2021年福建省漳州市高考数学第三次教学质量检测试卷
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这是一份2021年福建省漳州市高考数学第三次教学质量检测试卷,共24页。试卷主要包含了单项选择题,多项选择题,填空题,解答题等内容,欢迎下载使用。
2021年福建省漳州市高考数学第三次教学质量检测试卷
一、单项选择题:本大题共8小题,每小题5分,共40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.(5分)设集合A={x|x2﹣x﹣2≤0,x∈N},B={y|y=2x﹣1},则集合A∩B=( )
A.∅ B.{1,2} C.{0,1,2} D.{﹣1,0,1,2}
2.(5分)若复数,则ω2=( )
A. B.1 C.ω D.0
3.(5分)已知向量与的夹角为45°,||=,||=2,则•(﹣2)=( )
A.2 B.﹣2 C.4 D.﹣4
4.(5分)已知Sn为等差数列{an}的前n项和,若a5+6=2a7,则S17的值为( )
A.49 B.54 C.102 D.135
5.(5分)若一个圆锥的母线与底面所成的角为60°,侧面积为14π,则该圆锥的体积为( )
A. B. C. D.
6.(5分)“墨卡托投影”是由荷兰地图学家墨卡托在1569年拟定,假设地球被围在一个中空圆柱里,其基准纬线与圆柱相切接触,假想地球中心有一盏灯,把球面上的图形投影到圆柱体上,再把圆柱体展开,这就是一幅“墨卡托投影”绘制出的地图.在地图上保持方向和角度的正确是“墨卡托投影”的优点,因此,“墨卡托投影”地图常用作航海图和航空图.通过地面上任意两点和地球中心作一平面,平面与地球表面相交看到的圆周就是大圆,两点之间的大圆劣弧线是两点在地面上的最短距离.沿着这段大圆劣弧线航行时的航线称为“大圆航线”.“大圆航线”转绘到“墨卡托投影”地图上为一条曲线.如图,P1(B1,L1),P2(B2,L2)为地球上的两点(P(B,L)中B为点P的正纬度或负纬度,L为点P的正经度或负经度,B1,B2,L1,L2的符号确定规则如下:B1≥0,L1≥0,当P2与P1同在北半球或同在南半球时,B2≥0,否则B2<0;当P2与P1同在东经区或同在西经区时,L2≥0,否则L2<0),记△L=L2﹣L1,S=∠P1OP2,其中O为地球中心,已知有下面等式:cosS=sinB1•sinB2+cosB1•cosB2•cos△L.某游轮拟从杭州(北纬30°,东经120°)沿着大圆航线航行至旧金山(北纬38°,西经122°),则大圆航程约为 ( )(大圆圆心角1度所对应的弧长约为60nmile)
参考数据:sin38°﹣cos38°sin28°≈﹣0.025,sin38°+cos38°sin28°≈1.256,sin0.72°≈0.0125,cos51.1°≈0.628.
A.43nmile B.2334nmile C.3066nmile D.5443nmile
7.(5分)已知抛物线C:x2=6y的焦点为F,准线为l,M是l上一点,N是直线MF与C的一个交点,若,则|MN|的值为( )
A.8 B.6 C.4 D.2
8.(5分)漳州市龙海区港尾镇和浮宫镇盛产杨梅,杨梅果味酸甜适中,有开胃健脾、生津止渴、消暑除烦,抑菌止泻,降血脂血压等功效.杨梅的保鲜时间很短,当地技术人员采用某种保鲜方法后可使得杨梅采摘之后的时间t(单位:小时)与失去的新鲜度y满足函数关系y=,其中m,a为常数.已知采用该种保鲜方法后,杨梅采摘10小时之后失去10%的新鲜度,采摘40小时之后失去20%的新鲜度.如今我国物流行业蓬勃发展,为了保证港尾镇的杨梅运输到北方某城市销售时的新鲜度不低于85%,则物流时间(从杨梅采摘的时刻算起)不能超过( )(参考数据:log23≈1.6)
A.20小时 B.25小时 C.28小时 D.35小时
二、多项选择题:本大题共4小题,每小题5分,共20分,在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对的得5分,选对但不全的得2分,有选错的得0分.
