重庆市2024-2025学年高三上学期12月月考数学检测试题一、单项选择题:1. 已知集合{}*250,{12}A x x xB x x =∈-≤=∈-<N Z ∣∣,则A B = ( )A {}0,1,2,3,4,5 B. {}0,1,2 C. {}1,2 D. {}1,2,3,4,5【答案】C 【解析】【分析】解出集合后再求交集即可.【详解】由250x x -≤,解得05x ≤≤,所以{}1,2,3,4,5A =,由12x -<,解得13x -<<,所以{}0,1,2B =,{}1,2⋂=A B ,故选:C .2. 已知复数z 满足84i z z +=+,则z =( )A. 34i + B. 34i- C. 34i-+ D. 34i--【答案】A 【解析】【分析】设i z x y =+,,x y R ∈,根据复数相等列方程求解可得结果.【详解】设i z x y =+,,x y R ∈由84i z z +=+i 84ix y +=+所以84x y +==⎪⎩,解得3,4x y ==∴34i z =+.故选:A .3. 已知正方形ABCD 的边长为1,设点M 、N 满足AM AB λ=,AN AD μ=.若1CM CN ⋅=,则222µλ+的最小值为( )A. 2B. 1C.23D.34【答案】C 【解析】【分析】.建立坐标系,求出A ,B ,C ,D 的坐标,求出1λμ+=,可得2222321λμμμ+=-+,结合二次函数的性质求出代数式的最小值即可.【详解】如图所示:以A 为原点,建立平面直角坐标系,因为正方形ABCD 的边长为1,可得(0,0)A ,(1,0)B ,(1,1)C ,(0,1)D ,AM AB λ= ,AN AD μ=,(,0)M λ∴,(0,)N μ,(1,1)CM λ=-- ,(1,1)CN μ=--,∴111CM CN λμ⋅=-+-=,故1λμ+=,222222(1)2321λμμμμμ∴+=-+=-+,故13μ=时,2321μμ-+的最小值是23,故选:C .【点睛】平面向量数量积的计算问题,往往有两种形式,一是利用数量积的定义式,二是利用数量积的坐标运算公式,涉及几何图形的问题,先建立适当的平面直角坐标系,可起到化繁为简的妙用.利用向量夹角公式、模公式及向量垂直的充要条件,可将有关角度问题、线段长问题及垂直问题转化为向量的数量积来解决.解答本题的关键是建立直角坐标系,转化为坐标运算求解.4. 若()3sin cos 4(,0,)απααπ+-=∈,则sin 4a π⎛⎫ ⎪⎝⎭+的值为( )A.78B. C. 78-D.【答案】D 【解析】【分析】由三角函数的诱导公式和基本关系式,求得72016sin cos αα=>,得到sin cos 0αα+>,结合三角函数的基本关系式,求得sin cos αα+的值,再利用两角和的正弦公式,即可求解.【详解】由()34sin cos sin cos απααα+-=-=,所以()29 1216sin cos sin cos αααα-=-=,可得72016sin cos αα=>,因为()0,απ∈,所以sin 0,cos 0αα>>,可得sin cos 0αα+>,又由()2231216sin cos sin cos αααα+=+=,可得sin cos αα+=所以)4sin sin cos πααα+=+ ⎝⎭=⎛⎫⎪故选:D.5. 如图所示的是古希腊数学家阿基米德的墓碑上刻着的一个圆柱,圆柱内有一个内切球,这个球的直径恰好与圆柱的高相等.相传这个图形表达了阿基米德最引以为荣的发现.设圆柱的体积与球的体积之比为m ,圆柱的表面积与球的表面积之比为n ,则621nx mx ⎛⎫- ⎪⎝⎭的展开式中的常数项是( )A. 15-B. 20- C. 15 D. 20【答案】C 【解析】【分析】设球的半径为R ,分别表达出球,圆柱的体积和表面积,求出1nm=,利用二项式定理得到通项公式,求出常数项.【详解】设球的半径为R ,则球的体积为34π3R ,圆柱的底面积为2πR ,高为2R ,故圆柱的体积为23π22πR R R ⋅=,故332π342π3R m R ==,球的表面积为24πR ,圆柱的表面积为222π2π26πR R R R +⋅=,故226π34π2R n R ==,故1n m =,621x x ⎛⎫- ⎪⎝⎭展开式中的通项公式为()()6263166C 1C r r r r r rr T x x x ---+=-=-,令630r -=,解得2r =,故常数项为()22361C 15T =-=.故选:C6. 将函数sin 26y x π⎛⎫=+⎪⎝⎭的图象向右平移(0)m m >个单位长度,得到的图象对应的函数()y f x =在区间5,1212ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上单调递减,则m 的最小值为( )A.4πB.3πC.2πD.34π【答案】D 【解析】【分析】由三角函数的图象变换求得函数()y f x =的解析式,再根据正弦型函数的单调性,求得m 的取值,进而求得m 的最小值.