2023-2024学年江苏省泰州市靖江市高二(上)段考数学试卷(10月份)
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这是一份2023-2024学年江苏省泰州市靖江市高二(上)段考数学试卷(10月份),共19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。
1.已知双曲线8kx2﹣ky2=8的一个焦点为(0,3),则k的值为( )
A.B.C.1D.﹣1
2.设直线l的方程为x﹣ysinθ+2=0,则直线l的倾斜角α的范围是( )
A.[0,π]B.
C.D.
3.已知函数y=f(x)的图象是下列四个图象之一,且其导函数y=f′(x)的图象如图所示,则该函数的图象是( )
A.B.
C.D.
4.已知双曲线C:﹣=1(a>0,b>0)的离心率为,C的一条渐近线与圆(x﹣2)2+(y﹣3)2=1交于A,B两点,则|AB|=( )
A.B.C.D.
5.已知等差数列{an}的公差为,集合S={csan|n∈N*},若S={a,b},则ab=( )
A.﹣1B.﹣C.0D.
6.记Sn为等比数列{an}的前n项和,若S4=﹣5,S6=21S2,则S8=( )
A.120B.85C.﹣85D.﹣120
7.设O为坐标原点,F1,F2为椭圆C:的两个焦点,点P在C上,,则|OP|=( )
A.B.C.D.
8.设a,b都为正数,e为自然对数的底数,若aea+1+b<blnb,则( )
A.ab>eB.b>ea+1C.ab<eD.b<ea+1
二、多项选择题:本题共4小题,每小题0分,共20分.有选错的得0分,部分选对的得2分.
(多选)9.已知“冰雹猜想”数列{an}满足:an+1=,若a1=m(m为正整数),a8=1,则m可能的取值为( )
A.2B.4C.21D.128
(多选)10.若函数f(x)=alnx++(a≠0)既有极大值也有极小值,则( )
A.bc>0B.ab>0C.b2+8ac>0D.ac<0
(多选)11.设O为坐标原点,直线y=﹣(x﹣1)过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点,且与C交于M,N两点,l为C的准线,则( )
A.p=2
B.|MN|=
C.以MN为直径的圆与l相切
D.△OMN为等腰三角形
(多选)12.在平面直角坐标系中,若正方形的四条边所在的直线分别经过点A(1,0),B(2,0),C(4,0),D(8,0),则这个正方形的面积可能为( )
A.B.C.D.
三、填空题:本题共4小题,每小题0分,共20分.
13.已知函数f(x)=lnx+x,当h→0时,= .
14.设m,b为实数,已知椭圆与双曲线有相同的焦点,且椭圆与双曲线交于点P,则椭圆焦点到直线的距离为 .
15.已知直线x﹣my+1=0与⊙C:(x﹣1)2+y2=4交于A,B两点,写出满足“△ABC面积为”的m的一个值 .
16.设a∈(0,1),若函数f(x)=ax+(1+a)x在(0,+∞)上单调递增,则a的取值范围是 .
四、解答题:本题共6小题,共70分,解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤.
17.已知等差数列{an}的前n项和为Sn,且S4=4S2,.
(1)求数列{an}的前n项和为Sn;
(2)若bn=3n﹣1,令cn=anbn,求数列{cn}的前n项和为Tn.
18.设a为实数,函数f(x)=x3﹣3x2+a,g(x)=xlnx.
(1)求f(x)的极值;
(2)对于∀x1∈[1,3],,都有f(x1)≥g(x2),求实数a的取值范围.
19.已知直线x﹣2y+1=0与抛物线C:y2=2px(p>0)交于A,B两点,|AB|=4.
(1)求p;
(2)设F为C的焦点,M,N为C上两点,且•=0,求△MFN面积的最小值.
20.已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,点A(﹣2,0)在C上.
(1)求C的方程;
(2)过点(﹣2,3)的直线交C于点P,Q两点,直线AP,AQ与y轴的交点分别为M,N,证明:线段MN的中点为定点.