9.(5分)已知α,β是两个不同的平面,a,b是两条不同的直线,则下列结论正确的是( )
A.若α∥β,a⊂α,b⊂β,则a∥b
B.若b∥α,b⊂β,α∩β=a,则a∥b
C.若a⊂α,b⊂β,a⊥b,则α⊥β
D.若a∥α,b⊥β,a∥b,则α⊥β
10.(5分)已知正数x,y,z满足2x=4y=6z,则( )
A.x=2y B.x<2y C.x<3z D.y<3z
11.(5分)已知(1+2x)n(n∈N*)的展开式中的所有项的二项式系数之和为64,记展开式中的第r+1项的系数为ar+1,二项式系数为br+1,r=0,1,2,⋅⋅⋅,n,则下列结论正确的是( )
A.数列{ar+1}(r=0,1,2,⋅⋅⋅,n)是等比数列
B.数列{ar+1}(r=0,1,2,⋅⋅⋅,n)的所有项之和为729
C.数列{br+1}(r=0,1,2,⋅⋅⋅,n)是等差数列
D.数列{br+1}(r=0,1,2,⋅⋅⋅,n)的最大项为20
12.(5分)已知△ABC的三个内角A,B,C满足sinB+2sinAcosC=0,则下列结论正确的是( )
A.△ABC是钝角三角形
B.sin2021A+sin2021B<sin2021C
C.角B的最大值为
D.角C的最大值为
三、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.
13.(5分)写出曲线y=ex的一条切线方程: .
14.(5分)根据下面的数据:
x
1
2
3
4
y
32
48
72
88
求得y关于x的回归直线方程为,则这组数据相对于所求的回归直线方程的4个残差的方差为 .(注:残差是指实际观察值与估计值之间的差.)
15.(5分)设动圆C:(x﹣k)2+(y﹣2k+1)2=1,则圆心C的轨迹方程为 ;若直线l:x﹣ty﹣1=0被C所截得的弦长为定值,则t= .
16.(5分)在棱长为的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,动点O满足∠B1OD1=90°,则∠AOC的最大值为 .
四、解答题:本题共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.(10分)在平面四边形ABCD中,∠ABC=90°,∠C=135°,BC=1,.
(1)求CD;
(2)若,求sin∠ADB.
18.(12分)已知有一系列双曲线∁n:y2﹣anx2=1,其中an>0,n∈N*.记第n条双曲线的离心率为en,且满足e1+2e2+⋯+2n﹣1en=(en﹣2)•2n+2,n∈N*.
(1)求数列{en}的通项公式;
(2)求数列{an}的前n项和Sn.
19.(12分)如图,在四棱锥S﹣ABCD中,四边形ABCD是菱形,AB=1,,三棱锥S﹣BCD是正三棱锥,E,F分别为SA,SC的中点.
(1)证明:直线SA∥平面BDF;
(2)求二面角E﹣BF﹣D的余弦值.
20.(12分)为全面推进学校素质教育,推动学校体育科学发展,引导学生积极主动参与体育锻炼,促进学生健康成长,从2021年开始,参加漳州市初中毕业和高中阶段学校考试的初中毕业生,体育中考成绩以分数(满分40分计入中考总分)和等级作为高中阶段学校招生投档录取依据.考试由必考类、抽考类、抽选考类三部分组成,必考类是由笔试体育保健知识,男生1000米跑、女生800米跑(分值15分)组成;抽考类是篮球、足球、排球,由市教育局从这三项技能中抽选一项考试(分值5分);抽选考类是立定跳远、1分钟跳绳、引体向上(男)、斜身引体(女)、双手头上前掷实心球、1分钟仰卧起坐,由市教育局随机抽选其中三项,考生再从这三个项目中自选两项考试,每项8分.已知今年教育局已抽选确定:抽考类选考篮球,抽选考类选考立定跳远、1分钟跳绳、双手头上前掷实心球这三个项目.甲校随机抽取了100名本校初三男生进行立定跳远测试,根据测试成绩得到如图的频率分布直方图.
(1)若漳州市初三男生的立定跳远成绩X(单位:厘米)服从正态分布N(μ,σ2),并用上面样本数据的平均值和标准差的估计值分别作为μ和σ,已计算得上面样本的标准差的估计值为(各组数据用中点值代替).在漳州市2021届所有初三男生中任意选取3人,记立定跳远成绩在231厘米以上(含231厘米)的人数为ξ,求随机变量ξ的分布列和期望.
(2)已知乙校初三男生有200名,男生立定跳远成绩在250厘米以上(含250厘米)得满分.
(ⅰ)若认为乙校初三男生立定跳远成绩也服从(1)中所求的正态分布,请估计乙校初三男生立定跳远得满分的人数(结果保留整数);
(ⅱ)事实上,(i)中的估计值与乙校实际情况差异较大,请从统计学的角度分析这个差异性.(至少写出两点)
附:若X~N(μ,σ2),则P(μ﹣σ<X<μ+σ)=0.6826,P(μ﹣2σ<X<μ+2σ)=0.9544,P(μ﹣3σ<X<μ+3σ)=0.9974.