【详解】由题意,将函数sin 26y x π⎛⎫=+⎪⎝⎭图象向右平移(0)m m >个单位长度,得到的图象对应的函数()sin(22)6y f x x m π==-+的图象,因为()f x 在区间5,1212ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上单调递减,所以2(221262m k ππππ⨯--+≥+且53222,1262m k k z ππππ⨯-+≤+∈,解得,44k m k k z ππππ--≤≤--∈,即4m k ππ=--,令1k =-,可得m 的最小值为34π.故选:D.7. 在等差数列{}n a 中,n S 是n a 的前n 项和,满足180S <,190S >,则有限项数列181912121819,,,,S S S S a a a a ⋅⋅⋅的中,最大项和最小项分别为( )A.918918,S S a a B.910910,S S a a C.19101910,S S a a D.19181918,S S a a 【答案】B 【解析】【分析】确定100a >,90a <,0d >,考虑19n ≤≤,1018n ≤≤,19n =三种情况,确定199199S S a a <,计算得到答案.【详解】()()1181891018902a a S a a +==+<,即9100a a +<,()1191910191902a a S a +==>,即100a >,故90a <,0d >,①当19n ≤≤,*N n ∈时,0n a <,0nS <,故0nnS a >,9maxnS S =,9minna a =,故99max n n S Sa a ⎧⎫=⎨⎬⎩⎭;②当1018n ≤≤,*N n ∈时,0n a >,0nS <,故0nnS a <,10maxnS S =,10minna a =,1010min n n S Sa a ⎧⎫=⎨⎬⎩⎭;③当19n =时,19190S a >且1918181919191911S S S a a a a +==+<,989899911S S a S a a a +==+>,故199199S S a a <;综上所述:181912121819,,,,S S S S a a a a ⋅⋅⋅中,最大项和最小项分别为910910,S S a a .故选:B.8. 已知函数()()0y f x x =≠满足()()()1f xy f x f y =+-,当1x >时,()1f x <,则( )A. ()f x 奇函数B. 若()211f x +>,则10x -<<C. 若()122f =,则()10244f =- D. 若122f ⎛⎫=⎪⎝⎭,则1101024f ⎛⎫= ⎪⎝⎭【答案】C 【解析】【分析】根据赋值法可得()11f =,()11f -=,进而可得()()f x f x -=,即可判断A ,根据函数单调性的定义可判断()()0y f x x =≠在()0,∞+上为减函数,即可求解B ,代值逐步求解即可判断CD.【详解】令1x =,1y =-,()()()1111f f f -=+--,所以()11f =;令=1x -,1y =-,()()()1111f f f =-+--则()11f -=.令1y =-,得()()f x f x -=,故()()0y f x x =≠为偶函数.A 错误,任取1x ,()20,x ∈+∞,12x x <,则211x x >,则()()()221111x f x f x f f x x ⎛⎫=+-< ⎪⎝⎭,故()()0y f x x =≠在()0,∞+上为减函数.由已知()211f x +>,可得()()211f x f +>,故211x +<,解得10x -<<,且12x ≠-.B 错误,若()122f =,则()()()()()1091024222110294f f f f f ==+-=-=-,C 正确,若122f ⎛⎫= ⎪⎝⎭,则21121322f f ⎛⎫⎛⎫=-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,421121522f f ⎛⎫⎛⎫=-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,5511116222f f f ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+-= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭,所以511211110242f f ⎛⎫⎛⎫=-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,故D 错误,故选:C .二、多项选择题:9. 已知在一次数学测验中,某校1000学生的成绩服从正态分布(100,100)N ,其中90分为及格线,120分为优秀线,则对于该校学生成绩,下列说法正确的有(参考数据:①()0.6827P X μσμσ-<≤+=;②(22)0.9545P X μσμσ-<≤+=;③(33)0.9973.)P X μσμσ-<≤+=( )A. 标准差为100B. 及格率超过86%为C. 