21.如图,AB是沿太湖南北方向道路,P为太湖中观光岛屿,Q为停车场,PQ=5.2km.某旅游团游览完岛屿后,乘游船回停车场Q,已知游船以13km/h的速度沿方位角θ的方向行驶,.游船离开观光岛屿3分钟后,因事耽搁没有来得及登上游船的游客甲为了及时赶到停车地点Q与旅游团会合,立即决定租用小船先到达湖滨大道M处,然后乘出租汽车到点Q(设游客甲到达湖滨大道后能立即乘到出租车).假设游客甲乘小船行驶的方位角是α,出租汽车的速度为66km/h.
(Ⅰ)设,问小船的速度为多少km/h时,游客甲才能和游船同时到达点Q;
(Ⅱ)设小船速度为10km/h,请你替该游客设计小船行驶的方位角α,当角α余弦值的大小是多少时,游客甲能按计划以最短时间到达Q.
22.已知函数f(x)=|ex﹣|﹣alnx.
(1)当a=﹣1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)若f(x)>a,求实数a的取值范围.
参考答案与试题解析
一、单项选择题:本题共8小题,每小题0分,共40分.
1.【分析】双曲线8kx2﹣ky2=8化为﹣=1,由于双曲线的一个焦点为(0,3),可得﹣﹣=32,解出即可
【解答】解:双曲线8kx2﹣ky2=8
化为﹣=1,
∵双曲线的一个焦点为(0,3),
∴﹣﹣=32,
解得k=﹣1.
故选:D.
【点评】本题考查了双曲线的标准方程及其性质,考查运算能力,属于基础题.
2.【分析】直接利用直线方程的应用求出直线的斜率,进一步求出倾斜角的范围;
【解答】解:直线l的方程为x﹣ysinθ+2=0,
当sinθ=0时,,
当sinθ≠0时,直线的斜率k=tan,
所以tanα∈(﹣∞,﹣1]∪[1,+∞),
所以,
综上所述:;
故选:C.
【点评】本题考查的知识要点:直线的斜率和倾斜角的关系,正切函数的性质,主要考查学生的运算能力和转换能力,属于基础题.
3.【分析】根据导数的图象,利用函数的单调性和导数的关系,得出所选的选项.
【解答】解:由导数的图象可得,导函数f′(x)的值在[﹣1,0]上的逐渐增大,
故函数f(x)在[﹣1,0]上增长速度逐渐变大,故函数f(x)的图象是下凹型的.
导函数f′(x)的值在[0,1]上的逐渐减小,
故函数f(x)在[0,1]上增长速度逐渐变小,图象是上凸型的,
故选:B.
【点评】本题主要考查函数的单调性和导数的关系,属于基础题.
4.【分析】利用双曲线的离心率,求解渐近线方程,然后求解圆的圆心到直线的距离,转化求解|AB|即可.
【解答】解:双曲线C:﹣=1(a>0,b>0)的离心率为,
可得c=a,所以b=2a,
所以双曲线的渐近线方程为:y=±2x,
一条渐近线与圆(x﹣2)2+(y﹣3)2=1交于A,B两点,圆的圆心(2,3),半径为1,
圆的圆心到直线y=2x的距离为:=,
所以|AB|=2=.
故选:D.
【点评】本题考查双曲线的简单性质的应用,直线与圆的位置关系的应用,是中档题.
5.【分析】根据等差数列的通项公式,三角函数的周期性,特值法,即可求解.
【解答】解:设等差数列{an}的首项为a1,又公差为,
∴,
∴,其周期为=3,
又根据题意可知S集合中仅有两个元素,
∴可利用对称性,对an取特值,
如a1=0,,,•••,或,,a3=π,•••,
代入集合S中计算易得:ab=.
故选:B.
【点评】本题考查等差数列的通项公式,三角函数的周期性,特值法,属中档题.
6.【分析】由题意知公比q≠1,设首项为a1,由S6=21S2求出q2,再代入S4求出,由此求得S8.
【解答】解:等比数列{an}中,S4=﹣5,S6=21S2,显然公比q≠1,
设首项为a1,则=﹣5①,=②,
化简②得q4+q2﹣20=0,解得q2=4或q2=﹣5(不合题意,舍去),
代入①得=,
所以S8==(1﹣q4)(1+q4)=×(﹣15)×(1+16)=﹣85.
