2012年上海高考数学(理科)试卷
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2012年上海高考数学(理科)试卷一、填空题(本大题共有14题,满分56分)1.计算:ii+-13= (i 为虚数单位).2.若集合}012|{>+=x x A ,}21|{<-=x x B ,则B A = .3.函数1sin cos 2)(-=x xx f 的值域是 .4.若)1,2(-=是直线l 的一个法向量,则l 的倾斜角的大小为 (结果用反三角函数值表示). 5.在6)2(xx -的二项展开式中,常数项等于 . 6.有一列正方体,棱长组成以1为首项,21为公比的等比数列,体积分别记为V 1,V 2,…,V n ,…,则=+++∞→)(lim 21n n V V V .7.已知函数||)(a x e x f -=(a 为常数).若)(x f 在区间[1,+∞)上是增函数,则a 的取值范 围是 .8.若一个圆锥的侧面展开图是面积为2π的半圆面,则该圆锥的体积为 . 9.已知2)(x x f y +=是奇函数,且1)1(=f .若2)()(+=x f x g ,则=-)1(g . 10.如图,在极坐标系中,过点)0,2(M 的直线l 与极轴的夹角6πα=.若将l 的极坐标方程写成)(θρf =的形式,则 =)(θf .11.三位同学参加跳高、跳远、铅球项目的比赛.若每人都选择其中两个项目,则有且仅有两人选择的项目完全相同的概率是 (结果用最简分数表示). 12.在平行四边形ABCD 中,∠A=3π, 边AB 、AD 的长分别为2、1. 若M 、N 分别是边BC 、CD 上的点,||||CD BC =,则AN AM ⋅的取值范围是 .13.已知函数)(x f y =的图像是折线段ABC ,若中A (0,0),B (21,5),C (1,0). 函数)10()(≤≤=x x xf y 的图像与x 轴围成的图形的面积为 .14.如图,AD 与BC 是四面体ABCD 中互相垂直的棱,BC=2.若AD=2c ,且AB+BD=AC+CD=2a ,其中a 、c 为常数,则四面体ABCD 的体积的最大值是 .二、选择题(本大题共有4题,满分20分)15.若i 21+是关于x 的实系数方程02=++c bx x 的一个复数根,则 ( )(A )3,2==c b . (B )3,2=-=c b . (C )1,2-=-=c b .(D )1,2-==c b . 16.在ABC ∆中,若C B A 222sin sin sin <+,则ABC ∆的形状是( )(A )锐角三角形. (B )直角三角形. (C )钝角三角形. (D )不能确定. 17.设443211010≤<<<≤x x x x ,5510=x . 随机变量1ξ取值1x 、2x 、3x 、4x 、5x 的概率均为0.2,随机变量2ξ取值221x x +、232x x +、243x x +、254x x +、215x x +的概率也为0.2.若记1ξD 、2ξD 分别为1ξ、2ξ的方差,则 ( )(A )1ξD >2ξD . (B )1ξD =2ξD . (C )1ξD <2ξD . (D )1ξD 与2ξD 的大小关系与1x 、2x 、3x 、4x 的取值有关.18.设251sin πnn n a =,n n a a a S +++= 21. 在10021,,,S S S 中,正数的个数是 ( )(A )25. (B )50. (C )75. (D )100.ABCD三、解答题(本大题共有5题,满分74分)19.如图,在四棱锥P -ABCD 中,底面ABCD 是矩形, P A ⊥底面ABCD ,E 是PC 的中点.已知AB=2, AD=22,P A=2.求:(1)三角形PCD 的面积;(6分)(2)异面直线BC 与AE 所成的角的大小.(6分)20.已知函数)1lg()(+=x x f .(1)若1)()21(0<--<x f x f ,求x 的取值范围;(6分)(2)若)(x g 是以2为周期的偶函数,且当10≤≤x 时,有)()(x f x g =,求函数)(x g y =])2,1[(∈x 的反函数.(8分)A BCDPE21.海事救援船对一艘失事船进行定位:以失事船的当前位置为原点,以正北方向为y 轴 正方向建立平面直角坐标系(以1海里为单位长度),则救援船恰在失事船的正南方向12海里A 处,如图. 现假设:①失事船的移动路径可视为抛物线24912x y =;②定位后救援船即刻沿直线匀速前往救援;③救 援船出发t 小时后,失事船所在位置的横坐标为t 7.(1)当5.0=t 时,写出失事船所在位置P 的纵坐标. 若此时两船恰好会合,求救援船速度的大小和方向;(6分)(2)问救援船的时速至少是多少海里才能追上失事船?(822.在平面直角坐标系xOy 中,已知双曲线12:221=-y x C .(1)过1C 的左顶点引1C 的一条渐近线的平行线,求该直线与另一条渐近线及x 轴围成的三角形的面积;(4分)(2)设斜率为1的直线l 交1C 于P 、Q 两点,若l 与圆122=+y x 相切,求证: OP ⊥OQ ;(6分)(3)设椭圆14:222=+y x C . 