2022-2023学年北京市高二上学期期末数学试题一、单选题1.在等差数列中,若,,则( ){}n a 11a =2410a a +=20a =A .38B .39C .40D .41【答案】B 【分析】根据,求出,然后用公式计算即可.1241,10a a a =+=d 【详解】在等数列中,,{}n a 1241,10a a a =+=所以,1242410a d d +=+=解得,2d =所以,2011939a a d =+=故选:B.2.已知数列的前项和,则( ){}n a n 221n S n n =-+3a =A .2B .3C .4D .5【答案】B 【分析】根据计算可得.332a S S =-【详解】解:因为数列的前项和,{}n a n 221n S n n =-+所以.()()23232323122213a S S =--⨯+--⨯+==故选:B 3.已知数列是首项为的等比数列,且公比大于,,则的通项公式( ){}n b 203212b b -={}n b A .B .C .D .2nn b =23nn b =⨯123n n b -=⨯126n n b -=⨯【答案】C【分析】设公比为,由得到方程,求出,即可得解.q 3212b b -=q 【详解】解:设公比为,由,所以,解得或,q 3212b b -=22212q q -=3q =2q =-又公比大于,所以,03q =所以.123n n b -=⨯4.已知双曲线的渐近线与圆相切,则( )2221(0)x y a a -=>22430x y y +-+==a A .3BCD .13【答案】C【分析】求出圆的圆心和半径,由于圆与渐近线相切,所以圆心到渐近线的距离等于半径,列方程可求出的值a 【详解】解:由,得,所以圆心为,半径为1,22430x y y +-+=22(2)1x y +-=(0,2)双曲线的渐近线方程为,2221(0)x y a a -=>x y a =±因为双曲线的渐近线与圆相切,2221(0)x y a a -=>22430x y y +-+=,化简得,解得(舍去),1=231a =a =a =故选:C5.设为等比数列的前n 项和,,则( )n S {}n a 2580a a +=52S S =A .B .C .D .911-313313-【答案】A【分析】根据等比数列的性质可得,进而求得公比,由前项和公式即可求解.35288a q a =-⇒=-n 【详解】设等比数列的公比为{}n a ,q 由得:,故,2580a a +=35288a q a =-⇒=-2q =-故,()()52151112,1112S a S a a --=-==--所以.5211S S =-故选:A 6.已知为等差数列,为其前n 项和,若,,则当______,有最大{}n a n S 16a =312S a =n =n SA .3B .4C .3或4D .4或5【答案】C【分析】设为等差数列的公差为.利用基本量代换求出,结合二次函数的性质即可求得.{}n a d 2d =-【详解】设为等差数列的公差为.{}n a d 因为,,16a =312S a =所以,解得:.36312d ⨯+=2d =-所以.()()216272n S n n n n n -=+⨯-=-结合二次函数的性质可得:当或时,有最大值12.3n =4n =n S 故选:C7.设椭圆的左、右焦点分别为,,为直线上一点,()2222:10x y C a b a b +=>>1F 2F P 32x a =是底角为的等腰三角形,则椭圆的离心率为( )21F PF 30︒C AB .CD .1234【答案】D【分析】由是底角为的等腰三角形,把用表示出来后可求得离心率.21F PF 30︒212PF F F =,a c 【详解】解:由题意可得,,如图,,则,212PF F F =2(,0)F c 121230PF F F PF ∠=∠=︒260PF E ∠=︒,230F PE ∠=︒所以,223222PF EF a c ⎛⎫==- ⎪⎝⎭所以,∴,∴.3222ac c ⎛⎫-= ⎪⎝⎭34a c =34e =故选:D .8.设数列的前n 项和为,且,则( ){}n a n S ()111,2,3,2n n n a a n ++== 2n S =A .B .C .D .121132n +⎛⎫- ⎪⎝⎭112n-21134n ⎛⎫- ⎪⎝⎭41134n ⎛⎫- ⎪⎝⎭【答案】C【分析】利用并项求和和等比数列的求和公式进行求解即可【详解】因为数列的前n 项和为,,{}n a n S ()111,2,3,2n n n a a n ++== 所以()()()21234212n n n S a a a a a a -=++++++ 1321111222n -=+++ 1112421113414nn ⎛⎫⎛⎫- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎛⎫⎝⎭=- ⎪⎝⎭-=故选:C9.