2017-2018年北京市西城区高三(上)期末数学试卷(理科)含参考答案

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2017-2018学年北京市西城区高三(上)期末数学试卷(理科)一、选择题:本大题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题列出的四个选项中,选出符合题目要求的一项.1.(5分)若集合A={x|0<x<3},B={x|﹣1<x<2},则A∪B=()A.{x|﹣1<x<3}B.{x|﹣1<x<0}C.{x|0<x<2}D.{x|2<x<3}2.(5分)下列函数中,在区间(0,+∞)上单调递增的是()A.y=﹣x+1B.y=|x﹣1|C.y=sinx D.3.(5分)执行如图所示的程序框图,输出的S值为()A.2B.6C.30D.2704.(5分)已知M为曲线C:(θ为参数)上的动点.设O为原点,则|OM|的最大值是()A.1B.2C.3D.45.(5分)实数x,y满足,则2x﹣y的取值范围是()A.[0,2]B.(﹣∞,0]C.[﹣1,2]D.[0,+∞)6.(5分)设,是非零向量,且,不共线.则“||=||”是“||=|2|”的()A.充分而不必要条件B.必要而不充分条件C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件7.(5分)已知A,B是函数y=2x的图象上的相异两点.若点A,B到直线的距离相等,则点A,B的横坐标之和的取值范围是()A.(﹣∞,﹣1)B.(﹣∞,﹣2)C.(﹣1,+∞)D.(﹣2,+∞)8.(5分)在标准温度和大气压下,人体血液中氢离子的物质的量的浓度(单位mol/L,记作[H+])和氢氧根离子的物质的量的浓度(单位mol/L,记作[OH﹣])的乘积等于常数10﹣14.已知pH值的定义为pH=﹣lg[H+],健康人体血液的pH值保持在7.35~7.45之间,那么健康人体血液中的可以为(参考数据:lg2≈0.30,lg3≈0.48)()A.B.C.D.二、填空题:本大题共6小题,每小题5分,共30分.9.(5分)在复平面内,复数对应的点的坐标为.10.(5分)数列{a n}是公比为2的等比数列,其前n项和为S n.若,则a n=;S5=.11.(5分)在△ABC中,a=3,,△ABC的面积为,则c=.12.(5分)把4件不同的产品摆成一排.若其中的产品A与产品B都摆在产品C的左侧,则不同的摆法有种.(用数字作答)13.(5分)从一个长方体中截取部分几何体,得到一个以原长方体的部分顶点为顶点的凸多面体,其三视图如图所示.该几何体的表面积是.14.(5分)已知函数,若c=0,则f(x)的值域是;若f(x)的值域是,则实数c的取值范围是.三、解答题:本大题共6小题,共80分.解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.15.(13分)已知函数.(Ⅰ)求f(x)的最小正周期;(Ⅱ)求f(x)在区间上的最大值.16.(13分)已知表1和表2是某年部分日期的天安门广场升旗时刻表.表1:某年部分日期的天安门广场升旗时刻表日期升旗时刻日期升旗时刻日期升旗时刻日期升旗时刻1月1日7:364月9日5:467月9日4:5310月8日6:176:361月21日7:314月28日5:197月27日5:0710月26日2月10日7:145月16日4:598月14日5:2411月136:56日3月2日6:476月3日4:479月2日5:4212月1日7:163月22日6:156月22日4:469月20日5:5912月207:31日表2:某年2月部分日期的天安门广场升旗时刻表日期升旗时刻日期升旗时刻日期升旗时刻2月1日7:232月11日7:132月21日6:592月3日7:222月13日7:112月23日6:572月5日7:202月15日7:082月25日6:552月7日7:172月17日7:052月27日6:522月9日7:152月19日7:022月28日6:49(Ⅰ)从表1的日期中随机选出一天,试估计这一天的升旗时刻早于7:00的概率;(Ⅱ)甲,乙二人各自从表2的日期中随机选择一天观看升旗,且两人的选择相互独立.记X为这两人中观看升旗的时刻早于7:00的人数,求X的分布列和数学期望E(X).(Ⅲ)将表1和表2中的升旗时刻化为分数后作为样本数据(如7:31化为).