高三理科数学试题
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共 4 页.考试时间 120 分钟.满分 150 分.答题前,考生务必用 0.5 毫米的黑色签字笔将自己的姓名、座号、考号填写在答题纸规定的位置. 共 50 分) 注意事项:每小题选出答案后,用铅笔把答题纸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,不能答在试题卷上. 一、选择题:本大题共 10 小题,每小题 5 分,共 50 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.已知复数 z 满足 (2 ? i)2 ? z ? 1 ,则 z 的虚部为 (A)
第Ⅰ卷(选择题
3 i 25
(B)
3 25
(C)
4 i 25
(D)
4 25
2.已知集合 A ? {x | x2 ? a}, B ? {?1,0,1} ,则 a ? 1 是 A ? B 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 3.设单位向量 e1 , e2 的夹角为 120 , a ? 2e1 ? e2 ,则 | a |? (A) 3 (B) 3 (C) 7 (D) 7 4.已知等差数列 ?an ? 满足 a6 ? a10 ? 20 ,则下列选项错误的是 (A) S15 ? 150 5.双曲线 (B) a8 ? 10 (C) a16 ? 20 (D) a4 ? a12 ? 20
x2 y 2 ? ? 1 的顶点到其渐近线的距离为 2 4
3 3
(B)
(A)
2 3 3
(C)
6 3
(D)
2 6 3
? x2 ? y 2 ? 4 ? 6.已知 x , y 满足约束条件 ? x ? 2 y ? 2 ? 0 ,则 z ? 2 x ? y 的最大值为 ?2 x ? y ? 2 ? 0 ?
(A) 2 (B) 5 (C) 4 (D) 2 5
7.周期为 4 的奇函数 f ( x ) 在 [0, 2] 上的解析式为 f ( x) ? ?
? x2 ,
0 ? x ?1
?log 2 x ? 1,1 ? x ? 2
,则
f (2014)+f (2015) ?
(A) 0 (B) 1 (C) 2 (D) 3
8.已知 m, n, l 是不同的直线, ? , ? 是不同的平面,以下命题正确的是 ①若 m ∥ n , m ? ? , n ? ? ,则 ? ∥ ? ;②若 m ? ? , n ? ? , ? ∥ ?,l ? m ,则 l ? n ;③若
m ? ? , n ? ? , ? ∥ ? ,则 m ∥ n ;④若? ? ? , m ∥? , n ∥ ? ,则 m ? n ;
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(A)②③
(B)③
(C)②④
(D)③④
9.在 ?ABC 中,内角 A、B、C 的对边分别是 a、b、c ,若 c 2 ? (a ? b)2 ? 6 , ?ABC 的面积为 则C ? (A)
3 3 , 2
2? ? 5? 1 2 10.设 f ?( x 6f ?( x) ? xf ( x) ? 6 ln x, f (e) ? ,则下列结论正确的是 3 3x ) 为函数 f ( x) 的导函数,已知 e
(A) f ( x ) 在 (0, ??) 单调递增 (C) f ( x ) 在 (0, ??) 上有极大值 (B) f ( x ) 在 (0, ??) 单调递减 (D) f ( x ) 在 (0, ??) 上有极小值 共 100 分)
?
(B)
(C)
(D)
第Ⅱ卷(非选择题
注意事项: 1. 请用 0.5 毫米的黑色签字笔将每题的答案填写在答题纸的指定位置.书写的答案如需改动,要 先划掉原来的答案,然后再写上新答案. 2. 不在指定答题位置答题或超出答题区域书写的答案无效.在试题卷上答题无效. 二、填空题:本大题共 5 小题,每小题 5 分,共 25 分. 开始 11.用分层抽样的方式对某品牌同一批次两种型号的产品进行 抽查,已知样本容量为 80,其中有 50 件甲型号产品,乙型 n ? 1, S ? 0 号产品总数为 1800,则该批次产品总数为________. 12.右面的程序框图输出的 S 的值为_____________. 13.已知 x ? 0, y ? 0 且 x ? y ? 2 ,则 最小值为______. 14.若 f ( x) ?
1 1 1 的 ? 2? 2 x y xy
n?4
是
否
?
1
0
f ( x)dx ? x , 则 ? f ( x)dx ? _________.