21.(12分)已知复数z=x+yi(x,y∈R)在复平面内对应的点为M(x,y),且z满足|z+2|﹣|z﹣2|=2,点M的轨迹为曲线C.
(1)求C的方程;
(2)设A(﹣1,0),B(1,0),若过F(2,0)的直线与C交于P,Q两点,且直线AP与BQ交于点R.证明:
(ⅰ)点R在定直线上;
(ⅱ)若直线AQ与BP交于点S,则RF⊥SF.
22.(12分)已知函数f(x)=sin2x﹣a|lnx|.
(1)若a=1,讨论f(x)在区间(0,1)上的单调性;
(2)证明:当a>0时,f(x)在区间(0,π)上有且只有两个零点.
2021年福建省漳州市高考数学第三次教学质量检测试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题:本大题共8小题,每小题5分,共40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.(5分)设集合A={x|x2﹣x﹣2≤0,x∈N},B={y|y=2x﹣1},则集合A∩B=( )
A.∅ B.{1,2} C.{0,1,2} D.{﹣1,0,1,2}
【分析】求出集合A,B,由此能求出集合A∩B.
【解答】解:∵集合A={x|x2﹣x﹣2≤0,x∈N}={x∈N|﹣1≤x≤2}={﹣1,0,1,2},
B={y|y=2x﹣1}={y|y>0},
∴集合A∩B={1,2}.
故选:B.
2.(5分)若复数,则ω2=( )
A. B.1 C.ω D.0
【分析】直接展开完全平方公式求解,结合共轭复数的概念得答案.
【解答】解:∵,
∴ω2===.
故选:A.
3.(5分)已知向量与的夹角为45°,||=,||=2,则•(﹣2)=( )
A.2 B.﹣2 C.4 D.﹣4
【分析】直接利用向量的数量积的求法,化简求解即可.
【解答】解:向量与的夹角为45°,||=,||=2,
则•(﹣2)==2﹣2×=﹣2.
故选:B.
4.(5分)已知Sn为等差数列{an}的前n项和,若a5+6=2a7,则S17的值为( )
A.49 B.54 C.102 D.135
【分析】根据等差数列的性质可得a5+a9=2a7,结合a5+6=2a7易知a9=6;又根据S17=(a1+a17)=17a9即可得出结果.
【解答】解:由{an}是等差数列,得a5+a9=2a7;又a5+6=2a7,则a9=6,
所以S17=(a1+a17)=17a9=17×6=102.
故选:C.
5.(5分)若一个圆锥的母线与底面所成的角为60°,侧面积为14π,则该圆锥的体积为( )
A. B. C. D.
【分析】设锥的母线长l,底面半径为r,r=lcos60°=,由圆锥的侧面积为圆锥底面半径与圆锥母线长的乘积的π倍,求出l=4,半径为r=2,由此能求出圆锥体积.
【解答】解:设锥的母线长l,底面半径为r,
依题意,半径r=lcos60°=,
∵圆锥的侧面积为:圆锥底面半径与圆锥母线长的乘积的π倍,
∴14π=lrπ=•π,解得l=2,半径为r=,
∴圆锥的高为:2sin60°=,
∴圆锥体积V=×π×7×=π.
故选:A.
6.(5分)“墨卡托投影”是由荷兰地图学家墨卡托在1569年拟定,假设地球被围在一个中空圆柱里,其基准纬线与圆柱相切接触,假想地球中心有一盏灯,把球面上的图形投影到圆柱体上,再把圆柱体展开,这就是一幅“墨卡托投影”绘制出的地图.在地图上保持方向和角度的正确是“墨卡托投影”的优点,因此,“墨卡托投影”地图常用作航海图和航空图.通过地面上任意两点和地球中心作一平面,平面与地球表面相交看到的圆周就是大圆,两点之间的大圆劣弧线是两点在地面上的最短距离.沿着这段大圆劣弧线航行时的航线称为“大圆航线”.“大圆航线”转绘到“墨卡托投影”地图上为一条曲线.如图,P1(B1,L1),P2(B2,L2)为地球上的两点(P(B,L)中B为点P的正纬度或负纬度,L为点P的正经度或负经度,B1,B2,L1,L2的符号确定规则如下:B1≥0,L1≥0,当P2与P1同在北半球或同在南半球时,B2≥0,否则B2<0;当P2与P1同在东经区或同在西经区时,L2≥0,否则L2<0),记△L=L2﹣L1,S=∠P1OP2,其中O为地球中心,已知有下面等式:cosS=sinB1•sinB2+cosB1•cosB2•cos△L.某游轮拟从杭州(北纬30°,东经120°)沿着大圆航线航行至旧金山(北纬38°,西经122°),则大圆航程约为 ( )(大圆圆心角1度所对应的弧长约为60nmile)
参考数据:sin38°﹣cos38°sin28°≈﹣0.025,sin38°+cos38°sin28°≈1.256,sin0.72°≈0.0125,cos51.1°≈0.628.