记表2中所有升旗时刻对应数据的方差为s2,表1和表2中所有升旗时刻对应数据的方差为,判断s2与的大小.(只需写出结论)17.(14分)如图,三棱柱ABC﹣A1B1C1中,AB⊥平面AA1C1C,AA1=AB=AC=2,∠A1AC=60°.过AA1的平面交B1C1于点E,交BC于点F.(Ⅰ)求证:A1C⊥平面ABC1;(Ⅱ)求证:四边形AA1EF为平行四边形;(Ⅲ)若,求二面角B﹣AC1﹣F的大小.18.(13分)已知函数f(x)=e ax•sinx﹣1,其中a>0.(Ⅰ)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;(Ⅱ)证明:f(x)在区间[0,π]上恰有2个零点.19.(14分)已知椭圆过点A(2,0),且离心率为.(Ⅰ)求椭圆C的方程;(Ⅱ)设直线与椭圆C交于M,N两点.若直线x=3上存在点P,使得四边形PAMN是平行四边形,求k的值.20.(13分)数列A n:a1,a2,…,a n(n≥4)满足:a1=1,a n=m,a k+1﹣a k=0或1(k=1,2,…,n﹣1).对任意i,j,都存在s,t,使得a i+a j=a s+a t,其中i,j,s,t∈{1,2,…,n}且两两不相等.(Ⅰ)若m=2,写出下列三个数列中所有符合题目条件的数列的序号;①1,1,1,2,2,2;②1,1,1,1,2,2,2,2;③1,1,1,1,1,2,2,2,2(Ⅱ)记S=a1+a2+…+a n.若m=3,证明:S≥20;(Ⅲ)若m=2018,求n的最小值.2017-2018学年北京市西城区高三(上)期末数学试卷(理科)参考答案与试题解析一、选择题:本大题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题列出的四个选项中,选出符合题目要求的一项.1.(5分)若集合A={x|0<x<3},B={x|﹣1<x<2},则A∪B=()A.{x|﹣1<x<3}B.{x|﹣1<x<0}C.{x|0<x<2}D.{x|2<x<3}【解答】解:∵集合A={x|0<x<3},B={x|﹣1<x<2},∴A∪B={x|﹣1<x<3}.故选:A.2.(5分)下列函数中,在区间(0,+∞)上单调递增的是()A.y=﹣x+1B.y=|x﹣1|C.y=sinx D.【解答】解:对于A,函数在R递减,不合题意;对于B,函数在(0,1)递减,不合题意;对于C,函数在R无单调性,不合题意;对于D,函数在(0,+∞)上单调递增,符合题意;故选:D.3.(5分)执行如图所示的程序框图,输出的S值为()A.2B.6C.30D.270【解答】解:模拟程序的运行,可得S=1,k=2满足条件k≤5,执行循环体,S=2,k=3满足条件k≤5,执行循环体,S=6,k=5满足条件k≤5,执行循环体,S=30,k=9不满足条件k≤5,退出循环,输出S的值为30.故选:C.4.(5分)已知M为曲线C:(θ为参数)上的动点.设O为原点,则|OM|的最大值是()A.1B.2C.3D.4【解答】解:曲线C:(θ为参数)转化为:(x﹣3)2+y2=1,则:圆心(3,0)到原点(0.0)的距离为3,故点M到原点的最大值为:3+1=4.故选:D.5.(5分)实数x,y满足,则2x﹣y的取值范围是()A.[0,2]B.(﹣∞,0]C.[﹣1,2]D.[0,+∞)【解答】解:由实数x,y满足作出可行域如图,由图形可知C(1,2),令z=2x﹣y得:y=2x﹣z,显然直线过C(1,2)时,z最小,z的最小值是0,2x﹣y的取值范围是:[0,+∞).故选:D.6.(5分)设,是非零向量,且,不共线.则“||=||”是“||=|2|”的()A.充分而不必要条件B.必要而不充分条件C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件【解答】解:由“||=|2|”平方得“||2+4•+4||2=4||2+4•+||2,即“||2=||2”,即“||=||”,反之也成立,即“||=||”是“||=|2|”充要条件,故选:C.7.(5分)已知A,B是函数y=2x的图象上的相异两点.若点A,B到直线的距离相等,则点A,B的横坐标之和的取值范围是()A.(﹣∞,﹣1)B.(﹣∞,﹣2)C.(﹣1,+∞)D.(﹣2,+∞)【解答】解:不妨设A(x1,y1),B(x2,y2),(x1>x2),可得⇒,利用均值不等式1⇒2∴x1+x2<﹣2,故选:B.8.