2020_2021学年高中数学模块综合测评新人教A版必修4
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模块综合测评(时间120分钟,满分150分)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.若cos α=13,则cos 2α=( )A.429B .-429C.79D .-79D [cos 2α=2cos 2α-1=2×⎝ ⎛⎭⎪⎫132-1=-79,故选D.]2.已知扇形的圆心角为2π3弧度,半径为2,则扇形的面积是( )A.8π3B.43 C .2πD.4π3D [扇形的面积S =12×2π3×22=4π3.]3.已知sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-π12=13,则cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+5π12的值等于( ) A.13 B.223C .-13D .-223C [cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+5π12=cos ⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝⎛⎭⎪⎫α-π12+π2=-sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-π12=-13,故选C.] 4.设向量a =(2tan α,tan β),向量b =(4,-3),且a +b =0,则tan(α+β)=( ) A.17 B .-15C.15D .-17A [∵a +b =(2tan α+4,tan β-3)=0,∴⎩⎪⎨⎪⎧2tan α+4=0,tan β-3=0,∴tan α=-2,tan β=3,∴tan(α+β)=tan α+tan β1-tan αtan β=-2+31--2×3=17.]5.已知函数f (x )=sin x +cos x ,g (x )=2cos x ,动直线x =t 与f (x )和g (x )的图象分别交于A ,B 两点,则|AB |的取值范围是( )A .[0,1]B .[0,2]C .[0,2]D .[1,2]B [题意得|AB |=|f (t )-g (t )|=|sin t -cos t |=⎪⎪⎪⎪⎪⎪2sin ⎝⎛⎭⎪⎫t -π4∈[0,2].故选B.]6.已知tan θ2=23,则1-cos θ+sin θ1+cos θ+sin θ的值为( )A.23 B .-23C.32D .-32A [1-cos θ+sin θ1+cos θ+sin θ=2sin2θ2+2sin θ2cos θ22cos 2θ2+2sin θ2cosθ2=tan θ2=23.]7.为了得到函数y =2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π4的图象,只要把函数y =2cos 2x 图象上所有的点( )A .向左平行移动π8个单位长度B .向右平行移动π8个单位C.向左平行移动π4个单位长度D .向右平行移动π4个单位B [只要把函数y = 2 cos 2x 图象上所有的点,向右平行移动π8个单位,可得函数y = 2 sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π4的图象, 故选B.]8.已知函数f (x )=A sin(ωx +φ)(A >0,ω>0,|φ|<π2,x ∈R )在一个周期内的图象如图所示,则y =f (x )的解析式是( )A .f (x )=4sin ⎝⎛⎭⎪⎫3x -π4 B .f (x )=4sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫43x +π3 C.f (x )=4sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫3x +π4 D .f (x )=4sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫43x -π3B [由图象知函数的最大值为A =4,T 4=π8-⎝ ⎛⎭⎪⎫-π4=3π8.即T =3π2=2πω,即ω=43,即f (x )=4sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫43x +φ, 由五点对应法得43×⎝ ⎛⎭⎪⎫-π4+φ=0,得φ=π3,得f (x )=4sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫43x +π3,故选B.]9.已知f (x )=1+sin 2x2,若a =f (lg 5),b =f (lg 0.2),则下列正确的是( )A .a +b =0B .a -b =0C .a +b =1D .a -b =1C [∵b =f (lg 0.2)=f (-lg 5),∴f (x )+f (-x )=1+sin 2x 2+1+sin -2x2=1,∴a +b =f (lg 5)+f (-lg 5)=1.]10.如图,设P 为△ABC 内一点,且AP →=14AB →+15AC →,BM →=34BA →,CN →=45CA →,则△PMB 的面积与△ABC 的面积之比等于( )A .1∶5B .2∶5C .3∶20D .7∶20C [由题可知AM →=14AB →,AN →=15AC →,则AP →=AM →+AN →,由平行四边形法则可知NP →∥AB →,AN →∥MP →,所以S △PMB S △ABC =|PM →|·|MB →||AB →|·|AC →|=15×34=320.]11.