A.43nmile B.2334nmile C.3066nmile D.5443nmile
【分析】通过三角函数的运算以及圆周角和圆心角之间的关系来进行运算.
【解答】解:由于游轮从杭州(北纬30°,东经120°)至旧金山(北纬38°,西经122°),
则由题意知P1(30°,120°),P2(38°,﹣122°),
△L=L2﹣L1=﹣122°﹣120°=﹣242°,
cosS=sinB1sinB2+cosB1cosBcos△L
=sin30°sin38°+cos30°cos38°cos(﹣242°)
=sin38°﹣cos38°sin28°
=(sin38°﹣cos38°sin28°)
=×(﹣0.025)=﹣0.0125,
圆周角和圆心角的关系:一条弧所对圆周角等于它所对圆心角的一半.
设圆心角为A,即cosA≈﹣0.0125,
由sin0.72°≈0.0125,可得﹣sin0.72°=cos90.72°=cosA,
由已知A≈90.72°,故90.72×60≈5443 nmile,
故选:D.
7.(5分)已知抛物线C:x2=6y的焦点为F,准线为l,M是l上一点,N是直线MF与C的一个交点,若,则|MN|的值为( )
A.8 B.6 C.4 D.2
【分析】设N(x,y),根据条件,可得点,再结合两点之间的距离公式以及点N在抛物线上,即可求解.
【解答】解:∵抛物线C:x2=6y,
∴2p=6,p=3,焦点F(0,),准线l为,
∵点M在准线l上,
∴可设,
设N(x,y),
∵,
∴,
解得,即,
∴=,
又∵点 在抛物线上,
∴,,
∴,
故选:C.
8.(5分)漳州市龙海区港尾镇和浮宫镇盛产杨梅,杨梅果味酸甜适中,有开胃健脾、生津止渴、消暑除烦,抑菌止泻,降血脂血压等功效.杨梅的保鲜时间很短,当地技术人员采用某种保鲜方法后可使得杨梅采摘之后的时间t(单位:小时)与失去的新鲜度y满足函数关系y=,其中m,a为常数.已知采用该种保鲜方法后,杨梅采摘10小时之后失去10%的新鲜度,采摘40小时之后失去20%的新鲜度.如今我国物流行业蓬勃发展,为了保证港尾镇的杨梅运输到北方某城市销售时的新鲜度不低于85%,则物流时间(从杨梅采摘的时刻算起)不能超过( )(参考数据:log23≈1.6)
A.20小时 B.25小时 C.28小时 D.35小时
【分析】利用题中的条件列出等式,解出参数m,a的值,进而就可以解出了.
【解答】解:由题意可知,
∴a30=2即,m=,
由题意可知当t<10时,失去的新鲜度小于百分之十,没有超过百分之十五,
当t≥10时,则有即,
∴,
∴≤
解得t≤28.
故选:C.
二、多项选择题:本大题共4小题,每小题5分,共20分,在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对的得5分,选对但不全的得2分,有选错的得0分.
9.(5分)已知α,β是两个不同的平面,a,b是两条不同的直线,则下列结论正确的是( )
A.若α∥β,a⊂α,b⊂β,则a∥b
B.若b∥α,b⊂β,α∩β=a,则a∥b
C.若a⊂α,b⊂β,a⊥b,则α⊥β
D.若a∥α,b⊥β,a∥b,则α⊥β
【分析】对于A,a与b相交、平行或异面;对于B,由线面平行的性质得a∥b;对于C,α与β相交或平行;对于D,由面面垂直的判定定理得α⊥β.
【解答】解:α,β是两个不同的平面,a,b是两条不同的直线,
对于A,若α∥β,a⊂α,b⊂β,则a与b相交、平行或异面,故A错误;
对于B,若b∥α,b⊂β,α∩β=a,则由线面平行的性质得a∥b,故B正确;
对于C,若a⊂α,b⊂β,a⊥b,则α与β相交或平行,故C错误;
对于D,若a∥α,b⊥β,a∥b,则由面面垂直的判定定理得α⊥β,故D正确.
故选:BD.
