江苏省扬州市2019届高三第一次模拟考试数学答案解析
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2019届高三年级第一次模拟考试(八)(扬州)数学参考答案1. {-2}2. 23. 22π34. 105. -26. 497. 52 8. 1 9. 52 10. 0 11. (-∞,9] 12.3 13.116或-1-33214. e 2 15. f(x)=cos 2x +23sin xcos x -sin 2x =3sin 2x +cos 2x =2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6 . (4分) (1) 由-π2+2kπ≤2x +π6≤π2+2kπ,k ∈Z ,解得-π3+kπ≤x ≤π6+kπ,k ∈Z ,所以函数f(x)的单调增区间为[-π3+kπ,π6+kπ],k ∈Z .(8分)(2) 由f(x)=0得2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6=0, 解得2x +π6=kπ,即x =-π12+kπ2,k ∈Z .因为x ∈(0,π],所以x =5π12或x =11π12.(14分)16. (1) 因为三棱柱ABCA 1B 1C 1,所以四边形AA 1B 1B ,四边形BB 1C 1C 均为平行四边形. 因为E ,F 分别是侧面AA 1B 1B ,BB 1C 1C 对角线的交点, 所以E ,F 分别是AB 1,CB 1的中点 , 所以EF ∥AC.(4分)因为EF ⊄平面ABC ,AC ⊂平面ABC , 所以EF ∥平面ABC.(8分)(2) 因为四边形AA 1B 1B 为矩形, 所以BB 1⊥AB.因为平面AA 1B 1B ⊥平面ABC ,BB 1⊂平面ABB 1A 1,平面ABB 1A 1∩平面ABC =AB , 所以BB 1⊥平面ABC.(12分) 因为AC ⊂平面ABC , 所以BB 1⊥AC.(14分)17. (1) 在△ABD 中,由BD 2=AB 2+AD 2-2AB·ADcos θ,得BD 2=14-65cos θ, 又cos θ=-55, 所以BD =2 5.(2分) 因为θ∈⎝⎛⎭⎫π2,π,所以 sin θ=1-cos 2θ=1-⎝⎛⎭⎫-552=25. 由BD sin ∠BAD =ABsin ∠ADB ,得2525=3sin ∠ADB , 解得sin ∠ADB =35.因为△BCD 是以D 为直角顶点的等腰直角三角形, 所以∠CDB =π2且CD =BD =25,所以cos ∠ADC =cos ⎝⎛⎭⎫∠ADB +π2= -sin ∠ADB =-35.(5分)在△ACD 中,AC 2=AD 2+DC 2-2AD·DCcos ∠ADC =(5)2+(25)2-2×5×25×⎝⎛⎭⎫-35=37, 所以AC =37.(7分)(2) 由(1)得BD 2=14-65cos θ,S ABCD =S △ABD +S △BCD =12×3×5×sin θ+12×BD 2=7+352sin θ-35cos θ=7+352(sin θ-2cos θ)=7+152sin (θ-φ),此时sin φ=25,cos φ=15且φ∈⎝⎛⎭⎫0,π2 ,(10分) 当θ-φ=π2时 ,四边形ABCD 的面积最大,即θ=φ+π2,此时sin θ=15,cos θ=-25,所以BD 2=14-65cos θ=14-65×(-25)=26,即BD =26,(13分) 所以当草坪ABCD 的面积最大时,小路BD 的长度为26百米. (14分) 18. (1) 设直线AP 的斜率为k ,P(x 0,y 0), 由题意得2a =4,c a =12,所以a =2,c =1,b =3, 所以椭圆M 的方程为x 24+y 23=1.因为点P 在椭圆M 上,且位于第一象限,所以0<k<32,x 204+y 203=1,直线AP 的方程为y =k(x +2).因为k AP ·k BP =y 0x 0+2·y 0x 0-2=y 20x 20-4=-34,所以k BP =-34k,所以直线BP 的方程为y =-34k(x -2). 联立⎩⎪⎨⎪⎧y =k (x +2),y =-34k (x -2),解得⎩⎪⎨⎪⎧x =6-8k 24k 2+3,y =12k 4k 2+3, 即P ⎝ ⎛⎭⎪⎫6-8k 24k 2+3,12k 4k 2+3.