得分在(]70,130内的人数约为997D. 得分低于80的人数和优秀的人数大致相等【答案】CD 【解析】【分析】利用正态分布中两个量μ和σ的意义,以及曲线的对称性即可判断各选项正误.【详解】由题意知,2100100μσ==,,A 10=,故A 错误;B :(1001010010)(90110)0.6827P X P X -<≤+=<≤=,()190[1(90110)]0.158652P X P X <=-<≤=,()901(90)0.841350.8686%P X P X ≥=-<=<=,故B 错误;C :(1003010030)(70130)0.9973P X P X -<≤+=<≤=,10000.9973997∴⨯≈人,故C 正确;D :(1002010020)(80120)0.9545P X P X -<≤+=<≤=,因为成绩服从标准正态分布,()()180120[1(80120)]0.022752P X P X P X ∴<=≥=-<≤=,故D 正确.故选:CD10. 已知函数()()()20)f x a x a x b a =--≠(的极大值点为x a =,则()A. 22a b <B. 2a ab<C. 若12()()0f x f x ''==,则12+0x x >D. 若12()()0f x f x ''==,则120x x >【答案】ABD 【解析】【分析】求得导函数()()()32f x a x a x b a '=---,令()0f x '=,x a =或23b ax +=由极大值点为x a =,讨论0,0a a ><得出,a b 关系,依次判断各选项即可得出结果.【详解】 ()()()20)f x a x a x b a =--≠(,∴()()()()()()2232f x a x a x b a x a a x a x b a '=--+-=---,令()0f x '=,x a =或23b a x +=,由题意可知,23b aa +≠. 函数()()()20)f x a x a x b a =--≠(的极大值点为x a =,∴023a b a a >⎧⎪+⎨>⎪⎩或023a b aa <⎧⎪+⎨<⎪⎩.即0b a >>或0b a <<.所以22a b <,A 正确,2a ab <,B 正确,12224+33b a b ax x a ++=+=,0b a >>时,12+0x x >正确,0b a <<时12+0x x >错误,则C 错误,12230x b a x a +⋅>=,D 正确.故选:ABD.11. 如图,正方体1111ABCD A B C D -的棱长为4,点E 、F 、G 分别在棱11D A 、11D C 、1A A 上,满足11111114D E D F D A D C ==,11(0)A GA Aλλ=>,记平面EFG 与平面11A B CD 的交线为l ,则( )A. 存在(0,1)λ∈使得平面EFG 截正方体所得截面图形为四边形B. 当34λ=时,三棱锥B EFG -体积为32C. 当34λ=时,三棱锥1A EFG -的外接球表面积为34πD. 当12λ=时,直线l 与平面ABCD【答案】BD 【解析】【分析】对于A ,对λ分情况讨论,图形展示即可;对于B , 当34λ=时,1111134A G A E A A A D ==,得出1//C B 平面 EFG ,利用等体积可求体积;对于C ,当34λ=时,三棱锥1A EFG -的外接球心在过线段EG 的中点,且垂直于平面11A D DA 的直线上,可求出r =,得表面积;对于D ,求出l 的方向向量与平面ABCD 法向量,利用向量公式可得答案.【详解】设正方体的棱长为4,以D 为原点,以DA 、DC 、1DD 所在的直线分别为x 轴,y 轴,z 轴,建立空间直角坐标系,如图所示:对于A 选项,1λ=时,G 在A 点,11111114D E D F D A D C ==,由11//EF A C 可知//EF AC ,所以截面EFG 即为四边形EFCA ;(0,1)λ∈由图形知,截面EFG 为五边形或六边形.故A 错误.对于B 选项,当34λ=时,1111134A G A E A A A D ==,所以11////EG D A C B ,所以1//C B 平面EFG ,11B EFG C EFG G C EF V V V ---==,又1GA ⊥平面1EFC ,所以11111133133322G C EF C EF V S GA -⎛⎫=⋅=⨯⨯⨯⨯= ⎪⎝⎭△,三棱锥B EFG -体积为32,故B 正确.对于C 选项,当34λ=时,11A G A E =且11A B ⊥平面1A EG ,所以根据球的性质容易判断,三棱锥1A EFG -的外接球的球心在过线段EG的中点,且垂直于平面11A D DA 的直线上,(1,0,4)E ,(4,0,1)G ,所以EG 的中点55,0,22M ⎛⎫ ⎪⎝⎭,可记球心55,,22O t ⎛⎫⎪⎝⎭,(0,1,4)F ,外接球的半径r OE OF ====52=t,r =,所以三棱锥1A EFG -的外接球表面积为43π,故C 错误.