2023年12月9日发(作者:滕州市去年期中数学试卷)
高三数学综合测试一、选择题(本题共12 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)
A)∩B=(
)
−3,−1, 2,3},B =
{−3,0,1, 2},则(
U=x∈Zx≤3,集合A ={
1.已知全集
U{}A.∅ B.{1} C.{0,1} D.{0,1,2}【答案】C【详解】因为全集U=x∈Zx≤3={x∈Z−3≤x≤3}={−3,−2,−1,0,1,2,3},又因为A={−3,−1,2,3},B={}{0,1}.故选:C.
{−3,0,1,2},则UA={−2,0,1},因为(UA)∩B=2.若虚数z使得z2+z是实数,则z满足(
)
A.实部是−12B.实部是12C.虚部是0 D.虚部是12,【答案】A【详解】设z=a+bi(a,b∈R且b≠0)z2+z=(a+bi)2+(a+bi)=a2+2abi−b2+a+bi=a2+a−b2+(2ab+b)i,
1a=−b=02ab+b=0是实数,因此,(舍去),或.故选:A.
z+z22a,ba+λb⊥a(λ>2),则λ=(
)
=fxx−5x+63.已知向量a,b的夹角为120,且是函数()的两个零点.若2()A.3 B.4
2C.5 D.6
f(x)x−5x+6的两个零点分别为2,3,所以=a2,=b3或=a3,=b2.
【答案】A【详解】解:因为函数=220.
0,则a+λa⋅b=又a+λb⊥a,所以a+λb⋅a=0,即|a|+λabcos120=()()410,解得λ=(舍去)=a2,=b3时,4+λ×2×3×−=;当3210,解得λ=3,满足λ>2.
=a3,=b2时,9+λ×3×2×−=当2综上,λ=3故选:A
x+1,x≤afx=()4.已知函数,若f(x)的值域是R,则实数a的取值范围是(
)
xx>a2,A.(−∞,0] B.[0,1]C.[0,+∞)D.(−∞,1]【答案】B【详解】根据题意可得,在同一坐标系下分别画出函数y=x+1和g(x)=2x的图象如下图所示:
由图可知,当x=0或x=1时,两图象相交,若f(x)的值域是R,以实数a为分界点,可进行如下分类讨论:
当a<0时,显然两图象之间不连续,即值域不为R;同理当a>1,值域也不是R;
当0≤a≤1时,两图象相接或者有重合的部分,此时值域是R;
综上可知,实数a的取值范围是0≤a≤1.故选:B
5.蚊香具有悠久的历史,我国蚊香的发明与古人端午节的习俗有关.如图,为某校数学社团用数学软件制作的“蚊香”.画法如下:在水平直线上取长度为1的线段AB,作一个等边三角形ABC,然后以点B为圆心,AB为半径逆时针画第1页 圆弧交线段CB的延长线于点D(第一段圆弧),再以点C为圆心,CD为半径逆时针画圆弧交线段AC的延长线于点E,再以点A为圆心,AE为半径逆时针画圆弧…….以此类推,当得到的“蚊香”恰好有9段圆弧时,“蚊香”的长度为(
)
A.14π B.18π C.24π D.30π
23【答案】D【详解】依题意,每段圆弧的圆心角为π,第一段圆弧到第n段圆弧的半径构成等差数列:1,2,3,…,n.,
所以当得到的“蚊香”恰好有9段圆弧时,“蚊香”的长度为2π(1+9)×9×=30π.故选:D.
326.某车间需要对一个圆柱形工件进行加工,该工件底面半径15cm,高10cm,加工方法为在底面中心处打一个半径为rcm且和原工件有相同轴的圆柱形通孔.若要求工件加工后的表面积最大,则r的值应设计为(
)
A.