因为l 1⊥PA ,所以k AC =-1k ,则直线AC 的方程为y =-1k (x +2).因为l 2⊥PB ,所以k BC =43k ,则直线BC 的方程为y =43k(x -2).联立⎩⎨⎧y =-1k(x +2),y =43k (x -2),解得⎩⎪⎨⎪⎧x =8k 2-64k 2+3,y =-16k 4k 2+3,即C ⎝ ⎛⎭⎪⎫8k 2-64k 2+3,-16k 4k 2+3.(6分)因为点C 的横坐标为-1, 所以8k 2-64k 2+3=-1,解得k =±12.因为0<k<32, 所以k =12,所以点P 的坐标为⎝⎛⎭⎫1,32.(8分) (2) 设Q(x Q ,y Q ),C(x C ,y C ),又直线AC 的方程为y =-1k (x +2).联立⎩⎨⎧y =-1k(x +2),x 24+y23=1,消去 y ,整理得(3k 2+4)x 2+16x +16-12k 2=0,所以-2x Q =16-12k 23k 2+4,解得x Q =6k 2-83k 2+4.因为AC → =λAQ → ,所以λ=x C +2x Q +2=8k 2-64k 2+3+26k 2-83k 2+4+2=16k 2(3k 2+4)12k 2(4k 2+3)=1+712k 2+9.(14分)因为0<k<32, 所以λ∈⎝⎛⎭⎫2518,169.(16分)19. (1) f(x)=(3-x)e x ,f′(x)=(2-x)e x , 令f′(x)=0,解得x =2,列表如下:所以当x =2时,函数f(x)取得极大值,极大值f(2)=e 2,无极小值.(3分) (2) 由y =f(x)g(x)=(3-x)(x +a)e x ,得y′=e x [-x 2+(3-a)x +3a -2x +(3-a)]=e x [-x 2+(1-a)x +2a +3]. 因为e x >0,令m(x)=-x 2+(1-a)x +2a +3,所以函数y =f(x)g(x)在区间[1,2]上单调递增等价于对任意的x ∈[1,2],函数m(x)≥0恒成立,所以⎩⎪⎨⎪⎧m (1)≥0,m (2)≥0,解得a ≥-3,(8分)故a 的取实范围是[-3,+∞).(3) 由题意得h(x)=f (x )+g (x )x =(3-x )e x +x +a x ,则h′(x)=e x (-x 2+3x -3)-ax 2.令r(x)=e x (-x 2+3x -3)-a,因为h(x)在区间(0,+∞)上既存在极大值又存在极小值, 所以h′(x)=0在区间(0,+∞)上有两个不等的实数根, 即r(x)=e x (-x 2+3x -3)-a =0在区间(0,+∞)上有两个不等的实数根x 1,x 2(x 1<x 2).(10分)因为r′(x)=e x (-x 2+3x -3-2x +3)=e x (-x 2+x)=x(1-x)e x ,所以当x ∈(0,1)时,r′(x)>0,r(x)单调递增;当x ∈(1,+∞)时,r′(x)<0,r(x)单调递减,则0<x 1<1,所以⎩⎪⎨⎪⎧r (0)<0,r (1)>0,解得-3<a<-e ,所以r ⎝⎛⎭⎫32=-34e 32-a<-34e 32+3<0. 因为r(x)在区间(0,+∞)上连续且r(0)·r(1)<0,r(1)·r ⎝⎛⎭⎫32<0, 所以r(x)=0在区间(0,1)和区间⎝⎛⎭⎫1,32上各有一个实数根, 所以函数h(x)在区间(0,+∞)上既存在极大值又存在极小值时,有-3<a<-e ,并且在区间(0,1)上存在极小值f(x 1),在区间⎝⎛⎭⎫1,32上存在极大值f(x 2), 所以h(x 2)=(3-x 2)ex 2+x 2+a x 2,且h′(x 2)=ex 2(-x 22+3x 2-3)-ax 22=0,所以a =ex 2(-x 22+3x 2-3), 所以h(x 2)=[(3-x 2)ex 2+x 2+ex 2(-x 22+3x 2-3)]×1x 2=ex 2(2-x 2)+1,(13分) 令H(x)=e x (2-x),则H′(x)=e x (1-x),当x ∈(1,+∞)时,H′(x)<0,H(x)单调递减, 因为x 2∈⎝⎛⎭⎫1,32, 所以h ⎝⎛⎭⎫32<h(x 2)<h(1), 即h(x 2)∈⎝⎛⎭⎫12e 32+1,e +1,则3<12e 32+1<e +1<4.