秘密★启用前【考试时间:2024年5月30日15:00-17:00】绵阳南山2024年高三仿真考试(二)理科数学(答案在最后)一、选择题:本大题共12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.已知集合{}*2N |2nA n n =∈≥,则集合A 的元素个数为()A.1B.2C.3D.无穷多个【答案】C 【解析】【分析】利用指数与幂的运算性质可求解.【详解】由2*2(N )n n n ≥∈,可得1,2,4n =,所以集合A 的元素个数为3个.故选:C2.虚数1i(R)z b b =+∈满足()i 1z z z z -=-⋅,则b =()A.0B.1C.2D.0或2【答案】C 【解析】【分析】求出z ,代入()i 1z z z z -=-⋅计算即可.【详解】由已知1i(R)z b b =-∈,0b ≠,所以()i 2z z b -=-,()22111z z b b-⋅=-+=-,所以22b b -=-,解得2b =.故选:C.3.已知双曲线C 的顶点为1A ,2A ,虚轴的一个端点为B ,且12BA A △是一个直角三角形,则双曲线C 的渐近线为()A.2y x =±B.y x=± C.22y x =±D.y =【答案】B【解析】【分析】根据双曲线的对称性可得1212,BA BA BA BA ⊥=,求出ba即可得解.【详解】设双曲线的实轴长为2a ,虚轴长为2b ,由双曲线的对称性可得12BA A △是一个等腰直角三角形,且1212,BA BA BA BA ⊥=,则12OA OA OB ==,即a b =,所以双曲线C 的渐近线为y x =±.故选:B.4.近年来,我国大力发展新能源汽车工业,新能源汽车(含电动汽车)销量已跃居全球首位.某新能源汽车厂根据2021年新能源汽车销售额(单位:万元)和每月销售额占全年销售额的百分比绘制了如图所示双层饼图.根据双层饼图,下列说法错误的是()A.2021年第四季度销售额最低B.2月销售额占全年销售额的8%.C.2021年全年销售总额约为1079万元D.7月的销售额约为46万元【答案】D 【解析】【分析】根据双层饼图,依次判断选项即可.【详解】解:由图知,第四季度销售额占全年销售额的百分比18%,第三季度为33%,第二季度为29%,第一季度为20%,故第四季度最低,A 正确;2月销售额占全年销售额的占比为20%5%7%8%--=,B 正确;全年销售总额为()31310%9%10%1079÷++≈(万元),C 正确;7月的销售额为107913%140⨯≈(万元),D 错误.故选:D.5.在平面直角坐标系xOy 中,角,αβ的始边均为Ox ,终边相互垂直,若35=cos α,则cos2β=()A.925B.925-C.725D.725-【答案】C 【解析】【分析】根据给定条件,利用诱导公式、二倍角的余弦公式计算即得.【详解】依题意,π2π,Z 2k k βα=++∈,则3sin cos 5βα==,或π2π,Z 2k k βα=-+∈,则3sin cos 5βα=-=-,所以27cos212sin 25ββ=-=.故选:C6.已知点()00,P x y 为可行域*640,N x y x y x y +<⎧⎪->⎨⎪∈⎩内任意一点,则000x y ->的概率为()A.25B.49C.13D.310【答案】B 【解析】【分析】作出可行域,求得可行域内的整点个数,进而求得满足000x y ->的点个数,由古典概型概率公式求解即可.【详解】可行域*640,N x y x y x y +<⎧⎪->⎨⎪∈⎩内的点有(1,1),(1,2),(1,3),(2,1),(2,2),(2,3),(3,1),(3,2),(4,1)共9个,其中满足000x y ->的有(2,1),(3,1),(3,2),(4,1)共4个,所以所求的概率49P =.故选:B.7.已知Q 为直线:210l x y ++=上的动点,点P 满足()1,3QP =-,记P 的轨迹为E ,则()A.EB.E 是一条与l 相交的直线C.E 上的点到lD.E 是两条平行直线【答案】C 【解析】【分析】设(),P x y ,由()1,3QP =-可得Q 点坐标,由Q 在直线上,故可将点代入坐标,即可得P 轨迹E ,结合选项即可得出正确答案.【详解】设(),P x y ,由()1,3QP =-,则()1,3Q x y -+,由Q 在直线:210l x y ++=上,故()12310x y -+++=,化简得260x y ++=,即P 的轨迹为E 为直线且与直线l 平行,E 上的点到l的距离d ==A 、B 、D 错误,C 正确.故选:C .8.