若M 、N 分别是1C 、2C 上的动点,且OM ⊥ON , 求证:O 到直线MN 的距离是定值.(6分)23.对于数集},,,,1{21n x x x X -=,其中n x x x <<<< 210,2≥n ,定义向量集},),,(|{X t X s t s a a Y ∈∈==. 若对于任意Y a ∈1,存在Y a ∈2,使得021=⋅a a ,则称X具有性质P . 例如}2,1,1{-=X 具有性质P .(1)若x >2,且},2,1,1{x -,求x 的值;(4分)(2)若X 具有性质P ,求证:1∈X ,且当x n >1时,x 1=1;(6分)(3)若X 具有性质P ,且x 1=1,x 2=q (q 为常数),求有穷数列n x x x ,,,21 的通 项公式.(8分)2012年上海高考数学(理科)试卷解答一、填空题(本大题共有14题,满分56分)1.计算:ii+-13= 1-2i (i 为虚数单位).2.若集合}012|{>+=x x A ,}21|{<-=x x B ,则B A =)3,(21- . 3.函数1sin cos 2)(-=x xx f 的值域是],[35-- . 4.若)1,2(-=是直线l 的一个法向量,则l 的倾斜角的大小为 arctan2 (结果用反三角函数值表示). 5.在6)2(xx -的二项展开式中,常数项等于 -160 . 6.有一列正方体,棱长组成以1为首项,21为公比的等比数列,体积分别记为V 1,V 2,…,V n ,…,则=+++∞→)(lim 21n n V V V 78 .7.已知函数||)(a x e x f -=(a 为常数).若)(x f 在区间[1,+∞)上是增函数,则a 的取值范围是 (-∞, 1] . 8.若一个圆锥的侧面展开图是面积为2π的半圆面,则该圆锥的体积为π3 .9.已知2)(x x f y +=是奇函数,且1)1(=f .若2)()(+=x f x g ,则=-)1(g -1 .10.如图,在极坐标系中,过点)0,2(M 的直线l6πα=.若将l 的极坐标方程写成)(θρf =的形式,则 =)(θf )sin(16θπ- . 11.三位同学参加跳高、跳远、铅球项目的比赛.若每人都选择其中两个项目,则有且仅有两人选择的项目完全相同的概率是32(结果用最简分数表示). 12.在平行四边形ABCD 中,∠A=3π, 边AB 、AD 的长分别为2、1. 若M 、N 分别是边BC 、CD 上的点,||||CD BC ,则AN AM ⋅的取值范围是 [2, 5] . 13.已知函数)(x f y =的图像是折线段ABC ,若中A (0,0),B (21,5),C (1,0). 函数)10()(≤≤=x x xf y 的图像与x 轴围成的图形的面积为45. 14.如图,AD 与BC 是四面体ABCD 中互相垂直的棱,BC=2.若AD=2c ,且AB+BD=AC+CD=2a ,其中a 、c 为常数,则四面体ABCD 的体积的最大值是12232--c a c . 二、选择题(本大题共有4题,满分20分)BCD15.若i 21+是关于x 的实系数方程02=++c bx x 的一个复数根,则 ( B )(A )3,2==c b . (B )3,2=-=c b . (C )1,2-=-=c b .(D )1,2-==c b . 16.在ABC ∆中,若C B A 222sin sin sin <+,则ABC ∆的形状是 ( C )(A )锐角三角形. (B )直角三角形. (C )钝角三角形. (D )不能确定.17.设443211010≤<<<≤x x x x ,5510=x . 随机变量1ξ取值1x 、2x 、3x 、4x 、5x 的概率均为0.2,随机变量2ξ取值221x x +、232x x +、243x x +、254x x +、215x x +的概率也为0.2.若记1ξD 、2ξD 分别为1ξ、2ξ的方差,则 ( A )(A )1ξD >2ξD . (B )1ξD =2ξD . (C )1ξD <2ξD . (D )1ξD 与2ξD 的大小关系与1x 、2x 、3x 、4x 的取值有关.18.设251sin πnn n a =,n n a a a S +++= 21. 在10021,,,S S S 中,正数的个数是 ( D ) (A )25. (B )50. (C )75. (D )100. 三、解答题(本大题共有5题,满分74分)19.如图,在四棱锥P -ABCD 中,底面ABCD 是矩形,P A ⊥底面ABCD ,E 是PC 的中点.已知AB=2, AD=22,P A=2.求: (1)三角形PCD 的面积;(6分)(2)异面直线BC 与AE 所成的角的大小.