2015年普通高等学校招生全国统一考试(山东卷)数学(理科)一、选择题:本大题共10小题,每小题5分,共50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) 已知集合A=2{|430},{|24}x x x B x x -+<=<<,则A B =(A)(1,3) (B)(1,4) (C)(2,3) (D)(2,4)解析:2{|430}{|13},(2,3)A x x x x x A B =-+<=<<= ,答案选(C)(2) 若复数z 满足1zi i=-,其中i 是虚数单位,则z = (A)1i - (B) 1i + (C) 1i -- (D) 1i -+解析:2(1)1,1z i i i i i z i =-=-+=+=-,答案选(A) (3)要得到函数sin(4)3y x π=-的图象,只需将函数sin 4y x =的图像(A)向左平移12π个单位 (B) 向右平移12π个单位(C)向左平移3π个单位 (D) 向右平移3π个单位解析:sin 4()12y x π=-,只需将函数sin 4y x =的图像向右平移12π个单位答案选(B)(4)已知菱形ABCD 的边长为a ,60ABC ∠=,则BD CD ⋅=(A)232a - (B) 234a - (C)234a (D) 232a 解析:由菱形ABCD 的边长为a ,60ABC ∠=可知18060120BAD ∠=-=,2223()()cos1202BD CD AD AB AB AB AD AB a a a a ⋅=-⋅-=-⋅+=-⋅+= ,答案选(D)(5)不等式|1||5|2x x ---<的解集是(A)(,4)-∞ (B) (,1)-∞ (C) (1,4) (D) (1,5)解析:当1x <时,1(5)42x x ---=-<成立;当15x ≤<时,1(5)262x x x ---=-<,解得4x <,则14x ≤<;当5x ≥时,1(5)42x x ---=<不成立.综上4x <,答案选(A)(6)已知,x y 满足约束条件0,2,0.x y x y y -≥⎧⎪+≤⎨⎪≥⎩若z ax y =+的最大值为4,则a =(A)3 (B) 2 (C) 2- (D) 3-解析:由z a x y =+得y ax z =-+,借助图形可知:当1a -≥,即1a ≤-时在0x y ==时有最大值0,不符合题意;当01a ≤-<,即10a -<≤时在1x y ==时有最大值14,3a a +==,不满足10a -<≤;当10a -<-≤,即01a <≤时在1x y ==时有最大值14,3a a +==,不满足01a <≤;当1a -<-,即1a >时在2,0x y ==时有最大值24,2a a ==,满足1a >;答案选(B) 7.在梯形ABCD 中,2ABC π∠=,//AD BC ,222BC AD AB ===.将梯形ABCD 绕AD所在的直线旋转一周而形成的曲面所围成的几何体的体积为(A)23π (B) 43π (C) 53π (D) 2π 解析:2215121133V πππ=⋅⋅-⋅⋅=,答案选(C)8.已知某批零件的长度误差(单位:毫米)服从正态分布2(0,3)N ,从中随机取一件,其长度误差落在区间(3,6)内的概率为(附:若随机变量ξ服从正态分布2(,)N μσ,则()68.26%P μσξμσ-<<+=,(22)95.44%P μσξμσ-<<+=.)(A)4.56% (B) 13.59% (C) 27.18% (D) 31.74%解析:1(36)(95.44%68.26%)13.59%2P ξ<<=-=,答案选(B) (9)一条光线从点(2,3)--射出,经y 轴反射与圆22(3)(2)1x y ++-=相切,则反射光线所在的直线的斜率为(A)53-或35- (B) 32-或32- (C) 54-或45- (D) 43-或34- 解析:(2,3)--关于y 轴对称点的坐标为(2,3)-,设反射光线所在直线为3(2),y k x +=-即230kx y k ---=,则1,|55|d k ==+=解得43k =-或34-,答案选(D)(10)设函数31,1,()2, 1.xx x f x x -<⎧=⎨≥⎩则满足()(())2f a f f a =的取值范围是 (A)2[,1]3(B) [0,1] (C) 2[,)3+∞ (D) [1,)+∞解析:由()(())2f a f f a =可知()1f a ≥,则121aa ≥⎧⎨≥⎩或1311a a <⎧⎨-≥⎩,解得23a ≥,答案选(C)二、填空题:本大题共5小题,每小题5分,共25分. (11)观察下列各式:0010113301225550123377774;4;4;4;C C C C C C C C C C =+=++=+++=照此规律,当*n ∈N 时,012121212121n n n n n C C C C -----++++= .解析:14n -.具体证明过程可以是:0121012121212121212121211(2222)2n n n n n n n n n n C C C C C C C C ----------++++=++++ 021122223121212121212121210121212112121212121211[()()()()]211()2422n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n n C C C C C C C C C C C C C C ----------------------=++++++++=+++++++=⋅= (12)若“[0,],tan 4x x m π∀∈≤”是真命题,则实数m 的最小值为 . 