PB ⎧+=⎪+=⎨⎪+=⎩3,1,2.AB BC PB =⎧⎪⇒=⎨⎪=⎩以B 为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系B xyz -,则()()()()0,3,0,1,0,0,0,0,2,0,1,0A C P D -,()()()1,0,2,1,3,0,1,1,0PC AC CD =-==-.设()111,,n x y z = 是平面PAC 的法向量,则0,0.n PC n AC ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩即111120,30.x z x y -=⎧⎨+=⎩令16x =,得()6,2,3n =-.设()222,,m x y z =是平面PCD 的法向量,则 0,0.m PC m CD ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩ 即222220,0,x z x y -=⎧⎨-+=⎩ 令22x =,得()2,2,1m =. ∴1111cos ,3721m n m n m n ⋅===⨯,由图可知,二面角A PC D --为钝角,故二面角A PC D --的余弦值为1121-.21. (1)解:∵()233f x x '=-,∴令()0f x '=得1x =±, 由题意可得()120f a =-=,∴ 2a =. 故()332f x x x =-+,()114200131332242424S f x dx x x x ⎛⎫=-+=-+= ⎪⎝⎭⎰.(2)()()333232g x x x mx x m x =-++=+-+,()233g x x m '=+-, 当30m -≥,即3m ≥时,()g x 无极值. 当30m -<,即3m <时,令()0g x '<得3333m mx ---<<; 令()0g x '>得33m x -<-或()0g x '<得33mx ->. ∴()g x 在33mx -=处取得极小值. 当323m-≥,即9m ≤-时,()g x 在()3,2-上无极小值, 故当93m -<<时,()g x 在()3,2-上有极小值,且极小值为333321333m m m g m m ⎛⎫---⎛⎫=+-+≤- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭, 即()233333m mm --≤-.∵3m <,∴3332m -≥,∴154m ≤-. 又93m -<<,故159,4m ⎛⎤∈-- ⎥⎝⎦.22.解:(1)()()()()()122462ni F i F F F F n ==++++∑ ()35721ln ln 2113521n n n +⎛⎫=⨯⨯⨯⨯=+ ⎪-⎝⎭ ,构造函数()()()313ln 133h x x x x =--≥,()3233x h x x x x-'=-=,当3x ≥时,()0h x '<,∴()h x 在[)3,+∞上单调递减,∴()()133ln3903h x h ≤=-+<,故当()*21x n n N =+∈时,()()313ln 2121103n n ⎡⎤+-+-<⎣⎦,即()()313ln 212113n n ⎡⎤+<+-⎣⎦,即()132ni F i =∑()3112133n <+-. (2)由题可得()1ln ax g x xe ax x -=--,则()()111111ax ax ax g x e axe a ax e x x ---⎛⎫'=+--=+- ⎪⎝⎭, 由110ax e x --=得到1ln x a x -=,设()1ln x p x x -=,()2ln 2x p x x -'=,当2x e >时,()0p x '>;当20x e <<时,()0p x '<.从而()p x 在()20,e 上递减,在()2,e +∞上递增.∴()()22min 1p x p e e==-. 当21a e ≤-时,1ln x a x -≤,即110ax e x --≤(或1111ax ax xe e x x ----=,设()11ax p x xe -=-,证明亦可得到110ax e x --≤).在10,a ⎛⎫- ⎪⎝⎭上,10ax +>,()()0,g x g x '≤递减;在1,a ⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭上,10ax +<,()()0,g x g x '≥递增. ∴()22min 11111ln g x g a ae a ae ⎛⎫⎛⎫=-=-+--=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,∴1ln 1a ⎛⎫-= ⎪⎝⎭,解得1a e =-.。