已知函数()()2sin 2f x x ϕ=+,2πϕ<,那么“6πϕ=”是“()f x 在,66ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上是增函数”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【答案】A 【解析】【分析】求得当,4242k x k k Z πϕπϕππ--+≤≤-+∈时,()f x 是增函数,进而判断6πϕ=时,函数的单调性,即可得出结果.【详解】当22222k x k πππϕπ-+≤+≤+,Z k ∈,()f x 单调递增.则当,4242k x k k Z πϕπϕππ--+≤≤-+∈时,()f x 是增函数,当6πϕ=时,()f x 在,36k x k k Z ππππ-+≤≤+∈单调递增,可得()f x 在,66ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上是增函数;当6πϕ=-时,()f x 在,63k x k k Z ππππ-+≤≤+∈单调递增,可得()f x 在,66ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上是增函数;反之,当()f x 在,66ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上是增函数时,由,,6644ππππ⎡⎤⎡⎤-⊆-⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦,可知,此时0,0k ϕ==,即6πϕ=不成立.所以“6πϕ=”是“()f x 在,66ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上是增函数”的充分而不必要条件.故选:A.9.已知函数()f x 满足()()311f x f x +=--,且函数()1f x +为偶函数,若()11f =,则()()()()1232024f f f f +++⋯+=()A.0B.1012C.2024D.3036【答案】B 【解析】【分析】由题意得()()11f x f x +=-+,()f x 的图象关于直线1x =对称,函数的周期为4,进一步()()()()12342f f f f +++=,由此即可得解.【详解】由题意函数()1f x +为偶函数,所以()()11f x f x +=-+,()f x 的图象关于直线1x =对称,所以()()()()()()3111111331f x f x f x f x f x f x +=--=-+=---=-=-⎡⎤⎣⎦,所以函数()f x 的周期为4,在()()311f x f x +=--中,分别令0x =和1,得()()131f f +=,()()041f f +=,即()()241f f +=,所以()()()()12342f f f f +++=,所以()()()12202450621012f f f +++=⨯=L .故选:B.10.六氟化硫,化学式为6SF ,在常压下是一种无色、无臭、无毒、不燃的稳定气体,有良好的绝缘性,在电器工业方面具有广泛用途.六氟化硫结构为正八面体结构,如图所示,硫原子位于正八面体的中心,6个氟原子分别位于正八面体的6个顶点,若相邻两个氟原子之间的距离为m ,则下列错误的是()A.该正八面体结构的外接球表面积为22πm B.该正八面体结构的内切球表面积为22π3mC.该正八面体结构的表面积为2D.3【答案】D 【解析】【分析】分析正八面体结构特征,计算其表面积,体积,外接球半径,内切球半径,验证各选项.【详解】对A :底面中心S 到各顶点的距离相等,故S 为外接球球心,外接球半径22R PS m ==,故该正八面体结构的外接球表面积22π)2πS m '=⨯=,故A 正确;对D :连接AS ,PS ,则22AS PS m ==,PS ⊥底面ABCD ,故该正八面体结构的体积231222323V m m =⨯⨯⨯=,故D 错误;对C :由题知,各侧面均为边长为m 的正三角形,故该正八面体结构的表面积2284S m =⨯⨯=,故C 正确;对B :底面中心S 到各面顶点的距离相等,故S 为内切球球心,设该正八面体结构的内切球半径r,则13V Sr =,所以33VrS==故内切球的表面积222π4π3mS⎛⎫''=⨯=,故B正确.故选:D.11.若函数()21ln22f x a x x x=+-有两个不同的极值点12,x x,且()()1221t f x x f x x-+<-恒成立,则实数t的取值范围为()A.(),5-∞- B.(],5-∞- C.(),22ln2-∞- D.