解析:“[0,],t a n 4xx mπ∀∈≤”是真命题,则tan14m π≥=,于是实数m 的最小值为1.(13)执行右边的程序框图,输出的T解析:11200111123T xdx x dx =++=++=⎰⎰(14)已知函数()xf x a b =+(0,a a >≠和值域都是[1,0]-,则a b += .解析:当1a >时101a b a b -⎧+=-⎨+=⎩,无解;当01a <<时1001a b a b -⎧+=⎨+=-⎩,解得2,b =-则13222a b +=-=-. (15)平面直角坐标系xOy 中,双曲线22122:1(0,0)x y C a b a b-=>>的渐近线与抛物线22:2(0)C x py p =>交于点,,O A B ,若OAB ∆的垂心为2C 的焦点,则1C 的离心率为 . 解析:22122:1(0,0)x y C a b a b -=>>的渐近线为by x a =±,则22222222(,),(,)pb pb pb pb A B a a a a-22:2(0)C x py p =>的焦点(0,)2p F ,则22222AF pb pa a k pb b a-==,即2222222593,,.442b c a b c e a a a a +===== 三、解答题:本大题共6小题,共75分.(16)(本小题满分12分)设2()sin cos cos ()4f x x x x π=-+(Ⅰ)求()f x 的单调区间;(Ⅱ)在锐角ABC ∆中,角,,A B C 的对边分别为,,.a b c 若()0,1,2Af a ==求ABC ∆面积的最大值. 解:(Ⅰ)由111111()sin 2[1cos(2)]sin 2sin 2sin 22222222f x x x x x x π=-++=-+=- 由222,22k x k k Z ππππ-≤≤+∈得,44k x k k Z ππππ-≤≤+∈,则()f x 的递增区间为[,],44k k k Z ππππ-+∈;由3222,22k x k k Z ππππ+≤≤+∈得3,44k x k k Z ππππ+≤≤+∈,则()f x 的递增区间为3[,],44k k k Z ππππ++∈. (Ⅱ)在锐角ABC ∆中,11()sin 0,sin 222A f A A =-==,6A π=,而1,a =由余弦定理可得2212cos2(26b c bc bc bc π=+-≥-=-,当且仅当b c =时等号成立,即2bc ≤=+1112sin sin 22644ABC S bc A bc bc π∆+===≤,故ABC ∆. (17)(本小题满分12分)如图,在三棱台DEF-2,,AB DE G H =分别为,AC BC 的中点.(Ⅰ)求证://BD 平面FGH ;(Ⅱ)若CF ⊥平面ABC ,,,AB BC CF DE ⊥=∠求平面FGH 与平面ACFD 所成角(锐角)的大小. 解:(Ⅰ)证明:连接DG ,DC ,设DC 与GF 交于点T. 在三棱台DEF ABC -中,2,AB DE =则2AC DF =而G 是AC 的中点,DF//AC ,则//DF GC ,所以四边形DGCF是平行四边形,T是DC的中点,DG//FC. 又在BDC∆,H是BC的中点,则TH//DB,又BD⊄平面FGH,TH⊂平面FGH,故//BD(Ⅱ)由CF⊥平面ABC,可得DG⊥平面ABC而则GB AC⊥,于是,,GB GA GC两两垂直,以点G为坐标原点,,,GA GB GC所在的直线分别为,,x y z轴建立空间直角坐标系,设2AB=,则1,DE CF AC AG====((B C F H则平面ACFD的一个法向量为1(0,1,0)n=,设平面FGH的法向量为2222(,,)n x y z=,则22n GHn GF⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩,即222222x yz-=⎪⎨⎪+=⎩,取21x=,则221,y z==2(1,1n=,121cos,2n n<>==,故平面FGH与平面ACFD所成角(锐角)的大小为60 .(18)(本小题满分12分)设数列{}na的前n项和为nS,已知23 3.nnS=+(Ⅰ)求数列{}na的通项公式;(Ⅱ)若数列{}nb满足3logn n na b a=,求数列{}nb的前n项和nT.解:(Ⅰ)由233nnS=+可得111(33)32a S==+=,11111(33)(33)3(2)22n n nn n na S S n---=-=+-+=≥而11133a-=≠,则13,1,3, 1.n nnan-=⎧=⎨>⎩(Ⅱ)由3logn n na b a=及13,1,3, 1.n nnan-=⎧=⎨>⎩可得311,1,log31, 1.3nnnnnabnan-⎧=⎪⎪==⎨-⎪>⎪⎩2311123133333n n n T --=+++++ . 2234111123213333333n n n n n T ---=++++++ 2231223121111111333333331111111()33333331121213133193922331313211823n n n n n n n nnn n T n n n n ---=+-++++--=-+++++----=+-=+--⋅-+=-⋅ 113211243n n n T -+=-⋅19(本小题满分12分)若n 是一个三位正整数,且n 的个位数字大于十位数字,十位数字大于百位数字,则称n 为“三位递增数”(如137,359,567等).