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2020届江苏省盐城市伍佑中学高三下学期网上授课阶段考试数学理试题(解析版)
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盐城市伍佑中学
2020届高三年级网上授课阶段考试
数学理试题
考试时间:120分钟 总分:160分
一、 填空题:本大题共14小题,每小题5分,共70分. 不需写出解答过程,请把答案直接写在指定位置上.
1. 已知集合A={x|x≤2},则∁RA=________.
2.若复数z=,则复数z的模为________.
3.若一组样本数据2 016,2 017,x,2 019,2 020
的平均数为2 018,则该组样本数据的方差为________.
4.函数f(x)=lg(1-2x-x2)的定义域为________.
5. 根据如图所示的伪代码,当输出y的值为2时,
则输入的x的取值集合为________.
6.若f(x),g(x)是定义在[a,b]上的初等函数,则“∃x∈[a,b],使得f(x)≤g(x)成立”是“∀x∈[a,b],使得f(x)≤g(x)成立”的________条件.
7.设点A为双曲线-y2=1上位于第一象限内的一点,其横坐标为2.若点A到一条渐近线的较小距离为d,则d的值为________.
8.已知5名唱歌爱好者中恰好有一对夫妻.若从中随机抽取3人去参加歌咏比赛,则这对夫妻被抽中的概率为________.
9.设Sn为等差数列{an}的前n项和,S4=14,则a1d的最大值为________.
10.各棱长都为1的正四棱锥与各棱长都为1的正四棱柱的体积之比为m,则m的值为________.
11.设关于x,y的不等式表示一个三角形的区域A,(x-5)2+(y-4)2≤ 8表示的区域为B,则区域A∩B的最大面积为________.
12.设α,θ为锐角,tan θ=atan α(a>1).若函数y=θ-α的最大值为,则a的值为________.
13.已知点A,B分别在两个同心圆O上运动,且OA=1,OB=2,则|+|+|-|的取值范围是________.
14. 已知点A(-1,0),B(1,0),C(0,1).若直线y=ax+b将△ABC分割为面积相等的两部分,当a∈(0,+∞)时,则b的取值范围是________.
二、 解答题:本大题共6小题,共90分. 解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.
15. (本小题满分14分)
已知平面直角坐标系中△ABC的顶点分别为A(m,m)(m>0),B(0,0),C(a,0),其中a>0,角∠B,∠C的对边长分别是b,c.
(1) 若a=4m,求角A的大小;
(2) 若b=2,B=,求a+c的最大值.
16. (本小题满分14分)
如图,在长方体ABCDA1B1C1D1中,E为CD上任意一点(不位于端点处),P是AA1的中点.
(1) 若DP∥平面B1AE,求证:E为CD中点;
(2) 若AA1=AD,AB为任意长,F为BC的中点,求证: PD⊥C1F.
17. (本小题满分14分)
设△AnBnCn的三个顶点An,Bn,Cn所对的三边长分别为an,bn,cn,△AnBnCn的面积为Sn(n∈N*),b1>c1,b1+c1=2a1,an+1=an,bn+1=,cn+1=(n∈N*).
(1) 求证:数列{bn+cn}为常数列;
(2) 设的前n项和是Tn,求证:Tn<3.
18. (本小题满分16分)
已知=(x+1,y+),=(x-1,y-),⊥,动点M的坐标是(x,y).
(1) 求动点M的轨迹方程,并说明轨迹C是什么曲线;
(2) 设M是轨迹C上任意一点,在x轴上是否存在两个不同的定点P,Q,满足kMPkMQ(kMP,kMQ分别表示直线MP,MQ的斜率)是定值?若存在,求出P,Q的坐标,否则说明理由.
19. (本小题满分16分)
如图是一个钻头的示意图,上部是一个圆锥O1O2,下部是一个圆柱O2O3,圆锥的底面与圆柱的上底面重合,圆锥的底面半径r和高h以及圆柱的高H都可以调节其大小.已知圆锥的母线长为定值a,且H=2h.设钻头的体积为V,圆锥的侧面积为S.