(],22ln2-∞-【答案】B【解析】【分析】首先对()f x求导,得()()22x x af x xx'-+=>,根据题意得到方程220x x a-+=有两个不相等的正实数根,结合根与系数的关系求得a的取值范围,然后将不等式进行转化,结合根与系数的关系得到()()1212f x f x x x+--关于参数a的表达式,从而构造函数,利用导数知识进行求解.【详解】依题意得()()2220a x x af x x xx x-+=+-=>',若函数()f x有两个不同的极值点12,x x,则方程220x x a-+=有两个不相等的正实数根12,x x,可得1212Δ44020ax xx x a=->⎧⎪+=>⎨⎪=>⎩,解得01a<<,因为()()1221t f x x f x x-+<-,可得()()2212121112221211ln 2ln 222t f x f x x x a x x x a x x x x x <+--=+-++---()()()()()()2221212121212121211ln 3ln 322a x x x x x x a x x x x x x x x =++-+=++--+21ln 232ln 42a a a a a a =+⨯--⨯=--.设()()ln 401h a a a a a =--<<,则()ln 0h a a ='<,则()h a 单调递减,()()15h a h >=-,可知5t ≤-.所以实数t 的取值范围是(],5-∞-.故选:B .【点睛】关键点睛:1.利用导数与极值点之间的关系及一元二次方程有两个不相等的正实数根,求得a 的取值范围是解决问题的前提;2.利用韦达定理二元换一元,通过构造函数解决问题.12.记椭圆1C :22221(0)x ya b a b+=>>与圆2C :222x y a +=的公共点为M ,N ,其中M 在N 的左侧,A 是圆2C 上异于M ,N 的点,连接AM 交1C 于B ,若2tan 5tan ANM BNM ∠=∠,则1C 的离心率为()A.35B.45C.5D.5【答案】D 【解析】【分析】根据题意可知(),0M a -,(),0N a ,结合图象和椭圆方程可知22tan tan b BMN BNM a ∠⋅∠=,由AMN 为直角三角形,可求得πtan tan 2tan tan BMN ANM BNM BNM⎛⎫-∠ ⎪∠⎝⎭=∠∠,可得2225b a =,即可求得离心率.【详解】由题意可知点M ,N 分别为椭圆的左右顶点,所以(),0M a -,(),0N a ,设点A 在第一象限,设点(),B x y ,所以22222222221tan tan x b a y y y b BMN BNM a x a x a x a x a⎛⎫- ⎪⎝⎭∠⋅∠=⋅===+---,πtan tan 152tan tan tan tan 2BMN ANM BNM BNM BNM BMN ⎛⎫-∠ ⎪∠⎝⎭===∠∠∠⋅∠,所以2225b a =,5c e a ===.故选:D .二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.13.平面向量a 与b相互垂直,已知(6,8)a =- ,||5b = ,且b 与向量(1,0)的夹角是钝角,则b = ______.【答案】(4,3)--【解析】【分析】设(,)b x y = ,根据向量垂直和向量模的坐标表示得到方程组,再结合b与向量(1,0)的夹角为钝角得到0x <,最后解出方程组即可.【详解】设(,),b x y a b =⊥ ,0a b ∴⋅= ,680x y ∴-=,①,||5b == ,②,因为b与向量(1,0)夹角为钝角,∴0x <,③,由①②③解得43x y =-⎧⎨=-⎩,(4,3)b ∴=-- .故答案为:(4,3)--.14.已知函数()π2cos 3f x x ω⎛⎫=-⎪⎝⎭,其中ω为常数,且()0,6ω∈,将函数()f x 的图象向左平移π6个单位所得的图象对应的函数()g x 在0x =取得极大值,则ω的值为_____________________.【答案】2【解析】【分析】先根据图象平移得到()g x 的解析式,然后根据()0g 为最大值得到关于ω的方程,结合ω的范围可知结果.【详解】由题意可知()ππππ2cos 2cos 6363g x x x ωωω⎡⎤⎛⎫⎛⎫=+-=+ ⎪ ⎪⎢⎝⎭⎝⎭⎣⎦,因为()g x 在0x =取得极大值,所以()g x 在0x =取得最大值,所以ππ2π63k ω-=,Z k ∈,即212k ω=+,又因为()0,6ω∈,所以,当且仅当0k =时,2ω=满足条件,所以2ω=,故答案为:2.15.