如果数列满足(k 为常数),那么数列叫做等比差数列,k 叫做公比{}n a 211n n n na a ka a +++-={}n a 差.下列四个结论中所有正确结论的序号是( )①若数列满足,则该数列是等比差数列;{}n a 12n na na +=②数列是等比差数列;{}2nn ⋅③所有的等比数列都是等比差数列;④存在等差数列是等比差数列.A .①②③B .①③④C .①②④D .②③④【答案】B【分析】根据比等差数列的定义(为常数),逐一判断①②③④是否是等比差数列211n n n na a ka a +++-=k 即可可得到答案.【详解】①数列满足,则,{}n a 12n na na +=2112(1)22n n n na a n n a a +++-=+-=满足等比差数列的定义,故①正确;②数列,{2}nn ⋅+212111(2)2(1)2(1)22n n n n n nn n a a a a n n n n +++++-=+⋅+⋅-+⋅⋅,2(2)2(1)22(1)(1)n n n n n n n ⋅+⋅-+⋅==-⋅+⋅+不满足等比差数列的定义,故②错误;③设等比数列的公比为,则,q 211n n n na a a a q q +++-==-满足等比差数列,故③正确;④设等差数列的公差为,d 则,22112()n n n n n n n n n n a a a a a d a d d a d a a a d +++-++-=-=++故当时,满足,故存在等差数列是等比差数列,即④正确;0d =211n n n na a a a +++-=故答案为:①③④故选:B.10.已知抛物线C 的焦点F 到准线l 的距离为4,点P 是直线l 上的动点.若点A 在抛物线C 上,且,过点A 作直线PF 的垂线,垂足为H ,则的最小值为( )6AF =PH PF⋅A.16B .6C .D .【答案】A【分析】先求出抛物线标准方程,得到焦点,准线和,设出,()2,0F :2l x =-(4,A ()2,P t -利用向量法表示出,结合二次函数求最值.PH PF⋅【详解】不妨设抛物线C 的焦点,由抛物线C 的焦点F 到准线l 的距离为4,可得:,02p F ⎛⎫⎪⎝⎭,所以抛物线,焦点,准线.4p =2:8C y x =()2,0F :2l x =-因为点A 在抛物线C 上,且,所以,所以,所以,6AF =62A p x +=26Ax +=4A x =所以不妨取.A y =±(4,A 点P 是直线l 上的动点, 不妨取.()2,P t -所以.()()6,,4,PA t PF t ==-因为为在上的射影,PH PAPF 所以()cos ,PH PF PA PA PHPF⋅=⋅PA PF PA PFPA PF ⋅=⋅⋅ PA PF=⋅()()64t t =⨯+⨯-224t =-+(216t =-+(216t =-+.(当且仅当16≥t =故选:A.二、填空题11.在等差数列中,已知,,则______.{}n a 43a =79a =3579a a a a +++=【答案】28【分析】设首项为,公差为,依题意得到方程组,解得、,即可求出通项公式,从而得解.1a d 1a d 【详解】解:在等差数列中,,设首项为,公差为,{}n a 43a =79a =1a d 则,解得,所以,113369a d a d +=⎧⎨+=⎩132a d =-⎧⎨=⎩25na n =-所以.35791591328a a a a +++=+++=故答案为:2812.某公司开发了一款手机应用软件,为了解用户对这款软件的满意度,推出该软件3个月后,从使用该软件的用户中随机抽查了1000名,将所得的满意度的分数分成7组:,,…,,整理得到如下频率分布直方图.这1000名用户满意度的第25[)30,40[)40,50[]90,100百分位数是______.【答案】54【分析】利用频率分布直方图结合百分位数的定义求解即可.【详解】由已知可得,样本中满意度在区间内的样本的频率为,[)30,400.005100.05⨯=样本中满意度在区间内的样本的频率为,[)40,500.010100.1⨯=样本中满意度在区间内的样本的频率为,[)50,600.025100.25⨯=所以样本中满意度在区间内的样本的频率为0.15,满意度在区间内的样本的频率为[)30,50[)30,600.40,故用户满意度的第25百分位数在区间内,[)50,60设用户满意度的第25百分位数为,则x ,所以,()0.15500.0250.25x +-⨯=54x =所以这1000名用户满意度的第25百分位数是54.