10.(5分)已知正数x,y,z满足2x=4y=6z,则( )
A.x=2y B.x<2y C.x<3z D.y<3z
【分析】直接化指数式为对数式,再利用换底公式,借助除法运算即可求解.
【解答】解:∵正数x,y,z满足2x=4y=6z,
设2x=4y=6z=k,
则x=log2k=,y=log4k=,z=log6k=,
∵=×=2,∴x=2y,∴A正确,B错误,
∵=×=<1,∴x<3z,∴C正确,
∵=××=<1,∴y<3z,∴D正确.
故选:ACD.
11.(5分)已知(1+2x)n(n∈N*)的展开式中的所有项的二项式系数之和为64,记展开式中的第r+1项的系数为ar+1,二项式系数为br+1,r=0,1,2,⋅⋅⋅,n,则下列结论正确的是( )
A.数列{ar+1}(r=0,1,2,⋅⋅⋅,n)是等比数列
B.数列{ar+1}(r=0,1,2,⋅⋅⋅,n)的所有项之和为729
C.数列{br+1}(r=0,1,2,⋅⋅⋅,n)是等差数列
D.数列{br+1}(r=0,1,2,⋅⋅⋅,n)的最大项为20
【分析】由题意利用二项式系数的性质,二项式展开式的通项公式,等差数列、等比数列的定义,逐一判断各个选项是否正确,从而得出结论.
【解答】解:(1+2x)n(n∈N*)的展开式中的所有项的二项式系数之和为2n=64,∴n=6.
记展开式中的第r+1项的系数为ar+1=•2r,二项式系数为br+1=,r=0,1,2,⋅⋅⋅,n,
由于数列{ar+1}的前三项为1,12,60,显然次数列不是等比数列,故A错误;
由于数列{ar+1}(r=0,1,2,⋅⋅⋅,n)的所有项之和为1+12+60+160+240+192+64=729,故B正确;
由于数列{br+1}(r=0,1,2,⋅⋅⋅,n)的前三项为1,6,15,显然此数列不是等差数列,故C错误;
数列{br+1}(r=0,1,2,⋅⋅⋅,n)的最大项为=20,故D正确,
故选:BD.
12.(5分)已知△ABC的三个内角A,B,C满足sinB+2sinAcosC=0,则下列结论正确的是( )
A.△ABC是钝角三角形
B.sin2021A+sin2021B<sin2021C
C.角B的最大值为
D.角C的最大值为
【分析】A选项,利用已知条件,运用正弦定理,可得cosC<0,即可求解,B选项,结合c为△ABC的最大边,以及正弦定理做等量变换,即可求解,C选项,运用余弦定理,以及均值不等式,即可求解,D选项,对原式利用三角函数的两角和公式,可得tanC=﹣3tanA,再运用正切函数的两角和公式,可得tanB的表达式,最后对
C取特殊值,即可解答.
【解答】①∵sinB+2sinAcosC=0,
∴运用正弦定理可得,b+2acosC=0,即cosC=﹣,
∴角C为钝角,故选项A正确,
②∵角C为钝角,
∴c为△ABC的最大边,a2+b2<c2,
∴,
∴<1,
∴a2021+b2021<c2021,
由正弦定理可得,sin2021A+sin2021B<sin2021C,故B选择正确,
③∵b+2acosC=0,
∴运用余弦定理可得,,化简可得a2+2b2=c2,
∴===,
当且仅当,即,取等号,
∴cosB的最小值为,
又∵0<B<π,
∴,故C选项正确,
④∵sinB+2sinAcosC=0,
∵sinB=sin(A+C)=sinAcosC+cosAsinC,
∴3sinAcosC+cosAsinC=0,
∵角C为钝角,
∴cosA•cosC≠0,
∴3tanA+tanC=0,即tanC=﹣3tanA,
∴tanB=﹣tan(A+C)==,
当C=时,tanA=,tanB=,
即C=可取到大于的值,故选项D错误,
故选:ABC.
三、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.
13.(5分)写出曲线y=ex的一条切线方程: y=x+1(答案不唯一,,其中x0取任意实数均可) .
【分析】易知(0,1)为曲线y=ex上的点,利用导数可求得曲线y=ex在点(0,1)处的切线方程.
【解答】解:令y=f(x)=ex,
当x=0时,y=f(0)=1,
又f′(0)=1,
所以曲线y=ex的一条切线方程为y=x+1;
一般地,设P(x0,y0)为曲线y=ex的上的任意一点,
则曲线y=ex在点P(x0,y0)处的切线的斜率k=f′(x0)=,
所以曲线y=ex在点P(x0,y0)处的切线的方程为:y﹣=(x﹣x0),
整理得:y=x+(1﹣x0),其中x0取任意实数均可;
故答案为:y=x+1(答案不唯一,y=x+(1﹣x0),其中x0取任意实数均可).
