2022年北京市房山区高考数学一模试卷
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一、选择题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题列出的四个选项中,选出符合题目要求的一项。
1.(4分)已知集合A={﹣2,﹣1,0,1,2},B={x|x2<2},则A∩B=( )
A.{﹣2,﹣1,0,1,2} B.{﹣1,0,1}
C.{﹣2,2} D.{0,1}
2.(4分)在复平面内,复数z对应的点的坐标为(2,﹣1),则z•=( )
A.5 B.3 C.5﹣4i D.3﹣4i
3.(4分)若ab>0,且a<b,则下列不等式一定成立的是( )
A.a2<b2 B. C. D.
4.(4分)若的展开式中的常数项为﹣20,则a=( )
A.2 B.﹣2 C.1 D.﹣1
5.(4分)已知M为抛物线x2=2py(p>0)上一点,M到抛物线的焦点的距离为4,到x轴的距离为3,则p=( )
A. B.1 C.2 D.4
6.(4分)在等差数列{an}中,a3=5,,则a1•a5=( )
A. B.9 C.10 D.25
7.(4分)大西洋鲑鱼每年都要逆流而上游回产地产卵,研究发现鲑鱼的游速(单位:m/s)可以表示为,其中Q表示鲑鱼的耗氧量.则鲑鱼以1.5m/s的速度游动时的耗氧量与静止时的耗氧量的比值为( )
A.2600 B.2700 C.26 D.27
8.(4分)已知函数f(x)=2cos2(x+θ)﹣1,则“”是“f(x)为奇函数”的( )
A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件
C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件
9.(4分)已知直线l被圆C:x2+y2=2所截的弦长不小于2,则下列曲线中与直线l一定有公共点的是( )
A.y=x2﹣1 B.(x﹣1)2+y2=1
C. D.x2﹣y2=1
10.(4分)已知U是非空数集,若非空集合A1,A2满足以下三个条件,则称(A1,A2)为集合U的一种真分拆,并规定(A1,A2)与(A2,A1)为集合U的同一种真分拆.
①A1∩A2=∅;
②A1∪A2=U;
③Ai(i=1,2)的元素个数不是Ai中的元素.
则集合U={1,2,3,4,5,6}的真分拆的种数是( )
A.5 B.6 C.10 D.15
二、填空题共5小题,每小题5分,共25分。
11.(5分)若双曲线的一条渐近线方程为,则a= .
12.(5分)已知,是单位向量,=+2,且⊥,则•= ;||= .
13.(5分)将函数f(x)=sin2x的图象向右平移个单位长度后得到函数g(x)的图象,则g(x)= ;若g(x)在区间[0,m]上的最小值为g(0),则m的最大值为 .
14.(5分)函数f(x)的图象在区间(0,2)上连续不断,能说明“若f(x)在区间(0,2)上存在零点,则f(0)•f(2)<0”为假命题的一个函数f(x)的解析式可以为f(x)= .
15.(5分)如图,正方体ABCD﹣A1B1C1D1的棱长为2,点O为底面ABCD的中心,点P在侧面BB1C1C的边界及其内部运动.给出下列四个结论:
①D1O⊥AC;
②存在一点P,D1O∥B1P;
③若D1O⊥OP,则△D1C1P面积的最大值为;
④若P到直线D1C1的距离与到点B的距离相等,则P的轨迹为抛物线的一部分.
其中所有正确结论的序号是 .
三、解答题共6小题,共85分。解答应写出文字说明,演算步骤或证明过程。
16.(14分)如图,在三棱柱ABC﹣A1B1C1中,BB1⊥平面ABC,AB=BC=BB1=1.
(Ⅰ)求证:AC∥平面BA1C1;
(Ⅱ)若AB⊥BC,求:
①AA1与平面BA1C1所成角的正弦值;
②直线AC与平面BA1C1的距离.
17.(14分)在△ABC中,bsinA=acosB.
(Ⅰ)求∠B的大小;
(Ⅱ)再从下列三个条件中,选择两个作为已知,使得△ABC存在且唯一,求△ABC的面积.
条件①:;
条件②:;
条件③:AB边上的高为.
