2015年北京海淀高三第一学期期末数学理试题与答案
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海淀区高三年级第一学期期末练习数学(理)答案及评分参考 2015.1一、选择题(共8小题,每小题5分,共40分)(1)C (2)D (3)B (4)C (5)B (6)A (7)C (8)B 二、填空题(共6小题,每小题5分,共30分。
有两空的小题,第一空2分,第二空3分) (9)15 (10)23 (11)3(12)2π3(13)13;4 (14)11,,A B D三、解答题(共6小题,共80分) (15)(共13分)解:(Ⅰ)ϕ的值是π6. ………………2分 0x 的值是53. ………………5分(Ⅱ)由题意可得:11ππ()cos(π())cos(π)sin π3362f x x x x +=++=+=-.………………7分所以 1π()()cos(π)sin π36f x f x x x ++=+- ππcos πcos sin πsin sin π66x x x =-- ………………8分31cos πsin πsin π22x x x =-- 33πcos πsin π3cos(π)223x x x =-=+. ………………10分 因为 11[,]23x ∈-, 所以 ππ2ππ633x -≤+≤.所以 当ππ03x +=,即13x =-时,()g x 取得最大值3;当π2ππ33x +=,即13x =时,()g x 取得最小值32-. ………………13分(16)(共13分)解:(Ⅰ)抽取的5人中男同学的人数为530350⨯=,女同学的人数为520250⨯=. ………………4分(Ⅱ)由题意可得:2323551(3)10A A P X A ===. ………………6分 因为 321105a b +++=, 所以 15b =. ………………8分 所以 113232101105105EX =⨯+⨯+⨯+⨯=. ………………10分 (Ⅲ)2212s s =. ………………13分(17)(共14分) 证明:(Ⅰ)连接1BC .在正方形11ABB A 中,1AB BB ^. 因为 平面11AA B B ⊥平面11BB C C ,平面11AA B B 平面111BB C C BB =,AB Ì平面11ABB A ,所以 AB ^平面11BB C C . ………………1分因为 1B C Ì平面11BB C C , 所以 1AB B C ^. ………………2分在菱形11BB C C 中,11BC BC ^. 因为 1BC Ì平面1ABC ,AB Ì平面1ABC ,1BC AB B =,所以 1B C ^平面1ABC . ………………4分 因为 1AC Ì平面1ABC ,所以 1B C ⊥1AC . ………………5分 (Ⅱ)EF ∥平面ABC ,理由如下: ………………6分 取BC 的中点G ,连接,GE GA .CBC 1B 1A 1A因为 E 是1BC 的中点, 所以 GE ∥1BB ,且GE 112BB =. 因为 F 是1AA 的中点, 所以 AF 112AA =. 在正方形11ABB A 中,1AA ∥1BB ,1AA 1BB =. 所以 GE ∥AF ,且GE AF =. 所以 四边形GEFA 为平行四边形. 所以EF∥GA .………………8分因为 EF Ë平面ABC ,GA Ì平面ABC ,所以 EF ∥平面ABC . ………………9分 (Ⅲ)在平面11BB C C 内过点B 作1Bz BB ^.由(Ⅰ)可知:AB ^平面11BB C C . 以点B 为坐标原点,分别以1,BA BB 所在的直线为,x y 轴,建立如图所示的空间直角坐标系B xyz -,设(2,0,0)A ,则1(0,2,0)B .在菱形11BB C C 中,11=60BB C ∠,所以 (0,1,3)C -,1(0,1,3)C . 设平面1ACC 的一个法向量为(,,1)x y =n .因为 10,0AC CC ⎧⋅=⎪⎨⋅=⎪⎩n n 即(,,1)(2,1,3)0,(,,1)(0,2,0)0,x y x y ⎧⋅--=⎪⎨⋅=⎪⎩所以 3,20,x y ⎧=⎪⎨⎪=⎩即3(,0,1)2=n .………………11分由(Ⅰ)可知:1CB 是平面1ABC 的一个法向量.………………12分 所以GF ECBC 1B 1A 1A zyxFECBC 1B 1A 1A1113(,0,1)(0,3,3)72cos ,731934CB CB CB ⋅-⋅<>===-⋅+⋅+n n n . 所以 二面角1B AC C --的余弦值为77. ………………14分(18)(共13分)解:(Ⅰ)由22143x y +=得:2,3a b ==.所以 椭圆M 的短轴长为23. ………………2分 因为 221c a b =-=, 所以 12c e a ==,即M 的离心率为12. ………………4分(Ⅱ)由题意知:1(2,0),(1,0)C F --,设000(,)(22)B x y x -<<,则2200143x y +=.………………7分因为 10000(1,)(2,)BF BC x y x y ⋅=---⋅---2200023x x y =+++ ………………9分 20013504x x =++>, ………………11分 所以 π(0,)2B ∠∈.所以 点B 不在以AC 为直径的圆上,即:不存在直线l ,使得点B 在以AC 为直径的圆上.………………13分另解:由题意可设直线l 的方程为1x my =-,1122(,),(,)A x y B x y .