函数f (x )=cos x +cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -π3的一个单调递增区间为( )A.⎣⎢⎡⎦⎥⎤-5π6,π6B.⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,5π6C.⎣⎢⎡⎦⎥⎤-π,-π6 D.⎣⎢⎡⎦⎥⎤π6,π A [函数f (x )=cos x +cos ⎝⎛⎭⎪⎫x -π3=cos x +12cos x +32sin x=3sin ⎝⎛⎭⎪⎫x +π3,令-π2+2k π≤x +π3≤2k π+π2(k ∈Z ),解得-5π6+2k π≤x ≤2k π+π6,当k =0时,函数的单调递增区间为⎣⎢⎡⎦⎥⎤-5π6,π6.故选A.]12.在△ABC 中,A ,B ,C 是其三个内角,设f (B )=4sin B ·cos 2⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-B 2+cos 2B ,当f (B )-m <2恒成立时,实数m 的取值范围是( )A .m <1B .m >-3C .m <3D .m >1D [f (B )=4sin B cos 2⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-B 2+cos 2B=4sin B ·1+cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2-B 2+cos 2B=2sin B (1+sin B )+(1-2sin 2B ) =2sin B +1.∵f (B )-m <2恒成立, ∴2sin B +1-m <2恒成立, 即m >2sin B -1恒成立. ∵0<B <π, ∴0<sin B ≤1,∴-1<2sin B -1≤1,故m >1.]二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分,将答案填在题中的横线上) 13.已知OA →=(-2,1), OB →=(0,2),且AC →∥OB →,BC →⊥AB →,则点C 的坐标是 . (-2,6) [设C (x ,y ),则AC →=(x +2,y -1),B C →=(x ,y -2),AB →=(2,1).由AC →∥OB →,BC →⊥AB →,得⎩⎪⎨⎪⎧2x +2=0,2x +y -2=0,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =-2,y =6,∴点C 的坐标为(-2,6).]14.将函数y =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π3的图象上的所有点向右平移π6个单位,再将图象上所有点的横坐标变为原来的12倍(纵坐标不变),则所得的图象的函数解析式为 .y =sin 4x [y =sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x +π3的图象上的所有点向右平移π6个单位得y =sin ⎣⎢⎡⎦⎥⎤2⎝⎛⎭⎪⎫x -π6+π3=sin 2x ,再将图象上所有点的横坐标变为原来的12倍(纵坐标不变)得y =sin 4x .]15.设α是第二象限角,P (x,4)为其终边上一点,且cos α=x5,则tan 2α= .247[因为α是第二象限角,P (x,4)为其终边上的一点,所以x <0, 因为cos α=x 5=xx 2+16,所以x =-3,所以tan α=y x =-43,所以tan 2α=2tan α1-tan 2α=247.] 16.如图,在等腰△ABC 中,D 为底边BC 的中点,E 为AD 的中点,直线BE 与边AC 交于点F ,若AD =BC =4,则AB →·CF →= .-8 [以点D 为原点,以BC 为x 轴建立平面直角坐标系;则A (0,4),B (-2,0),C (2,0),E (0,2),直线AC 的方程为2x +y -4=0; 直线BE 的方程为x -y +2=0;由⎩⎪⎨⎪⎧2x +y -4=0x -y +2=0得⎩⎪⎨⎪⎧x =23y =83,向量AB →=(-2,-4),CF →=⎝ ⎛⎭⎪⎫-43,83,则AB →·CF →=-2×⎝ ⎛⎭⎪⎫-43+⎝ ⎛⎭⎪⎫-4×83=-8, 所以AB →·CF →=-8.]三、解答题(本大题共6小题,共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤) 17.(本小题满分10分)已知角α的终边过点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫45,-35.(1)求sin α的值;(2)求式子sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2-αsin α+π·tan α-πcos 3π-α的值.[解] (1)∵|OP |=⎝ ⎛⎭⎪⎫452+⎝ ⎛⎭⎪⎫-352=1, ∴点P 在单位圆上,由正弦函数定义得sin α=-35.(2)原式=cos α-sin α·tan α-cos α=sin αsin α·cos α=1cos α.由(1)知,P 在单位圆上,∴由余弦函数定义得cos α=45,∴原式=54.18.(本小题满分12分)已知a =(cos 2α,sin α),b =(1,2sin α-1),α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π,a·b =25,求52sin 2α-4cos ⎝⎛⎭⎪⎫α+π42cos 2α2.[解] ∵a·b =cos 2α+sin α(2sin α-1) =cos 2α+2sin 2α-sin α =1-sin α=25,∴sin α=35.