若随机变量X 服从二项分布115,4B ⎛⎫⎪⎝⎭,则使()P X k =取得最大值时,k =______.【答案】3或4【解析】【分析】先求得()P X k =的表达式,利用列不等式组的方法来求得使()P X k =取得最大值时k 的值.【详解】依题意015,N k k ≤≤∈,依题意()1515151515151********C 1C C 344444kkk k k kk k k P X k ----⎛⎫⎛⎫==⋅⋅-=⋅⋅=⋅⋅ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,()()15150151141515151513130C 3,1C 354444P X P X ⎛⎫⎛⎫==⋅⋅===⋅⋅=⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,()151154P X ⎛⎫== ⎪⎝⎭,()()()1501P X P X P X =<=<=,所以()0P X =、()15P X =不是()P X k =的最大项,当114k ≤≤时,由1511615151515151141515151511C 3C 34411C 3C 344k k k kk k k k ----+-⎧⋅⋅≥⋅⋅⎪⎪⎨⎪⋅⋅≥⋅⋅⎪⎩,整理得1151511515C 3C 3C C k k k k -+⎧≥⎨≥⎩,即()()()()()()15!15!3!15!1!16!15!15!3!15!1!14!k k k k k k k k ⎧≥⨯⎪⨯--⨯-⎪⎨⎪⨯≥⎪⨯-+⨯-⎩,整理得131631151k kk k ⎧≥⎪⎪-⎨⎪≥⎪-+⎩,163343315k k k k k -≥⎧⇒≤≤⎨+≥-⎩,所以当k 为3或4时,()P X k =取得最大值.故答案为:3或416.在钝角ABC 中,a ,b ,c 分别是ABC 的内角A ,B ,C 所对的边,点G 是ABC 的重心,若AG BG ⊥,则cos C 的取值范围是______.【答案】,13⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭【解析】【分析】延长CG 交AB 于D ,由G 为ABC 的重心,可得3322CD AB c ==,根据πBDC ADC ∠+∠=,利用余弦定理可得222222525233c a c b c c--=-,进而可得C 为锐角,设A 为钝角,则222b c a +<,222a c b +>,a b >,进而计算可得03b a <<,利用余弦定理可得cos C 的取值范围.【详解】延长CG 交AB 于D,如下图所示:G 为ABC 的重心,∴D 为AB 中点且3CD DG =,AG BG ⊥ ,12DG AB ∴=,3322CD AB c ∴==;在ADC △中,2222222225522cos 3232c bAD CD AC c b ADC AD CD c c -+--∠===⋅;在BDC 中,2222222225522cos 3232c a BD CD BC c a BDC BD CD c c -+--∠===⋅; πBDC ADC ∠+∠=,cos cos BDC ADC ∴∠=-∠,即222222525233c a c b c c--=-,整理可得:22225a b c c +=>,∴C 为锐角;设A 为钝角,则222b c a +<,222a c b +>,a b >,2222222255a b a b a b b a ⎧+>+⎪⎪∴⎨+⎪<+⎪⎩,22221115511155b b a a b b a a ⎧⎛⎫⎛⎫++<⎪ ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭∴⎨⎛⎫⎛⎫⎪<++ ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎩,解得:223b a ⎛⎫< ⎪⎝⎭,0a b >>,03b a ∴<<,22222222cos 255533a b c a b a b C ab ab b a ⎛⎫+-+⎛⎫==⋅=+>⨯+= ⎪ ⎝⎭⎝,又C 为锐角,∴cos 13C <<,即cos C的取值范围为,13⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭.【点睛】本题考查余弦定理的综合应用,利用已知求得603b a <<是关键,考查运算求解能力,难度较大.三、解答题:本题共5小题,共77分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.17.