0
1
S ?S?
1
输出 S 结束
n
15.函数 f ( x) ?| x ? 2 x ?
2
1 3 | ? x ? 1 的零点个数为___________. 2 2
n ? n ?1
三、解答题:本大题共6小题,共 75 分.解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤. 16.(本小题满分 12 分)已知向量 m ? (2 cos?x,?1), n ? (sin?x ? cos?x,2) (? ? 0) , 函数 f ( x) ? m ? n ? 3 ,若函数 f ( x) 的图象的两个相邻对称中心的距离为 (Ⅰ)求函数 f ( x) 的单调增区间; (Ⅱ)若将函数 f ( x) 的图象先向左平移 到函数 g ( x) 的图象,当 x ? [
? . 2
? ?
? 1 个单位,然后纵坐标不变,横坐标缩短为原来的 倍,得 2 4
, ] 时,求函数 g ( x) 的值域. 6 2
17.(本小题满分 12 分)一汽车 4S 店新进 A,B,C 三类轿车,每类轿车的数量如下表: 类别 A B C
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数量
4
3
2
同一类轿车完全相同,现准备提取一部分车去参加车展. (Ⅰ)从店中一次随机提取 2 辆车,求提取的两辆车为同一类型车的概率; (Ⅱ)若一次性提取 4 辆车,其中 A,B,C 三种型号的车辆数分别记为 a, b, c ,记 ? 为 a, b, c 的最大 值,求 ? 的分布列和数学期望.
18.(本小题满分 12 分)已知 { an } 是各项都为正数的数列,其前 n 项和为 Sn ,且 Sn 为 an 与 差中项. (Ⅰ)求证:数列 {Sn 2 } 为等差数列; (Ⅱ)求数列 {an } 的通项公式; (Ⅲ)设 bn ?
1 的等 an
(?1)n , 求 {bn } 的前 n 项和 Tn . an
19.(本小题满分 12 分)如图: BCD 是直径为 2 2 的半圆, O 为圆心, C 是 BD 上一 点,且 BC ? 2CD . DF ? CD ,且 DF ? 2 , BF ? 2 3 , E 为 FD 的中点, F
Q 为 BE 的中点, R 为 FC 上一点,且 FR ? 3RC .
(Ⅰ) 求证: QR ∥平面 BCD ; (Ⅱ)求平面 BCF 与平面 BDF 所成二面角的余弦值. B E Q O C R D
20.(本小题满分 13 分)已知函数 f ( x) ?
x ? ax, x ? 1 . ln x
(Ⅰ)若 f ( x ) 在 ?1, ?? ? 上单调递减,求实数 a 的取值范围; (Ⅱ)若 a ? 2 ,求函数 f ( x ) 的极小值;
n ? (Ⅲ)若存在实数 a 使 f ( x ) 在区间 (e n , e )(n ? N , 且 n ? 1) 上有两个不同的极值点,求 n 的最小值. 1
21.(本小题满分 14 分)如图,过原点 O 的直线 l1 , l2 分别与 x 轴, y 轴成 30 ? 的角,点 P(m, n) 在 l1 上
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运动,点 Q( p, q) 在 l2 上运动,且 | PQ |? 2 2 . (Ⅰ)求动点 M (m, p) 的轨迹 C 的方程; (Ⅱ)设 A, B 是轨迹 C 上不同两点,且 kOA ? kOB ? ? (ⅰ)求 OA ? OB 的取值范围; (ⅱ)判断 ?OAB 的面积是否为定值?若是,求出该 定值,不是请说明理由.
1 , 3
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高三理科数学试题参考答案
一、选择题 二、填空题 11. 4800 ; 12.
D A D C B, D B B A B
25 ; 12
13. 3 ; 14.
1 ; 4
15. 2 ;
三、解答题 16. (本小题满分 12 分) 解: (Ⅰ) f ( x) ? m ? n ? 3 ? 2 cos?x(sin?x ? cos?x) ? 2 ? 3
? sin 2? x ? 2 cos 2 ? x ? 1 ? sin 2? x ? cos 2? x ? 2 sin(2? x ? ) 4
由题意知, T ?
?
,
----------------------2 分
2? ? ? ,? ? ? 1, 2?
