2017年北京市海淀区高三理科上学期数学期末试卷一、选择题(共8小题;共40分)1. 已知i为虚数单位,则5i1−2i= A. 2+iB. −2+iC. 2−iD. −2−i2. 在极坐标系Ox中,方程ρ=2sinθ表示的圆为 A. B.C. D.3. 执行如图所示的程序框图,输出的k值为 A. 4B. 5C. 6D. 74. 设m是不为零的实数,则“m>0”是“方程x2m −y2m=1表示双曲线”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5. 已知直线x−y+m=0与圆O:x2+y2=1相交于A,B两点,且△OAB为正三角形,则实数m的值为 A. 32B. 62C. 32或−32D. 62或−626. 从编号分别为1,2,3,4,5,6的六个大小完全相同的小球中,随机取出三个小球,则恰有两个小球编号相邻的概率为 A. 15B. 25C. 35D. 457. 某三棱锥的三视图如图所示,则下列说法中:①三棱锥的体积为16;②三棱锥的四个面全是直角三角形;③三棱锥四个面的面积中最大的值是32.所有正确的说法是 A. ①B. ①②C. ②③D. ①③8. 已知点F为抛物线C:y2=2px p>0的焦点,点K为点F关于原点的对称点,点M在抛物线C上,则下列说法错误的是 A. 使得△MFK为等腰三角形的点M有且仅有4个B. 使得△MFK为直角三角形的点M有且仅有4个C. 使得∠MKF=π4的点M有且仅有4个D. 使得∠MKF=π6的点M有且仅有4个二、填空题(共6小题;共30分)9. 点2,0到双曲线x24−y2=1的渐近线的距离是.10. 已知公差为1的等差数列a n中,a1,a2,a4成等比数列,则a n的前100项的和为.11. 设抛物线C:y2=4x的顶点为O,经过抛物线C的焦点且垂直于x轴的直线和抛物线C交于A,B两点,则OA+OB=.12. 已知5x−1n的展开式中,各项系数的和与各项二项式系数的和之比为64:1,则n=.13. 已知正方体ABCD−A1B1C1D1的棱长为4,M是棱BC的中点,点P在底面ABCD内,点Q在线段A1C1上.若PM=1,则PQ长度的最小值为.14. 对任意实数k,定义集合D k=x,y x−y+2≥0,x+y−2≤0,x,y∈R kx−y≤0.①若集合D k表示的平面区域是一个三角形,则实数k的取值范围是;②当k=0时,若对任意的x,y∈D0,有y≥a x+3−1恒成立,且存在x,y∈D0,使得x−y≤a成立,则实数a的取值范围为.三、解答题(共6小题;共78分)15. 如图,在△ABC中,点D在AC边上,且AD=3DC,AB=,∠ADB=π3,∠C=π6.(1)求DC的值;(2)求tan∠ABC的值.16. 据中国日报网报道:2017年11月13日,TOP500发布的最新一期全球超级计算机500强榜单显示,中国超算在前五名中占据两席.其中超算全球第一“神威·太湖之光”完全使用了国产处理器.为了了解国产品牌处理器打开文件的速度,某调查公司对两种国产品牌处理器进行了12次测试,结果如下:(数值越小,速度越快,单位是MIPS)测试1测试2测试3测试4测试5测试6测试7测试8测试9测试10测试11测试品牌A3691041121746614品牌B2854258155121021(1)从品牌A的12次测试结果中,随机抽取一次,求测试结果小于7的概率;(2)在12次测试中,随机抽取三次,记X为品牌A的测试结果大于品牌B的测试结果的次数,求X的分布列和数学期望E X;(3)经过了解,前6次测试是打开含有文字与表格的文件,后6次测试是打开含有文字与图片的文件.请你依据表中数据,运用所学的统计知识,对这两种国产品牌处理器打开文件的速度进行评价.17. 如图1,在梯形ABCD中,AD∥BC,CD⊥BC,BC=CD=1,AD=2,E为AD中点.将△ABE沿BE翻折到△A1BE的位置,使A1E=A1D如图2.(1)求证:平面A1ED⊥平面BCDE;(2)求A1B与平面A1CD所成角的正弦值;(3)设M,N分别为A1E和BC的中点,试比较三棱锥M−A1CD和三棱锥N−A1CD(图中未画出)的体积大小,并说明理由.18. 已知椭圆C:x2+2y2=9,点P2,0.