10 B.15 C.4 D.5
【答案】D【详解】大圆柱表面积为2×152π+10×2×15π=750π
小圆柱侧面积为10×2πr,上下底面积为2πr2
所以加工后物件的表面积为750π+20πr−2πr2,当r=5时表面积最大.故选:D
xπ=f(x)Asin(ωx+ϕ)的部分图象如图所示,其中A>0,ω>0,−<ϕ<0.在已知2的条件下,则下列选7.已知函数x12项中可以确定其值的量为(
)
A.ω B.ϕ C.φ
ωD.Asinϕ
【答案】B【详解】根据图象可知,函数f(x)的图象是由y=Asinωx向右平移−ϕ个单ω=(x1)f=(x2)0,利用整体代换可得ωx1+=ϕ0,ωx2+=ϕπ,
位得到的;由图可知fπx2x2π−ϕϕ=x,若为已知,则可求得所以=1−2.故选:B
x1x1−ϕx1ππ=sin(ωx+ϕ)ω>0,ϕ<.若f+x=−f7*.已知函数f(x)26π−x,65π5π+x=−x,且f(x)在区间f−f−2424ππ,上单调,则ω=(
)
3244B.或4
A.
33π−f【答案】B【详解】由f+x=6C.4
420D.或
33ππ−xfx(),得函数的图象关于点,0中心对称;
665π5π5π+x=f−−x,得函数f(x)的图象关于直线x=−由f−对称,
2424243ππ5πTkT,k∈Z,
T−−+∈Zk,所以,解得2(1+2k)624422π3π,k∈=Z,得ω4(1+2k),k∈Z.
即=ω2(1+2k)3第2页 因为f(x)在区间,上单调,所以32πππ2−π3≤Tπ,即T≥,
23所以2πω≥π3≤6.又ω,解得ω=4(1+2k)3,k∈Z,所以k=0或k=1.
当k=0时,ω=由ϕ<42π4πϕkπ−=kπ,k∈Z,得=.
,则×+ϕ93632π2π4=f(x)sinx−,此时,
92935π5ππ=−1,符合题意;
sin时,f−当x=−−=24242π2π=kπ,k∈Z,得ϕ=kπ−,k∈Z.
当k=1时,ω4,则4×+ϕ36πππ=f(x)sin4x+,
由ϕ<,得ϕ=,此时332π,得ϕ=−当x=−5π时,245ππsinf−=−1,符合题意.
−=242综上,ω=4或ω4.故选:B.
30上一动点,下列结论不正确的是(
) 8.已知圆C:x2+y2=1,点P为直线l:x−2y−4=A.直线l与圆C相离
B.圆C上有且仅有一个点到直线l的距离等于1
55
C.过点P向圆C引一条切线PA,A为切点,则PA的最小值为5D.过点P向圆C引两条切线PA和PB,A、B为切点,则直线AB过定点
0的距离d=【答案】B【详解】对于A,圆心C(0,0)到直线
x−2y−4=对于B,由A知d=对于C,=|PA|值为4=,∴0
54−1<1,故圆C上有2个点到直线l的距离等于1,故B错误;
52=−1|PC|2−r2≥d550垂直时等号成立,所以PA的最小
,当且仅当PC与直线x−2y−4=555,故C正确;
50,即=y0对于D,设点P(x0,y0),则x0−2y0−4=1x0−2,
222x02y02x0+y0,
)+(y−)=224由切线性质可知C,A,B,P四点共圆,且圆的直径为CP,所以圆的方程为(x−1,
两圆的方程作差,得公共弦AB所在直线方程为xx0+yy0=11x=011x+y=40,解方程1,整理可得(x+y)x0−2y−1=
,
2,解得即xx0+y(x0−2)=122y=−0−2y−1=211所以直线AB过定点,−,故D正确.故选:B
429.已知正方体ABCD−A1B1C1D1的棱长为1,点P在线段B1C上,有下列四个结论:
第3页 ①AB1⊥CD1;
②点P到平面A1BD的距离为3;
323③二面角A−B1C−D1的余弦值为;
④若四面体B1ACD1的所有顶点均在球O的球面上,则球O的体积为23π.
其中所有正确结论的个数是(
)
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】B【详解】如图,连接DC1.因为四边形DCC1D1为正方形,所以DC1⊥CD1.
又AB1∥DC1,所以AB1⊥CD1,故①正确;因为B1C//A1D,A1D⊂平面A1BD,B1C⊄平面A1BD,
所以B1C//平面A1BD,所以点P到平面A1BD的距离即为点B1到平面A1BD的距离d.
