天津市武清区2015~2016学年度高三年级第二学期第三次模拟考试数学(理科)试题注意事项:1.选择题选出答案后,请用铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑。
如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案标号。
2.请用黑色墨水的钢笔或签字笔解答填空题、解答题。
一.选择题(本大题共8 小题,每小题5分,共40分。
每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.若i 为虚数单位,则复数ii +3等于( )(A )i 2321+- (B )i 2321+ (C )i 4341+- (D )i 4341+ 2.已知y x ,满足约束条件⎪⎩⎪⎨⎧≤-≤-≥-+030032x y x y x ,则目标函数y x z 32-=的最大值是( )(A )15 (B )5 (C )1- (D )3-3.如图为某算法的程序框图,该算法的程序运行后输出的结 果为299,则实数M 的取值范围是( )(A )299296<<M (B )299296<≤M (C )299296≤<M(D )299296≤≤M4.“1<a ”是“函数()|1|||-+-=x a x x f 在区间[1,)+∞上为增函数”的( )(A )充分不必要条件 (B )必要不充分条件 (C )充要条件 (D )既不充分也不必要条件题号 一二三总分151617181920得分得 分 评卷人5.已知2.1424.0,6log ,3log -===c b a ,则( )(A )c b a >> (B )c a b >> (C )b a c >> (D )a b c >>6.已知双曲线()0,012222>>=-b a b y a x 的左、右焦点分别为21,F F ,以点2F 为圆心的圆与双曲线的渐近线相切,切点为P .若3221π=∠PF F ,则双曲线的离心率为( ) (A )313 (B )321 (C )5 (D )377.如图,PM 是圆O 的切线,M 为切点,PAB 是圆的割线,AD ∥PM ,点D 在圆上,AD 与MB 交于点C .若3,4,6===AC BC AB ,则MD 等于( )(A )2 (B )38(C )49 (D )94 8.已知函数()()()221+-+--=x e x ax x f 恰有两个零点,则实数a 的取值范围是( )(A )0>a (B )21-≥a (C )021<<-a (D )021≤<-a 二、填空题(本大题共6小题,每小题5分,共30分,把答案填在题中横线上)9.已知集合{}1|2||<-=x x A ,集合{}02|2>-=x x B ,则=B A I .10.在平面直角坐标系内,满足⎩⎨⎧≤≤-≤≤2210y x 的点()y x ,构成的区域为D ,曲线x y 42=与直线1=x 围成的封闭区域为M .向D 内随机投入一点,该点落入M 内的概率为 . 11.如图是一个几何体的三视图,则这个几何体的体积为 . 12.从4名男生,3名女生中选派3人参加学科竞赛,一人参加数学竞赛、一人参加物理竞赛、一人参加化学竞赛,若3人中既有男生又有女生,则不同的选派方法有 种. 13.已知P 是ABC ∆内一点,AC AB AP 2141+=,PBC ∆的面积为2016,得 分 评卷人则PAB ∆的面积为 . 14.若对,[1,2]x y ∈,2xy =,总有不等式24ax y-≥-成立,则实数a 的取值范围是 . 三.解答题(本大题共6小题,共80分,解答题应写出文字说明、证明过程或演算步骤) 15.(本小题满分13分) 已知函数()1sin 23cos 23cos sin 322++-=x x x x x f ,R x ∈. (1)求函数()x f 的最小正周期并写出函数()x f 图象的对称轴;(2)求函数()x f 在区间⎥⎦⎤⎢⎣⎡-3,4ππ上的最大值和最小值.16.(本小题满分13分)某人玩掷骰子移动棋子的游戏,棋盘分为B A ,两方,开始时棋子放在A 方,根据下列①、②、③的规定移动棋子:①骰子出现1点时,不能移动棋子;②出现2、3、4、5点时,把棋子移向对方;③出现6点时,若棋子在A 方就不动,若棋子在B 方就移至A 方. (1)将骰子连掷2次,求掷第一次后棋子仍在A 方而掷第二次后棋子在B 方的概率; (2)若将骰子连掷3次,3次中棋子移动的次数记为ξ,求随机变量ξ的分布列和期望.17.(本小题满分13分)如图,四边形ABCD 为矩形,四边形BCEF 为直角梯形,BF ∥CE ,BC BF ⊥,422===AB BF CE ,ο120==∠DCE ABF ,G 是AF 中点.(1)求证:AF ∥平面DCE ; (2)求证:DF BG ⊥ ;(3)若二面角A DF E --的大小为ο150,求线段DF 的长. 18.(本小题满分13分) 已知椭圆)0(12222>>=+b a by ax 的左、右焦点分别为21F F 、,在第一象得 分 评卷人得 分 评卷人得 分 评卷人得 分 评卷人限椭圆上的一点M 满足212F F MF ⊥,且||3||21MF MF =. (1)求椭圆的离心率;(2)设1MF 与y 轴的交点为N ,过点N 与直线1MF 垂直的直线交椭圆于B A ,两点,若175411=⋅+⋅F F ,求椭圆的方程. 19.(本小题满分14分) 已知数列{}n a 的前n 项和为n S ,21=a ,()*++∈-+=N n a a n n n n 23311.(1)求数列{}n a 的通项公式; (2)求n S ;(3)证明:存在*∈N k ,使得kk n n a a a a 11++≤. 