(6分)[解](1)因为P A ⊥底面ABCD ,所以P A ⊥CD ,又AD ⊥CD ,所以CD ⊥平面P AD , 从而CD ⊥PD . ……3分 因为PD=32)22(222=+,CD =2,所以三角形PCD 的面积为3232221=⨯⨯. (2)[解法一]如图所示,建立空间直角坐标系, 则B (2, 0, 0),C (2, 22,0),E (1, 2, 1),)1,2,1(=AE ,)0,22,0(=BC . ……8 设与的夹角为θ,则222224||||cos ===⨯⋅BC AE BC AE θ,θ=4π. 由此可知,异面直线BC 与AE 所成的角的大小是4π ……12分 [解法二]取PB 中点F ,连接EF 、AF ,则 EF ∥BC ,从而∠AEF (或其补角)是异面直线 BC 与AE 所成的角 ……8分在AEF ∆中,由EF =2、AF =2、AE =2知AEF ∆是等腰直角三角形,所以∠AEF =π. A BCD PEyA B D P EF因此异面直线BC 与AE 所成的角的大小是4π ……12分 20.已知函数)1lg()(+=x x f .(1)若1)()21(0<--<x f x f ,求x 的取值范围;(6分)(2)若)(x g 是以2为周期的偶函数,且当10≤≤x 时,有)()(x f x g =,求函数)(x g y =])2,1[(∈x 的反函数.(8分) [解](1)由⎩⎨⎧>+>-01022x x ,得11<<-x .由1lg )1lg()22lg(0122<=+--<+-x xx x 得101122<<+-x x . ……3分 因为01>+x ,所以1010221+<-<+x x x ,3132<<-x . 由⎩⎨⎧<<-<<-313211x x 得3132<<-x . ……6分 (2)当x ∈[1,2]时,2-x ∈[0,1],因此)3lg()2()2()2()(x x f x g x g x g y -=-=-=-==. ……10分 由单调性可得]2lg ,0[∈y .因为yx 103-=,所以所求反函数是x y 103-=,]2lg ,0[∈x . ……14分21.海事救援船对一艘失事船进行定位:以失事船的当前位置为原点,以正北方向为y 轴 正方向建立平面直角坐标系(以1海里为单位长度),则救援船恰在失事船的正南方向12海 里A 处,如图. 现假设:①失事船的移动路径可视为抛物线24912x y =;②定位后救援船即刻沿直线匀速前往救援;③救 援船出发t 小时后,失事船所在位置的横坐标为.(1)当5.0=t 时,写出失事船所在位置P 的纵坐标. 若此时两船恰好会合,求救援船速度的大小和方向;(6分)(2)问救援船的时速至少是多少海里才能追上失事船?(8[解](1)5.0=t 时,P 的横坐标x P =277=t ,代入抛物线方程y = 中,得P 的纵坐标y P =3. ……2分由|AP |=2949,得救援船速度的大小为949海里/时. ……4分由tan ∠OAP =30712327=+,得∠OAP =arctan 7,故救援船速度的方向为北偏东arctan 7弧度. ……6分(2)设救援船的时速为v 海里,经过t 小时追上失事船,此时位置为)12,7(2t t . 由222)1212()7(++=t t vt ,整理得337)(1442122++=tt v .……10分因为2212≥+t t ,当且仅当t =1时等号成立,所以22253372144=+⨯≥v ,即25≥v .因此,救援船的时速至少是25海里才能追上失事船. ……14分 22.在平面直角坐标系xOy 中,已知双曲线12:221=-y x C .(1)过1C 的左顶点引1C 的一条渐近线的平行线,求该直线与另一条渐近线及x 轴围成的三角形的面积;(4分)(2)设斜率为1的直线l 交1C 于P 、Q 两点,若l 与圆122=+y x 相切,求证: OP ⊥OQ ;(6分) (3)设椭圆14:222=+y x C . 若M 、N 分别是1C 、2C 上的动点,且OM ⊥ON , 求证:O 到直线MN 的距离是定值.(6分) [解](1)双曲线1:2112=-y C x ,左顶点)0,(22-A ,渐近线方程:x y 2±=.过点A 与渐近线x y 2=平行的直线方程为)(222+=x y ,即12+=x y .解方程组⎩⎨⎧+=-=122x y x y ,得⎪⎩⎪⎨⎧=-=212y x . ……2分所以所求三角形的面积1为21||||==y OA S . ……4分(2)设直线PQ 的方程是b x y +=.因直线与已知圆相切,故12||=b ,即22=b . ……6分由⎩⎨⎧=-+=1222y x b x y ,得01222=---b bx x . 设P (x 1, y 1)、Q (x 2, y 2),则⎩⎨⎧--==+1222121b x x bx x . 又2,所以221212121)(2b x x b x x y y x x OQ OP +++=+=⋅022)1(2222=-=+⋅+--=b b b b b ,故OP ⊥OQ . ……10分(3)当直线ON 垂直于x 轴时, |ON |=1,|OM |=22,则O 到直线MN 的距离为33.当直线ON 不垂直于x 轴时,设直线ON 的方程为kx y =(显然22||>k ),则直线OM 的方程为x y k1-=. 