对于D 选项,当12λ=时,(4,4,0)B ,1(0,4,4)C ,(4,0,2)G ,(1,0,4)E ,(0,1,4)F ,所以1(4,0,4)BC =- ,(3,0,2)GE =- ,(1,1,0)EF =- ,设平面EFG 的一个法向量为()111,,p x y z =,则1111320p GE x z p EF x y ⎧⋅=-+=⎪⎨⋅=-+=⎪⎩ ,令12x =,则12y =,13z =,所以可取(2,2,3)p = ,由1⊥BC 平面11A B CD 知,平面11A B CD 的法向量为1(4,0,4)BC =-,记平面EFG 与平面11A B CD 的交线l 的一个方向向量为()222,,m x y z =,则2221222230440m p x y z p BC x z ⋅=++=⎧⎪⎨⋅=-+=⎪⎩ ,令22x =,则25y =-,22z =,所以可取(2,5,2)m =- ,又平面ABCD 的法向量为(0,0,1)n =,则2m n ⋅=r r,m =,1n =,设l 与平面ABCD 所成的角为θ,则sin cos ,m n m n m n θ⋅=〈〉===D 正确.故选:BD .三、填空题:12. 若曲线2y ax =与ln y x =有一条斜率为2的公切线,则a =___________.【答案】1ln 2e【解析】【分析】根据导数的几何意义以及切线方程的求解方法求解.【详解】设公切线在曲线2y ax =与ln y x =上的切点分别为1122()A x y B x y ,,(,),由ln y x =可得1y x '=,所以212x =,解得212x =,所以22ln ln 2y x ==-,则1(,ln 2)2B -,所以切线方程为1ln 22(2y x +=-,又由2y ax =,可得2y ax '=,所以122ax =,即11ax =,所以2111y ax x ==,又因为切点11(,)A x y ,也即11(,)A x x 在切线1ln 22()2y x +=-上,所以111ln 22()2x x +=-,解得1ln 21x =+,所以1111ln 21ln 2e a x ===+.故答案为:1ln 2e.13. 在ABC 中,角,,A B C 所对的边分别为,,a b c ,且满足cos cos 2cos b C c B a A +=,若ABC V的中线AD =,且4b c +=,则ABC V 的面积为_________.【解析】【分析】利用正弦边角关系及和角正弦公式、三角形内角性质整理化简可得π3A =,再由2AD AB AC =+ 及向量数量积运算律求得4bc =,最后应用面积公式求面积.【详解】由cos cos 2cos b C c B a A +=,得sin cos sin cos 2sin cos B C C B A A +=,即sin()sin 2sin cos B C A A A +==,因为sin 0A ≠,所以1cos 2A =,因为()0,πA ∈,所以π3A =,由2AD AB AC =+ ,两边平方()2221216b c bc b c bc bc =++=+-=-,所以4bc =,则1sin 2ABC bc S A == .14. 已知函数()223,0ln ,0x x x f x x x ⎧++≤=⎨>⎩,若存在实数1x ,2x ,3x 且123x x x <<,使得()()()123===f x f x f x a ,则()3123ln x x x x ++的最大值为______.【答案】3e【解析】【分析】根据题意作出函数y =f (x )的图象,依题意可得23a <≤,此时23123210e e x x x -≤<-<≤<<≤,且122x x +=-,故()3123ln x x x x ++可化简为()2e aa -+,利用导数研究其单调性进而可得其最值.【详解】根据题意作出函数y =f (x )的图象,如图所示,令2y =,解得1x =-或2e x =,令3y =,解得2x =-或0x =或3e x =,由题意可知:y a =与y =f (x )有三个交点,则23a <≤,此时23123210e e x x x -≤<-<≤<<≤,且122x x +=-,所以()()3123ln 2e ax x x x a ++=-+,令()()()2e23ag a a a =-+<≤,则()()1e 0ag a a =-+>'恒成立,所以()g a 在(]2,3单增,()g a 的最大值为()33e g =,即()3123ln x x x x ++的最大值为3e .四、解答题:15. 古希腊数学家阿基米德利用“逼近法”得到椭圆的面积等于圆周率π与椭圆的长半轴长、短半轴长的乘积.已知椭圆M 的中心为坐标原点,焦点1F ,2F 均在x 轴上,面积为2π,点⎛ ⎝在椭圆M 上.(1)求椭圆M 的标准方程;(2)经过点()1,0P -的直线l 与曲线M 交于A ,B 两点,OAB △与椭圆M 的面积比为25π,求直线l 的方程.