14.(5分)根据下面的数据:
x
1
2
3
4
y
32
48
72
88
求得y关于x的回归直线方程为,则这组数据相对于所求的回归直线方程的4个残差的方差为 3.2 .(注:残差是指实际观察值与估计值之间的差.)
【分析】先求出估计值,然后求出残差,求出残差的平均数,利用方差的计算公式求解即可.
【解答】解:将x=1,2,3,4代入回归方程可得的值依次为31.2,50.4,69.6,88.8,
所以残差分别为:0.8,﹣2.4,2.4,﹣0.8,
则残差的平均数为0,
所以残差的方差为.
故答案为:3.2.
15.(5分)设动圆C:(x﹣k)2+(y﹣2k+1)2=1,则圆心C的轨迹方程为 y=2x﹣1 ;若直线l:x﹣ty﹣1=0被C所截得的弦长为定值,则t= .
【分析】设动圆圆心C(x,y),消去k可得圆心C的方程,利用弦长公式表示出弦长,结合弦长为定值,可求出t的值.
【解答】解:设动圆圆心C(x,y),则依题意可得,
消去k得y=2x﹣1,
所以动圆圆心C的轨迹方程为y=2x﹣1;
动圆C的半径为r=1,
设动圆圆心C到直线l:x﹣ty﹣1=0的距离为d,
则直线l被动圆C所截得的弦长L==,
依题意可得L=为定值,故d为定值,
因为圆心C的轨迹方程为y=2x﹣1,所以可设C(a,2a﹣1),
则d==,
若d为定值,则1﹣2t=0,解得t=,
故答案为:y=2x﹣1;.
16.(5分)在棱长为的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,动点O满足∠B1OD1=90°,则∠AOC的最大值为 135° .
【分析】由题意知点O在以B1D1为直径的球面上,画出图形,由图形知点O在B1D1正下方时∠AOC取得最大值,建立空间直角坐标系,利用坐标表示向量,求出此时∠AOC的值即可.
【解答】解:正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,AB=,动点O满足∠B1OD1=90°,
所以点O在以B1D1为直径的球面上,画出图形,并建立空间直角坐标系,如图所示:
由图形知,当点O在B1D1正下方时,∠AOC取得最大值,
此时A(,0,0),C(0,,0),O(,,﹣1),
所以=(,﹣,1﹣),=(﹣,,1﹣),
•=﹣﹣+(3﹣2)=2﹣2,
||=||=,
cos∠AOC===﹣,
由∠AOC∈(0°,180°),所以∠AOC=135°,
即∠AOC的最大值为135°.
故答案为:135°.
四、解答题:本题共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.(10分)在平面四边形ABCD中,∠ABC=90°,∠C=135°,BC=1,.
(1)求CD;
(2)若,求sin∠ADB.
【分析】(1)在△BCD中,由余弦定理可得关于CD的方程,解之即可;
(2)在△BCD中,由余弦定理可得cos∠CBD,结合诱导公式和同角三角函数的平方关系,可分别得到sin∠ABD、cos∠ABD以及sin∠A的值,再根据两角和的正弦公式,求解.
【解答】解:(1)在△BCD中,由余弦定理,可得BD2=BC2+CD2﹣2BC⋅CD⋅cos∠C,
所以,即,
又CD>0,所以.
(2)由(1)可知,,
所以,
因为∠ABD为锐角,所以,
又,∠A∈(0,π),所以,
所以sin∠ADB=sin(∠ABD+∠A)
=sin∠ABDcos∠A+cos∠ABDsin∠A
==.
18.(12分)已知有一系列双曲线∁n:y2﹣anx2=1,其中an>0,n∈N*.记第n条双曲线的离心率为en,且满足e1+2e2+⋯+2n﹣1en=(en﹣2)•2n+2,n∈N*.
(1)求数列{en}的通项公式;
(2)求数列{an}的前n项和Sn.
【分析】(1)利用作差法推出en﹣en﹣1=2(n≥2),说明{en}是以2为首项,以2为公差的等差数列,然后求解通项公式.
(2)求出,然后利用裂项相消法求解数列的和即可.
【解答】解:(1)因为,
所以,
两式对应相减,可得,
所以en﹣en﹣1=2(n≥2),
因为当n=1时,e1=2(e1﹣2)+2,所以e1=2,
所以{en}是以2为首项,以2为公差的等差数列,
所以en=2+2(n﹣1)=2n.
