2023-2024学年福建省福州市闽侯二中高一(下)期末数学试卷(含答案)
展开1.已知i是虚数单位,则 21−i的虚部为( )
A. 1B. iC. 22D. 22i
2.在正方体ABCD−A1B1C1D1中,直线AC和直线BC1所成的角为( )
A. π6B. π4C. π3D. π2
3.已知△ABC中内角A,B,C的对边分别为a,b,c,若B=60°,b=3,则a+csinA+sinC=( )
A. 36B. 16C. 2 3D. 6
4.已知某种设备在一年内需要维修的概率为0.2.用计算器产生1~5之间的随机数,当出现随机数1时,表示一年内需要维修,其概率为0.2,由于有3台设备,所以每3个随机数为一组,代表3台设备一年内需要维修的情况,现产生20组随机数如下:
412 451 312 533 224 344 151 254 424 142
435 414 335 132 123 233 314 232 353 442
据此估计一年内至少有1台设备需要维修的概率为( )
A. 0.4B. 0.45C. 0.55D. 0.6
5.已知等腰△ABC中,A=23π,则BC在BA上的投影向量为( )
A. 32BAB. −32BAC. 3BAD. −3BA
6.已知平面向量a,b满足a+b=(2,k),a−b=(1,1).若a//b,则k=( )
A. −2B. −12C. 12D. 2
7.已知三棱锥A−BCD中,AB⊥平面BCD,AB=4,BC=3,CD=5,BD=7,则该三棱锥外接球的表面积为( )
A. 196π3B. 244π3C. 196π5D. 244π5
8.已知△ABC中角A,B,C所对的边分别为a,b,c,满足asinA+C2=bsinA,且csAa+csBb=2sinBsinC3sinA.则a+2c的最大值为( )
A. 6B. 4 3C. 2 3D. 2 7
二、多选题:本题共3小题,共18分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求。
9.已知z1、z2都是复数,下列选项正确的是( )
A. 若|z1|=|z2|,则z1=±z2B. 若z2≠0,则|z1z2|=|z1||z2|
C. 若z12+z22=0,则z1=z2=0D. 若z12=z22,则|z1|=|z2|
10.下列对各事件发生的概率判断正确的是( )
A. 某学生在上学的路,上要经过4个路口,假设在各路口是否遇到红灯是相互独立的,遇到红灯的概率都是13,那么该生在上学路上到第3个路口首次遇到红灯的概率为427
B. 三人独立地破译一份密码,他们能单独译出的概率分别为15,13,14,假设他们破译密码是彼此独立的,则此密码被破译的概率为35
C. 从1,2,3,4中任取2个不同的数,则取出的2个数之差的绝对值为2的概率是13
D. 设两个独立事件A和B都不发生的概率为19,A发生B不发生的概率与B发生A不发生的概率相同,则事件A发生的概率是29
11.如图,棱长为2的正方体ABCD−A1B1C1D1中,点E,F,G分别是棱AD,DD1,CD的中点,则下列说法正确的有( )
A. 直线A1G与直线C1E为异面直线
B. 直线A1G与平面ADD1A1所成角的正弦值为13
C. 二面角D1−AC−B1的平面角余弦值为13
D. 过点B,E,F的平面截正方体的截面面积为92
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分。
12.已知水平放置的四边形ABCD的斜二测直观图为矩形A′B′C′D′,已知A′B′=3,B′C′=32,则四边形ABCD的面积为______.
13.在△ABC中,其内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若B=3π4,b=6,a2+c2=2 2ac,则△ABC的面积为______.
14.定义轴截面为正三角形的圆锥为等边圆锥,轴截面为正方形的圆柱为等边圆柱,已知一个等边圆锥的底面圆的直径为2,在该圆锥内放置一个等边圆柱,并且圆柱在该圆锥内可以任意转动,则该圆柱的体积的最大值为______.
四、解答题:本题共5小题,共77分。解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤。
15.(本小题13分)
已知复数z=a+bi,a,b∈R.
(1)若a=m2+m−2,b=2m2−m−3,m∈R,z对应的点在第四象限,求m的范围.
(2)若|z−1|=1,求a+b的最大值.
16.(本小题15分)
如图,在四棱锥P−ABCD中,底面ABCD是边长为1的正方形,PA⊥底面ABCD,PA=2,M是线段PD的中点.