(1)求椭圆C的短轴长与离心率;(2)过1,0的直线l与椭圆C相交于M,N两点,设MN的中点为T,判断TP与TM 的大小,并证明你的结论.19. 已知函数f x=2e x−ax2−2x−2.(1)求曲线y=f x在点0,f0处的切线方程;(2)当a≤0时,求证:函数f x有且只有一个零点;(3)当a>0时,写出函数f x的零点的个数.(只需写出结论)20. 无穷数列a n满足:a1为正整数,且对任意正整数n,a n+1为前n项a1,a2,⋯,a n中等于a n的项的个数.(1)若a1=2,请写出数列a n的前7项;(2)求证:对于任意正整数M,必存在k∈N∗,使得a k>M;(3)求证:“a1=1”是“存在m∈N∗,当n≥m时,恒有a n+2≥a n成立”的充要条件.答案第一部分 1. B 2. D 3. D 【解析】s =20+21+22+⋯+2k=1−2k +11−2=2k +1−1,当 k =5 时,26−1<100,当 k =6 时,27−1>100,则 k =k +1=7,输出 k =7.4. A5. D6. C7. D8. C第二部分9. 25 5 10. 5050 11. 2 12.6 13. 14. −1,1 , −2,15 第三部分15. (1) 由题意得,∠DBC=∠ADB −∠C =π3−π6=π6, 故 ∠DBC =∠C ,DB =DC , 设 DC =x ,则 DB =x ,DA =3x . 在 △ADB 中,由余弦定理得,AB 2=DA 2+DB 2−2DA ⋅DB ⋅cos ∠ADB , 即 7= 3x 2+x 2−2⋅3x ⋅x ⋅12=7x 2, 解得 x =1,即 DC =1.(2) 方法一.在 △ADB 中,由 AD >AB ,得 ∠ABD >∠ADB =60∘,故∠ABC =∠ABD +∠DBC>π3+π6=π2, 在 △ABC 中,由正弦定理得,AC sin ∠ABC =ABsin ∠ACB , 即 4sin ∠ABC =712,故 sin ∠ABC =7,由 ∠ABC ∈ π2,π ,得 cos ∠ABC = 37,tan ∠ABC = 3=−23 3.方法二.在 △ADB 中,由余弦定理得,cos ∠ABD =AB 2+BD 2−AD 2=2⋅ 7⋅1=2 7由 ∠ABD ∈ 0,π ,故 sin ∠ABD = 32 7,故 tan ∠ABD =−3 3, 故tan ∠ABC=tan ∠ABD +π=tan ∠ABD +tan π61−tan ∠ABD ⋅tanπ6=−3 3+33 3 33=−2 3.方法三:BC 2=BD 2+CD 2−2BD ⋅CD ⋅cos ∠BDC =3,BC = 3,cos ∠ABC =BA 2+BC 2−AC 22BA⋅BC= 3 7, 因为 ∠ABC ∈ 0,π , 所以 sin ∠ABC =7,所以 tan ∠ABC = 3=−23 3.16. (1) 从品牌A 的 12 次测试中,测试结果打开速度小于 7 的测试有:测试 1,2,5,6,9,10,11,共 7 次,设“该测试结果打开速度小于 7”为事件A ,因此 P A =712.(2) 12 次测试中,品牌A 的测试结果大于品牌B 的测试结果的测试有:测试 1,3,4,5,7,8,共 6 次,随机变量 X 所有可能的取值为:0,1,2,3, P X =0 =C 63C 6C 123=111, P X =1 =C 62C 61C 123=922, P X =2 =C 61C 62C 123=922,P X =3 =C 60C 63C 123=111,随机变量 X 的分布列为:X 0123P 1991E X =111×0+922×1+922×2+111×3=32.(3) 标准 1:会用前 6 次测试品牌A 、品牌B 的测试结果的平均值与后 6 次测试品牌A 、品牌B 的测试结果的平均值进行阐述(这两种品牌的处理器打开含有文字与表格的文件的测试结果的平均值均小于打开含有文字和图片的文件的测试结果的平均值;这两种品牌的处理器打开含有文字与表格的文件的平均速度均快于打开含有文字和图片的文件的平均速度).