因为h(x)的极大值小于整数b ,所以满足题意的整数b 的最小值为4.(16分)20. (1) 因为数列{a n }是首项为2,公比为2的等比数列,所以a n =2n ,所以m n =2,M n=a n =2n ,则b n =2+2n 2=1+2n -1,所以 B n =n +1-2n1-2×1=2n -1+n.(4分)(2) 若数列{b n }是等差数列,设其公差为d′. 因为b n -b n -1=M n +m n 2-M n -1+m n -12=M n -M n -12+m n -m n -12=d′. 根据M n ,m n 的定义,有以下结论:M n ≥M n -1,m n ≤m n -1,且两个不等式中至少有一个取等号.(6分) ①若d′>0,则必有M n >M n -1, 所以a n =M n >M n -1≥a n -1,即对n ≥2,n ∈N *都有a n >a n -1, 所以M n =a n ,m n =a 1,b n -b n -1=M n +m n 2-M n -1+m n -12=a n +a 12-a n -1+a 12=a n -a n -12=d′, 所以a n -a n -1=2d′,即{a n }为等差数列;②当d′<0时,则必有m n <m n -1,所以a n =m n <m n -1≤a n -1,即对n ≥2,n ∈N *都有a n <a n -1, 所以M n =a 1,m n =a n ,b n -b n -1=M n +m n 2-M n -1+m n -12=a 1+a n 2-a 1+a n -12=a n -a n -12=d′, 所以a n -a n -1=2d′,即{a n }为等差数列; ③当d′=0时,b n -b n -1=M n +m n 2-M n -1+m n -12,M n -M n -12+m n -m n -12=0, 因为M n -M n -1,m n -m n -1中必有一个为0,所以根据上式,一个为0,则另一个亦为0, 即M n =M n -1,m n =m n -1,所以{a n }为常数数列,所以{a n }为等差数列, 综上,数列{a n }也一定是等差数列.(10分)(3) 因为b n +1-b n =[2n +1-100(n +1)]-[2n -100n]=2n -100, 所以当n<7时,b n +1-b n <0,即b 1>b 2>…>b 6>b 7, 当n ≥7时,b n +1-b n >0,即b 7<b 8<b 9<…. 以下证明:a 1>a 2>…>a 6>a 7,a 7<a 8<a 9<…. 当n<7时,若m n ≤a n +1≤M n ,则M n +1=M n ,m n +1=m n , 所以b n +1=b n ,不合题意;若a n +1>M n ,则M n +1=a n +1,m n +1=m n ,则M n +m n 2<M n +1+m n +12,得b n <b n +1,与b n >b n +1矛盾,不合题意;所以a n +1<m n ≤a n ,即a 1>a 2>…>a 6>a 7;同理可证:a 7<a 8<a 9<…,即n ≥7,n ∈N *时,a n <a n +1. ①当n ≤7时,M n =a 1,m n =a n , 所以b n =a 1+a n2,所以a n =2b n -a 1,a 1=b 1=-98, 因为b n =2n -100n ,所以a n =2n +1-200n +98,所以A n =4(1-2n )1-2-200×n (n +1)2+98n =2n +2-100n 2-2n -4;(13分)②当n>7时,a 1>a 2>…>a 6>a 7,且a 7<a 8<a 9<…,所以m n =a 7=28-200×7+98=-1 046,则M n 为a 1或a n .若M n 为a 1,则b n 为常数,与题意不符,所以M n =a n ,所以b n =a n +a 72,所以a n =2b n -a 7=2n +1-200n +1 046,所以A n =A 7+a 8+a 9+…+a n =29-4 900-14-4+29(1-2n -7)1-2-200×(n +8)(n -7)2+1 046(n -7) =2n +2-100n 2+946n -6 640,所以A n =⎩⎪⎨⎪⎧2n +2-100n 2-2n -4, n ≤7,2n +2-100n 2+946n -6 640, n ≥8,n ∈N *.