已知等差数列{}n a 满足31720,56a a a =+=.(1)求数列{}n a 的通项公式;(2)记()41nn S b n =+,其中n S 为数列{}n a 的前n 项和.设[]x 表示不超过x 的最大正整数,求使[][][][]1232023n b b b b ++++< 的最大正整数n 的值.【答案】(1)84n a n =-(2)64【解析】【分析】(1)根据题意列式求解1,a d ,进而可得结果;(2)由(1)可得,n n S b ,根据题意可得[]1n b n =-,根据等差数列的求和公式分析运算即可.【小问1详解】设等差数列{}n a 的公差为d ,由题意可得311712202656a a d a a a d =+=⎧⎨+=+=⎩,解得148a d =⎧⎨=⎩,所以数列{}n a 的通项公式()48184n a n n =+-=-.【小问2详解】由(1)可得84n a n =-,则()248442n n n n S +-==,所以()()2114111n n S n b n n n n ===-++++,因为*n ∈N ,则()1110,1,n n -∈∈+N ,所以[]1n b n =-,则[][]()111n n b b n n +-=--=,即数列[]{}n b 是以首项为0,公差为1的等差数列,则[][][][]()()123011202322n n n n n b b b b +--++++==<L ,即24046n n -<,又因为()2f n n n =-在[)1,+∞上单调递增,且()()6440324046,6541604046f f =<=>,所以使[][][][]1232023n b b b b ++++< 的最大正整数n 的值为64.18.为了解某一地区新能源电动汽车销售情况,一机构根据统计数据,用最小二乘法得到电动汽车销量y (单位:万台)关于x (年份)的线性回归方程 4.79459.2y x =-,且销量y 的方差为22545y s =,年份x 的方差为22x s =.(1)求y 与x 的相关系数r ,并据此判断电动汽车销量y 与年份x 的线性相关性的强弱.(2)该机构还调查了该地区90位购车车主的性别与购车种类情况,得到的数据如下表:性别购买非电动汽车购买电动汽车总计男性39645女性301545总计692190依据小概率值0.05α=的独立性检验,能否认为购买电动汽车与车主性别有关?25=≈.②参考公式:线性回归方程为ˆˆy bx a =+,其中()()()121ˆniii nii x x y y bx x ==--=-∑∑,ˆˆa y bx=-;相关系数()()niix x y y r --=∑||0.9r >,则可判断y 与x 线性相关较强;22()()()()()n ad bc K a b c d a c b d -=++++,其中n a b c d =+++.附表:()20P K k ≥0.100.050.0100.0010k 2.7063.8416.63510.828【答案】(1)0.93,电动汽车销量y 与年份x 的线性相关性的较强(2)有关【解析】【分析】(1)根据给定条件,利用线性回归方程,结合相关系数公式计算作答;(2)根据22⨯列联表,计算2K 的值,并与对应的小概率值比较即得.【小问1详解】由22xs =,得()2212ni x i x x ns n =-==∑,由22545ys =,得()2212545ni y i n y y ns =-==∑,因为线性回归方程 4.79459.2y x =-,则()()()1214.7ˆniii ni i x x y y bx x ==--==-∑∑,即()()()2114.7 4.729.4n ni i i i i x x y y x x n r ==--=-=⨯=∑∑,因此相关系数()() 4.7 4.7250.930.9127127n iix x y y r --⨯===≈≈>∑,所以电动汽车销量y 与年份x 的线性相关性的较强.【小问2详解】零假设0H :购买电动汽车与车主性别无关,由表中数据得:2290(3915306) 5.031 3.84145456921K ⨯-⨯=≈>⨯⨯⨯,依据小概率值0.05α=的独立性检验,推断0H 不成立,即认为购买电动汽车与车主性别有关,此推断犯错误的概率不大于0.05.19.如图,在三棱柱111ABC A B C -中,1AA 与1BB ,12AB AC A B ===,1AC BC ==.(1)证明:平面11A ABB ⊥平面ABC ;(2)若点N 在棱11A C 上,求直线AN 与平面11A B C 所成角的正弦值的最大值.