故选:C.
【点评】本题考查了等比数列的前n项和公式计算问题,也考查了运算求解能力,是中档题.
7.【分析】根据椭圆的几何性质,余弦定理,向量中点公式,向量数量积的性质,即可求解.
【解答】解:根据题意可得a=3,b=,c=,
设|PF1|=m,|PF2|=n,与点P在C上,,
∴cs∠F1PF2==,又m+n=2a=6,
解得mn=,
∴,
∴
=
=
==30,
∴,
∴|OP|=.
故选:A.
【点评】本题考查椭圆的几何性质,余弦定理,向量中点公式,向量数量积的性质,属中档题.
8.【分析】把不等式进行变形,构造函数f(x)=xlnx,由导数确定函数的单调性,由单调性及不等关系即可得出结论.
【解答】解:由已知aea+1<b(lnb﹣1)=,则,
设f(x)=xlnx,则f(ea)<f(),
∵a>0,则ea>1,又b(lnb﹣1)>0,b>0,则lnb>1,即b>e,从而,
当x>1时,f'(x)=lnx+1>0,则f(x)在(1,+∞)内单调递增,
∴,即b>ea+1,
故选:B.
【点评】本题主要考查了对数函数的性质,以及利用导数研究函数的单调性,是中档题.
二、多项选择题:本题共4小题,每小题0分,共20分.有选错的得0分,部分选对的得2分.
9.【分析】根据数列递推式,由a8=1出发,反向推得m的可能取值即可.
【解答】解:由an+1=,且a1=m(m为正整数),
可知数列{an}中各项均为正整数,
所以由a8=1,可得a7=2,
由a7=2,可得a6=4,
由a6=4,可得a5=8或a5=1,
当a5=8时,可得a4=16,a3=32或5,进而可得a2=64或10,从而a1=128或21或20或3,
当a5=1时,可得a4=2,a3=4,a2=8或1,从而可得a1=16或2,
综上,m的可能取值为2,3,16,20,21,128.
故选:ACD.
【点评】本题考查根据数列的递推式求值,属基础题.
10.【分析】将函数有极大、极小值问题转化为导函数对应的方程有两个不等正实根来处理.
【解答】解:函数定义域为(0,+∞),
且f′(x)=﹣﹣=,
由题意,方程f′(x)=0即ax2﹣bx﹣2c=0有两个正根,设为x1,x2,
则有x1+x2=>0,x1x2=>0,Δ=b2+8ac>0,
∴ab>0,ac<0,
∴ab•ac=a2bc<0,即bc<0.
故选:BCD.
【点评】本题考查函数极值的基础知识,属简单题.
11.【分析】求出抛物线方程,利用抛物线的定义,结合直线与抛物线的位置关系判断选项的正误即可.
【解答】解:直线y=﹣(x﹣1)过抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点,可得=1,所以p=2,
所以A正确;
抛物线方程为:y2=4x,与C交于M,N两点,
直线方程代入抛物线方程可得:3x2﹣10x+3=0,
xM+xN=,
所以|MN|=xM+xN+p=,所以B不正确;
M,N的中点的横坐标:,中点到抛物线的准线的距离为:1+=,
所以以MN为直径的圆与l相切,所以C正确;
3x2﹣10x+3=0,
不妨可得xM=3,xN=,yM=﹣2,yN=,
|OM|==,|ON|==,|MN|=,
所以△OMN不是等腰三角形,所以D不正确.
故选:AC.
【点评】本题考查直线与抛物线的位置关系的应用,抛物线的简单性质的应用,是中档题.
12.【分析】根据题意分为三种情况,每种情况下利用平行和垂直的斜率关系,设出平行线的方程,根据平行线之间的距离公式得到相等关系,求出正方形边长,进而求出该正方形的面积.
【解答】解:①当过点A和点C的直线平行,过点B和点D的直线平行时,且两组平行线互相垂直,
设过点A和点C的直线为l1:y=k(x﹣1)和l2:y=k(x﹣4),
则过点B和点D的直线为l3:和l4:,其中l1与l2的距离等于l3与l4距离,
即,解得:k=2,故正方形的边长为,该正方形的面积为.