【答案】(1)2214x y +=(2)10x y -+=或10x y ++=【解析】【分析】(1)由题意可得22π2π3,141ab a b =⎧⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩,解方程即可求出,a b ,即可求出椭圆M 的标准方程;(2)对直线l 的斜率是否存在进行讨论,当直线斜率存在时,通过将直线方程与椭圆方程联立,利用韦达定理结合三角形的面积公式求解直线l 的斜率,进而得出直线方程.【小问1详解】设椭圆M 的方程为:22221(0)x y a b a b+=>>,因为椭圆的面积为2π,点⎛ ⎝在椭圆M 上.所以22π2π3,141ab a b =⎧⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩解得:2,1a b ==,所以椭圆M 的标准方程为:2214x y +=.【小问2详解】因为经过点()1,0P -的直线l 与曲线M 交于A ,B 两点,当直线l的斜率不存在时,,1,A B ⎛⎛-- ⎝⎝,此时112OAB S =⨯= ,因为OAB △与椭圆M 的面积比为25π25π≠,即直线斜率存在;不妨设直线l 的方程为()1y k x =+,联立()22114y k x x y ⎧=+⎪⎨+=⎪⎩,消去y 并整理可得:()2222418440k x k x k +++-=,不妨设()()1122,,,A x y B x y ,则2121222844,1414k k x x x x k k--+=⋅=++,因为()()()1212122211214ky y k x k x k x x k k +=+++=++=+,()()()22121212122311114k y y k x k x k x x x x k-⋅=+⋅+=+++=+,所以12112OAB S y y =⨯⨯-==因为OAB △与椭圆M 的面积比为25π,2=5π,化简为424234168125k k k k +=++,即4211740k k --=,即()()2211710k k+-=,解得:1k =±,所以直线l 的方程为1y x =+或=1y x --,所以直线l 的方程为10x y -+=或10x y ++=.16. 在某地区进行高中学生每周户外运动调查,随机调查了1000名高中学生户外运动的时间(单位:小时),得到如下样本数据的频率分布直方图.(1)求a 的值,估计该地区高中学生每周户外运动的平均时间;(同一组数据用该区间的中点值作代表)(2)为进一步了解这1000名高中学生户外运动的时间分配,在(]14,16,(]16,18两组内的学生中,采用分层抽样的方法抽取了5人,现从这5人中随机抽取3人进行访谈,记在(]14,16内的人数为X ,求X 的分布列和期望;(3)以频率估计概率,从该地区的高中学生中随机抽取8名学生,用“()8P k ”表示这8名学生中恰有k 名学生户外运动时间在(]8,10内的概率,当()8P k 最大时,求k 的值.【答案】(1)0.1a =,平均时间为9.16小时 (2)分布列见解析,期望()125E X = (3)2k =【解析】【分析】(1)根据频率和为1,可得a ,再根据平均数公式直接计算平均数即可;(2)分别计算时间在(]14,16,(]16,18的频数,结合分层抽样可得两组分别抽取人,根据超几何分布的概率公式分别计算概率,可得分布列与期望;(3)根据频率分布直方图可知运动时间在(]8,10内的频率,根据二项分布的概率公式可得()8P k ,根据最值可列不等式,解不等式即可.【小问1详解】由已知()20.020.030.050.050.150.050.040.011a ++++++++=,解得0.1a =,所以平均数为10.0430.0650.170.190.3⨯+⨯+⨯+⨯+⨯110.2130.1150.081706290.1.+++⨯=⨯+⨯⨯.【小问2详解】这1000名高中学生户外运动时间分配,在(]14,16,(]16,18两组内的学生分别有10000.0880⨯=人,和10000.0220⨯=人;所以根据分层抽样可知5人中在(]14,16的人数为80548020⨯=+人,在(]16,18内的人数为541-=人,所以随机变量X 的可能取值有2,3,所以()2435C 32C 5P X ===,()3435C 23C 5P X ===,则分布列为X 23的P3525期望()321223555E X =⨯+⨯=;【小问3详解】由频率分布直方图可知运动时间在(]8,10内的频率为30.1520.310⨯==,则()888883337C 1C 10101010kkkkk k P k --⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=⋅-=⋅⋅ ⎪ ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭,若()8P k 为最大值,则()()()()888811P k P k P k P k ⎧≥+⎪⎨≥-⎪⎩,即8171888191883737C C 101010103737C C 10101010k k k kk k k k k kk k -+-+----⎧⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⋅⋅≥⋅⋅⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎨⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪⋅⋅≥⋅⋅ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎩,即1713810110131710910k k k k ⎧⋅≥⋅⎪⎪-+⎨⎪⋅≥⋅⎪-⎩,解得1.7 2.7k ≤≤,又N k ∈,且08k ≤≤,则2k =.17. 