∵α∈⎝⎛⎭⎪⎫π2,π,∴cos α=-45, ∴sin 2α=2sin αcos α=-2425,∴52sin 2α-4cos ⎝⎛⎭⎪⎫α+π42cos 2α2=52sin 2α-22cos α-sin α1+cos α=52×⎝ ⎛⎭⎪⎫-2425-22⎝ ⎛⎭⎪⎫-45-351-45=-10 2.19.(本小题满分12分)如图,在△ABC 中,已知AB =2,AC =6,∠BAC =60°,点D ,E分别在边AB ,AC 上,且AB →=2AD →,AC →=5AE →.(1)若BF →=-34AB →+110AC →,求证:点F 为DE 的中点;(2)在(1)的条件下,求BA →·EF →的值. [解] (1)证明:因为BF →=-34AB →+110AC →,所以AF →=BF →-BA →=14AB →+110AC →,又AB →=2AD →,AC →=5AE →,所以AF →=12AD →+12AE →,所以F 为DE 的中点.(2)由(1)可得EF →=12ED →=12(AD →-AE →),因为AB →=2AD →,AC →=5AE →, 所以EF →=14AB →-110AC →,所以BA →·EF →=-AB →·⎝ ⎛⎭⎪⎫14AB →-110AC →=-14AB 2→+110AB →·AC →=-14×4+110×2×6×cos 60°=-25.20.(本小题满分12分)已知函数f (x )=cos 4x -12cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2+2x +cos 2x -sin 2x .(1)求函数f (x )的最小正周期和单调递减区间;(2)在所给坐标系中画出函数在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤38π,118π的图象(只作图不写过程).[解] f (x )=1-2sin 22x -1-2sin 2x +cos 2x=sin 2x +cos 2x =2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π4. (1)函数f (x )的最小正周期T =2π2=π,令2k π+π2≤2x +π4≤2k π+3π2,k ∈Z ,则2k π+π4≤2x ≤2k π+5π4,k ∈Z ,故k π+π8≤x ≤k π+5π8,k ∈Z , 所以函数f (x )的单调递减区间为⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π+π8,k π+5π8(k ∈Z ). (2)图象如下:21.(本小题满分12分)如图,已知OP →=(2,1),OA →=(1,7),OB →=(5,1),设Z 是直线OP 上的一动点.(1)求使ZA →·ZB →取最小值时的OZ →;(2)对(1)中求出的点Z ,求cos∠AZB 的值. [解] (1)∵Z 是直线OP 上的一点, ∴OZ →∥OP →.设实数t ,使OZ →=tOP →, ∴OZ →=t (2,1)=(2t ,t ), 则ZA →=OA →-OZ →=(1,7)-(2t ,t ) =(1-2t,7-t ),ZB →=OB →-OZ →=(5,1)-(2t ,t ) =(5-2t,1-t ),∴ZA →·ZB →=(1-2t )(5-2t )+(7-t )(1-t ) =5t 2-20t +12=5(t -2)2-8. 当t =2时,ZA →·ZB →有最小值-8, 此时OZ →=(2t ,t )=(4,2).(2)当t =2时,ZA →=(1-2t,7-t )=(-3,5),|ZA →|=34,ZB →=(5-2t,1-t )=(1,-1),|ZB →|= 2. 故cos∠AZB =ZA →·ZB→|ZA →||ZB →|=-834×2=-417=-41717.22.(本小题满分12分)(2019·钦州高一期末)已知函数f (x )=sin 2x -3cos 2x . (1)求f (x )的单调递增区间;(2)若关于x 的方程f (x )=m 在x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π4,π2上有两个不相等的实数根,求m 的取值范围.[解] (1)f (x )=sin 2x -3cos 2x =2⎝ ⎛⎭⎪⎫12sin 2x -32cos 2x =2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π3, 由2k π-π2≤2x -π3≤2k π+π2,k ∈Z ,得k π-π12≤x ≤k π+5π12,k ∈Z ,即函数的单调递增区间为⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π-π12,k π+5π12,k ∈Z .(2)因为x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π4,π2,所以2x -π3∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π6,2π3,设X =2x -π3,则X ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π6,2π3,f (x )=m 在x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π4,π2上有两个不相等的实数根,即g (X )=2sin X =m 在⎣⎢⎡⎦⎥⎤π6,2π3上有两个不相等的实数根,由图象知g ⎝⎛⎭⎪⎫2π3=2sin 2π3=2×32=3,- 11 - 则要使g (X )=m 在⎣⎢⎡⎦⎥⎤π6,2π3上有两个不相等的实数根, 则3≤m <2,即实数m 的取值范围是[3,2).。