----------------------3 分 ----------------------4 分
? f ( x) ? 2 sin( 2 x ?
由 2k? ?
?
?
2
? 2x ?
?
4
4
).
? 2k? ?
?
2
,k ? Z ,
----------------------5 分? f ( x) 的单调增 ----------------------6 分
解得: k? ? 区间为 [k? ?
?
8
? x ? k? ? , k? ?
?
(Ⅱ)由题意,若 f ( x) 的图像向左平移
? ? 个单位,得到 y ? 2 sin(2 x ? ) , 4 4 1 ? 再纵坐标不变,横坐标缩短为原来的 倍,得到 g ( x) ? 2 sin( 4 x ? ) ,------8 分 2 4 ? ? ? 11? 9? , ], ----------------------10 分 ? x ? [ , ] ,? 4 x ? ? [ 6 2 4 12 4
? ? 1 ? sin(4 x ?
8
3? ], k ? Z . 8
3? ,k ? Z , 8
?
4
)?
2 , 2
----------------------11 分
? 函数 g ( x) 的值域为 [? 2,1] .
17. (本小题满分 12 分) 解:(Ⅰ)设提取的两辆车为同一类型的概率为 P ,
---------------------12 分
P?
2 2 2 c4 ? c3 ? c2 6 ? 3 ?1 5 ? ? 2 c9 36 18
----------------------4 分
(Ⅱ)随机变量 ? 的取值为 2,3,4.
----------------------6 分
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4 c4 1 ∴ p(? ? 4) ? 4 ? c9 126 3 1 3 1 C4 C5 ? C3 C6 20 ? 6 13 ? ? 2 C9 126 63
∴ P(? ? 3) ?
∴ P(? ? 2) ? 1 ? P(? ? 4) ? P(? ? 3) ? 1 ? ∴其分布列为
1 26 99 11 ? ? ? 126 126 126 14
?
p
2
3
4
11 14
13 63
1 126
----------------------10 分
数学期望为 E? ? 2 ?
11 13 1 20 ? 3? ? 4 ? ? 14 63 126 9
----------------------12 分
18.(本小题满分 12 分) (Ⅰ)由题意知 2Sn ? an ?
1 ,即 2Sn an ? an 2 ? 1 ,① an
----------------------1 分 ----------------------2 分
当 n ? 1 时,由①式可得 S1 ? 1 ;
又 n ? 2 时,有 an ? Sn ? Sn?1 ,代入①式得 2Sn (Sn ? Sn?1 ) ? (Sn ? Sn?1 )2 ? 1
2 整理得 Sn 2 ? Sn? 1 ? 1,(n ? 2) .
----------------------3 分 ----------------------4 分 ----------------------5 分 ----------------------6 分 ----------------------7 分 ----------------------8 分
∴ {Sn 2 } 是首项为 1,公差为 1 的等差数列. (Ⅱ) 由(Ⅰ)可得 Sn2 ? 1 ? n ?1 ? n , ∵ { an } 是各项都为正数,∴ Sn ? n , ∴ an ? Sn ? Sn?1 ? n ? n ?1 ( n ? 2 ) , 又 a1 ? S1 ? 1 ,∴ an ? n ? n ?1 .
(?1)n (?1)n (Ⅲ) bn ? ? ? (?1)n an n ? n ?1
当 n 为奇数时,
?
n ? n ?1 ,
?
----------------------9 分
Tn ? ?1? ( 2 ?1) ? ( 3 ? 2) ?
当 n 为偶数时,
? ( n ?1 ? n ? 2) ? ( n ? n ?1) ? ? n
Tn ? ?1? ( 2 ?1) ? ( 3 ? 2) ?
? ( n ?1 ? n ? 2) ? ( n ? n ?1) ? n
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∴ {bn } 的前 n 项和 Tn ? (?1)n n . 19. (本小题满分 12 分) 解:(Ⅰ)连接 OQ,在面 CFD 内过 R 做 RM⊥CD ∵O,Q 为中点,∴OQ∥DF,且 OQ ? ∵ DF ? CD ∴RM∥FD,
----------------------12 分
F
1 DE -----------------2 分 2
z
E R O M D
RM CR 1 1 ? ? ,∴ RM ? DF DF CF 4 4 B 1 ∵E 为 FD 的中点,∴ RM ? DE . ----------------------4 分 2
又 FR ? 3RC ,∴ ∴ OQ ∥ RM ,且 OQ ? RM ∴ OQRM 为平行四边形,∵ RQ ∥ OM 又 RQ ? 平面 BCD , OM ? 平面 BCD , ∴ QR ∥平面 BCD .