18.(14分)良好的生态环境是最普惠的民生福祉.北京市集中开展大气污染防治以来,在经济社会快速发展的同时实现了大气主要污染物浓度持续下降.2021年,经过全市共同努力,空气质量首次全面达标,大气污染治理取得里程碑式突破.下表是2021年每个月空气质量优良和污染的天数统计.
月份
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
合计
空气质
量优良
天数
24
18
11
27
23
21
26
29
27
29
23
30
288
空气质
量污染
天数
7
10
20
3
8
9
5
2
3
2
7
1
77
(Ⅰ)从2021年中任选1天,求这一天空气质量优良的概率;
(Ⅱ)从2021年的4月、6月和9月中各任选一天,设随机变量X表示选出的3天中空气质量优良的天数,求X的分布列;
(Ⅲ)在2021年的1月、3月、5月、7月、8月、10月、12月中,设空气质量优良天数的方差为,空气质量污染天数的方差为.试判断,的大小关系.(结论不要求证明)
19.(14分)已知函数f(x)=(lnx﹣a)ex.
(Ⅰ)当a=0时,求曲线y=f(x)在x=1处的切线方程;
(Ⅱ)若f(x)在区间(0,e]存在极小值,求a的取值范围.
20.(15分)已知椭圆C的离心率为,长轴的两个端点分别为A(﹣2,0),B(2,0).
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)过点(1,0)的直线与椭圆C交于M,N(不与A,B重合)两点,直线AM与直线x=4交于点Q.求证:.
21.(14分)若无穷数列{an}满足如下两个条件,则称{an}为无界数列:
①an>0(n=1,2,3,⋯);
②对任意的正数δ,都存在正整数N,使得aN>δ.
(Ⅰ)若an=2n+1,bn=2+cos(n)(n=1,2,3,⋯),判断数列{an},{bn}是否是无界数列;
(Ⅱ)若an=2n+1,是否存在正整数k,使得对于一切n≥k,都有成立?若存在,求出k的范围;若不存在说明理由;
(Ⅲ)若数列{an}是单调递增的无界数列,求证:存在正整数m,使得.
2022年北京市房山区高考数学一模试卷
参考答案与试题解析
一、选择题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题列出的四个选项中,选出符合题目要求的一项。
1.(4分)已知集合A={﹣2,﹣1,0,1,2},B={x|x2<2},则A∩B=( )
A.{﹣2,﹣1,0,1,2} B.{﹣1,0,1}
C.{﹣2,2} D.{0,1}
【分析】可求出集合B,然后进行交集的运算即可.
【解答】解:∵,
∴A∩B={﹣1,0,1}.
故选:B.
【点评】本题考查了集合的列举法和描述法的定义,一元二次不等式的解法,交集及其运算,考查了计算能力,属于基础题.
2.(4分)在复平面内,复数z对应的点的坐标为(2,﹣1),则z•=( )
A.5 B.3 C.5﹣4i D.3﹣4i
【分析】根据已知条件,结合复数的运算法则,以及共轭复数的定义,即可求解.
【解答】解:∵复数z对应的点的坐标为(2,﹣1),∴z=2﹣i,
∴.
故选:A.
【点评】本题考查了共轭复数的概念,以及复数代数形式的乘法运算,需要学生熟练掌握公式,属于基础题.
3.(4分)若ab>0,且a<b,则下列不等式一定成立的是( )
A.a2<b2 B. C. D.
【分析】直接利用赋值法和作差法和不等式的基本性质的应用判断A、B、C、D的结论.
【解答】解:对于A:当a=﹣2,b=﹣1时,选项A错误;
对于B:,故,故B错误;
对于C:由于ab>0,所以,故C正确;
对于D:当a和b都为负值时,选项D错误.
故选:C.
【点评】本题考查的知识要点:不等式的性质,作差法的应用,赋值法的应用,主要考查学生的运算能力和数学思维能力,属于基础题.
4.(4分)若的展开式中的常数项为﹣20,则a=( )
A.2 B.﹣2 C.1 D.﹣1
【分析】求出展开式的常数项,其等于﹣20,化简即可求解.