(5分)在标准温度和大气压下,人体血液中氢离子的物质的量的浓度(单位mol/L,记作[H+])和氢氧根离子的物质的量的浓度(单位mol/L,记作[OH﹣])的乘积等于常数10﹣14.已知pH值的定义为pH=﹣lg[H+],健康人体血液的pH值保持在7.35~7.45之间,那么健康人体血液中的可以为(参考数据:lg2≈0.30,lg3≈0.48)()A.B.C.D.【解答】解:由题意可得pH=﹣lg[H+]∈(7.35,7.45),且[H+]•[OH﹣])=10﹣14,∴lg=lg=lg[H+]2+14=2lg[H+]+14,∵7.35<﹣lg[H+]<7.45,∴﹣7.45<lg[H+]<﹣7.35,∴﹣0.9<2lg[H+]+14<﹣0.7,即﹣0.9<lg<﹣0.7,∵lg=﹣lg2≈0.30,故A错误,lg=﹣lg3≈0.48,故B错误,lg=﹣lg6=﹣(lg2+lg3)≈﹣0.78,故C正确,lg=﹣1,故D错误,故选:C.二、填空题:本大题共6小题,每小题5分,共30分.9.(5分)在复平面内,复数对应的点的坐标为(﹣1,1).【解答】解:∵,∴复数在复平面上对应的点的坐标是(﹣1,1)故答案为:(﹣1,1)10.(5分)数列{a n}是公比为2的等比数列,其前n项和为S n.若,则a n= 2n﹣3;S5=.【解答】解:根据题意,数列{a n}是公比为2的等比数列,若,则a1==,则a n=a1×q n﹣1=2n﹣3,S5===故答案为:2n﹣3,11.(5分)在△ABC中,a=3,,△ABC的面积为,则c=.【解答】解:△ABC中,a=3,,∴△ABC的面积为absinC=×3×sin=,解得b=1;∴c2=a2+b2﹣2abcosC=32+12﹣2×3×1×cos=13,c=.故答案为:.12.(5分)把4件不同的产品摆成一排.若其中的产品A与产品B都摆在产品C的左侧,则不同的摆法有8种.(用数字作答)【解答】解:根据题意,分2步分析:①,将产品A与产品B全排列,都摆在产品C的左侧,有A22=2种情况,②,三件产品放好后,有4个空位,在其中任选1个,安排最后一件产品,有4种情况,则4间产品有2×4=8种不同的摆法;故答案为:8.13.(5分)从一个长方体中截取部分几何体,得到一个以原长方体的部分顶点为顶点的凸多面体,其三视图如图所示.该几何体的表面积是36.【解答】解:根据三视图可得该几何体是四棱锥P ﹣ABCD ,如图, 底面ABCD 是边长为3的正方形,PA ⊥面ABCD ,PA=4 可得CD ⊥面PAD ,BC ⊥面PAB , ∴S △PCB =S △PCD =S △PAB =S △PAD =S 四边形ABCD =3×3=9.该几何体的表面积是S=S △PCB +S △PCD +S △PAB +S △PAD +S 四边形ABCD =36.故答案为:3614.(5分)已知函数,若c=0,则f (x )的值域是[﹣,+∞) ;若f (x )的值域是,则实数c 的取值范围是 [,1] .【解答】解:c=0时,f(x)=x2+x=(x+)2﹣,f(x)在[﹣2,﹣)递减,在(﹣,0]递增,可得f(﹣2)取得最大值,且为2,最小值为﹣;当0<x≤3时,f(x)=递减,可得f(3)=,则f(x)∈[,+∞),综上可得f(x)的值域为[﹣,+∞);∵函数y=x2+x在区间[﹣2,﹣)上是减函数,在区间(﹣,1]上是增函数,∴当x∈[﹣2,0)时,函数f(x)最小值为f(﹣)=﹣,最大值是f(﹣2)=2;由题意可得c>0,∵当c<x≤3时,f(x)=是减函数且值域为[,),当f(x)的值域是[﹣,2],可得≤c≤1.故答案为:;.三、解答题:本大题共6小题,共80分.解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.15.(13分)已知函数.(Ⅰ)求f(x)的最小正周期;(Ⅱ)求f(x)在区间上的最大值.【解答】(本小题满分13分)解:(Ⅰ)因为=[(4分)]=[(5分)]=,[(7分)]所以f(x )的最小正周期.[(8分)](Ⅱ)因为,所以.[(10分)]当,即时,[(11分)]f(x )取得最大值为.[(13分)]16.(13分)已知表1和表2是某年部分日期的天安门广场升旗时刻表.