由221,431x y x my ⎧+=⎪⎨⎪=-⎩可得:22(34)690m y my +--=. 所以 122634m y y m +=+,122934y y m -=+. ………………7分所以 1122(2,)(2,)CA CB x y x y ⋅=+⋅+ 21212(1)()1m y y m y y =++++ 22296(1)13434mm m m m -=++⋅+++ 25034m -=<+. ………………9分 因为 cos (1,0)CA CBC CA CB⋅=∈-⋅, 所以 π(,π)2C ∠∈. ………………11分 所以 π(0,)2B ∠∈.所以 点B 不在以AC 为直径的圆上,即:不存在直线l ,使得点B 在以AC 为直径的圆上.………………13分(19)(共13分)解:(Ⅰ)函数()f x 是偶函数,证明如下: ………………1分 对于ππ[,]22x ∀∈-,则ππ[,]22x -∈-. ………………2分 因为 ()cos()sin()cos sin ()f x a x x x a x x x f x -=---=+=,所以 ()f x 是偶函数. ………………4分 (Ⅱ)当0a >时,因为 ()cos sin 0f x a x x x =+>,ππ[,]22x ∈-恒成立, 所以 集合{|()0}A x f x ==中元素的个数为0. ………………5分 当0a =时,令()sin 0f x x x ==,由ππ[,]22x ∈-, 得 0x =.所以 集合{|()0}A x f x ==中元素的个数为1. ………………6分 当0a <时,因为 π'()sin sin cos (1)sin cos 0,(0,)2f x a x x x x a x x x x =-++=-+>∈,所以 函数()f x 是π[0,]2上的增函数. ………………8分因为 ππ(0)0,()022f a f =<=>,所以 ()f x 在π(0,)2上只有一个零点.由()f x 是偶函数可知,集合{|()0}A x f x ==中元素的个数为2. ………………10分综上所述,当0a >时,集合{|()0}A x f x ==中元素的个数为0;当0a =时,集合{|()0}A x f x ==中元素的个数为1;当0a <时,集合{|()0}A x f x ==中元素的个数为2.(Ⅲ)函数()f x 有3个极值点. ………………13分 (20)(共14分)解:(Ⅰ)因为 123224(,),(,),(,)a a a a a a T ∈,所以 21(,)0T d a a =,23(,)0T d a a =,24(,)1T d a a =,故2()1T l a =.………………1分因为 24(,)a a T ∈,所以 42(,)0T d a a =.所以 4414243()(,)(,)(,)1012T T T T l a d a a d a a d a a =++≤++=.所以 当244143(,),(,),(,)a a a a a a T ∈时,4()T l a 取得最大值2. ………………3分 (Ⅱ)由(,)T d a b 的定义可知:(,)(,)1T T d a b d b a +=.所以122113311()[(,)(,)][(,)(,)]nTi T T T T i la d a a d a a d a a d a a ==+++∑1111[(,)(,)][(,)(,)]T n T n T n n T n n d a a d a a d a a d a a --+⋅⋅⋅+++⋅⋅⋅++21(1)2n C n n ==-. ………………6分 设删去的两个数为(),()T k T m l a l a ,则1()()(1)2T k T ml a l a n n M +=--. 由题意可知:()1,()1T k T m l a n l a n ≤-≤-,且当其中一个不等式中等号成立,不放设()1T k l a n =-时,(,)1T k m d a a =,(,)0T m k d a a =.所以 ()2T m l a n ≤-. ………………7分 所以()()1223T k T m l a l a n n n +≤-+-=-.所以 1()()(1)232T k T ml a l a n n M n +=--≤-,即1(5)32M n n ≥-+. ………………8分(Ⅲ)对于满足()1T i l a n <-(1,2,3,,i n =)的每一个集合T ,集合S 中都存在三个不同的元素,,e f g ,使得(,)(,)(,)3T T T d e f d f g d g e ++=恒成立,理由如下:任取集合T ,由()1T i l a n <-(1,2,3,,i n =)可知, 12(),(),,()T T T n l a l a l a ⋅⋅⋅中存在最大数,不妨记为()T l f (若最大数不唯一,任取一个).因为 ()1T l f n <-,所以 存在e S ∈,使得(,)0T d f e =,即(,)e f T ∈. 由()1T l f ≥可设集合{|(,)}G x S f x T =∈∈≠∅.则G 中一定存在元素g 使得(,)1T d g e =. 否则,()()1T T l e l f ≥+,与()T l f 是最大数矛盾. 所以 (,)1T d f g =,(,)1T d g e =,即(,)(,)(,)3T T T d e f d f g d g e ++=.………………14分。