【答案】(1)证明见解析(2)7【解析】【分析】(1)利用等腰三角形的性质作线线垂直,结合线段长度及勾股定理判定线线垂直,根据线面垂直的判定与性质证明即可;(2)建立合适的空间直角坐标系,利用空间向量计算线面角结合基本不等式求最值即可.【小问1详解】取棱1A A 中点D ,连接BD ,因为1AB A B =,所以1BD AA ⊥因为三棱柱111ABC A B C -,所以11//AA BB ,所以1BD BB ⊥,所以BD =因为2AB =,所以1AD =,12AA =;因为2AC =,1A C =,所以22211AC AA AC +=,所以1AC AA ⊥,同理AC AB ⊥,因为1AA AB A = ,且1AA ,AB ⊂平面11A ABB ,所以AC ⊥平面11A ABB ,因为AC ⊂平面ABC ,所以平面11A ABB ⊥平面ABC ;【小问2详解】取AB 中点O ,连接1AO ,取BC 中点P ,连接OP ,则//OP AC ,由(1)知AC ⊥平面11A ABB ,所以OP ⊥平面11A ABB 因为1AO 平面11A ABB ,AB ⊂平面11A ABB ,所以1OP A O ⊥,OP AB ⊥,因为11AB A A A B ==,则1A O AB⊥以O 为坐标原点,OP ,OB ,1OA 所在的直线为x 轴、y 轴、z 轴,建立如图所示的空间直角坐标系O xyz -,则(0,1,0)A -,1A,1(0,B ,(2,1,0)C -,可设点(N a =,()02a ≤≤,()110,2,0A B =,(12,1,A C =-,(AN a =,设面11A B C 的法向量为(,,)n x y z =,得1110202n A B yn A C x y ⎧⋅==⎪⎨⋅==--⎪⎩ ,取x =,则0y =,2z =,所以n =设直线AN 与平面11A B C 所成角为θ,则sin cos ,n AN n AN n AN θ⋅=<>==⋅=若0a =,则sin 7θ=,若0a ≠,则sin 7θ=≤,当且仅当4a a=,即2a =时,等号成立,所以直线AN 与平面11A B C所成角的正弦值的最大值7.20.已知抛物线E :24y x =,过点(1,1)P 作斜率互为相反数的直线,m n ,分别交抛物线E 于,A B 及,C D 两点.(1)若3PA BP =,求直线AB 的方程;(2)求证:CAP BDP ∠=∠.【答案】(1)y x =(2)证明见解析【解析】【分析】(1)设11(,)A x y ,22(,)B x y ,由3PA BP = ,得12124343x x y y =-⎧⎨=-⎩,又2114y x =,2224y x =,解得,A B两点的坐标,进而可得答案.(2)设直线AB :(1)1y k x =-+,则直线CD :(1)1y k x =--+,设11(,)A x y ,22(,)B x y ,33(,)C x y ,44(,)D x y ,联立直线AB 与抛物线的方程,结合韦达定理由弦长公式计算AP BP ⋅,同理可得CP DP ⋅,进而可得APC BPD ∽△△,即可得出答案.【小问1详解】设11(,)A x y ,22(,)B x y ,∵(1,1)P ,∴22(1,1)BP x y =-- ,11(1,1)PA x y =--,∵3PA BP =,∴21213(1)13(1)1x x y y -=-⎧⎨-=-⎩,12124343x x y y =-⎧⎨=-⎩.又∵2114y x =,∴222(43)4(43)y x -=-,即2222384y y x -=-,又∵2224y x =,∴222480y y -=,20y =或22y =,当20y =时,20x =,∴14x =,14y =;当22y =时,21x =,∴11x =,12y =-,此时直线AB 的斜率不存在,舍去,∴(4,4)A ,(0,0)B ,∴直线AB 的方程为:y x =.【小问2详解】设直线AB :(1)1y k x =-+,则直线CD :(1)1y k x =--+,设11(,)A x y ,22(,)B x y ,33(,)C x y ,44(,)D x y,由2(1)14y k x y x =-+⎧⎨=⎩,即21(1)14x y ky x ⎧=-+⎪⎨⎪=⎩,则24440y y k k -+-=,所以124y y k +=,1244y y k =-,又∵1||1|AP y =-,2||1|BP y =-,∴12121222211144||||1(1)(1)1()1141AP BP y y y y y y k k k kk ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⋅=+--=+-++=+--+ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭2131k ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭,同理可证:2211||||3131()CP DP k k ⎡⎤⎛⎫⋅=+=+ ⎪⎢⎥-⎝⎭⎣⎦,∴||||||||AP BP CP DP ⋅=⋅,∴||||||||AP CP DP BP =,又∵CPA BPD ∠=∠,∴APC BPD ∽△△,∴CAP BDP ∠=∠.