山东省泰安市2011届高三上学期期末考试(数学理)

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试卷类型:A泰安市2011届高三期末考试数学试题(理科) 2011.1一、选择题:本大题共12个小题,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. 已知全集U =R ,则正确表示集合M ={ x ∈R |0≤x ≤2}和集合N ={ x ∈R |x 2-x =0}关系的韦恩(Venn )图是2. 命题:“若-1<x <1,则x 2<1”的逆否命题是A. 若x ≥1或x ≤-1,则x 2≥1 B. 若x 2<1,则-1<x <1 C. 若x 2>1,则x >1或x <-1 D. 若x 2≥1,则x ≥1或x ≤-13. 同时满足两个条件:①定义域内是减函数 ②定义域内是奇函数的函数是A. f (x )=-x |x |B. f (x )= x3C. f (x )=sin xD. f (x )=ln x x4. 设m 、n 表示不同直线,α、β表示不同平面,下列命题正确的是A. 若mα,m n ,则n αB. 若m ⊂α,n ⊂α,m β,n β,则αβC. 若α⊥β, m ⊥α,m ⊥n ,则n βD. 若α⊥β, m ⊥α,nm ,n ⊄β,则n β5. 已知x ,y 满足条件5003x y x y x -+≥⎧⎪≥⎨⎪≤⎩,+,,则z =13y x -+的最大值A.3B.76 C.13 D.-236.已知双曲线22221x y a b-=的一个焦点与抛物线y 2=4x 的焦点重合,且双曲线的离心率等于5,则该双曲线的方程为A.5x 2-45y 2=1B.22154x y -= C.22154y x -= D. 5x 2-54y 2=1 7.等差数列{a n }的前n 项和S n ,若a 3+ a 7- a 10=8, a 11- a 4=4,则S 13等于 A.152 B.154 C.156 D.158 8.若把函数3cos sin y x x =-的图象向右平移m (m >0)个单位长度后,所得到的图象关于y 轴对称,则m 的最小值是A.3π B.23π C.6π D.56π 9.已知a ,b ,c ∈R +,若c a b a b b c c a+++,则A.c <a <bB. b <c <aC. a <b <cD. c <b <a10.设函数f (x )=313log ,0log (),0x x x x ⎧⎪⎨-⎪⎩若f (m )<f (-m ),则实数m 的取值范围是A.(-1,0)∪(0,1)B.(-∞,-1)∪(1,+∞)C.(-1,0)∪(1,+∞)D.(-∞,-1)∪(0,1)11.已知函数f (x )在R 上可导,且f (x )=x 2+2xf ′(2),则f (-1)与f (1)的大小关系为 A. f (-1)= f (1) B. f (-1)>f (1) C. f (-1)< f (1) D.不确定12.在△ABC 中,AB =2,AC =1,BD =DC ,则AD BD ⋅的值为 A.-23 B. 23 C.-34 D. 34二、填空题:(本大题共4个小题,每小题4分,共16分.请把答案填在答题纸的相应位置上.)13.由两条抛物线y 2=x 和y =x 2所围成的图形的面积为 . 14.右图是某四棱锥的三视图,则该几何体的表面积为 .15.已知A (1,2),B (3,4),C (-2,2),D (-3,5),则向量AB 在向量CD 上的投影为 .16.圆心在曲线2(0)y x x=上,且与直线2x +y +1=0相切的面积最小的圆的方程为 .三、解答题:本大题共6个小题,满分74分.解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.请将解答过程写在答题纸的相应位置. 17.(本小题满分12分) 已知2()sin(2)2cos 16f x x x π=-+- (Ⅰ)求函数f (x )的单调增区间(Ⅱ)在△ABC 中,a 、b 、c 分别是角A 、B 、C 的对边,且a =1,b +c =2,f (A )=12,求△ABC 的面积.18.(本小题满分12分)如图,平面ABCD ⊥平面PAD ,△APD 是直角三角形, ∠APD =90°,四边形ABCD 是直角梯形,其中BC AD ,∠BAD =90°,AD =2 BC ,且AB=BC =PD=2,O 是AD 的中点,E ,F 分别是PC ,OD 的中点. (Ⅰ)求证:EF平面PBO ;(Ⅱ)求二面角A - PF - E 的正切值. 19.(本小题满分12分)已知数列{a n }和{b n }满足: a 1=λ,a n+1=23a n +n -4,b n =(-1)n(a n -3n+21),其中λ为实数,n 为正整数.(Ⅰ)证明:对任意实数λ,数列{a n }不是等比数列; (Ⅱ)证明:当λ≠-18时,数列{b n }是等比数列. 20.(本小题满分12分)某企业科研课题组计划投资研发一种新产品,根据分析和预测,能获得10万元~1000万元的投资收益.