②当过点A和点B的直线平行,过点C和点D的直线平行时,且两组平行线互相垂直,
故设过点A和点B的直线为m1:y=n(x﹣1)和m2:y=n(x﹣2),
则过点C和点D的直线为m3:和m4:,其中m1和m2的距离等于m3与m4距离,
即,解得:n=4,故正方形的边长为,该正方形的面积为,
③当过点A和点D的直线平行,过点B和点C的直线平行时,且两组平行线互相垂直,
设过点A和点D的直线为t1:y=s(x﹣1)和t2:y=s(x﹣8),
则过点B和点C的直线为t3:和t4:,
其中t1与t2的距离等于t3与t4的距离相等,即,解得:s=,
故正方形的边长为,该正方形的面积为.
故选:ABC.
【点评】本题主要考查平行线的距离公式、平面直角坐标系内两条直线的位置关系、正方形的性质等知识,考查了计算能力、逻辑推理能力,属于中档题.
三、填空题:本题共4小题,每小题0分,共20分.
13.【分析】根据已知条件,结合导数的几何意义,即可求解.
【解答】解:f(x)=lnx+x,
则f′(x)=,
故当h→0时,=f′(1)=1+1=2.
故答案为:2.
【点评】本题主要考查导数的运算,属于基础题.
14.【分析】根据椭圆与双曲线的几何性质,方程思想,即可求解.
【解答】解:∵椭圆与双曲线有相同的焦点,
∴10﹣m=1+b,①,
又椭圆与双曲线交于点P,
∴联立椭圆与双曲线方程可得:
=,∴b=8m,②,
由①②解得m=1,b=8,
∴c2=10﹣1=9,∴c=3,
∴椭圆的一个焦点F(3,0)到直线,即y=x的距离为=.
故答案为:.
【点评】本题考查椭圆与双曲线的几何性质,方程思想,化归转化思想,属中档题.
15.【分析】由“△ABC面积为,求得sin∠ACB=,设∠ACB=θ,得到csθ,进而求得圆心到直线的距离,结合点到直线的距离公式,列出方程,即可求解.
【解答】解:由圆C:(x﹣1)2+y2=4,可得圆心坐标为C(1,0),半径为r=2,
因为△ABC的面积为,可得S△ABC=×2×2×sin∠ACB=,
解得sin∠ACB=,设∠ACB=θ所以∴2sinθcsθ=,
可得=,∴=,∴tanθ=或tanθ=2,
∴csθ=或csθ=,
∴圆心到直线x﹣my+1=0的距离d=或,
∴=或=,
解得m=±或m=±2.
故答案为:2(或﹣2或或﹣).
【点评】本题考查了直线与圆的位置关系,属于中档题.
16.【分析】由函数f(x)=ax+(1+a)x在(0,+∞)上单调递增,可得导函数f′(x)≥0在(0,+∞)上恒成立,再参变量分离求解即可得出答案.
【解答】解:∵函数f(x)=ax+(1+a)x在(0,+∞)上单调递增,
∴f′(x)=axlna+(1+a)xln(1+a)≥0在(0,+∞)上恒成立,
即(1+a)xln(1+a)≥﹣axlna,化简可得在(0,+∞)上恒成立,
而在(0,+∞)上>1,
故有,由a∈(0,1),化简可得ln(1+a)≥ln,
即1+a,a2+a﹣1≥0,
解答,
故a的取值范围是[,1).
故答案为:[,1).
【点评】本题考查了利用导数研究函数的单调性,恒成立问题的求解,指数函数的性质,是中档题.
四、解答题:本题共6小题,共70分,解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤.
17.【分析】(1)设等差数列{an}的公差为d,结合条件求出a1,d,从而得到其通项公式,利用等差数列的求和公式即可求解;
(2)利用错位相减,化简解可得出答案.