【解答】解:展开式的常数项为C=C=﹣20,
解得a=﹣1,
故选:D.
【点评】本题考查了二项式定理的应用,考查了学生的运算能力,属于基础题.
5.(4分)已知M为抛物线x2=2py(p>0)上一点,M到抛物线的焦点的距离为4,到x轴的距离为3,则p=( )
A. B.1 C.2 D.4
【分析】由抛物线的性质可得到焦点的距离代入到准线的距离,列出方程,可得p的值.
【解答】解:由抛物线的方程可得准线方程为:y=﹣,
由题意可得=4﹣3,可得p=2,
故选:C.
【点评】本题考查抛物线的性质的应用,属于基础题.
6.(4分)在等差数列{an}中,a3=5,,则a1•a5=( )
A. B.9 C.10 D.25
【分析】由已知利用等差数列的性质求得a1+a5,再把已知等式左边通分求解.
【解答】解:在等差数列{an}中,由a3=5,得a1+a5=2a3=10,
又,∴,
则a1•a5=9.
故选:B.
【点评】本题考查等差数列的性质,是基础题.
7.(4分)大西洋鲑鱼每年都要逆流而上游回产地产卵,研究发现鲑鱼的游速(单位:m/s)可以表示为,其中Q表示鲑鱼的耗氧量.则鲑鱼以1.5m/s的速度游动时的耗氧量与静止时的耗氧量的比值为( )
A.2600 B.2700 C.26 D.27
【分析】根据题中函数关系式,令v=0和1.5,分别求出对应的Q,即可得出结果.
【解答】解:因为鲑鱼的游速(单位:m/s)可以表示为,其中Q表示鲑鱼的耗氧量的单位数,
当一条鲑鱼静止时,v=0,此时0=log3,则=1,耗氧量为Q1=100;
当一条鲑鱼以1.5m/s的速度游动时,v=1.5,此时1.5=log3,
所以log3=3,
则=27,即耗氧量为Q=2700,
因此鲑鱼以1.5m/s的速度游动时的耗氧量与静止时的耗氧量的比值为=27.
故选:D.
【点评】本题考查了对数型函数的应用及对数的基本运算,属于基础题.
8.(4分)已知函数f(x)=2cos2(x+θ)﹣1,则“”是“f(x)为奇函数”的( )
A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件
C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件
【分析】根据题意,由二倍角公式可得f(x)=cos(2x+2θ),结合诱导公式呢分析可得答案.
【解答】解:根据题意,函数f(x)=2cos2(x+θ)﹣1=cos(2x+2θ),
若,则f(x)=cos(2x++2kπ)=﹣sin2x,是奇函数,
反之,若f(x)为奇函数,必有2θ=π+2kπ,变形可得θ=+kπ,k∈Z,
故“”是“f(x)为奇函数”充分不必要条件,
故选:A.
【点评】本题考查余弦的二倍角公式,涉及充分必要条件的判断,属于基础题.
9.(4分)已知直线l被圆C:x2+y2=2所截的弦长不小于2,则下列曲线中与直线l一定有公共点的是( )
A.y=x2﹣1 B.(x﹣1)2+y2=1
C. D.x2﹣y2=1
【分析】由题意知可以得到原点到直线的距离小于等于1,即直线上有一点到原点的距离小于等于1,在四个选项中只有这个点一定在椭圆内或椭圆上,得到结果.
【解答】解:∵直线l被圆C:x2+y2=2所截的弦长不小于2,
∴原点到直线的距离小于等于1,
∴直线上有一点到原点的距离小于等于1,
在四个选项中只有这个点一定在椭圆内或椭圆上,
∴l与椭圆一定有公共点
故选:C.
【点评】本题考查直线与圆锥曲线之间的关系问题,本题解题的关键是当有一个点在一个封闭图形内部,则过这个点的直线一定与封闭曲线有交点.
10.(4分)已知U是非空数集,若非空集合A1,A2满足以下三个条件,则称(A1,A2)为集合U的一种真分拆,并规定(A1,A2)与(A2,A1)为集合U的同一种真分拆.