由⎩⎨⎧=+=1422y x kx y ,得⎪⎩⎪⎨⎧==++22242412k k k y x ,所以22412||k k ON ++=.同理121222||-+=k k OM . ……13分设O 到直线MN 的距离为d ,因为22222||||)|||(|ON OM d ON OM =+, 所以3133||1||1122222==+=++k k ON OM d ,即d =33.综上,O 到直线MN 的距离是定值. ……16分 23.对于数集},,,,1{21n x x x X -=,其中n x x x <<<< 210,2≥n ,定义向量集},),,(|{X t X s t s a a Y ∈∈==. 若对于任意Y a ∈1,存在Y a ∈2,使得021=⋅a a ,则称X 具有性质P . 例如}2,1,1{-=X 具有性质P .(1)若x >2,且},2,1,1{x -,求x 的值;(4分)(2)若X 具有性质P ,求证:1∈X ,且当x n >1时,x 1=1;(6分) (3)若X 具有性质P ,且x 1=1,x 2=q (q 为常数),求有穷数列n x x x ,,,21 的通 项公式.(8分)[解](1)选取)2,(1x a =,Y 中与1a 垂直的元素必有形式),1(b -. ……2分 所以x =2b ,从而x =4. ……4分 (2)证明:取Y x x a ∈=),(111.设Y t s a ∈=),(2满足021=⋅a a .由0)(1=+x t s 得0=+t s ,所以s 、t 异号.因为-1是X 中唯一的负数,所以s 、t 中之一为-1,另一为1,故1∈X . ……7分 假设1=k x ,其中n k <<1,则n x x <<<101.选取Y x x a n ∈=),(11,并设Y t s a ∈=),(2满足021=⋅a a ,即01=+n tx sx , 则s 、t 异号,从而s 、t 之中恰有一个为-1. 若s =-1,则2,矛盾;若t =-1,则n n x s sx x ≤<=1,矛盾.所以x 1=1. ……10分(3)[解法一]猜测1-=i i q x ,i =1, 2, …, n . ……12分 记},,,1,1{2k k x x A -=,k =2, 3, …, n . 先证明:若1+k A 具有性质P ,则k A 也具有性质P.任取),(1t s a =,s 、t ∈k A .当s 、t 中出现-1时,显然有2a 满足021=⋅a a ; 当1-≠s 且1-≠t 时,s 、t ≥1.因为1+k A 具有性质P ,所以有),(112t s a =,1s 、1t ∈1+k A ,使得021=⋅a a ,从而1s 和1t 中有一个是-1,不妨设1s =-1.假设1t ∈1+k A 且1t ∉k A ,则11+=k x t .由0),1(),(1=-⋅+k x t s ,得11++≥=k k x tx s ,与s ∈k A 矛盾.所以1t ∈k A .从而k A 也具有性质P. ……15分现用数学归纳法证明:1-=i i q x ,i =1, 2, …, n . 当n =2时,结论显然成立;假设n=k 时,},,,1,1{2k k x x A -=有性质P ,则1-=i i q x ,i =1, 2, …, k ; 当n=k +1时,若},,,,1,1{121++-=k k k x x x A 有性质P ,则},,,1,1{2k k x x A -=也有性质P ,所以},,,,1,1{111+-+-=k k k x q q A .取),(11q x a k +=,并设),(2t s a =满足021=⋅a a ,即01=++qt s x k .由此可得s 与t 中有且只有一个为-1.若1-=t ,则1,不可能;所以1-=s ,k k k q q q qt x =⋅≤=-+11,又11-+>k k q x ,所以k k q x =+1. 综上所述,1-=i i qx 1-=i i q x ,i =1, 2, …, n . ……18分[解法二]设),(111t s a =,),(222t s a =,则021=⋅a a 等价于2211st t s -=.记|}|||,,|{t s X t X s B ts >∈∈=,则数集X 具有性质P 当且仅当数集B 关于 原点对称. ……14分注意到-1是X 中的唯一负数,},,,{)0,(32n x x x B ---=-∞ 共有n -1个数,所以),0(∞+ B 也只有n -1个数. 由于1221x x x x x x x x n n n n n n <<<<-- ,已有n -1个数,对以下三角数阵1221x x x x x x x x n n n n n n <<<<--113121x x x x x x n n n n n -----<<<……12x x 注意到12111x x x x x x n n >>>- ,所以12211x x x x x x n n n n===--- ,从而数列的通项公式为111)(12--==k k x xk q x x ,k =1, 2, …, n . ……18分。