【解析】标准2:会用前6次测试品牌A、品牌B的测试结果的方差与后6次测试品牌A、品牌B的测试结果的方差进行阐述(这两种品牌的处理器打开含有文字与表格的文件的测试结果的方差均小于打开含有文字和图片的文件的测试结果的方差;这两种品牌的处理器打开含有文字与表格的文件的速度的波动均小于打开含有文字和图片的文件的速度的波动).标准3:会用品牌A前6次测试结果的平均值、后6次测试结果的平均值与品牌B前6次测试结果的平均值、后6次测试结果的平均值进行阐述(品牌A前6次测试结果的平均值大于品牌B前6次测试结果的平均值,品牌A后6次测试结果的平均值小于品牌B后6次测试结果的平均值,品牌A打开含有文字和表格的文件的速度慢于品牌B,品牌A,打开含有文字和图形的文件的速度快于品牌B).标准4:会用品牌A前6次测试结果的方差、后6次测试结果的方差与品牌B前6次测试结果的方差、后6次测试结果的方差进行阐述(品牌A前6次测试结果的方差大于品牌B前6次测试结果的方差,品牌A 后6次测试结果的方差小于品牌B后6次测试结果的方差,品牌A打开含有文字和表格的文件的速度的波动大于品牌B,品牌A,打开含有文字和图形的文件的速度的波动小于品牌B).标准5:会用品牌A这12次测试结果的平均值与品牌B这12次测试结果的平均值进行阐述(品牌A这12次测试结果的平均值小于品牌B这12次测试结果的平均值,品牌A打开文件的平均速度快于品牌B).标准6:会用品牌A这12次测试结果的方差与品牌B这12次测试结果的方差进行阐述(品牌A这12次测试结果的方差小于品牌B这12次测试结果的方差,品牌A打开文件的平均速度的波动小于品牌B).标准7:会用前6次测试中,品牌A测试结果大于(小于)品牌B测试结果的次数、后6次测试中,品牌A测试结果大于(小于)品牌B测试结果的次数进行阐述(前6次测试结果中,品牌A小于品牌B的有2次,占1/3,后6次测试中,品牌A小于品牌B的有4次,占2/3.故品牌A打开含有文字和表格的文件的速度慢于品牌B,品牌A打开含有文字和图片的文件的速度快于品牌B).标准8:会用这12次测试中,品牌A测试结果大于(小于)品牌B测试结果的次数进行阐述(这12次测试结果中,品牌A小于品牌B的有6次,占1/2.故品牌A和品牌B打开文件的速度相当).参考数据:期望前6次后6次12次品牌A 5.509.837.67品牌B 4.3311.838.08品牌A与品牌B 4.9210.83方差前6次后6次12次品牌A12.3027.3723.15品牌B 5.0731.7732.08品牌A与品牌B8.2727.9717. (1)由图1,在梯形ABCD中,AD∥BC,CD⊥BC,BC=1,AD=2,E为AD中点,BE⊥AD,故图2,BE⊥A1E,BE⊥DE,因为A1E∩DE=E,A1E,DE⊂平面A1DE,所以BE⊥平面A1DE,因为BE⊂平面BCDE,所以平面A1DE⊥平面BCDE.(2)解一:取DE中点O,连接OA1,ON.因为在△A1DE中,A1E=A1D=DE=1,O为DE中点,所以A1O⊥DE,因为平面A1DE⊥平面BCDE,平面A1DE∩平面BCDE=DE,A1O⊂平面A1DE,所以A1O⊥平面BCDE,因为在正方形BCDE中,O,N分别为DE,BC的中点,所以ON⊥DE,建系如图.则A10,0,32,B1,−12,0,C1,12,0,D0,12,0,E0,−12,0,A1B=1,−12,−32,A1D=0,12,−32,DC=1,0,0,设平面A1CD的法向量为n=x,y,z,则n⋅A1D=0,n⋅DC=0,即12y−32z=0,x=0,令z=1得,y=3,所以n=0,3,1是平面A1CD的一个法向量.cos A1B,n=A1B⋅nA1B⋅ n =32⋅2=−64,所以A1B与平面A1CD所成角的正弦值为64.解二:在平面A1DE内作Ez⊥ED.由BE⊥平面A1DE,建系如图.则A10,12,32,B1,0,0,C1,1,0,D0,1,0,E0,0,0.A1B=1,−12,−32,A1D=0,12,−32,DC=1,0,0,设平面A1CD的法向量为n=x,y,z,则n⋅A1D=0,n⋅DC=0,即12y−32z=0,x=0,令z=1得,y=3,所以n=0,3,1是平面A1CD的一个法向量.cos A1B,n=A1B⋅nA1B⋅ n =32⋅2=−64,所以A1B与平面A1CD所成角的正弦值为64.