(Ⅰ)求证:PB//平面AMC;
(Ⅱ)求三棱锥P−ACM的体积;
(Ⅲ)求直线BM与底面ABCD所成角的正切值.
17.(本小题15分)
在△ABC中,1+sinAsinB=cs2B−sin2A+sin2C.
(1)求角C的大小;
(2)若D在边AB上,DC⊥CB,且AC= 3,AD=1,求△ABC的面积S.
18.(本小题17分)
某市为了了解人们对“中国梦”的伟大构想的认知程度,针对本市不同年龄和不同职业的人举办了一次“一带一路”知识竞赛,满分100分(95分及以上为认知程度高),结果认知程度高的有m人,按年龄分成5组,其中第一组:[20,25),第二组:[25,30),第三组:[30,35),第四组:[35,40),第五组:[40,45],得到如图所示的频率分布直方图,已知第一组有10人.
(1)根据频率分布直方图,估计这些人的平均年龄和第80百分位数;
(2)现从以上各组中用分层随机抽样的方法抽取20人,担任本市的“中国梦”宣传使者.
(i)若有甲(年龄38),乙(年龄40)两人已确定人选宣传使者,现计划从第四组和第五组被抽到的使者中,再随机抽取2名作为组长,求甲、乙两人至少有一人被选上的概率;
(ii)若第四组宣传使者的年龄的平均数与方差分别为37和52,第五组宣传使者的年龄的平均数与方差分别为43和1,据此估计这m人中35−45岁所有人的年龄的方差.
19.(本小题17分)
欧拉(1707−1783),他是数学史上最多产的数学家之一,他发现并证明了欧拉公式eiθ=csθ+isinθ,从而建立了三角函数和指数函数的关系,若将其中的θ取作π就得到了欧拉恒等式eiπ+1=0,它是令人着迷的一个公式,它将数学里最重要的几个量联系起来,两个超越数——自然对数的底数e,圆周率π,两个单位——虚数单位i和自然数单位1,以及被称为人类伟大发现之一的0,数学家评价它是“上帝创造的公式”,请你根据欧拉公式:eiθ=csθ+isinθ,解决以下问题:
(1)将复数eπ3i+eπi表示成a+bi(a,b∈R,i为虚数单位)的形式;
(2)求|eπ2i+eθi|(θ∈R)的最大值;
(3)若zn=1,则z=zk(k=0,1,2,⋯,n−1),这里zk=cs2kπn+isin2kπn(k=0,1,2,⋯,n−1),称zk为1的一个n次单位根,简称单位根.类比立方差公式,我们可以获得x5−1=(x−1)(x4+x3+x2+x1+1),复数z=e2π5,H(x)=x2+x+2,求H(z)H(z2)H(z3)H(z4)的值.
参考答案
1.C
2.C
3.C
4.B
5.A
6.D
7.B
8.D
9.BD
10.ABC
11.BC
12.9 2
13.3
14.2π(2 3−3)3
15.解:(1)由题意知m2+m−2>02m2−m−3<0,解得1
(2)|z−1|=|(a−1)+bi|= (a−1)2+b2=1,
所以(a−1)2+b2=1,
所以(a−1)+b2≤ (a−1)2+b22= 22,故a+b≤ 2+1.
当且仅当a−1=b,所求a+b最大值为 2+1.
16.解:(Ⅰ)证明:如图,连接BD,设BD∩AC=N,连接MN,
∵底面ABCD是边长为1的正方形,∴N是BD中点,
又M是线段PD的中点,∴MN//PB,
又PB⊄平面AMC,MN⊂平面AMC,
∴PB//平面AMC;
(Ⅱ)根据题意可得三棱锥P−ACM的体积为:
VP−ACM=VD−ACM=VM−ACD
=12VP−ACD=12×12VP−ABCD
=14×13×1×1×2=16;
(Ⅲ)取AD的中点H,连接MH,则MH//PA,
又PA⊥底面ABCD,∴MH⊥底面ABCD,
∴直线BM与底面ABCD所成角为∠MBH,
又易知MH=12PA=1,BH= 12+(12)2= 52,
∴tan∠MBH=MHBH=1 52=2 55,
故直线BM与底面ABCD所成角的正切值为2 55.