20.(本小题满分14分)已知函数()a x e x f x +-=,()2a x e x g x ++=-,R a ∈.(1)求函数()x f 的单调区间;(2)若存在[]2,0∈x ,使得()()0<-x g x f 成立,求a 的取值范围; (3)设()2121,x x x x ≠是函数()x f 的两个零点,求证021<+x x .数学(理科)参考答案1.D 2.C 3.B 4.A 5.C 6.B 7.B 8.A9.()3,2 10.3211.3 12.180 13.4032 14.0≤a 15.(本小题满分13分)(1)()1sin 23cos 23cos sin 322++-=x x x x x f 12cos 232sin 23+-=x x …………………………2分 132sin 3+⎪⎭⎫ ⎝⎛-=πx …………………………4分函数()x f 的最小正周期为ππ=22.…………………………6分 由函数()x f 图象可知函数()x f 图象的对称轴为Z k k x ∈-=,122ππ.……………7分 (2)∵函数()x f 在区间⎥⎦⎤⎢⎣⎡--12,4ππ上是减函数,在区间⎥⎦⎤⎢⎣⎡-3,12ππ上是增函数,……9分253,1312,1234=⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-πππf f f …………………………11分 ∴函数()x f 在区间⎥⎦⎤⎢⎣⎡--12,4ππ上的最大值为25,最小值为13+- (13)分16.(本小题满分13分)(1)骰子掷第一次后棋子在A 方的事件记为M ,则()3162==M P ………………2分 骰子掷第二次后棋子在B 方的事件记为N ,则()3264==N P …………………………4分∵事件M 、N 互相独立,∴棋子在掷第一次后在A 方,掷第二次后在B 方的概率为 ()()()923231=⨯==N P M P MN P …………………………5分(2)ξ的可能值为0,1,2,3 ………………………6分()21686262620=⨯⨯==ξP ………………………7分 ()+⨯⨯==6161641ξP +⨯⨯61646221628646262=⨯⨯………………………8分 ()+⨯⨯==6265642ξP +⨯⨯656164216100656462=⨯⨯………………………9分 ()216806465643=⨯⨯==ξP ………………………10分 随机变量ξ的分布列为………………………11分613216803216100221628121680=⨯+⨯+⨯+⨯=ξE ………………………13分 17.(本小题满分13分)(1)在CE 上取一点M ,使BF CM =,连FM ,∵BF ∥CE ,∴BF ∥CM ∴四边形BCMF 为平行四边形………………1分 ∴四边形ADMF 为平行四边形………………3分∴AF ∥DM ,∵⊂DM 平面DCE ,⊄AF 平面DCE ,∴AF ∥平面DCE …………4分(2)以C 为坐标原点,CD CB ,的方向分别为y x ,轴,建立空间直角坐标系.设a AD =, ∵422===AB BF CE ,ο120==∠DCE ABF ,G 是AF 中点.∴()()()0,2,0,0,0,,0,2,D a B a A ,()()⎪⎪⎭⎫⎝⎛--23,21,,3,1,,32,2,0a G a F E . (6)分∴()3,3,,23,21,0-=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=a DF BG ,()32,4,0-=DE ……………7分 ∵()()032332103,3,23,21,0=⨯+-⨯+⨯=-⋅⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⋅a a ,∴DF BG ⊥………8分(3)∵四边形ABCD 为矩形,∴BC AB ⊥,又∵BC BF ⊥,BF AB ,是平面ABF 内的两条相交直线,∴⊥BC 平面ABF∵⊂BG 平面ABF ,∴BC BG ⊥,∴AD BG ⊥,又DF BG ⊥∵DF AD ,是平面ADF 内的两条相交直线,∴⊥BG 平面ADF ………………9分∴⎪⎪⎭⎫⎝⎛=23,21,0BG 是平面ADF 的一个法向量………………10分 设平面EDF 的一个法向量为()z y x n ,,=ϖ,∴0,0=⋅=⋅n n ϖρ∴⎪⎩⎪⎨⎧=+-=+-0324033z y z y ax ,令a z 2=,则3,3==x a y ,即()a a n 2,3,3=ϖ………………11分∵二面角A DF E --的大小为ο150|150cos |||||οϖϖ=BG n ,解得26=a ∴线段DF 的长为()()26333||222=+-+=a DF ………………13分 18.(本小题满分13分)(1)由椭圆定义a MF MF 2||||21=+,∵||3||21MF MF =,∴a MF 2||42=,∴2224||16a MF = …………………2分在直角12F MF ∆中,222214||||c MF MF =-,即2224||8c MF =……………4分 ∴214422=a c ,即22=a c ,∴椭圆的离心率为22…………………5分 (2)∵22=a c ,∴c b c a ==,2,∴椭圆方程为122222=+cy c x ,即022222=-+c y x …………………6分易知点M 的坐标为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛c c 22,,∵点N 是线段2MF 的中点,∴点N 的坐标为⎪⎪⎭⎫⎝⎛c 42,0∵直线1MF 