故答案为:54.13.在数列中,是其前n 项和,且,则数列的通项公式______.{}n a n S 21n n S a =+n a =【答案】,.12n n a -=-*n ∈N 【分析】利用,求解数列的通项公式.11,1,2n n n S n a S S n -=⎧=⎨-≥⎩【详解】当时,,解得:,1n =11121S a a ==+11a =-令时,,即,解得:,2n =2221S a =+12221+=+a a a 2112a a =-=-当时,,2n ≥111212122n n n n n n n a S S a a a a ---=-=+--=-故,12n n a a -=所以时,为公比为2的等比数列,2n ≥{}n a所以,2212222n n n n a a q ---==-⨯=-显然时,满足,1n =11a =-12n n a -=-综上:,.12n n a -=-1n ≥故答案为:,.12n n a -=-*n ∈N 14.在数列{an }中,a 1=2,an+1=an+ln ,则通项公式an=_____.11n ⎛⎫+ ⎪⎝⎭【答案】2+ln n【分析】利用累加法求得数列的通项公式.【详解】解析:∵an+1=an+ln ,11n ⎛⎫+ ⎪⎝⎭∴a 2-a 1=ln =ln 2,111⎛⎫+ ⎪⎝⎭a 3-a 2=ln =ln ,112⎛⎫+ ⎪⎝⎭32a 4-a 3=ln =ln ,113⎛⎫+ ⎪⎝⎭43……an-an-1=ln =ln .11-1n ⎛⎫+ ⎪⎝⎭-1n n 以上(n-1)个等式相加,得an-a 1=ln 2+ln +…+ln =ln n.32-1nn ∵a 1=2,∴an=2+ln n.∵a 1=2+ln 1=2,∴{an }的通项公式为2+ln n.答案:2+ln n.15.在棱长为2的正方体中,过点的平面分别与棱,,交于点,1111ABCD A B C D -A α1BB 1CC 1DD E ,,记四边形在平面上的正投影的面积为,四边形在平面上的F G AEFG 11ABB A 1S AEFG 11BCC B 正投影的面积为.给出下面有四个结论:2S ①四边形是平行四边形;AEFG②的最大值为;12S S 4③的最大值为;12S S +6④四边形可以是菱形,且菱形面积的最大值为AEFG 则其中所有正确结论的序号是______.【答案】①②④【分析】对①,根据面面平行的性质定理即可判断答案;建立空间直角坐标系,设,然后根据①得到的关系,进而判断②,然,,BE a CF b DG c ===,,a b c 后结合基本不等式判断③,最后根据菱形的对角线互相垂直判断④.【详解】解:对①,因为平面分别与平面、平面、平面、平面AEFG 11BCC B 11ADD A 11ABB A 交于、、、,11CDD C EF AG AE GF 易知平面平面,则,而平面平面,则,11//BCC B 11ADD A //AG EF 11//ABB A 11CDD C //AE GF 所以四边形是平行四边形,故①正确;AEFG以为原点,分别为轴建立空间直角坐标系,记点在平面上的投影点为A 1,,AB AD AA ,,x y z G 11BCC B 点,H 点、在平面上的投影点分别为点、.F G 11ABB A I J设,其中,则,,,,BE a CF b DG c ===0,,2a b c ≤≤()()()2,0,,2,2,,0,2,E a F b G c ()0,0,0A 所以,由①可得,所以,()()2,0,,2,0,AE a GF b c ==- AE GF = b a c =+则,020202a a c c ≤≤⎧⎪≤+≤⎨⎪≤≤⎩易得,,所以,故③错误;12S BE BC a =⨯=22S AB AJ c =⨯=()1224S S a c +=+≤又,当且仅当时取“=”,故②正确;2124442a c S S ac +⎛⎫=≤≤ ⎪⎝⎭1,2a c b ===又,,令,所以,()2,2,AF b =()2,2,EG c a =--()440AF EG b c a ⋅=-++-=c a =即, 则此时,平行四边形是菱形,201c a b a a =⎧⎪=⎨⎪≤≤⎩AF EG ⊥AEFG 而此时,()()2,2,2,2,2,0AFa EG ==-EG =所以菱形的面积,当时,④正确.S =1a =max S ==故答案为:①②④.