13113,故②正确;
因为V三棱锥B1−A1BD=V三棱锥D−A1BB1,所以××(2)2×d=××1×1×1,解得d=34323由题意知AB1C,D1B1C为全等的等边三角形,
当点P为B1C的中点时,连接AP,D1P,则AP⊥B1C,D1P⊥B1C,所以∠APD1为二面角A−B1C−D1的平面角.
由题意知AD=122,=APD=1P262AP2+D1P2−2×AP×D1P×cos∠APD1,
,在△APD1中,由余弦定理,得AD=12661662cos∠APD1=,故③错误;
2cosAPD=+−×××∠即(2),所以122322因为四面体B1ACD1的外接球即为正方体ABCD−A1B1C1D1的外接球,
3433π×=π,故④错误.
所以球O的半径为,其体积为V=2322综上,正确结论的个数是2.故选:B.
1−,x<0,10.已知函数f(x)=x若f(x)的图象上至少有两对点关于y轴对称,则实数a的取值范围是(
)
x−2+a,x≥0.111A.−∞, B.,+∞ C.0, D.[0,1]
22211=y,x>0.
【答案】C【详解】解:当x<0时,f(x)=−,则其关于y轴对称的图象所对应的函数解析式为xx3即方程由题意知当x>0时,y=与y=x−2+a的图象至少有两个公共点,1x+−2,0 1x−x+2,x>2x1x1=x−2+a在区间(0,+∞)内至少有两x在同一平面直角坐标系中分别作出y=a与y=1−x−2(x>0)的图象,如图: x第4页 由图可知,若直线y=a与曲线y=111−x−2(x>0)至少有两个公共点,则0≤a≤. 2x故实数a的取值范围是0,.故选:C. 211.已知双曲线C:x2y2−=1(a>0,b>0)的左a2b2直径的圆与C的渐近线在第一象限交于点M.若AOM的内切圆半径为A.2+10 3ab,则C的离心率为( ) 3cB.1+10 3C.2+53D.3+33【答案】A【详解】由题意知A(−a,0),双曲线C过第一b=yx,x=a,x=−a,c2.联立a程为x2+y2=解得或所以M(a,b), y=−b,y=b22c2,x+y=则AM(a+a)2+b2=OAa=,OMc,AOM的内切圆半径为4a2+b2.又ab,3c1ab122=ab,则4a2+b2=2c−a.结合a2+b2=所以×(a+c+4a+b×0, c2,得3c2−4ac−2a2=23c2)所以3e2−4e−2=0,解得e=2−102+10或e=(舍去).故选:A 3312.已知函数f(x)及其导函数f′(x)的定义域均为R,记g(x)=f′(x).若f(x)的图象关于点(3,0)中心对称,20233g+2x为偶函数,且g(1)=2,g(3)=−3,则∑g(k)=( )2k=1A.670 B.672 C.674 D.676 −f(−x+6),−f(−x+3),则f(x)=【答案】D【详解】因为f(x)的图象关于点(3,0)中心对称,所以f(x+3)=′=f′(−x+6),即g(x)=g(−x+6),所以g(x+3)=g(−x+3),所以函数g(x)的图象关于直线x=3对称.所以f(x)33333又g+2x为偶函数,所以g+2x=g−2x,则g+x=g−x,2222233333)g所以g(x+3=所以g(x)的周期为T=3.所以g(x)的图象关于直线x=对称,+−x=g−+x=g(x),22222331.(2)g=(1)2.又g(3)=−3,所以g(1)+g(2)+g(3)=由g+x=g−x,得g=22=676.故选:D. 故∑g(k)=[g(1)+g(2)+g(3)]×674+g(1)=674+2k=12023二、填空题(本题共4小题,每小题5分,共20分) x2y213.若椭圆2+=1(m>0)的某两个顶点间的距离为4,则m的可能取值有 m+2m2(写出所有可能值)【答案】2、2、7【详解】由题意可知,a=m2+2,b=2; m2=m, 若这两个顶点为长轴的两个端点时,2m2+2=4,m=2m4,=m2; 若这两个顶点为短轴的两个端点时,=若一个顶点短轴的端点,另一个为长轴的端点时,m2+2+m2=4,m=第5页 7; ax2+lnx(a∈R),f(x)的导函数为f′(x),且f′(1)=3,则曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线14.