①A1∩A2=∅;
②A1∪A2=U;
③Ai(i=1,2)的元素个数不是Ai中的元素.
则集合U={1,2,3,4,5,6}的真分拆的种数是( )
A.5 B.6 C.10 D.15
【分析】由真分拆的定义及规定即可求解.
【解答】解:由题意,集合U={1,2,3,4,5,6}的真分拆有:
A1={5},A2={1,2,3,4,6};
A1={1,4},A2={2,3,5,6};
A1={3,4},A2={1,2,5,6};
A1={4,5},A2={1,2,3,6};
A1={4,6},A2={1,2,3,5},共5种,
故选:A.
【点评】本题考查了真分拆的定义和规定,属于基础题.
二、填空题共5小题,每小题5分,共25分。
11.(5分)若双曲线的一条渐近线方程为,则a= 2 .
【分析】利用双曲线的渐近线方程,推出关系式,求解a即可.
【解答】解:双曲线的一条渐近线方程为,
可得=,可得a=2.
故答案为:2.
【点评】本题考查双曲线的简单性质的应用,是基础题.
12.(5分)已知,是单位向量,=+2,且⊥,则•= ﹣ ;||= .
【分析】由⊥,知•=0,代入,展开运算,可得•的值,再由||=,结合数量积的运算法则,得解.
【解答】解:∵=+2,且⊥,
∴•=(+2)•=2+2•=0,即1+2•=0,
∴•=﹣,
∴||====.
故答案为:﹣;.
【点评】本题考查平面向量的混合运算,熟练掌握平面向量的加法和数量积的运算法则,以及模的处理方式是解题的关键,考查逻辑推理能力和运算能力,属于基础题.
13.(5分)将函数f(x)=sin2x的图象向右平移个单位长度后得到函数g(x)的图象,则g(x)= sin(2x﹣) ;若g(x)在区间[0,m]上的最小值为g(0),则m的最大值为 .
【分析】首先利用函数的关系式的平移变换求出函数的关系式,进一步利用函数的性质的应用求出结果.
【解答】解:(1)函数f(x)=sin2x的图象向右平移个单位长度后得到函数g(x)=sin(2x﹣)的图象;
(2)由于函数g(0)=,
该函数在[0,m]上的最小值为g(0),故,故x=,
即m的最大值为.
故答案为:sin(2x﹣);.
【点评】本题考查的知识要点:三角函数关系式的变换,正弦型函数的性质的应用,主要考查学生的运算能力和数学思维能力,属于基础题.
14.(5分)函数f(x)的图象在区间(0,2)上连续不断,能说明“若f(x)在区间(0,2)上存在零点,则f(0)•f(2)<0”为假命题的一个函数f(x)的解析式可以为f(x)= (x﹣1)2,(答案不唯一). .
【分析】根据函数零点以及f(0)与f(2)的关系直接进行求解即可.
【解答】解:函数f(x)=(x﹣1)2在[0,2]上连续不断,且函数f(x)存在零点x=1,但f(0)•f(2)<0不成立,
则满足条件的f(x)可以是f(x)=(x﹣1)2,
故答案为:f(x)=(x﹣1)2,(答案不唯一).
【点评】本题主要考查函数解析式的求解,利用函数零点和函数值的关系进行求解判断是解决本题的关键,是基础题.
15.(5分)如图,正方体ABCD﹣A1B1C1D1的棱长为2,点O为底面ABCD的中心,点P在侧面BB1C1C的边界及其内部运动.给出下列四个结论:
①D1O⊥AC;
②存在一点P,D1O∥B1P;
③若D1O⊥OP,则△D1C1P面积的最大值为;
④若P到直线D1C1的距离与到点B的距离相等,则P的轨迹为抛物线的一部分.
其中所有正确结论的序号是 ①③ .
【分析】对于①,连接AD1,CD1,由三角形ACD1为等边三角形判断;
对于②,将D1O进行平移到过B1点,使之具有公共顶点,根据立体图形判断,无论如何也不可能满足D1O∥B1P;
对于③,连接OE,EC,BD,D1E,证明D1O⊥平面OEC,所以P在线段EC上运动,当点P到点E位置时,C1P最大,此时△D1C1P面积最大为:.