表1:某年部分日期的天安门广场升旗时刻表日期升旗时刻日期升旗时刻日期升旗时刻日期升旗时刻1月1日7:364月9日5:467月9日4:5310月8日6:171月21日7:314月28日5:197月27日5:0710月26日6:362月10日7:145月16日4:598月14日5:2411月13日6:563月2日6:476月3日4:479月2日5:4212月1日7:163月22日6:156月22日4:469月20日5:5912月20日7:31表2:某年2月部分日期的天安门广场升旗时刻表日期升旗时刻日期升旗时刻日期升旗时刻2月1日7:232月117:132月216:59日日2月3日7:222月13日7:112月23日6:572月5日7:202月15日7:082月25日6:552月7日7:172月17日7:052月27日6:522月9日7:152月19日7:022月28日6:49(Ⅰ)从表1的日期中随机选出一天,试估计这一天的升旗时刻早于7:00的概率;(Ⅱ)甲,乙二人各自从表2的日期中随机选择一天观看升旗,且两人的选择相互独立.记X为这两人中观看升旗的时刻早于7:00的人数,求X的分布列和数学期望E(X).(Ⅲ)将表1和表2中的升旗时刻化为分数后作为样本数据(如7:31化为).记表2中所有升旗时刻对应数据的方差为s2,表1和表2中所有升旗时刻对应数据的方差为,判断s2与的大小.(只需写出结论)【解答】(本小题满分13分)解:(Ⅰ)记事件A为“从表1的日期中随机选出一天,这一天的升旗时刻早于7:00”,(1分)在表1的20个日期中,有15个日期的升旗时刻早于7:00,所以.(3分)(Ⅱ)X可能的取值为0,1,2.(4分)记事件B为“从表2的日期中随机选出一天,这一天的升旗时刻早于7:00”,则,.(5分),,.(8分)所以X 的分布列为:X012P.(10分)注:学生得到X~,所以,同样给分.(Ⅲ).(13分)17.(14分)如图,三棱柱ABC﹣A1B1C1中,AB⊥平面AA1C1C,AA1=AB=AC=2,∠A1AC=60°.过AA1的平面交B1C1于点E,交BC于点F.(Ⅰ)求证:A1C⊥平面ABC1;(Ⅱ)求证:四边形AA1EF为平行四边形;(Ⅲ)若,求二面角B﹣AC1﹣F的大小.【解答】(本小题满分14分)(Ⅰ)证明:因为AB⊥平面AA1C1C,所以A1C⊥AB.[(1分)]因为三棱柱ABC﹣A1B1C1中,AA1=AC,所以四边形AA1C1C为菱形,所以A1C⊥AC1.[(3分)]所以A1C⊥平面ABC1.[(4分)](Ⅱ)证明:因为A1A∥B1B,A1A⊄平面BB1C1C,所以A1A∥平面BB1C1C.[(5分)]因为平面AA1EF∩平面BB1C1C=EF,所以A1A∥EF.[(6分)]因为平面ABC∥平面A1B1C1,平面AA1EF∩平面ABC=AF,平面AA1EF∩平面A1B1C1=A1E,所以A1E∥AF.[(7分)]所以四边形AA1EF为平行四边形.[(8分)](Ⅲ)解:在平面AA1C1C内,过A作Az⊥AC.因为AB⊥平面AA1C1C,如图建立空间直角坐标系A﹣xyz.[(9分)]由题意得,A(0,0,0),B(2,0,0),C(0,2,0),,.因为,所以==(﹣,,0),所以.由(Ⅰ)得平面ABC1的法向量为=(0,﹣1,﹣).设平面AC1F的法向量为=(x,y,z),则,即,令y=1,则x=﹣2,,所以=(﹣2,1,﹣).[(11分)]所以|cos|==.[(13分)]由图知二面角B﹣AC1﹣F的平面角是锐角,所以二面角B﹣AC1﹣F的大小为45°.[(14分)]18.(13分)已知函数f(x)=e ax•sinx﹣1,其中a>0.(Ⅰ)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;(Ⅱ)证明:f(x)在区间[0,π]上恰有2个零点.【解答】(本小题满分13分)(Ⅰ)解:当a=1时,f(x)=e x•sinx﹣1,所以f'(x)=e x(sinx+cosx).[(2分)]因为f'(0)=1,f(0)=﹣1,[(4分)]所以曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y=x﹣1.[(5分)](Ⅱ)证明:f'(x)=e ax(asinx+cosx).[(6分)]由f'(x)=0,得asinx+cosx=0.[(7分)]因为a>0,所以.[(8分)]当时,由asinx+cosx=0,得.所以存在唯一的,使得.[(9分)]f(x)与f'(x)在区间(0,π)上的情况如下:x(0,x0)x0(x0,π)f'(x)+0﹣f(x)↗极大值↘所以f(x)在区间(0,x0)上单调递增,在区间(x0,π)上单调递减.