【点睛】方法点睛:解答直线与抛物线的题目时,时常把两个曲线的方程联立,消去x (或y )建立一元二次方程,然后借助根与系数的关系,并结合题设条件建立有关参变量的等量关系.涉及到直线方程的设法时,务必考虑全面,不要忽略直线斜率为0或不存在等特殊情形.强化有关直线与抛物线联立得出一元二次方程后的运算能力,重视根与系数之间的关系、弦长、斜率、三角形的面积等问题.21.已知0a >,函数()()1ln 1f x a x x x =+-+.(1)若()f x 是增函数,求a 的取值范围;(2)证明:当102a <<,且1e a ≠时,存在三条直线123,,l l l 是曲线ln y x =的切线,也是曲线1y a x x ⎛⎫=- ⎪⎝⎭的切线.【答案】(1)1,2⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭(2)证明见解析【解析】【分析】(1)先利用导数判断导函数的单调性,再结合函数的单调性,即可求解;(2)首先求曲线ln y x =的切线方程,再与曲线1y a x x ⎛⎫=-⎪⎝⎭的方程联立,再根据判别式构造函数,()21(ln 1)4g t t a a t ⎛⎫=--- ⎪⎝⎭,利用导数判断函数的单调性,并结合零点存在性定理判断函数有3个零点.【小问1详解】()f x 的定义域为()()10,,ln 1,x f x a x x ∞+⎛⎫+=- ⎪⎝⎭'+令()()()221111ln 1,a x x F x a x F x a x x x x -+⎛⎫⎛⎫'=+-=-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,令()0F x '<,得01x <<;令()0F x '>,得1x >,故()f x '在()0,1上单调递减,在()1,+∞上单调递增,从而()min 1()1210,2f x f a a ==-≥≥'',故a 的取值范围是1,2⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭.【小问2详解】设曲线ln y x =的切点为()1,ln ,(ln )t t x x'=,则曲线ln y x =在点(),ln t t 处的切线方程为()1ln y t x t t-=-.联立()1ln 1y t x t t y a x x ⎧-=-⎪⎪⎨⎛⎫⎪=- ⎪⎪⎝⎭⎩,得()21ln 10a x t x a t ⎛⎫-+-+= ⎪⎝⎭,必有()2101Δln 140a t t a a t ⎧-≠⎪⎪⎨⎛⎫⎪=---= ⎪⎪⎝⎭⎩,记函数()21(ln 1)4g t t a a t ⎛⎫=--- ⎪⎝⎭,由题2111,ln 10e a g a a ⎛⎫⎛⎫≠∴=-≠ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,故当()0g t =时,11,0t a a t≠-≠.()()()222ln 12ln 144t t t a a g t tt t --+=+='记()()()()2ln 14,2ln 122ln h t t t a h t t t '=-+=-+=,令()0h t '<,得01t <<;令()0h t '>,得1t >,故()h t 在()0,1上单调递减,在()1,+∞上单调递增.当102a <<,且1ea ≠时,(1)420,(e)40h a h a =-<=>,当0t →时,()4h t a →,故存在1201e t t <<<<,使得()()120h t h t ==,当10t t <<,或2t t >时,()()0,0h t g t >>';当12t t t <<时,()()0,0h t g t <<',故()g t 在()()120,,,t t +∞上单调递增,在()12,t t 上单调递减.