(2)由题意,得,
所以,
所以=.
19.(12分)如图,在四棱锥S﹣ABCD中,四边形ABCD是菱形,AB=1,,三棱锥S﹣BCD是正三棱锥,E,F分别为SA,SC的中点.
(1)证明:直线SA∥平面BDF;
(2)求二面角E﹣BF﹣D的余弦值.
【分析】(1)连结AC,交BD于点O,连结OF,证明SA∥OF,然后证明SA∥平面BDF.
(2)以O为坐标原点,分别以,,的方向为x轴,y轴,z轴的正方向建立空间直角坐标系,求出平面EBF的法向量,平面DBF的法向量,利用空间向量的数量积求解二面角E﹣BF﹣D的余弦值即可.
【解答】(1)证明:连结AC,交BD于点O,连结OF,
因为四边形ABCD是菱形,
所以O为AC的中点,
因为F为SC的中点,
所以SA∥OF,
又因为SA⊄平面BDF,OF⊂平面BDF,
所以直线SA∥平面BDF.
(2)解:作SH⊥平面BCD于H,则H为正△BCD的中心,H在线段OC上,
且,,,.
因为四边形ABCD是菱形,所以OB⊥OC,
以O为坐标原点,分别以,,的方向为x轴,y轴,z轴的正方向建立空间直角坐标系,如图,
则,,,,,,,
所以,,,
设是平面EBF的法向量,
则,取,
设是平面DBF的法向量,
则,取,
所以,
又因为二面角E﹣BF﹣D是锐二面角,
所以二面角E﹣BF﹣D的余弦值为.
20.(12分)为全面推进学校素质教育,推动学校体育科学发展,引导学生积极主动参与体育锻炼,促进学生健康成长,从2021年开始,参加漳州市初中毕业和高中阶段学校考试的初中毕业生,体育中考成绩以分数(满分40分计入中考总分)和等级作为高中阶段学校招生投档录取依据.考试由必考类、抽考类、抽选考类三部分组成,必考类是由笔试体育保健知识,男生1000米跑、女生800米跑(分值15分)组成;抽考类是篮球、足球、排球,由市教育局从这三项技能中抽选一项考试(分值5分);抽选考类是立定跳远、1分钟跳绳、引体向上(男)、斜身引体(女)、双手头上前掷实心球、1分钟仰卧起坐,由市教育局随机抽选其中三项,考生再从这三个项目中自选两项考试,每项8分.已知今年教育局已抽选确定:抽考类选考篮球,抽选考类选考立定跳远、1分钟跳绳、双手头上前掷实心球这三个项目.甲校随机抽取了100名本校初三男生进行立定跳远测试,根据测试成绩得到如图的频率分布直方图.
(1)若漳州市初三男生的立定跳远成绩X(单位:厘米)服从正态分布N(μ,σ2),并用上面样本数据的平均值和标准差的估计值分别作为μ和σ,已计算得上面样本的标准差的估计值为(各组数据用中点值代替).在漳州市2021届所有初三男生中任意选取3人,记立定跳远成绩在231厘米以上(含231厘米)的人数为ξ,求随机变量ξ的分布列和期望.
(2)已知乙校初三男生有200名,男生立定跳远成绩在250厘米以上(含250厘米)得满分.
(ⅰ)若认为乙校初三男生立定跳远成绩也服从(1)中所求的正态分布,请估计乙校初三男生立定跳远得满分的人数(结果保留整数);
(ⅱ)事实上,(i)中的估计值与乙校实际情况差异较大,请从统计学的角度分析这个差异性.(至少写出两点)
附:若X~N(μ,σ2),则P(μ﹣σ<X<μ+σ)=0.6826,P(μ﹣2σ<X<μ+2σ)=0.9544,P(μ﹣3σ<X<μ+3σ)=0.9974.
【分析】(1)求出标准差,对称轴然后推出,求出概率,得到分布列,然后求解期望即可.
(2)(i)记乙校初三男生立定跳远成绩为Y厘米,则Y~N(μ,σ2),μ=231,σ=19,然后求解
乙校初三男生立定跳远得满分的人数为200×0.1587≈32.
(ii)本题结论开放,只要考生能从统计学的角度作出合理的分析即可.
【解答】解:(1)由题意,得σ=19,μ=180×0.05+200×0.05+220×0.35+240×0.4+260×0.15=231,
所以P(X≥231)=P(X≥μ)=0.5,所以,
所以,
,
,
,
所以ξ的分布列为:
ξ
0
1
2
3
P
.