三、解答题16.已知函数.()22cos cos sin f x x x x x=+-(1)求的最小正周期;()f x (2)若,求函数的最值.0,2x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦()f x 【答案】(1)π(2)最大值为2,最小值为1-【分析】(1)将函数转化为,利用周期公式求解;()2sin 26f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭(2)由,得到,再利用正弦函数的性质求解.0,2x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦72,666x πππ⎡⎤+∈⎢⎥⎣⎦【详解】(1)解:∵,()2cos 22sin 26f x x x x π⎛⎫=+=+ ⎪⎝⎭∴.22T ππ==的最小正周期为.()f x π(2)∵,0,2x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦∴,72,666x πππ⎡⎤+∈⎢⎥⎣⎦∴,1sin 2,162x π⎛⎫⎡⎤+∈- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦∴.()[]1,2f x ∈-∴的最大值为2,最小值为.()f x 1-17.已知等差数列的前n 项和为,且,.{}n a n S 66a =-73a =-(1)求通项公式及的最小值;{}n a n S (2)数列为等比数列,且,,求数列的前n 项和;{}n b 19b a =211b a ={}n b nT(3)数列满足,其前n 项和为,请直接写出的值(无需计算过程).{}n c ()1nn nc a =-n P 2022P 【答案】(1),最小值为;324n a n =-7884S S ==-(2);()3312nn T =-(3)3033.【分析】(1)利用基本量代换求出,得到通项公式和前n 项和公式,利用函数求最值;121,3a d =-=(2)求出通项公式,进而得到数列的前n 项和;{}n b nT(3)利用分组求和法求出,直接代入求解.n P 【详解】(1)设等差数列的公差为.{}n a d 因为,,所以,解得:,66a =-73a =-116,356a d d a +=-=-+121,3a d =-=所以.()14132n a n d a n +-=-=所以.()()2115675334524222n n n a a n n n S ⎛⎫--⎪+-⎝⎭===因为,所以当或时,最小值为*N n ∈7n =8n =()7838458842S S ⨯-===-(2)由(1)可得:,192113,9b a b a ====所以等比数列的公比为,{}n b 21933b q b ===所以.113n nn b b q -=⋅=所以等比数列的前n 项和{}n b ()()()113133311132n n nn b q T q --===---(3)因为数列满足.{}n c ()()()11324nnn n c a n =-=--当为偶数时,;n ()()()3211815123273242n P nn n =-+-++-++-=当为奇数时,n ;()()()()()()()3131211815123303273243242422n n n n n n n P -+=-+-++-++---=--=-所以.()3124,23,2n n n P n n ⎧+-⎪⎪=⎨⎪⎪⎩为奇数为偶数所以.20223202230332P ⨯==18.如图,四边形是正方形,平面,,,,为ABCD PA ⊥ABCD EB PA ∥4AB PA ==2EB =F 的中点.PD (1)求证:;AF PC ⊥(2)求二面角的大小.D PCE --(3)在棱上是否存在点,使得直线与平面的PE M DM PCE PM 长;若不存在,请说明理由.【答案】(1)证明见解析;(2);5π6(3)重合时,符合题意,,M E PM =【分析】(1)以为原点,分别为轴正方向,建立空间直角坐标系.利用向量法A ,,AD AB APx y z ,,证明;(2)利用向量法求出二面角的余弦值,得到二面角的大小;D PCE --D PC E --(3)利用向量法判断出当与重合时,符合题意,进而求出.M E PM【详解】(1)因为四边形是正方形,平面,所以以为原点,分别ABCD PA ⊥ABCD A ,,AD AB AP为轴正方向,建立空间直角坐标系.x y z ,,因为,,为的中点,所以4AB PA ==2EB =F PD ()0,0,0,A ()0,0,4,P ()4,0,0,D ()4,4,0,C .