对于④,P到直线D1C1的距离为线段PC1的长度,所以|PC1|=|PB|,判定出P点位置即可.
【解答】解:对于①,连接AD1,CD1,由正方体的性质知三角形ACD1为等边三角形,由于O为底面ABCD的中心,故为AC中点,故AC⊥D1O,①正确;
对于②,将 D1O 进行平移到过B1点,使之与 B1P 具有公共顶点,根据立体图形判断,无论如何也不可能满足B1H平行或重合于B1P,所以D1O不可能平行于B1H,②错误;
对于③取B1B的中点E,连接OE,EC,BD,D1E,证明DlO⊥平面OEC,所以P在线段EC上运动,当点P到点E位置
时,C1P最大,此时ΔD1C1P面积最大为:.所以③正确.
对于④,P到直线D1C1的距离为线段PC1的长度,所以|PC1|=|PB|,判定出P点位置为直线BC1的垂直平分线,故④错误.
故正确的序号是:①③.
故答案为:①③.
【点评】本题考查线面的位置关系,考查学生的运算能力,属于中档题.
三、解答题共6小题,共85分。解答应写出文字说明,演算步骤或证明过程。
16.(14分)如图,在三棱柱ABC﹣A1B1C1中,BB1⊥平面ABC,AB=BC=BB1=1.
(Ⅰ)求证:AC∥平面BA1C1;
(Ⅱ)若AB⊥BC,求:
①AA1与平面BA1C1所成角的正弦值;
②直线AC与平面BA1C1的距离.
【分析】(Ⅰ)推导出四边形AA1C1C是平行四边形,AC∥A1C1,由此能证明AC∥平面BA1C1;
(Ⅱ)以B为坐标原点,BA所在直线为x轴,BB1所成直线为y轴,以BC所在直线为z轴,建立空间直角坐标系,
①利用向量法能求出AA1与平面BA1C1所成角的正弦值;
②利用向量法能求出直线AC与平面BA1C1的距离.
【解答】解:(Ⅰ)证明:在三棱柱ABC﹣A1B1C1中,AA1∥CC1,且AA1=CC1,
∴四边形AA1C1C是平行四边形,∴AC∥A1C1,
∵AC⊄平面BA1C1,A1C1⊂平面BA1C1,
∴AC∥平面BA1C1;
(Ⅱ)∵AB⊥BC,BB1⊥平面ABC,AB=BC=BB1=1,
∴以B为坐标原点,BA所在直线为x轴,BB1所成直线为y轴,以BC所在直线为z轴,建立空间直角坐标系,
A(1,0,0),A1(1,1,0),B(0,0,0),C1(0,1,1),
=(0,1,0),=(1,1,0),=(0,1,1),
设平面BA1C1的法向量=(x,y,z),
则,取x=1,得=(1,﹣1,1),
①设AA1与平面BA1C1所成角为θ,
则AA1与平面BA1C1所成角的正弦值为:
sinθ===.
②∵AC∥平面BA1C1,平面BA1C1的法向量=(1,﹣1,1),
∴直线AC与平面BA1C1的距离d==.
【点评】本题考查线面平行的证明,考查线面角的正弦值、直线到平面的距离的求法,考查空间中线线、线面、面面间的位置关系等基础知识,考查运算求解能力,是中档题.
17.(14分)在△ABC中,bsinA=acosB.
(Ⅰ)求∠B的大小;
(Ⅱ)再从下列三个条件中,选择两个作为已知,使得△ABC存在且唯一,求△ABC的面积.
条件①:;
条件②:;
条件③:AB边上的高为.
【分析】(Ⅰ)由正弦定理可得 sinAsinB=sinAcosB,从而得到tanB=1,即可求解出答案.
(Ⅱ)选择条件①②,△ABC存在且唯一,由cosA=﹣可求∠A,由正弦定及b解出a的值,由两角差的余弦公式求出sinC,最后由面积公式计算即可.