企业拟制定方案对课题组进行奖励,奖励方案为:奖金y (单位:万元)随投资收益x (单位:万元)的增加而增加,且奖金不超过9万元,同时奖金也不超过投资收益的20%,并用函数y= f (x )模拟这一奖励方案. (Ⅰ)试写出模拟函数y= f (x )所满足的条件;(Ⅱ)试分析函数模型y= 4lg x -3是否符合奖励方案的要求?并说明你的理由. 21.(本小题满分12分)已知椭圆22221(0)x y ab a b+=的离心率为e =3,且过点(13,2) (Ⅰ)求椭圆的方程;(Ⅱ)设直线l :y =kx+m (k ≠0,m >0)与椭圆交于P ,Q 两点,且以PQ 为对角线的菱形的一顶点为(-1,0),求:△OPQ 面积的最大值及此时直线l 的方程.22.(本小题满分14分)已知函数32(1)()ln (1)x x x f x a x x ⎧-+=⎨≤⎩(Ⅰ)求f (x )在[-1,e ](e 为自然对数的底数)上的最大值;(Ⅱ)对任意给定的正实数a ,曲线y= f (x )上是否存在两点P ,Q ,使得△POQ 是以O 为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在y 轴上?高三数学试题(理)参考答案及评分标准一、选择题题号 12345678910 11 12 答案BDADADCCAD B C 二、填空题13. 1315. 5 16. (x-1)2+(y-2)2=5三、解答题17.(本小题满分12分) 解:(Ⅰ)因为f (x )=2sin(2)2cos 16x x π-+-=12cos2cos222x x x -+=12cos222x x + =sin(2)6x π+………………………………………………………(3分) 所以函数f (x )的单调递增区间是〔,36k k πππ-π+〕(k Z ∈)……………………(5分)(Ⅱ)因为f (x )=12,所以1sin(2)62A π+=又1302666A A ππππ+,所以 从而52,663A A πππ+==故……………………………………………………………(7分)在△ABC中,∵a=1,b+c=2,A=π3∴1=b2+c2-2bc cos A,即1=4-3bc.故bc=1……………………………………………………………………………………(10分)从而S△ABC=13sin.2bc A=……………………………………………………………(12分)18.(本小题满分12分)解:(Ⅰ)取BP中点G,连EG,由E为PC中点故EG 1,2BC又F为OD中点∴OF=1122 OD BC∴EG OF,故四边形OFEG为平行四边形…………(3分)∴EF∥GO 则EF∥面PBO……………………………(4分)(Ⅱ) 连CO,OP,则BA∥CO,又AB⊥AD,面ABCD⊥面APD∴CO⊥面APD 故面COP⊥面APD………………………………………………………(6分)过E作EN⊥OP于N,则EN⊥面APD过N作NH⊥PF于H,连EH,则EH⊥PF,故∠NHE为二面角A-PF-E的平面角……………………………………(8分)由于E为PC中点,故EN=12CO=12AB=1∵∠APD=90°,AD=4,PD=2由O为AD的中点,故OD=2,又F为OD的中点,可知PF⊥AD 从而NH∥OD 又N是DP的中点∴H为PF的中点∴NH=12OF=12……………………………………………………………………………(11分)∴tan∠NHE=NE NH=2∴二面角A-PF-E平面角的正切值为2.………………………………………………(12分)19.解:(Ⅰ)证明假设存在一个实数λ,使{a n}是等比数列,则有a22=a1a3,……(2分)即22224443449490,3999λλλλλλλ⎛⎫⎛⎫-=-⇔-+=-⇔=⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭矛盾.所以对于任意λ,{a n}不是等比数列.………………………………………………(6分)(Ⅱ)证明因为b n+1=(-1)n+1[a n+1-3(n+1)+21]=(-1)n+12214 3na n⎛⎫-+⎪⎝⎭=-22(1)(321).33nn na n b-⋅-+=-……………………………………………………(10分)又λ≠-18,所以b1=-(λ+18)≠0.………………………………………………………(11分)由上式知b n ≠0,所以12(*).3n n b n N b +=-∈ 故当λ≠-18时,数列{ b n }是以-(λ+18)为首项,-23为公比的等比数列. ………(12分) 20. 