的斜率为42,∴直线AB 的斜率为22-, ∴直线AB 的方程为c x y 4222+-=…………………8分 与椭圆方程联立消去y 得04741722=--c cx x …………………9分设点A 的坐标为()11,y x ,点B 的坐标为()22,y x ,∴1747221⨯-=c x x∵AB 垂直平分线段1MF ,∴172711=⋅=⋅B F A F MB MA …………………10分∴172722,22,2211=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--c y c x c y c x ∴17274222,4222,2211=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---c x c x c x c x ∴()()1727422242222121=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+--c x c x c x c x 化简得17381221=+c x x ,∴173********=+⨯-c c ,∴82=c …………………12分∴8,1622222====c b c a ,∴椭圆的方程为181622=+y x …………………13分19.(本小题满分14分)(1)∵nn n n a a 23311-+=++,∴nn nn n a a ⎪⎭⎫⎝⎛-+=++323113311…………………1分令n nn a b 3=,∵21=a ,∴321=b ,∴nn n b b ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-+323111…………………2分∴()()()123121--++-+-+=n n n b b b b b b b b Λ13232132131-+⎪⎭⎫ ⎝⎛=-⎪⎭⎫⎝⎛-⨯-=n n nn…………………4分 ∴()n n n n a 312⨯-+=…………………5分(2)令数列{}n 2的前n 项和为)(1n S ,则221)(1-=+n n S …………………6分令数列(){}n n 31⨯-的前n 项和为)(2n S ,则)(2n S ()()n n n n 31323231301321⨯-+⨯-++⨯+⨯+⨯=-Λ ∴()()132)(2313231303+⨯-+⨯-++⨯+⨯=n n n n n S ΛΛΛΛΛΛΛΛ∴()()()112132)(23131313313332+-+⨯----=⨯--+++=-n n n nn n n S Λ∴)(2n S 1343249+⨯-+=n n …………………9分 4123432343249221111)(2)(1++⨯-=⨯-++-=+=++++n n n n n n n n n S S S …………10分 (3)通过分析,推测数列⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+n n a a 1的第一项最大,……11分 下面证明2,213121≥=<+n a a a a n n ∵()n n n n a 312⨯-+=0>,∴只需证n n a a 1321<+ 即,()()[]n n n n n n 3121332211⨯-+<⨯+++ 即,()0313729>⨯-+⨯n n n ∵2≥n ,∴上式显然成立,∴2,213121≥=<+n a a a a n n …………………13分 ∴存在1=k ,使得k k n n a a a a 11++≤12a a =对任意的*∈N k 均成立. …………………14分 20.(本小题满分14分)(1)()1-='x e x f …………………1分令()0>'x f ,得0>x ,则()x f 的单调递增区间为()∞+,0;…………………2分 令()0<'x f ,得0<x ,则()x f 的单调递减区间为()0,∞-.…………………3分 (2)记()()()x g x f x F -=,则()x F 22a a x e e x x -+--=-,()2-+='-x x e e x F ………………………4分∵022222=-=-⨯≥-+--x x x x e e e e ,∴()0≥'x F , ∴函数()x F 为()∞+∞-,上的增函数,…………5分∴当[]2,0∈x 时,()x F 的最小值为()20a a F -=………………………6分∵存在[]2,0∈x ,使得()()0<-x g x f 成立,∴()0min <x F ………………………7分即02<-a a ,解得1>a 或0<a 即为所求. ………………………8分(3)由(1)可知,0=x 是函数()x f 的极小值点,也是最小值点,即最小值为()a f =0, 显然只有0<a 时,函数()x f 有两个零点,设21x x <,易知, 0,021><x x .………9分 ∵)()()()(2221x f x f x f x f --=--()()22222222x e e a x e a x e x x x x --=++-+-=--,………………………10分令)0(2)(≥--=-x x e e x h x x ,由(2)可知)(x h 在[)∞+,0上单调递增,…………11分 ∴)(x h 0)0(=≥h ,又∵210x x <<,∴0)(2>x h ,即02222>---x e e x x …………12分 ∴)()(21x f x f ->,又∵0,021<-<x x ,………………………13分且由(1)知)(x f 在()0,∞-上单调递减,∴21x x -<,∴021<+x x .………14分。