已知函数f(x)=方程为__________. 1=ax2+lnx(a∈R)0【详解】由f(x)=x)2ax+,所以f′(1)2a+1. ,得f′(=【答案】3x−y−2=x=3(x−1),即3x−y−2=0. )x2+lnx,则f(1)=1.故所求切线方程为y−13,得a=1,所以f(x=令2a+1=0 故答案为:3x−y−2=15.且满足记正项数列{an}的前n项和为Sn,则实数λ的取值范围是__________. 1111n++++=.若不等式λSnan+1恒成立,222a12−1a2−1a3−1an−14(n+1)1111n4+2+2++2=①, 【答案】,+∞【详解】因为2a1−1a2−1a3−1an−14(n+1)3n−11111+2+2++2=②. 所以当n≥2时,2a1−1a2−1a3−1an−1−14n11nn−122=−==(2n+1)2, ①-②,得2,所以an=4n+4n+14n(n+1)an−14(n+1)4n=因为数列{an}是正项数列,则an2n+1(*).当n=1时,11=,则a1=3,符合(*)式, a12−14×(1+1)n(3+2n+1)=n2+2n, 22n+1,{an}是首项为3,公比为2的等差数列,所以S==从而ann2由λSn≥an+1,得λ(n+2n)≥2n+2,即λ≥2n+2. n2+2n2(n+1)2n+2=f(n)==令n2+2n(n+1)2−1f(n)=21在n∈N∗时单调递增, 1,因为g(n)=(n+1)−n+1(n+1)−n+12所以4441单调递减,则当n=1时,f(n)取得最大值,且为,所以λ≥.故答案为:,+∞. (n+1)−333n+10时,总16.P1(x1,y1),P2(x2,y2),P3(x3,y3)是函数f(x)的图象上不重合的三点,若函数f(x)满足:当x1+x2+x3= yx3+ax是“零和共线函数”,则称函数f(x)是“零和共线函数”.若=则a的范围是__________.有P1,P2,P3三点共线,yf(x=)x3+ax的定义域为R,又f(−x)=(−x)3+a(−x)=−(x3+ax)=−f(x), 【答案】R【详解】由=所以,a∈R有y=f(x)均为奇函数,且f(0)=0, 即y=f(x)图象在y轴一侧的点,在其另一侧一定存在关于原点对称的点, 所以,上述y轴两侧关于原点的对称点与原点可构成满足题设的P1,P2,P3三点, yx3+ax是“零和共线函数”.故答案为:R 综上,对于a∈R,都有=三、解答题(本大题共6小题,共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤) 17(本小题满分12分) 在ABC中,AB=2,D为AB中点,CD=2 . 第6页 (1)若BC=2,求AC的长; (2)若∠BAC=2∠BCD ,求AC的长. 【答案】(1)2(2)−1+17 2BD2+CD2−BC21+2−2===【详解】(1)在BDC中,cos∠BDC2BD⋅CD2×1×2在△ADC中,AC2=AD2+CD2−2AD⋅CD⋅cos∠ADC=1+2−22×(−22 , ,则cos∠ADC=−cos∠BDC=−442)=4,所以AC=2. 