在某次数学趣味活动中,每位参加者需从所有的“三位递增数”中随机抽取一个数,且只能抽取一次,得分规则如下:若抽取的“三位递增数”的三个数字之积不能被5整除,参加者得0分;若能被5整除,但不能被10整除,得-1分;若能被10整除,得1分.(Ⅰ)写出所有个位数字是5的“三位递增数”;(Ⅱ)若甲参加活动,求甲得分X 的分布列和数学期望EX. 解:(Ⅰ)125,135,145,235,245,345; (Ⅱ)X 的所有取值为-1,0,1.32112844443339992111(0),(1),(1)31442C C C C C P X P X P X C C C ⋅+====-===== 甲得分X 的分布列为:0(1)13144221EX =⨯+⨯-+⨯=(20)(本小题满分13分)平面直角坐标系xOy 中,已知椭圆2222:1(0)x y C a b a b+=>>的离12,F F ,以1F 为圆心,以3为半径的圆与以2F 为圆心,以1为半径的圆相交,交点在椭圆C 上. (Ⅰ)求椭圆C 的方程;(Ⅱ)设椭圆2222:144x y E a b+=,P 为椭圆C 上的任意一点,过点P 的直线y kx m =+交椭圆E 于A,B 两点,射线PO 交椭圆E 于点Q. (ⅰ)求||||OQ OP 的值;(ⅱ)求ABQ ∆面积最大值. 解析:(Ⅰ)由椭圆2222:1(0)x y C a b a b +=>>的离心率为可知c e a ==,而222a b c =+则2,a b c ==,左、右焦点分别是12(,0),,0)F F ,圆1F:22()9,x y +=圆2F:22()1,x y +=由两圆相交可得24<<,即12<<,交点,在椭圆C 上,则224134b b =⋅, 整理得424510b b -+=,解得21,b =214b =(舍去) 故21,b =24,a =椭圆C 的方程为2214x y +=. (Ⅱ)(ⅰ)椭圆E 的方程为221164x y +=, 设点00(,)P x y ,满足220014x y +=,射线000:(0)y PO y x xx x =<, 代入221164x y +=可得点00(2,2)Q x y --,于是||2||OQ OP ==. (ⅱ)点00(2,2)Q x y --到直线AB 距离等于原点O 到直线AB 距离的3倍:d ==221164y kx mx y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩,得224()16x kx m ++=,整理得222(14)84160k x kmx m +++-= 2222226416(41)(4)16(164)0k m k m k m ∆=-+-=+->||AB =2211||||||36221414m m S AB d k k∆==⋅⋅⋅=++ 22221646122(41)m k m k ++-≤⋅=+,当且仅当22||82m m k ==+等号成立. 而直线y kx m =+与椭圆C :2214x y +=有交点P ,则 2244y kx m x y =+⎧⎨+=⎩有解,即222224()4,(14)8440x kx m k x kmx m ++=+++-=有解, 其判别式22222216416(14)(1)16(14)0k m k m k m ∆=-+-=+-≥,即2214k m +≥,则上述2282m k =+不成立,等号不成立,设(0,1]t =,则2||614m S k ∆==+(0,1]为增函数,于是当2214k m +=时max S ∆==ABQ ∆面积最大值为12. (21)(本小题满分14分)设函数2()ln(1)()f x x a x x =++-,其中a R ∈. (Ⅰ)讨论函数()f x 极值点的个数,并说明理由; (Ⅱ)若0x ∀>,()0f x ≥成立,求a 的取值范围. 解:(Ⅰ)2()ln(1)()f x x a x x =++-,定义域为(1,)-+∞21(21)(1)121()(21)111a x x ax ax a f x a x x x x -++++-'=+-==+++,设2()21g x ax ax a =++-, 当0a =时,1()1,()01g x f x x '==>+,函数()f x 在(1,)-+∞为增函数,无极值点. 当0a >时,228(1)98a a a a a ∆=--=-,若809a <≤时0∆≤,()0,()0g x f x '≥≥,函数()f x 在(1,)-+∞为增函数,无极值点. 若89a >时0∆>,设()0g x =的两个不相等的实数根12,x x ,且12x x <, 且1212x x +=-,而(1)10g -=>,则12114x x -<<-<,所以当1(1,),()0,()0,()x x g x f x f x '∈->>单调递增;当12(,),()0,()0,()x x x g x f x f x '∈<<单调递减; 当2(,),()0,()0,()x x g x f x f x '∈+∞>>单调递增. 因此此时函数()f x 有两个极值点;当0a <时0∆>,但(1)10g -=>,121x x <-<, 所以当2(1,),()0,()0,()x x g x f x f x '∈->>单调递増; 当2(,),()0,()0,()x x g x f x f x '∈+∞<<单调递减. 所以函数只有一个极值点。