()0,4,0,B ()0,4,2,E ()2,0,2F 所以.()4,4,4,PC =-()2,0,2AF = 因为,所以,即.()2,0,2420420PC AF ⋅==⨯++-⨯=PC AF ⊥AF PC ⊥(2)因为平面,平面,所以.PA ⊥ABCD CD ⊂ABCD PA CD ⊥又,,平面,平面,AF PC ⊥AF PA A = AF ⊂PAD PA ⊂PAD 所以平面.CD ⊥PAD 因为平面,所以.AF ⊂PAD CD AF ⊥又,,平面,平面,AF PC ⊥CD PC C = CD ⊂PCD PC ⊂PCD 所以平面,即为面的一个法向量.AF ⊥PCD ()2,0,2AF =PCD 设为面的一个法向量,则,(),,n x y z = PCE 44400420n PC x y z n PE x y z ⎧⋅=+-=⎪⎨⋅=+-=⎪⎩ 不妨设,则.1y =()1,1,2n = 由图示,二面角为钝角,设其为,所以D PC E --θ.cos n AF n AF θ⋅=-==⨯ 因为,所以,即二面角为.[]0,πθ∈5π6θ=D PC E --5π6(3)假设在棱上存在点,使得直线与平面PE M DM PCE 设,,则.()0,4,2PM PE λλλ==-()01λ≤≤()4,4,42DM DP PM λλ=+=-- 因为直线与平面DMPCE 所以,即,解得:cos ,DM DM n DM n ⋅=⨯.1λ=所以当与重合时,直线与平面M E DM PCE 此时,(0,4,PM PE === 19.已知直线与抛物线交于,两点,且.():0l x my n n =+≠24y x =M N 90MON ∠=︒(1)求,两点的横坐标之积和纵坐标之积;M N (2)求面积的最小值.MON △【答案】(1),1616-(2)16【分析】(1)先设出,,分别表示出,的斜率,利用二者垂直判断出二者斜率乘积为M N MO ON ,求得,把抛物线的方程代入即可求得和.1-12120x x y y +=12x x 12y y(2)接着联立直线和抛物线方程组,得出直线与轴交点的坐标,根据24x my n y x =+⎧⎨=⎩x P ,表示出面积,利用基本不等式求得面积的最小值.MON MOP NOP S S S =+ MON △【详解】(1)设,,,()11,M x y ()22,N x y 90MON ∠=︒即,,,,OM ON ⊥12120x x y y ∴+=2114y x = 2224y x =,,.221212044y y y y ∴⋅+=1216y y ∴=-1216x x =(2)由题知,令直线方程中,():0l x my n n =+≠0y =可得直线与轴交点,联立,得x P (),0n 24x my ny x =+⎧⎨=⎩,由(1)知,,2440y my n --=12416y y n =-=-,即点坐标为,4n ∴=P ()4,0则MON MOP NOPS S S =+ ()1212OP y y =+,()122y y =+2≥⨯当且仅当时,等号成立.124y y ==面积的最小值为.∴MON △1620.已知椭圆的离心率为,且过点.()2222:10x y C a b a b +=>>12()2,0A -(1)求椭圆的方程;C (2)斜率为的直线与椭圆交于不同两点(都不同于点),且直线,的斜率之积等k l M N ,A AM AN 于1.试问直线是否过定点?若是,求出该点的坐标;若不是,请说明理由.l 【答案】(1);22143x y +=(2)直线过定点.l ()14,0-【分析】(1)利用待定系数法求出椭圆的方程;(2)不妨设直线.设C :l y kx m =+.利用“设而不求法”表示出,得到.即可得到直线()()1122,,M x y N x y ,1AM AN k k ⋅=14m k =过定点.():14l y k x =+()14,0-【详解】(1)由题意可得:,解得:,所以椭圆的方程为:.222212a c e a b a c=⎧⎪⎪==⎨⎪=-⎪⎩21a b c =⎧⎪=⎨⎪=⎩22143x y +=(2)不妨设直线.设.:l y kx m =+()()1122,,M x y N x y ,联立得:,消去y 得:.22143x y y kx m ⎧+=⎪⎨⎪=+⎩()2223484120k x kmx m +++-=所以.