【解答】解:(1)设等差数列{an}的公差为d,
由题意知,S4=4S2,a2=2a1+1,
即,化简得,
所以数列{an}的通项公式an=1+2(n﹣1)=2n﹣1,
所以Sn==n2;
(2)令cn=anbn=(2n﹣1)•3n﹣1,
则 Tn=1×30+3×31+5×32+...+(2n﹣1)×3n﹣1,
∴3Tn=1×31+3×22+...+(2n﹣3)×3n﹣1+(2n﹣1)×3n,
∴﹣2Tn=1+2(31+32+...+3n﹣1)﹣(2n﹣1)×3n
=1+2﹣(2n﹣1)×3n,
∴Tn=(n﹣1)•3n+1.
【点评】本题考查了数列递推式、数列求和,考查了计算能力,属于中档题.
18.【分析】(1)求出函数的导数,根据函数的单调性求出函数的极值;
(2)问题转化为f(x)min≥g(x)max,根据函数的单调性分别求出f(x)的最小值和g(x)的最大值,得到关于a的不等式,解出即可.
【解答】解:(1)∵f(x)=x3﹣3x2+a,∴f′(x)=3x(x﹣2),
令f′(x)>0,解得x>2或x<0,
令f′(x)<0,解得0<x<2,
故f(x)在(﹣∞,0)递增,在(0,2)递减,在(2,+∞)递增,
故f(x)极大值=f(0)=a,f(x)极小值=f(2)=a﹣4,
(2)若对于∀x1∈[1,3],,都有f(x1)≥g(x2),
则只需f(x)min≥g(x)max,
结合(1)f(x)在[1,2)递减,在(2,3]递增,
故f(x)min=f(2)=a﹣4,
而g′(x)=lnx+1,令g′(x)>0,解得x>,
令g′(x)<0,解得0<x<,故g(x)在[,e]递增,故g(x)max=g(e)=e,
故a﹣4≥e,解得a≥e+4,
即a的取值范围是[e+4,+∞).
【点评】本题考查了函数的单调性,极值,最值问题,考查导数的应用以及转化思想,是中档题.
19.【分析】(1)利用直线与抛物线的位置关系,联立直线和抛物线方程求出弦长即可得出P;
(2)设直线 MN:x=my+n,M(x1,y1),N(x2,y2),利用,找到m,n的关系,以及△MNF的面积表达式,再结合函数的性质即可求出其最小值.
【解答】解:设A(x1,y1),B(x2,y2),联立,
消去x得:y2﹣4py+2p=0,
∴y1+y2=4p,y1y2=2p,Δ=16p2﹣8p>0,
∴p(2p﹣1)>0,∴p>,
|AB|=|y1﹣y2|==4,
∴16p2﹣8p=48,∴2p2﹣p﹣6=0,∴(2p+3)(p﹣2)=0,
∴p=2,
(2)由(1)知y2=4x,所以F(1,0),显然直线MN的斜率不可能为零,
设直线MN:x=my+n,M(x1,y1),N(x2,y2)
由,可得y2﹣4my﹣4n=0,所以y1+y2=4m,y1y2=﹣4n,
Δ=16m2+16n>0→m2+n>0,
因为,所以(x1﹣1)(x2﹣1)+y1y2=0,
即(my1+n﹣1)(my2+n﹣1)+y1y2=0,即 ,
将y1+y2=4m,y2=﹣4n,代入得4m2=n2﹣6n+1,
∴4(m2+n)=(n﹣1)2>0,所以n≠1,且n2﹣6n+1≥0,解得n≥3+2或n≤3﹣2.
设点F到直线MN的距离为d,所以d=,
|MN|=|y1﹣y2|==
==2|n﹣1|,
所以△MNF的面积S=|MN|×d=××2|n﹣1|,
又或,所以当n=3﹣2时,△MNF的面积Smin=(2﹣2)2=12﹣8.
【点评】本题考查直线与抛物线的位置关系,考查向量的应用,考查三角形的问题的最值问题,考查方程思想,属难题.
20.【分析】(1)由题意列关于a,b,c的方程组,求得a,b,c的值,可得椭圆C的方程;
(2)设PQ:y﹣3=k(x+2),即y=kx+2k+3,k<0,P(x1,y1),Q(x2,y2),联立直线方程与椭圆方程,化为关于x的一元二次方程,利用根与系数的关系求得x1+x2与x1x2的值,写出直线AP、AQ的方程,求得M与N的坐标,再由中点坐标公式即可证明MN的中点为定点.