解:(Ⅰ)由题意,模拟函数y =f (x )满足的条件是:(1) f (x )在[10,1000]上是增函数;(2)f (x )≤9;(3)f (x )≤15x . …………(3分)(Ⅱ)对于y =4 lg x-3,显然它在[10,1000]上是增函数,满足条件(1),…………………(4分)又当10≤x ≤1000时,4lg10-3≤y ≤4lg1000-3,即y ∈[1,9],从而满足条件(2). ……(5分) 下面证明:f (x )≤15x ,即4lg x-3≤15x 对于x ∈[10,1000]恒成立. ……………………(6分) 令g (x )= 4lgx-3-15x(10≤x ≤1000),则g ′(x )=4120lg .lg1055e x x x --= ………………(8分)∵e1lg lg 10,20lg 10,10,2ee ∴=∴≥则x∴20lg e -x <0,∴g ′(x ) <0对于x ∈[10,1000]恒成立.∴g(x )在[10,1000]上是减函数…………………………………………………………(10分)∴g(x )在[10,1000]时,g (x )≤g(10=4lg10-3-15×10=-1<0, 即4lg x-3-15x ≤0,即4lg x -3≤15x 对于x ∈[10,1000]恒成立.从而满足条件(3). 故函数模型y =4lg x-3符合奖励方案的要求. …………………………………………………(12分)21.解:(Ⅰ)∵∴ a ∴b 2=a 2-c 2=14a 2故所求椭圆为:222241x y a a+=…………………………………………………………………(1分)又椭圆过点12) ∴22311a a+= ∴a 2 =4. b 2=1 ∴2214x y +=……………(3分)(Ⅱ)设P (x 1,y 1), Q (x 2,y 2),PQ 的中点为(x 0,y 0)将直线y =kx +m 与2214x y += 联立得(1+4k 2)x 2+8kmx +4m 2-4=0222216(41)0,41k m k m ∆=+-+即 ①又x 0=12120224,214214x x km y y m y k k+-+===++………………………………………(5分)又点[-1,0)不在椭圆OE 上, 依题意有0001,(1)y x k-=---整理得3km =4k 2+1 ②……………………………………………………………………(7分) 由①②可得k 2>15,∵m >0, ∴k >0,∴k>5…………………………………………(8分)设O 到直线l 的距离为d ,则S △OPQ=1122d PQ ⋅==(10分) 当211,2OPQk =∆时的面积取最大值1,此时k2m = ∴直线方程为y2……………………………………………………………(12分)22.解:(Ⅰ)因为f (x )=32(1)ln (1)x x x a x x ⎧-+⎨≥⎩① 当-1≤x <1时,f ′(x )=- x (3x -2),解f ′(x )>0得0<x <23:解f ′(x ) <0得-1<x <0或23<x <1 ∴f (x )在(-1,0)和(23,1)上单减,在(0,23)上单增,从而f (x )在x=23处取得极大值f (23)=427…………………………………………………(3分)又∵f (-1)=2,f (1)=0,∴f (x )在[-1,1)上的最大值为2. …………………………………………………………(4分)② 当1≤x ≤e 时,f (x )=a ln x , 当a ≤0时,f (x )≤0;当a >0时,f (x )在[1,e ]单调递增;∴f (x )在[1,e ]上的最大值为a. ……………………………………………………………(6分)∴当a ≥2时,f (x )在[-1,e ]上的最大值为a ;当a <2时,f (x )在[-1,e ]上的最大值为2. ………………………………………………(8分)(Ⅱ)假设曲线y= f(x)上存在两点P,Q满足题意,则P,Q只能在y轴两侧,不妨设P (t,f(t))(t>0),则Q(-t,t3+t2),且t≠1………………………………………………………………(9分)∵△POQ是以O为直角顶点的直角三角形∴OP OQ⋅=0,即-t2+f(t)(t3+t2)=0(*)…………………………………………………(10分)是否存在P,Q等价于方程(*)是否有解.①若0<t<1,则f(x)=- t3+t2,代入方程(*)得:- t2+(-t3+t2)(t3+t2)=0,即:t4-t2+1=0,而此方程无实数解,………………………………………………………(11分)②当t>1时,∴f(t)=a ln t,代入方程(*)得:- t2+ a ln t·(t3+t2)=0,即:1(1)ln,t ta=+……………………………………………………………………………(12分)设h(x)=(x+1)ln x(x≥1),则h′(x)=ln x+1x+1>0在[1,+∞)恒成立.∴h(x)在[1,+∞)上单调递增,从而h(x)≥h(1)=0,则h(x)的值域为[0,+∞).∴当a>0时,方程1a=(t+1)ln t有解,即方程(*)有解.……………………………(13分)∴对任意给定的正实数a,曲线y=f(x)上总存在两点P,Q,使得△POQ是以O为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在y轴上.………………………………………………(14分)。