()()()()22222843441248430km k m k m ∆=-+-=-+>所以.21212228412,3434km m x x x x k k -+=-=++因为直线,的斜率之积等于1,所以,即,AM AN 1AM ANk k ⋅=1212122y yx x ⋅=++所以,整理得:.()()()()121222kx m kx m x x ++=++()()()2212121240k x x km x x m -+-++-=所以,整理得:,解得:()()22222241028343144k m km k k km m ⎛⎫-⨯+--+-= ⎪⎝⎭-++2216280m km k -+=或.2m k =14m k =当时,直线过定点,不合题意,舍去;2m k =():2l y k x =+()2,0A -当时,代入,解得:或(因为时直线14m k =()()224841430k k ∆=-+>18k -<<108k <<0k =与椭圆交于长轴顶点,不合题意),直线过定点.符合题意.():2l y k x =+():14l y k x =+()14,0-故直线过定点,使得直线,的斜率之积等于1.l ()14,0-AM AN 21.设满足以下两个条件的有穷数列,,…,为阶“Q 数列”:1a 2a n a ()2,3,4,n n = ①;②.120n a a a +++= 121n a a a +++= (1)分别写出一个单调递增的3阶和4阶“Q 数列”;(2)若2018阶“Q 数列”是递增的等差数列,求该数列的通项公式;(3)记n 阶“Q 数列”的前k 项和为,求证.()1,2,3,,k S k n = 12k S ≤【答案】(1)三阶“数列”:,,;四阶“数列”:,,,Q 12-012Q 38-18-1838(2)222019(N ,2018)21009n n a n n *-=∈≤⨯(3)证明见解析【分析】(1)借助新定义利用等差数列,写出一个单调递增的3阶和4阶“数列”;Q (2)利用某阶“数列”是等差数列,根据已知条件分别求出首项和公差即可;2018Q (3)判断k =n 时,,然后证明k <n 时,利用数列求和以及绝对值三角不等式证明即可.102n S =≤【详解】(1)不妨设其数列为等差数列,因为阶“数列”单调递增,3Q 则由,可知:,且,1231a a a ++=1230a a a ++=130,0a a <>123230a a a a ++==解得:,所以,故,20a =130a a +=1231301a a a a a ++=-++=解得:,故三阶“数列”:,,;1311,22a a =-=Q 12-012同理,不妨设4阶“数列”为等差数列,公差为,Q d 因为4阶“数列”单调递增,Q 由可知:,12340a a a a +++=1423a a a a +=+即,,所以,且,()2320a a +=230a a +=12340a a a a <<<<1230a d +=因为,所以,12341a a a a +++=12341a a a a --++=即,解得:,1111231a a d a d a d ---++++=14d =将代入中,解得:,14d =1230a d +=138a =-可得四阶“数列”:,,,.Q 38-18-1838(2)设等差数列,,,,公差为,,1a 2a 3a 2018a d 0d >∵,∴,12320180a a a a ++++= 120180a a +=∴,则,100910100a a +=100910100,0a a <>,根据已知条件得:0d > ①,②,123100912a a a a ++++=- 10101011201812a a a +++=两式相减得:,即,210091d =211009d =根据,得,,120182017201802d a ⋅+=1220172017221009a d =-=-⋅.()22220171220191(N ,2018)21009100921009n n a n n n *-∴=-+-=∈≤⋅⨯(3)当时,显然成立;k n =102n S =≤当时,根据条件①得,k n <12k k S a a a =+++ ()12k k n a a a ++=-+++ 即,12k k S a a a =+++ 12k k na a a ++=+++ ∴,12121231221k k k k n k k k n S a a a a a a a a a a a a a ++++=+++++++≤+++++++= ∴.12k S ≤【点睛】关键点点睛:定义新数列,要将不熟悉的问题进行转化,转化为我们熟悉的问题,本题中将“数列”转化为等差数列,利用等差数列的性质进行求解较为简单,第三问的难点是利用绝对值三角Q 不等式进行证明.。