记ABC V 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,已知()()sin sin sin sin C A B B C A -=-.(1)求A 取值的范围;(2)若2a =,求ABC V 周长的最大值;(3)若2,2b A B ==,求ABC V 的面积.【答案】(1)π(0,]3A ∈; (2)6; (3)2.【解析】【分析】(1)根据题意利用正弦定理结合三角恒等变换分析可得2cos 2a A bc=,在利用余弦定理结合基本不等式分析运算即可;(2)由(1)可得22228b c a +==,结合基本不等式分析运算;(3)根据题意结合正弦定理可求得,,A B C ,利用正弦定理以及面积公式分析运算.【小问1详解】由题设sin (sin cos cos sin )sin (sin cos cos sin )C A B A B B C A C A -=-,所以sin sin cos sin cos sin sin sin cos sin cos sin C A B C A B B C A B C A -=-,sin (sin cos sin cos )sin sin()2sin sin cos A C B B C A B C B C A +=+=,又πA B C ++=,则2sin 2sin sin cos A B C A =,根据正弦边角关系,易得22cos a bc A =,则2cos 2a A bc=,又222cos 2b c a A bc+-=,则22222b c a bc +=≥,当且仅当b c =时取等号,所以21cos 22a A bc =≥,结合(0,π)A ∈,可得π(0,]3A ∈;【小问2详解】由(1)有22228b c a +==,又222()2b c b c bc +=+-,又222222b c a bc a bc +=≥⇒≥,则222()2()2b c bc b c a +-≥+-,所以228()8()164b c b c b c ≥+-⇒+≤⇒+≤,当且仅当2b c ==取等号,所以ABC V 周长的最大值6.【小问3详解】由2A B =,且()()sin sin sin sin C A B B C A -=-,所以()sin sin sin sin C B B C A =-,而sin 0B ≠,则()sin sin C C A =-,由,(0,π)A C ∈,显然C C A ≠-,故πC C A +-=,即π2AC +=,结合πA B C ++=,可得ππ5π,,488A B C ===,由2b =,而ππ2sin()sin 228ππsin sin sin sin tan 88c b b C c C B B +=⇒===,由2π2tan π8tan 1π41tan 8==-,整理得2ππtan 2tan 1088+-=,可得πtan 18=-(负值舍),所以1)c ==+,故11sin 21)222ABC S bc A ==⨯⨯+=+ 18. 如图,正方形AMDE 的边长为2,B ,C 分别为AM ,MD 的中点.在五棱锥P ABCDE -中,F 为棱PE 上一点,平面ABF 与棱PD ,PC 分别交于点G ,H .(1)求证:AB FG ∥;(2)若PA ⊥底面ABCDE ,且PA AE =,直线BC 与平面ABF 所成角为π6.(i )确定点F 位置,并说明理由;(ii )求线段PH 的长.【答案】(1)证明见解析(2)(i )F 为PE 中点;理由见解析(ii )2.【解析】【分析】(1)先由线面平行的判定定理证明//AB 平面PDE ,再由性质定理得到;(2)(i )建立如图所示坐标系,求出平面ABF 的一个法向量,代入空间线面角的向量公式求解即可;(ii )设点H 的坐标为(),,u v w ,由向量共线可设()01PH PC λλ=<<可得到2,,22u v w λλλ===-,再根据0n AH ⋅= 求出λ,最后计算模长即可.