[(11分)]因为,[(12分)]且f(0)=f(π)=﹣1<0,所以f(x)在区间[0,π]上恰有2个零点.[(13分)]19.(14分)已知椭圆过点A(2,0),且离心率为.(Ⅰ)求椭圆C的方程;(Ⅱ)设直线与椭圆C交于M,N两点.若直线x=3上存在点P,使得四边形PAMN是平行四边形,求k的值.【解答】(本小题满分14分)解:(Ⅰ)由题意得a=2,,所以.[(2分)]因为a2=b2+c2,[(3分)]所以b=1,[(4分)]所以椭圆C的方程为.[(5分)](Ⅱ)若四边形PAMN是平行四边形,则PA∥MN,且|PA|=|MN|.[(6分)]所以直线PA的方程为y=k(x﹣2),所以P(3,k),.[(7分)]设M(x1,y1),N(x2,y2).由得,[(8分)]由△>0,得.且,.[(9分)]所以.=.[(10分)]因为|PA|=|MN|,所以.整理得16k4﹣56k2+33=0,[(12分)]解得,或.[(13分)]经检验均符合△>0,但时不满足PAMN是平行四边形,舍去.所以,或.[(14分)]20.(13分)数列A n:a1,a2,…,a n(n≥4)满足:a1=1,a n=m,a k+1﹣a k=0或1(k=1,2,…,n﹣1).对任意i,j,都存在s,t,使得a i+a j=a s+a t,其中i,j,s,t∈{1,2,…,n}且两两不相等.(Ⅰ)若m=2,写出下列三个数列中所有符合题目条件的数列的序号;①1,1,1,2,2,2;②1,1,1,1,2,2,2,2;③1,1,1,1,1,2,2,2,2(Ⅱ)记S=a1+a2+…+a n.若m=3,证明:S≥20;(Ⅲ)若m=2018,求n的最小值.【解答】(本小题满分13分)解:(Ⅰ)∵数列A n:a1,a2,…,a n(n≥4)满足:a1=1,a n=2,a k+1﹣a k=0或1(k=1,2,…,n﹣1).对任意i,j,都存在s,t,使得a i+a j=a s+a t,其中i,j,s,t∈{1,2,…,n}且两两不相等.∴在①中,1,1,1,2,2,2,不符合题目条件;在②中,1,1,1,1,2,2,2,2,符合题目条件;在③中,1,1,1,1,1,2,2,2,2,符合题目条件.(3分)注:只得到②或只得到③给(1分),有错解不给分.证明:(Ⅱ)当m=3时,设数列A n中1,2,3出现频数依次为q1,q2,q3,由题意q i≥1(i=1,2,3).①假设q1<4,则有a1+a2<a s+a t(对任意s>t>2),与已知矛盾,所以q1≥4.同理可证:q3≥4.(5分)②假设q2=1,则存在唯一的k∈{1,2,…,n},使得a k=2.那么,对∀s,t,有a1+a k=1+2≠a s+a t(k,s,t两两不相等),与已知矛盾,所以q2≥2.(7分)综上:q1≥4,q3≥4,q2≥2,所以.(8分)解:(Ⅲ)设1,2,…,2018出现频数依次为q1,q2,…,q2018.同(Ⅱ)的证明,可得q1≥4,q2018≥4,q2≥2,q2017≥2,则n≥2026.取q1=q2018=4,q2=q2017=2,q i=1,i=3,4,5, (2016)得到的数列为:B n:1,1,1,1,2,2,3,4,…,2015,2016,2017,2017,2018,2018,2018,2018.(10分)下面证明B n满足题目要求.对∀i,j∈{1,2,…,2026},不妨令a i≤a j,①如果a i=a j=1或a i=a j=2018,由于q1=4,q2018=4,所以符合条件;②如果a i=1,a j=2或a i=2017,a j=2018,由于q1=4,q2018=4,q2=2,q2017=2,所以也成立;③如果a i=1,a j>2,则可选取a s=2,a t=a j﹣1;同样的,如果a i<2017,a j=2018,则可选取a s=a i+1,a t=2017,使得a i+a j=a s+a t,且i,j,s,t两两不相等;④如果1<a i≤a j<2018,则可选取a s=a i﹣1,a t=a j+1,注意到这种情况每个数最多被选取了一次,因此也成立.综上,对任意i,j,总存在s,t,使得a i+a j=a s+a t,其中i,j,s,t∈{1,2,…,n}且两两不相等.因此B n满足题目要求,所以n的最小值为2026.(13分)第21页(共21页)。