(3)三棱锥M−A1CD和三棱锥N−A1CD的体积相等.理由如下:方法一:连接MN,由M0,14,34,N1,12,0,知MN=1,14,−34,则MN⋅n=0,因为MN⊄平面A1CD,所以MN∥平面A1CD.故点M,N到平面A1CD的距离相等,有三棱锥M−A1CD和N−A1CD同底等高,所以体积相等.方法二:如图,取DE中点P,连接MP,NP,MN.因为在△A1DE中,M,P分别是A1E,DE的中点,所以MP∥A1D,因为在正方形BCDE中,N,P分别是BC,DE的中点,所以NP∥CD,因为MP∩NP=P,MP,NP⊂平面MNP,A1D,CD⊂平面A1CD,所以平面MNP∥平面A1CD,因为MN⊂平面MNP,所以MN∥平面A1CD,故点M,N到平面A1CD的距离相等,有三棱锥M−A1CD和N−A1CD同底等高,所以体积相等.方法三:如图,取A1D中点Q,连接MN,MQ,CQ.因为在△A1DE中,M,Q分别是A1E,A1D的中点,所以MQ∥ED且MQ=12ED,因为在正方形BCDE中,N是BC的中点,所以NC∥ED且NC=12ED,所以MQ∥NC且MQ=NC,故四边形MNCQ是平行四边形,故MN∥CQ,因为CQ⊂平面A1CD,MN⊄平面A1CD,所以MN∥平面A1CD.故点M,N到平面A1CD的距离相等,有三棱锥M−A1CD和N−A1CD同底等高,所以体积相等.18. (1)C:x29+y292=1,故a2=9,b2=92,c2=92,有a=3,b=c=322.椭圆C的短轴长为2b=3e=ca =22.(2)方法1:结论是:TP<TM.当直线l斜率不存在时,l:x=1,TP=0<TM=2,当直线l斜率存在时,设直线l:y=k x−1,M x1,y1,N x2,y2,x2+2y2=9,y=k x−1,整理得:2k2+1x2−4k2x+2k2−9=0,Δ=4k22−42k2+12k2−9=64k2+36>0,故x1+x2=4k22k2+1,x1x2=2k2−92k2+1,PM⋅PN=x1−2x2−2+y1y2=x1−2x2−2+k2x1−1x2−1=k2+1x1x2−k2+2x1+x2+k2+4=k2+1⋅2k2−92k2+1−k2+2⋅4k22k2+1+k2+4 =−6k2+52k2+1<0.故∠MPN>90∘,即点P在以MN为直径的圆内,故TP<TM.方法2:结论是:TP<TM.当直线l斜率不存在时,l:x=1,TP=0<TM=2,当直线l斜率存在时,设直线l:y=k x−1,M x1,y1,N x2,y2,T x T,y T,x2+2y2=9,y=k x−1,整理得:2k2+1x2−4k2x+2k2−9=0,Δ=4k22−42k2+12k2−9=64k2+36>0,故x1+x2=4k22k+1,x1x2=2k2−92k+1,x T=12x1+x2=2k22k2+1,y T=k x T−1=−k2k2+1,TP2=x T−22+y T2=2k22−22+ −k22=2k2+22+k22k2+12=4k4+9k2+42k2+12.TM2=12MN2=14k2+1x1−x22=14k2+1x1+x22−4x1x2=14k2+14k22k2+12−4⋅2k2−92k2+1=k2+116k2+9=16k4+25k2+92k2+12.此时,TM2− TP2=16k4+25k2+92k2+12−4k4+9k2+42k2+12=12k4+16k2+522>0.故TM>TP.19. (1)因为函数f x=2e x−ax2−2x−2,所以fʹx=2e x−2ax−2,故f0=0,fʹ0=0,则曲线y=f x在x=0处的切线方程为y=0.(2)当a≤0时,令g x=fʹx=2e x−2ax−2,则gʹx=2e x−2a>0,故g x是R上的增函数,由g0=0,故当x<0时,g x<0,当x>0时,g x>0,即当x<0时,fʹx<0,当x>0时,fʹx>0,故f x在−∞,0上单调递减,在0,+∞上单调递增,函数f x的最小值为f0.由f0=0,故f x有且仅有一个零点.(3)当0<a<1时,f x有两个零点,当a=1时,f x有一个零点;当a>1时,f x有两个零点.20. (1)若a1=2,则数列a n的前7项为2,1,1,2,2,3,1.