由()10h t =,得()111ln 2t t a -=,代入()()21111ln 14g t t a a t ⎛⎫=--- ⎪⎝⎭并整理得:()()()222111111ln 11ln 12g t t t t t ⎡⎤=-+-+⎢⎥⎣⎦同理()()()222222221ln 11ln 12g t t t t t ⎡⎤=-+-+⎢⎥⎣⎦,记()()11ln 12x x x x ϕ=+-+,由(1)知()x ϕ为增函数,1201e t t <<<< ,()()2212(1)0,(1)0,t t ϕϕϕϕ∴<=>=,()()()()()()22111222ln 10,ln 10g t t t g t t t ϕϕ∴=->=-<又()2222142e 14110e e e a g a a ⎛⎫=-->->-> ⎪⎝⎭ ,当0t →时,()g t →-∞,()g t ∴有三个零点,∴存在三条直线123,,l l l 是曲线ln y x =的切线,也是曲线1y a x x ⎛⎫=- ⎪⎝⎭的切线.【点睛】关键点睛:本题考查根据函数的导数判断函数的单调性,以及切线,零点,函数性质的综合应用问题,推理难度较大,第二问的关键是根据判别式来设函数()21(ln 1)4g t t a a t ⎛⎫=--- ⎪⎝⎭,转化为函数有3个零点问题.(二)选考题:共10分.请考生在22、23题中任选一题作答,如果多做,则按所做的第一题计分.[选修4-4]坐标系与参数方程22.在直角坐标系xOy 中,直线l的参数方程为44x y ⎧=⎪⎨=+⎪⎩(t 为参数),以坐标原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线C 的极坐标方程为8sin ρθ=,A 为曲线C 上一点.(1)求A 到直线l 距离的最大值;(2)若B 为直线l 与曲线C 第一象限的交点,且7π12AOB ∠=,求AOB 的面积.【答案】(1)4+(2)4+【解析】【分析】(1)由条件得出直线的普通方程和圆的参数方程,设(4cos ,44sin )A θθ+,利用点到直线的距离公式得到π)14d θ=+-,从而求出结果;(2)由条件求出点B 的坐标,设出,A B 的极坐标方程,再利用面积公式即可求出结果.【小问1详解】由44x y ⎧=⎪⎨=+⎪⎩,消t 得到80x y +-=,所以直线l 的普通方程为80x y +-=,因为曲线C 的极坐标方程为8sin ρθ=,所以28sin ρρθ=,又cos ,sin x y ρθθ==,所以曲线C 的普通方程为228x y y +=,即()22416x y +-=,所以曲线C 的参数方程为4cos 44sin x y θθ=⎧⎨=+⎩(θ为参数),因为A 在圆C 上,设(4cos ,44sin )A θθ+,则A 到l 距离为πsin 1)14d θθ==+-=+-,所以当πsin(14θ+=-时,A 到l 距离最大,为4+.【小问2详解】由22808x y x y y+-=⎧⎨+=⎩,消y 得到240x x -=,解得0x =或4x =,又因为B 在第一象限,所以()4,4B ,点A ,B 在曲线C 上,由题可设17,412A ππρ⎛⎫+ ⎪⎝⎭,2,4B πρ⎛⎫ ⎪⎝⎭,代入曲线C 的极坐标方程得17π5π8sin 8sin 44126OA πρ⎛⎫==+== ⎪⎝⎭,2π8sin 4OB ρ===,又因为7πππππππsin sin sin sin cos cos sin 124343434AOB ⎛⎫∠==+=+= ⎪⎝⎭,故AOB 的面积为14424S =⨯⨯=+.[选修4-5]不等式选讲23.已知a ,b 均不为零,且满足221a b +=.证明:(1)a b +≤(2)331a b b a+≥.【答案】(1)证明见解析(2)证明见解析【解析】【分析】(1)根据完全平方式有222||||(||||)2||||1a b a b a b +=+-⋅=,再利用基本不等式即可证明;(2)根据条件将原式化简为332||a b a b ab b a b a+=+-,再利用基本不等式即可证明.【小问1详解】221a b +=,22||||1a b ∴+=,222||||(||||)2||||1a b a b a b ∴+=+-⋅=.根据基本不等式得22(||||)(||||)12||||2a b a b a b ++-=⋅≤,当且仅当||||2a b ==时,等号成立.整理得2(||||)2a b +≤,a b ∴+≤【小问2详解】()()33222211a b a b a b a b b a b a b a b a +=⋅+⋅=⋅-+⋅-||||2||a b a b ab ab ab b a b a=-+-=+-,由基本不等式和不等式的性质,得2a b b a +≥=,222||1ab a b ≤+=,故2||211a b ab b a+-≥-=,当且仅当||||2a b ==时,等号成立,331.a b b a∴+≥。