选择①③,△ABC存在且唯一,由cosA,可求出∠A,由于AB边上的高,可求出b,再由正弦定理求出解出a的值,以下与选择条件①②相同.
若选择条件②③,由题意可求sinA==,结合范围A∈(0,π),可得A=或,不满足题意.
【解答】解:(Ⅰ)由正弦定理,及bsinA=acosB,
得sinAsinB=sinAcosB,因为sinA≠0,
所以tanB=1,
因为0°<B<180,所以B=45°.
(Ⅱ)若选择条件①②,△ABC存在且唯一,解答如下:
由cos∠A=﹣,及0°<∠A<135°,得∠A=120°,
由正弦定理及b=,
得=,解得a=,
由A+B+C=180°,得∠C=15°,
可得sinC=sin15°=sin(45°﹣30°)=sin45°•cos30°﹣cos45°•sin30°=﹣=,
所以S△ABC=absinC==.
若选择条件①③,△ABC存在且唯一,解答如下:
由cosA=﹣,及0°<∠A<135°,得∠A=120°,
因为AB边上的高为,所以b===,
由正弦定理及b=,
得=,解得a=.
以下与选择条件①②相同.
若选择条件②③,△ABC不唯一,解答如下:
b=,因为AB边上的高为,所以sinA===,因为A∈(0,π),可得A=或,故△ABC不唯一.
【点评】本题主要考查了正弦定理,三角形的面积公式,三角函数恒等变换在解三角形中的应用,属于中档题.
18.(14分)良好的生态环境是最普惠的民生福祉.北京市集中开展大气污染防治以来,在经济社会快速发展的同时实现了大气主要污染物浓度持续下降.2021年,经过全市共同努力,空气质量首次全面达标,大气污染治理取得里程碑式突破.下表是2021年每个月空气质量优良和污染的天数统计.
月份
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
合计
空气质
量优良
天数
24
18
11
27
23
21
26
29
27
29
23
30
288
空气质
量污染
天数
7
10
20
3
8
9
5
2
3
2
7
1
77
(Ⅰ)从2021年中任选1天,求这一天空气质量优良的概率;
(Ⅱ)从2021年的4月、6月和9月中各任选一天,设随机变量X表示选出的3天中空气质量优良的天数,求X的分布列;
(Ⅲ)在2021年的1月、3月、5月、7月、8月、10月、12月中,设空气质量优良天数的方差为,空气质量污染天数的方差为.试判断,的大小关系.(结论不要求证明)
【分析】(Ⅰ)根据统计数据可直接求解;
(Ⅱ)X的所有可能取值为0,1,2,3,再根据相互独立求出每一种情况下的概率,从而可得分布列;
(Ⅲ)这些月份的和为定值31,这两个量的方差相等.
【解答】解:(Ⅰ)记事件A为“从2021年中任选1天,这一天空气质量优良”,
由统计数据可知;
(Ⅱ)X的所有可能取值为0,1,2,3,
方法1:记事件B为“从4月任选1天,这一天空气质量优良”,
事件C为“从6月任选1天,这一天空气质量优良”,
事件D为“从9月任选1天,这一天空气质量优良”,
由题意知,事件B,C,D相互独立,
且,
所以,
=,
=,
,
所以X的分布列为:
X
0
1
2
3
P
方法2:,
,
,
,
所以X的分布列为:
X
0
1
2
3
P
(Ⅲ).
【点评】本题考查了离散型随机变量的分布列,方差的计算,属于中档题.
19.(14分)已知函数f(x)=(lnx﹣a)ex.
(Ⅰ)当a=0时,求曲线y=f(x)在x=1处的切线方程;
(Ⅱ)若f(x)在区间(0,e]存在极小值,求a的取值范围.
【分析】(Ⅰ)代入a的值,求出函数的导数,计算f(1),f′(1),求出切线方程即可;
(Ⅱ)求出函数的导数,问题转化为y=a和g(x)=lnx+在(0,e]的交点个数问题,从而求出a的取值范围.