Q
y
x
C
----------------------6 分
2 2 2 (Ⅱ)∵ DF ? 2 , BF ? 2 3 , BD ? 2 2 ,∴ BF ? BD ? DF ,∴ BD ? DF ,
又 DF ? CD ,∴ DF ⊥平面 BCD . 以 O 为原点, OD 为 y 轴建立如图空间直角坐标系
----------------------7 分
∵ BC ? 2CD ,∴ ?DBC =30 ,∴在直角三角形 BCD 中有 CD ? 2
0
∴ B(0, ? 2,0), C (
6 2 , ,0), F (0, 2, 2) 2 2
----------------------8 分
∴ BC ? (
6 3 2 , , 0), BF ? (0, 2 2, 2) ,设平面 BCF 的法向量为 m ? ( x, y, z), 2 2
,令 y ? 1 ,则 z ? ? 2, x ? ? 3, ∴ m ? (? 3,1, ? 2),
? 6 3 x? 2y ? 0 ? ∴? 2 2 ?2 2 y ? 2 z ? 0 ?
----------------------10 分 面 BDF 的一个法向量为 n ? (1,0,0) 则 cos ? m, n ?? ?
3 2 ?? 2 6
----------------------12 分
∴平面 BDF 与平面 BCF 所成二面角的余弦值为
2 . 2
说明:此题也可用传统的方法求解,第一问也可用向量法证明. 20.(本小题满分13分) 高三理科数学第 7 页(共 10 页)
ln x ? 1 ? a ,由题意可得 f ?( x) ? 0 在 x ? ?1, ?? ? 上恒成立;----------------------1 分 ln 2 x 1 1 1 1 1 ?( ? )2 ? , ∴a ? 2 ? ----------------------2 分 ln x ln x ln x 2 4
解: (Ⅰ) f ?( x ) ? ∵ x ? ?1, ?? ? ,∴ ln x ? ? 0, ??? , ∴ ----------------------3 分
1 1 1 1 1 1 ? ? 0 时函数 t ? ( ? ) 2 ? 的最小值为 ? , ln x 2 ln x 2 4 4 1 ∴a ? ? ----------------------4 分 4 x ? 2x (Ⅱ) 当 a ? 2 时, f ( x) ? ln x
f ?( x) ?
ln x ? 1 ln x ? 1 ? 2ln 2 x ? 2 ? ln 2 x ln 2 x
2
----------------------5 分
令 f ?( x) ? 0 得 2ln x ? ln x ? 1 ? 0 , 解得 ln x ?
1 1 或 ln x ? ?1 (舍) ,即 x ? e 2 2 1 1
----------------------7 分
当 1 ? x ? e 2 时, f ?( x) ? 0 ,当 x ? e 2 时, f ?( x) ? 0
1 1 1 e2 ? 2e 2 ? 4e 2 ∴ f ( x ) 的极小值为 f (e ) ? 1 2 1 2
----------------------8 分
n ? (Ⅲ)原题等价于 f ?( x) ? 0 在 (e n , e ),(n ? N , 且 n ? 1) 上有两个不等的实数根;
1
由题意可知 f ?( x) ?
ln x ? 1 ln x ? 1 ? a ln 2 x ? a ? ln 2 x ln 2 x
1
---------------------9 分
n 即 a ln x ? ln x ? 1 ? 0 在 (e n , e ) 上有两个不等实根.
2
----------------------10 分
法一:令 ln x ? u , (
1 ? u ? n) , g (u) ? au 2 ? u ?1 n
∵ g (0) ? ?1 ? 0 ,根据图象可知:
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? ? 1 ?a ? 0 ?? 4 ? a ? 0 ? ? ? ? ? 1 ? 4a ? 0 ?? n ? a ? ? 1 ? 1 ?1 ? ? n ,整理得 ? 2 2n ? ?? n 2 a 2 ? ?a ? n ? n ? 1 ? 1 1 ?g( n) ? 0 ? a? 2 ? ? ? n n ? ? ? g ( n) ? 0
1 2 1 1 1 , n ? n, 2 ? }min ? ? ,解得 n ? 2 , 2n n n 4 ∴ n 的最小值为 3 .