【小问1详解】在正方形AMDE 中,//AB DE ,又AB ⊄平面,PDE DE ⊂平面PDE ,所以//AB 平面PDE ,又AB ⊂平面ABFG ,平面ABFG ⋂平面PDE FG =,则AB FG ∥;【小问2详解】(i )当F 为PE 中点时,有直线BC 与平面ABF 所成角为π6,证明如下:由PA ⊥平面ABCDE ,可得,,PA AB PA AE ⊥⊥建立空间直角坐标系A xyz -,如图所示:的则()()()()0,0,0,1,0,0,2,1,0,0,0,2A B C P ,又F 为PE 中点,则()()()()0,1,1,1,1,0,1,0,0,0,1,1F BC AB AF ===,设平面ABF 的一个法向量为n =(x,y,z ),则有0n AB n AF ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩,即00x y z =⎧⎨+=⎩,令1z =,则1y =-,则平面ABF 的一个法向量为()0,1,1n =-,设直线BC 与平面ABF 所成角为α,则||1sin |cos ,|2||||n BC n BC n BC α⋅=<>===,故当F 为PE 中点时,直线BC 与平面ABF 所成角的大小为π6.(ii )设点H 的坐标为(),,u v w ,因为点H 在棱PC 上,所以可设()01PH PC λλ=<<,即()(),,22,1,2u v w λ-=-,所以2,,22u v w λλλ===-,因为()0,1,1n =-是平面ABFGH 的法向量,所以0n AH ⋅= ,即()()0,1,12,,220λλλ-⋅-=,解得23λ=,故422,,333H ⎛⎫⎪⎝⎭,则424,,333PH ⎛⎫=- ⎪⎝⎭,所以2PH ==.19. 已知数列{}n a 的前n 项和()()113n n S a n *=-∈N .若1423log n n b a +=,且数列{}nc 满足n n n c a b =⋅.(1)求证:数列{}n b 是等差数列;(2)求证:数列{}n c 的前n 项和23n T <;(3)若()2114n c t t ≤+-对一切n *∈N 恒成立,求实数t 的取值范围.【答案】(1)证明见解析(2)证明见解析 (3)(][),21,-∞-+∞ 【解析】【分析】(1)由n S 与n a 的关系,仿写作差后求出数列{}n a 的通项,再代入所给方程求出数列{}n b 的通项即可;(2)等差与等比数列相乘求和,采用错位相减法,乘以等比数列的公比,再求和即可;(3)先证明数列n c 为递减数列,求出最大值,再解一元二次不等式求解即可;【小问1详解】由题意知1133n n S a =-,当2n ≥时,111133n n n n n a S S a a --=-=-,所以114n n a a -=.当1n =时,1111133S a a =-=,所以114a =,所以数列{}n a 是以14为首项,14为公比的等比数列,所以()14nn a n *⎛⎫=∈ ⎪⎝⎭N .因为1423log n n b a +=,所以114413log 23log 2324nn n b a n ⎛⎫=-=-=- ⎪⎝⎭,所以11b =,令()11n b b n d =+-,可得3d =,所以数列{}n b 是以1为首项,3为公差的等差数列.【小问2详解】由(1)知()1324nn n n c a b n ⎛⎫=⋅=⨯- ⎪⎝⎭,所以()()211211111435324444n n n n T c c c n n -⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+++=⨯+⨯++⨯-+⨯- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭ ,所以()()2311111114353244444n n n T n n +⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=⨯+⨯++⨯-+⨯- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭,两式相减,可得()231311111133332444444n n n T n +⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=⨯+⨯+⨯++⨯-⨯- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭ ()21111114411113233214424414n n n n n n -++⎡⎤⎛⎫⎛⎫-⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭-⎢⎥⎛⎫⎣⎦=+⨯-⨯-=-- ⎪⎝⎭-,所以2321334n n n T +⎛⎫=-⨯ ⎪⎝⎭,所以23n T <.【小问3详解】若()2114n c t t ≤+-对一切n *∈N 恒成立,只需要n c 的最大值小于或等于()2114t t +-.因为()()111119931320444n nn n n n c c n n +++-⎛⎫⎛⎫-=+⨯-+⨯=≤ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以1234c c c c =>>> ,所以数列{}n c 的最大项为1c 和2c ,且1214c c ==.所以()211144t t ≤+-,即220t t +-≥,解得1t ≥或2t ≤-,即实数t 的取值范围是(][),21,-∞-+∞ .。