【解答】解:(1)由题意,,解得.
∴椭圆C的方程为;
证明:(2)如图,
要使过点(﹣2,3)的直线交C于点P,Q两点,则PQ的斜率存在且小于0,
设PQ:y﹣3=k(x+2),即y=kx+2k+3,k<0,P(x1,y1),Q(x2,y2),
联立,得(4k2+9)x2+8k(2k+3)x+16k(k+3)=0.
Δ=[8k(2k+3)]2﹣4(4k2+9)•16k(k+3)=﹣1728k>0.
,,
直线AP:y=,取x=0,得M(0,);
直线AQ:,取x=0,得N(0,).
∴
=
=
=2
=2
=2×.
∴MN的中点为(0,3),为定点.
【点评】本题考查椭圆方程的求法,考查直线与椭圆位置关系的应用,考查运算求解能力,是中档题.
21.【分析】(I)作PN⊥AB,N为垂足,由.,解Rt△PNQ和Rt△PNM,得到PQ和PM及MQ的长,构造方程可得满足条件的船速
(II)当小船行驶的方位角为α时,解三角形分别求出PM,MQ长,进而求出时间t的解析式,利用导数法,求出函数的最小值,可得答案.
【解答】解:(Ⅰ) 如图,作PN⊥AB,N为垂足.
,,
在Rt△PNQ中,PN=PQsinθ=(km),
QN=PQcsθ=(km).
在Rt△PNM中,(km).…(3分)
设游船从P到Q所用时间为t1h,游客甲从P经M到Q所用时间为t2h,
小船的速度为v1km/h,则(h),(h). …(5分)
由已知得:,,
∴.…(7分)
∴小船的速度为km/h时,游客甲才能和游船同时到达Q.
(Ⅱ)在Rt△PMN中,(km),
(km).
∴(km). …(9分)
∴=.…(11分)
∵,…(13分)
∴令t'=0得:.
当时,t'>0;当时,t'<0.
∵csα在上是减函数,
∴当方位角α满足时,t最小,
即游客甲能按计划以最短时间到达Q.…(15分)
【点评】本题考查的知识点是函数模型的选择与应用,根据已知构造出恰当的函数是解答本题的关键.
22.【分析】(1)求导,根据导数的几何意义,即可求得切线方程;
(2)分类讨论,当a≤0时,,根据函数的单调性可得f(x)>0,显然成立;当a>0时,求得f(x),去掉绝对值可得,且,根据函数的单调性即可求得a的取值范围.
【解答】解:(1)当a=﹣1时,,则,
所以f′(1)=e,f(1)=e+1,
所以切线方程为:y=ex+1;
(2)当a≤0时,,设,,
令h′(x)<0,得0<x<1,所以h(x)在(0,1)上是减函数,
令h′(x)>0,得x>1,所以h(x)在(1,+∞)上是增函数,所以h(x)min=h(1)=1,h(x)>1,
又因为ex>0,a≤0,所以f(x)>0,所以f(x)>a,
所以a≤0符合题意,
当a>0时,函数,
设g(x)=xex﹣a(x≥0),则g′(x)=(x+1)ex>0,所以g(x)在[0,+∞)上是增函数,
又因为g(0)=﹣a<0,且g(a)=a(ea﹣1)>0,且函数g(x)在[0,+∞)上图像是不间断的,
所以存在x0∈(0,a),使得,所以,
所以,
当0<x<x0时,,所以f(x)在(0,x0]上是减函数,
当x>x0时,,,
所以f(x)在(x0,+∞)上是增函数,
所以f(x)的最小值为f(x0)=﹣alnx0,又因为f(x)>a,所以﹣alnx0>a,
解得,所以,
综上,实数a的取值范围为.
【点评】本题考查导数的综合应用,导数与函数单调性和最值的关系,导数的几何意义,考查分类讨论思想,函数思想,属于难题.
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