即 {? 法二: 令 ln x ? u , ( 由题意可知
----------------------11 分
----------------------13 分
1 u ?1 1 1 1 1 1 ? u ? n) , a ? ? 2 ? ( ? ) 2 ? , ( ? ? n) ----------------------11 分 n u u 2 4 n u
?1 1 ? ?n ? 2 ? n ?n ? 2 ? ? 1 2 ? ? 1 2 ? ? ? a ? n ? n 解得 ?(n ? ) ? 0 2 ? ? 4 1 1 ? 1 1 2 ? 1 ( ? ) ?0 ? ?? 4 ? a ? n 2 ? n ? n 2 ?
解得 n ? 2 ,∴ n 的最小值为 3 . 21. (本小题满分 14 分) 解: (Ⅰ)由题意知 l1 : y ? ----------------------13 分
3 x, l2 : y ? ? 3x, 3
----------------------1 分
∴ P (m,
3 m), Q( p, ? 3 p) ,由 | PQ |? 2 2 得 3
m2 p 2 3 ? ?1 m ? 3 p) 2 ? 8 ,整理得 6 2 3 m2 p 2 ? ? 1. 6 2
----------------------3 分
(m ? p) 2 ? (
所以动点 M 的轨迹 C 的方程
(Ⅱ)设 A( x1 , y1 ), B( x2 , y2 ) 所在直线为 l , 当 l 斜率不存在时,则 A( x1 , y1 ), B( x1 , ? y1 ),? kOA ?
y1 y , kOB ? ? 1 x1 x1
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由 kOA ? kOB
x12 y12 y12 1 2 2 ? ? 1 ,? y12 ? 1 ? ? 2 ? ? ? x1 ? 3 y1 ,又 6 2 x1 3
---------------------5 分
?OA ? OB ? x1x2 ? y1 y2 ? 2 y12 ? 2
当 l 斜率存在时,设 l 方程 y ? kx ? m ,
联立 ?
? y ? kx ? m ?x ? 3y ? 6
2 2
,得 (1 ? 3k 2 ) x2 ? 6kmx ? 3m2 ? 6 ? 0
----------------------6 分
?? ? 36k 2m2 ?12(3k 2 ? 1)(m2 ? 2) ? 12(6k 2 ? m2 ? 2) ? 0.........(a)
且 x1 ? x2 ?
?6km 3m2 ? 6 , x x ? . 1 2 3k 2 ? 1 3k 2 ? 1
----------------------7 分
由 k ? k ? y1 y2 ? ? 1 ? x x ? ?3 y y ? ?3(kx ? m)(kx ? m) OA OB 1 2 1 2 1 2
x1 x2
3
? (1 ? 3k 2 ) x1 x2 ? 3km( x1 ? x2 ) ? 3m 2 ? 0
整理得 m ? 1 ? 3k ................(b)
2 2
----------------------9 分
? OA ? OB ? x1 x2 ? y1 y2 ?
2 2
2 2m 2 ? 4 2 m 2 ? 4 4 x1 x2 ? ? ? 2? 2 2 2 3 1 ? 3k m m
4 ? 4 ,??2 ? OA ? OB ? 2 m2
----------------------11 分
由 ( a ), (b) 得 m ? 1 ? 3k ? 1, ? 0 ? 综上:??2 ? OA ? OB ? 2 .
2 (2)由(1)知, l 斜率不存在时, S?OAB ?| x1 y1 |? 3 y1 ? 3 ,--------------------12 分
当 l 斜率存在时, S ?OAB ?
2 2
1 1 |m| 2 ? 6k 2 ? m 2 | AB | d ? 1 ? k 2 | x1 ? x2 | ? 3|m| 2 2 1 ? 3k 2 1? k 2
将 m ? 1 ? 3k 带入整理得 S?OAB ? 3 所以 ?OAB 的面积为定值 3 . ----------------------14 分
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