(2)(i)记乙校初三男生立定跳远成绩为Y厘米,则Y~N(μ,σ2),μ=231,σ=19,
所以=,
所以估计乙校初三男生立定跳远得满分的人数为200×0.1587≈32.
(ii)本题结论开放,只要考生能从统计学的角度作出合理的分析即可.如:①一次取样未必能客观反映总体;②样本容量过小也可能影响估计的准确性;③忽略异常数据的影响也可能导致估计失真;④模型选择不恰当,模型的拟合效果不好,也将导致估计失真;⑤样本不具代表性,也会对估计产生影响.等等.
21.(12分)已知复数z=x+yi(x,y∈R)在复平面内对应的点为M(x,y),且z满足|z+2|﹣|z﹣2|=2,点M的轨迹为曲线C.
(1)求C的方程;
(2)设A(﹣1,0),B(1,0),若过F(2,0)的直线与C交于P,Q两点,且直线AP与BQ交于点R.证明:
(ⅰ)点R在定直线上;
(ⅱ)若直线AQ与BP交于点S,则RF⊥SF.
【分析】(1)根据|z+2|﹣|z﹣2|=2建立方程,结合双曲线的定义可得曲线C的方程;
(2)(i)设直线PQ的方程为x=ty+2,将直线与曲线联立方程组,表示出直线AP与直线BQ的方程,联立消去y可证得结论;
(ii)与(i)同理可证点S也在定直线上,设,,利用,可证得结论.
【解答】解:(1)由题意可知:,
所以点M到点F1(﹣2,0)与到点F2(2,0)的距离之差为2,且2<|F1F2|=4,
所以动点M的轨迹是以F1,F2为焦点的双曲线的右支,
设其方程为,其中2a=2,2c=4,
所以a=1,c=2,
所以b2=c2﹣a2=3,所以曲线C的方程为.
(2)(i)证明:设直线PQ的方程为x=ty+2,P(x1,y1),Q(x2,y2),其中x1>0,x2>0.
联立,消去x,可得(3t2﹣1)y2+12ty+9=0,
由题意知3t2﹣1≠0且△=144t2﹣36(3t2﹣1)=36(t2+1)>0,
所以,.
直线AP:,直线BQ:①,
由于点P(x1,y1)在曲线C上,可知,所以,
所以直线AP:②.
联立①②,消去y可得,
即,
所以,
所以,所以,
所以点R在定直线上.
(ii)证明:由题意,与(i)同理可证点S也在定直线上.
设,,则
由于R在直线AP:上,S在直线AQ:上,
所以,,
所以=,
又因为,,
所以,所以RF⊥SF.
22.(12分)已知函数f(x)=sin2x﹣a|lnx|.
(1)若a=1,讨论f(x)在区间(0,1)上的单调性;
(2)证明:当a>0时,f(x)在区间(0,π)上有且只有两个零点.
【分析】(1)将a=1代入,求导,判断导函数与0的关系,即可得到f(x)的单调性;
(2)分x∈(0,1],及三种情况,结合零点存在性讨论即可得证.
【解答】解:(1)若a=1,则f(x)=sin2x﹣|lnx|,
当x∈(0,1)时,lnx<0,f(x)=sin2x+lnx,,.
由f''(x)<0,得f'(x)在(0,1)上单调递减,
又,
所以f'(x)>0,所以f(x)在(0,1)上单调递增.
(2)证明:①当x∈(0,1],a>0时,f(x)=sin2x+alnx,,,
所以f'(x)在(0,1]上单调递减,f'(1)=2cos2+a,
(i)若a≥﹣2cos2,则f'(x)≥f'(1)≥0,所以f(x)在(0,1]上单调递增.
又,f(1)=sin2>0,
所以f(x)在(0,1]上有唯一零点.
(ii)若0<a<﹣2cos2,则f'(1)<0,又,
所以存在x1∈(0,1),使得f'(x1)=0,
且当x∈(0,x1)时,f'(x)>0,当x∈(x1,1)时,f'(x)<0,
所以f(x)在(0,x1)上单调递增,在(x1,1)上单调递减.
又,f(x1)>f(1)=sin2>0,
所以f(x)在(0,1]上有唯一零点.
②当,a>0时,f(x)=sin2x﹣alnx,.
所以f(x)在上单调递减.
又f(1)=sin2>0,,
所以f(x)在上有唯一零点.
③当,a>0时,,sin2x<0,lnx>0,
所以f(x)=sin2x﹣alnx<0,所以f(x)在上无零点.
综上,a>0时,f(x)在(0,π)上有且只有两个零点.
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