42x1yACx=,BCy,在△ADC和BDC中,由正弦定理得,=, (2)设,==sin∠BACsin∠ADCsin∠BCDsin∠BDCy2+2−1sin∠BAC2ysin∠BDC,得又sin∠ADC=,在BDC中,cos∠BCD=, =22ysin∠BCDxy2+2−12y2y2x(y2+1),① =2⋅2∠BCD,有sin∠BAC=2sin∠BCDcos∠BCD,所以由∠BAC=,整理得:=x22y1+2−x21+2−y26,② −cos∠BDC,∴=−又由cos∠ADC=,整理得:x2+y2=222220.,解得x=3或x=−1±17, 联立①②得,x3−2x2−7x+12=0,即(x−3)(x+x−4)=2又2−1 −1+17−1+17. ,所以AC=22 口袋中共有7个质地和大小均相同的小球,其中4个是黑球,现采用不放回抽取方式每次从口袋中随机抽取一个小球,直到将4个黑球全部取出时停止. (1)记总的抽取次数为X,求E(X); (2)现对方案进行调整:将这7个球分装在甲乙两个口袋中,甲袋装3个小球,其中2个是黑球;乙袋装4个小球,其中2个是黑球.采用不放回抽取方式先从甲袋每次随机抽取一个小球,当甲袋的2个黑球被全部取出后再用同样方式在乙袋中进行抽取,直到将乙袋的2个黑球也全部取出后停止.记这种方案的总抽取次数为Y,求E(Y) 【答案】(1)32(2)6,答案见解析 5【详解】(1)X可能取值为4,5,6,7, C3C3C3C31410206354P(=X=4)=,P(=x=5)=,P(X=6=,P(X==7)=)=, 4444C735C735C735C7354×E(X)=14102032+5×+6×+7×= ; 353535355(2)Y可能取值为4,5,6,7,设甲袋和乙袋抽取次数分别为Y1和Y2 , 1C111C1P(Y=4==2)P(Y==⋅2)P(Y, 2=2)12C3C418第7页 11C1C141C22C1=P(Y5)==P(Y12=)P(Y23)+P(Y1=3)P(Y2=2)=2⋅2+2⋅2=, C3C4C3C41811C1C171C32C2P(Y==6=)P(Y1=2)P(Y24=)+P(Y1=3)P(Y2=3)2⋅2+2⋅2=, C3C4C3C4181C162C3=P(Y7==)=P(Y13)P(Y2=4)2⋅2= , C3C4184×E(Y)=14766. +5×+6×+7×=1818181819(本小题满分12分) 如图,在四棱锥P−ABCD中,PC⊥底面ABCD,ABCD是直角梯形,AD⊥DC,ABDC,AB=2AD=2CD=2,点E是PB的中点. (1)证明:平面EAC⊥平面PBC; (2)若直线PB与平面PAC所成角的正弦值为【答案】(1)证明见解析(2)6 33,求二面角P-AC-E的余弦值. 3【详解】(1)∵PC⊥平面ABCD,AC⊂平面ABCD,∴PC⊥AC. =CD=1,AD⊥DC且ABCD是直角梯形, ∵AB=2,由AD∴AC=AD2+DC2=2,BC=AD2+(AB−DC)2=AB2,∴AC⊥BC. 2,即AC2+BC2=C,PC⊂平面PBC,BC⊂平面PBC,∵PC∩BC=∴AC⊥平面PBC.∵AC⊂平面EAC,∴平面EAC⊥平面PBC (2)∵PC⊥平面ABCD,BC⊂平面ABCD,∴PC⊥BC.由(1)知AC⊥BC. C,PC⊂平面PAC,AC⊂平面PAC,所以BC⊥平面PAC, ∵PC∩AC=BC23==,∴PB=6,则PC=2 PBPB3取AB的中点G,连接CG,以点C为坐标原点,分别以CG、CD、CP为x轴、y轴、z轴正方向,建立如图所示的空∴∠BPC即为直线PB与平面PAC所成角.∴sin∠BPC=间直角坐标系, 110,2),A(1,1,0),B(1,−1,0),E,−,1, 则C(0,0,0),P(0,2211CE=CA=1,1,0∴(),CP=(0,0,2),,−,1 22m⋅CA=x1+y1=0设m=(x1,y1,z1)为平面PAC的法向量,则, m⋅CP=2z1=0z=0y=−1x=1=,得1,1,得m令1(1,−1,0)设n=(x2,y2,z2)为平面ACE的法向量, n⋅CA=x2+y2=0y=−1z=−1x=11n则,令,则,,得2221x2−y2+z2=0n⋅CE=22(1,−1,−1). 第8页 1×1+(−1)×(−1)+0×(−1)∴cos 66.由图知所求二面角为锐角,所以二面角P−AC−E的余弦值为. 33x2y2 已知椭圆C:2+2=1(a>b>0)的左焦点为F1,点P在C上,PF1的最大值为2+1,且当PF1垂直于长轴时,abPF1=2. 