【解答】解:(Ⅰ)a=0时,f(x)=exlnx,
则f′(x)=ex(lnx+),
则f(1)=0,f′(1)=e,
故切线方程是:y=ex﹣e;
(Ⅱ)f′(x)=ex(lnx+﹣a),
令f′(x)=0,得a=lnx+,
令g(x)=lnx+,x∈(0,e],
则g′(x)=﹣=,
令g′(x)>0,解得:x>1,
令g′(x)<0,解得:0<x<1,
故g(x)在(0,1)递减,在(1,e]递增,
而g(1)=1,g(e)=1+,
故a∈(1,1+]时,方程a=lnx+有2个根,
此时f(x)在区间(0,e]存在极小值,
故a的取值范围是(1,1+).
【点评】本题考查了求切线方程问题,考查函数的单调性,最值问题,考查导数的应用,是中档题.
20.(15分)已知椭圆C的离心率为,长轴的两个端点分别为A(﹣2,0),B(2,0).
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)过点(1,0)的直线与椭圆C交于M,N(不与A,B重合)两点,直线AM与直线x=4交于点Q.求证:.
【分析】(1)依题意可得a=2,再根据离心率求出c,最后根据a2=b2+c2,求出b,即可求出椭圆方程;
(2)设直线l的方程为x=my+1,M(x1,y1),N(x2,y2),联立直线与椭圆方程,消元、列出韦达定理,在表示出直线AM的方程,即可求出Q点坐标,再表示出kNB、kBQ,即可得到kNB=kBQ,即N、B、Q三点共线,即可得证.
【解答】解:(1)由长轴的两个端点分别为A(﹣2,0),B(2,0),可得a=2,
由离心率为,可得,所以,
又a2=b2+c2,解得b=1,
所以椭圆C的标准方程为;
(2)设直线l的方程为x=my+1,
由得(m2+4)y2+2my﹣3=0,
设M(x1,y1),N(x2,y2),则,,
所以,直线AM的方程为,所以,
所以,,
所以
=,即kNB=kBQ,
所以N、B、Q三点共线,所以.
【点评】本题主要考查椭圆方程的求解,直线与圆锥曲线的位置关系,韦达定理及其应用等知识,属于中等题.
21.(14分)若无穷数列{an}满足如下两个条件,则称{an}为无界数列:
①an>0(n=1,2,3,⋯);
②对任意的正数δ,都存在正整数N,使得aN>δ.
(Ⅰ)若an=2n+1,bn=2+cos(n)(n=1,2,3,⋯),判断数列{an},{bn}是否是无界数列;
(Ⅱ)若an=2n+1,是否存在正整数k,使得对于一切n≥k,都有成立?若存在,求出k的范围;若不存在说明理由;
(Ⅲ)若数列{an}是单调递增的无界数列,求证:存在正整数m,使得.
【分析】(1)对任意的正整数δ,取N为大于的一个偶数,有,符合无界数列的定义;取δ=3,显然bn=2+cos(n)≤3,不符合无界数列的定义.
(2)讨论n=1,n=2,n=3都不成立,当n≥4时,将变形为:,从而求得k的范围.
(3)观察要证的不等式结构与(2)相似,故应用(2)变形后,再由{an}是单调递增的无界正数列证明.
【解答】解:(1){an}是无界数列,理由如下:
对任意的正整数δ,取N为大于的一个偶数,有,所以{an}是无界数列.
{bn}不是无界数列,理由如下:
取δ=3,显然bn=2+cos(n)≤3,不存在正整数N,满足bN>3,所以{bn}不是无界数列.
(2)当n=1时,,不成立.
当n=2时,,不成立,
当n=3时,,不成立,
当n≥4时,将,变形为:=.
即取k=4,对于一切n≥k,有成立.
(3)因为数列{an}是单调递增的无界数列,所以an>0,a1<a2<…<an<an+1<…
所以
.
即,
因为{an}是无界数列,取δ=2a1,由定义知存在正整数N1,
使所以.
由定义可知{an}是无穷数列,考察数列,显然这仍是一个单调递增的无界数列,
同上理由可知存在正整数N2,使得
,
故存在正整数N2,使得,
故存在正整数m=N2,使得成立.
【点评】本题考查数列的应用,考查学生的运算能力,属于难题.
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