(16分)21. A .因为A ⎣⎢⎡⎦⎥⎤13=⎣⎢⎡⎦⎥⎤a 1b 2⎣⎢⎡⎦⎥⎤13=⎣⎢⎡⎦⎥⎤a +3b +6=⎣⎢⎡⎦⎥⎤68,所以⎩⎪⎨⎪⎧a =3,b =2,(5分)所以矩阵A 的特征多项式为f(λ)=⎪⎪⎪⎪⎪⎪λ-3-1-2λ-2=(λ-3)(λ-2)-2=λ2-5λ+4=0.令f(λ)=0,解得矩阵A 的特征值为1或4.(10分)B .将直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x =2t ,y =-2-t 化为普通方程为x +2y +4=0.(2分)将圆C 的极坐标方程ρ=42cos ⎝⎛⎭⎫θ+π4化为直角坐标方程为x 2+y 2-4x +4y =0,即(x -2)2+(y +2)2=8,其圆心(2,-2),半径为22,(5分) 所以圆心C 到直线l 的距离d =|2-4+4|5=25,所以直线l 被圆C 截得的弦长为 2(22)2-⎝⎛⎭⎫252=1255.(10分)22. (1) 因为正方形ABCD 的边长为2,所以AB ⊥AD ,CB ⊥CD ,AB =AD =CD =BC =2. 又AE ⊥平面ABD ,所以以点A 为原点,AB ,AD ,AE 所在直线为x 轴,y 轴,z 轴建立如图所示的空间直角坐标系.过点C 作CF ⊥BD ,垂足为F.因为平面ABD ⊥平面CBD ,CF ⊂平面CBD ,平面ABD ∩平面CBD =BD , 所以CF ⊥平面ABD. 因为CB =CD =2,所以F 为BD 的中点,CF = 2.(2分) 因为AE =2,所以E(0,0,2),B(2,0,0),D(0,2,0),F(1,1,0),C(1,1,2), 所以DE →=(0,-2,2),BC →=(-1,1,2), 所以DE →·BC →=0, 所以DE →⊥BC →,所以直线DE 与直线BC 所成的角为π2.(5分)(2) 设AE 的长度为a(a>0),则E(0,0,a). 因为AD ⊥平面ABE,所以平面ABE 的一个法向量为n 1=(0,1,0).(6分) 设平面BDE 的法向量为n 2=(x 1,y 1,z 1). 因为BE →=(-2,0,a),BD →=(-2,2,0), 所以n 2⊥BE →,n 2⊥BD →, 所以⎩⎪⎨⎪⎧n 2·BE →=-2x 1+az 1=0,n 2·BD →=-2x 1+2y 1=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x 1=a 2z 1,x 1=y 1,取z 1=2,则x 1=y 1=a ,所以平面BDE 的一个法向量为n 2=(a ,a ,2),(8分)所以cos 〈n 1,n 2〉=n 1·n 2|n 1||n 2|=a a 2+a 2+4×1=a 2a 2+4.因为二面角ABED 的大小为π3,所以a 2a 2+4=12,解得a =2, 所以AE 的长度为 2.(10分)23. (1) 设点P(x ,y),则Q(-2,y), 所以OP →=(x ,y),OQ →=(-2,y). 因为OP →·OQ →=0,所以OP →·OQ →=-2x +y 2=0,即y 2=2x.(2分)(2) 设A(x 1,y 1),B(x 2,y 2),D(x 3,y 3),直线BD 与x 轴交点为E ,直线AB 与内切圆的切点为T.设直线AM 的方程为y =k ⎝⎛⎭⎫x +12,则联立方程组⎩⎪⎨⎪⎧y =k ⎝⎛⎭⎫x +12,y 2=2x ,得k 2x 2+(k 2-2)x +k 24=0,所以x 1x 2=14且0<x 1<x 2,所以x 1<12<x 2,所以直线AN 的方程为y =y 1x 1-12⎝⎛⎭⎫x -12, 与方程y 2=2x 联立得y 21x 2-(y 21+2x 21-2x 1+12)x +14y 21=0, 化简得2x 1x 2-⎝⎛⎭⎫2x 21+12x +12x 1=0, 解得x =14x 1或x =x 1.因为x 3=14x 1=x 2,所以BD ⊥x 轴,设△MBD 的内切圆圆心为H ,则点H 在x 轴上且HT ⊥AB.(5分) 令t =x 2+12,则t>1,所以r =112t -1+1t 2+1t在区间(1,+∞)上单调递增,则r>12+1,即r 的取值范围为(2-1,+∞).(10分)。