2(1)求C的方程; 2xD1,(2)已知点2,O为坐标原点,与OD平行的直线l交C于A,B两点,且直线DA,DB分别与轴的正半轴交于E,F两点,试探究OE+OF是否为定值.若是,求出该定值;若不是,说明理由. x2【答案】(1)+y2=1(2)是,OE+OF为定值2 22b2b2【详解】(1)PF1的最大值为a+c,当PF1垂直于长轴时,将x=−c代入椭圆可得y=,则PF1=, aa2a+c=2+1a=222bx2所以=,解得b=1,所以C的方程为+y2=1 a222c=122a=b+c2,且直线DA,DB分别与x轴的正半轴交于E,F两点, (2)OE+OF为定值.由题可知直线OD的斜率为22=yx+m22得x2+2mx+m2−1=故设直线l的方程为y=x+m(m<0),A(x1,y1),B(x2,y2).联立20, 2x+y2=12(2m)2−4(m2−1)=−2m2+4>0,解得−2 则Δ=2直线DA的方程为y−=2y1−2x1−1x1−11x=−y0=1,0E−,令,得,即2(x−1), 2y1−12y1−1x1−1x−1x−1x−1x−11−2=1−21−1=1−1. ,同理可得OF=所以OE=2y2−12y2−12y1−12y1−1x1−1x1−1x2−1x2−1=2−+2−+故OE+OF=x+2m−1x+2m−1 2y−12y1−2112=2−2x1x2+x1x2+(=2−x1x2+2m−1(x1+x2)+2m−22m+1(2m−2(x1+x2)−22m+2))2m2−2−2m2+22m−22m+22(2m−1(x1+x2)+2m2−22m+1)=2, 所以OE+OF为定值2. 【点睛】方法点睛:利用韦达定理法解决直线与圆锥曲线相交问题的基本步骤如下: 第9页 (1)设直线方程,设交点坐标为(x1,y1),(x2,y2); (2)联立直线与圆锥曲线的方程,得到关于x(或y)的一元二次方程,必要时计算∆; (3)列出韦达定理; (4)将所求问题或题中的关系转化为x1+x2、x1x2(或y1+y2、y1y2)的形式; (5)代入韦达定理求解. 21(本小题满分12分) =f(x) 已知函数xlnx+x2. x+1(1)证明:f(x)恰有一个零点; =(2)设函数g(x)aln(x+1)−2−x2,F(x=)f(x)+g(x).若F(x)至少存在两个极值点,求实数a的取值范围. x+1【答案】(1)证明见解析(2)(−2,−1) 【详解】(1)证明:令f(x)=0,得2令t(x)=lnx+x+x,则t′(x)=xlnx+x2=0.又x>0,所以lnx+x2+x=0. x+11+2x+1>0,所以t(x)在区间(0,+∞)上单调递增. x1+e11又t=−1+2<0,t(1)=2>0,所以存在唯一的x0∈(,1),使得t(x0)=0, eee即t(x)在区间(0,+∞)内恰有一个零点,故函数f(x)恰有一个零点. =(x)(2)由题意知F1lnx+2x2=F′(x)+a+1. lnx+aln(x+1)−,所以x+1x+1x+1x+1因为函数F(x)至少存在两个极值点,所以方程lnx+2令ϕ(x)=,则=ϕ′(x)x+1lnx+20至少有两个不等实根. +a+1=x+1x+1−lnx−211. x1ln=−+−x(x+1)2(x+1)2x令r(x)=−1+111−2−<0, −lnx,则r′(x)=xxx所以函数r(x)在区间(0,+∞)上单调递减. 又r(1)=0,所以当x∈(0,1)时,r(x)>0,即ϕ′(x)>0,此时ϕ(x)单调递增; 当x∈(1,+∞)时,r(x)<0,即ϕ′(x)<0,此时ϕ(x)单调递减, 且当x→0时,ϕ(x)→−∞;ϕ(1)=1;当x>1时,ϕ(x)>0;当x→+∞时,ϕ(x)→0. 0在区间(0,+∞)内至少有两个不等实根, 要使ϕ(x)+a+1=−a−1在区间(0,+∞)上至少有两个交点.
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