(2)证法一:假设存在正整数M,使得对任意的k∈N∗,a k≤M,由题意,a k∈1,2,3,⋯,M,故数列a n至多有M个不同的取值,考虑数列a n的前M2+1项:a1,a2,a3,⋯,a M2+1,其中至少有M+1项的取值相同,不妨设a i1=a i2=⋯=a iM+1,此时有:a iM+1+1=M+1>M,矛盾.故对于任意的正整数M,必存在k∈N∗,使得a k>M.证法二:假设存在正整数M,使得对任意的k∈N∗,a k≤M,由题意,a k∈1,2,3,⋯,M,故数列a n至多有M个不同的取值,对任意的正整数m,数列a n中至多有M项的值为m,事实上若数列a n中至少有M+1项的值为m,其M+1项为a i1,a i2,a i3,⋯,a iM−1,a iM,a iM+1,此时有:a iM+1+1=M+1>M,矛盾.故数列a n至多有M2项,这与数列a n有无穷多项矛盾.故对于任意的正整数M,必存在k∈N∗,使得a k>M.(3)充分性:若a1=1,则数列a n的项依次为1,1,2,1,3,1,4,1,⋯,k−2,1,k−1,1,k,1,⋯特别地,数列a n的通项公式为a n=k,n=2k−11,n=2k,即a n=n+12,n=2k−11,n=2k,故对任意的n∈N∗,(1)若n为偶数,则a n+2=a n=1,(2)若n为奇数,则a n+2=n+32>n+12=a n,综上,a n+2≥a n恒成立,特别地,取m=1有当n≥m时,恒有a n+2≥a n成立.必要性:方法一:假设存在a1=k k>1,使得“存在m∈N∗,当n≥m时,恒有a n+2≥a n成立”,则数列a n的前k2+1项为k,1,1,2,1,3,1,4,⋯,1,k−2,1,k−1,1,k⏟2k−1项,2,2,3,2,4,2,5,⋯,2,k−2,2,k−1,2,k⏟2k−3项,3,3,4,3,5,3,6,⋯,3,k−2,3,k−1,3,k⏟2k−5项,⋯,k−2,k−2,k−1,k−2,k⏟5项,k−1,k−1,k⏟3项,k后面的项顺次为k+1,1,k+1,2,k+1,3,⋯,k+1,k−2,k+1,k−1,k+1,k⏟2k项,k+2,1,k+2,2,k+2,3,⋯,k+2,k−2,k+2,k−1,k+2,k⏟2k项,k+3,1,k+3,2,k+3,3,⋯,k+3,k−2,k+3,k−1,k+3,k⏟2k项,⋯k+t,1,k+t,2,k+t,3,⋯,k+t,k−2,k+t,k−1,k+t,k⏟2k项,⋯故对任意的s=1,2,3,⋯,k−2,k−1,k,t∈N∗,a k2+1+2t−1k+2s−1=k+t,a k2+1+2t−1k+2s=s,对任意的m,取t=m2k+1,其中x表示不超过x的最大整数,则2kt>m,令n=k2+1+2kt,则n>m,此时a n=k,a n+2=1,有a n>a n+2,这与a n≤a n+2矛盾,故若存在m∈N∗,当n≥m时,恒有a n+2≥a n成立,必有a1=1.方法二:若存在m∈N∗,当n≥m时,a n+2≥a n恒成立,记max a1,a2,⋯,a m=s,由第Ⅱ问的结论可知:存在k∈N∗,使得a k>s(由s的定义知k≥m+1),不妨设a k是数列a n中第一个大于等于s+1的项,即a1,a2,⋯,a k−1均小于等于s,则a k+1=1,因为k−1≥m,所以a k+1≥a k−1,即1≥a k−1且a k−1为正整数,所以a k−1=1,记a k=t≥s+1,由数列a n的定义可知,在a1,a2,⋯,a k−1中恰有t项等于1,假设a1≠1,则可设a i1=a i2=⋯=a it=1,其中1<i1<i2<⋯<i t=k−1,考虑这t个1的前一项,即a i1−1,a i2−1,⋯,a it−1,因为它们均为不超过s的正整数,且t≥s+1,所以a i1−1,a i2−1,⋯,a it−1中一定存在两项相等,将其记为a,则数列a n中相邻两项恰好为a,1的情况至少出现2次,但根据数列a n的定义可知:第二个a的后一项应该至少为2,不能为1,所以矛盾!故假设a1≠1不成立,所以a1=1,即必要性得证!综上,“a1=1”是“存在m∈N∗,当n≥m时,恒有a n+2≥a n成立”的充要条件.。