17.解:(1)由题意得1−cs2B+sin2A−sin2C=−sinAsinB,
即sin2B+sin2A−sin2C=−sinAsinB,
由正弦定理得AC2+BC2−AB2=−BC⋅AC,
由余弦定理得csC=AC2+BC2−AB22BC⋅AC=−12,
因为C∈(0,π),所以C=2π3;
(2)如图,
因为DC⊥CB,所以∠ACD=2π3−π2=π6,
在△ACD中,由正弦定理得1sinπ6= 3sin∠ADC,
解得sin∠ADC= 32,
则∠ADC=2π3或π3(舍去),
得A=π−2π3−π6=π6=B,则BC=AC= 3,
故S=12× 3× 3×sin2π3=3 34.
18.解:(1)设这些人的平均年龄为x−,则x−=22.5×0.05+27.5×0.35+32.5×0.3+37.5×0.2+42.5×0.1=32.25(岁).
设第80百分位数为a,即频率之和为0.8.
方法一:由5×0.02+(40−a)×0.04=1−0.8=0.2,解得a=37.5.
方法二:由0.05+0.35+0.3+(a−35)×0.04=0.8,解得a=37.5.
(2)(i)由题意得,第四组应抽取4人,记为a,b,c,甲,第五组抽取2人,记为d,乙,对应的样本空间为:Ω={(a,b),(a,c),(a,甲),(a,乙),(a,d),(b,c),(b,甲),(b,乙),(b,d),(c,甲),(c,乙),(c,d),(甲,乙),(甲,d),(乙,d)},共15个样本点.
设事件M=“甲、乙两人至少一人被选上”,则M={(a,甲),(a,乙),(b,甲),(b,乙),(c,甲),(c,乙),(甲,乙),(甲,d),(乙,d)},共有9个样本点.
所以,P(M)=n(M)n(Ω)=35.
(ii)设第四组、第五组的宣传使者的年龄的平均数分别为x−4,x−5,方差分别为s42,s52,
则x−4=37,x−5=43,s42=52,s52=1,
由于第一组有10人,则第四组有40人,第五组有20人,设第四组和第五组所有宣传使者的年龄平均数为z−,方差为s2.
则Z−=40X4−+20X5−60=39,s2=16{4×[s42+(x−4−z−)2]+2×[s52+(x−5−z−)2]}=10,
因此,第四组和第五组所有宣传使者的年龄方差为10,
据此,可估计这m人中年龄在35~45岁的所有人的年龄方差约为10.
19.解:(1)由欧拉公式有
eπ3i+eπi=(csπ3+isinπ3)+(csπ+isinπ)=(12+ 32i)+(−1)=−12+ 32i.
(2)由于|eπ2i|=|csπ2+isinπ2|=1,|eθi|=|csθ+isinθ|=1,故|eπ2i+eθi|≤|eπ2i|+|eθi|=1+1=2,
而当θ=π2时,有|eπ2i+eθi|=|eπ2i+eπ2i|=|2eπ2i|=2|eπ2i|=2.
故|eπ2i+eθi|(θ∈R)的最大值是2.
(3)由于z5=1,故0=(z5−1)=(z−1)(z4+z3+z2+z+1),而z≠1,所以z4+z3+z2+z+1=0.
故H(z)H(z2)H(z3)H(z4)
=(z2+z+2)(z4+z2+2)(z6+z3+2)(z8+z4+2)
=(z2+z+2)(z4+z2+2)(z+z3+2)(z3+z4+2)(利用z5=1)
=((z2+z+2)(z3+z4+2))⋅((z+z3+2)(z4+z2+2))
=(z6+2z5+3z4+2z3+2z2+2z+4)(z7+2z5+2z4+3z3+2z2+2z+4)
=(z+2+3z4+2z3+2z2+2z+4)(z2+2+2z4+3z3+2z2+2z+4)(利用z5=1)
=(3z4+2z3+2z2+3z+6)(2z4+3z3+3z2+2z+6)
=(z4+z+4)(z3+z2+4)(利用z4+z3+z2+z+1=0)
=z7+z6+5z4+5z3+4z2+4z+16
=z2+z+5z4+5z3+4z2+4z+16(利用z5=1)
=5z4+5z3+5z2+5z+16
=11(利用z4+z3+z2+z+1=0).
所以H(z)H(z2)H(z3)H(z4)=11.
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