(1) 试验表明:当且仅当取得最大值时,钻头的冲击力最大.试求冲击力最大时,r,h分别为多少;
(2) 试求钻头的体积的最大值.
20. (本小题满分16分)
已知g(t)=(t+1)ln t-(t-1)ln b,t∈(1,+∞).求证:
(1) 当0<b≤e2时,∀t∈(1,+∞),g(t)>0;
(2) 当b>e2时,g(t)在(1,+∞)上存在零点.
数学试题(附加题)
考试时间:30分钟 总分:40分
21. 【选做题】则按作答的前两题评分.解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.
A. (选修42:矩阵与变换)
已知T变换将曲线C1:+y2=1变换为单位圆x2+y2=1,S变换将曲线C2:-=1变换为等轴双曲线x2-y2=1,现在将曲线C3:+=1先进行T变换,再进行S变换得到曲线C,求曲线C的方程.
B. (选修44:坐标系与参数方程)
在直角坐标系xOy中,曲线C的参数方程为t∈R,P为曲线C上一点,以射线Ox为极轴建立极坐标系.已知Q,R的极坐标分别是(2,),(1,0),求PQ+PR的最小值.
【必做题】第22题、第23题,每小题10分,共20分.解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.
22. 如图,直三棱柱ABCA1B1C1的各条棱长均为2,D,E分别为棱B1C1,AC的中点,O是侧面ABB1A1的中心,P为侧棱AA1所在线段上任意一点.以A为空间直角坐标系的原点,AC作y轴,AA1作z轴,建立空间直角坐标系.
(1) 确定x轴的位置,并求平面ODE的一个法向量;
(2) 求直线OP与平面ODE所成角的最大值.
23. 已知f0(x)=xsin 2x,设fn(x)=f′n-1(x),n∈N*.
(1) 求f1(x),f2(x),f3(x)的值;
(2) 猜想fn(x)的表达式,运用数学归纳法证明.
参考答案
1. {x|x>2} 解析:∁RA={x|x>2}.
2. 1 解析:==1.
3. 2 解析:由已知得2 016+2 017+x+2 019+2 020=5×2 018,所以x=2 018,所以该组样本数据的方差为[(2 016-2 018)2+(2 017-2 018)2+(2 018-2 018)2+
(2 019-2 018)2+(2 020-2 018)2]×=2.
4. (-1-,-1+) 解析:若f(x)=lg(1-2x-x2)有意义,则1-2x-x2>0,-1-<x<-1+.
5. {-1,e2} 解析:x≤0,x2+1=2或x>0,ln x=2,所以x=-1或e2.
6. 必要不充分 解析:“∃x∈[a,b],使得f(x)≤g(x)”不一定推出“∀x∈[a,b],使得f(x)≤g(x)”,但“∀x∈[a,b],使得f(x)≤g(x)”一定可以推出“∃x∈[a,b],f(x)≤g(x)”.
7. 2-2 解析:A点的坐标为(2,1),d==,所以d的值为2-2.
8. 解析:基本事件数为10个,其中这对夫妻被抽中的有3个,所以这对夫妻被抽中的概率为.
9. 解析:设等差数列{an}的首项为a1,公差为d,由题意得,4a1+d=14,所以2a1+3d=7,所以a1d=a1·=≤.
10. 解析:正四棱柱的体积为1,正四棱锥的高为,底面积为1,故体积为,
所以正四棱锥与正四棱柱的体积之比为∶6,即m=.
11. 4π 解析:如图,因为圆心(5,4)在此区域A的边界直线y=x-1上,所以当m充分大时,区域A∩B的最大面积为圆(x-5)2+(y-4)2=8的面积的一半,即为4π.
12. 3 解析:tan y=tan(θ-α)==≤=,当且仅当1=atan2α,即tan α=时,函数tan y取得最大值,所以=,解得a=3.
13. [4,2] 解析:设∠AOB=θ,由余弦定理得
|+|+|-|=+=+=+.
令y=+,
则y2=10+2∈[16,20],据此可得|+|+|-|的取值范围是[4,2].
14. (1-,) 解析:当直线y=ax+b(a>0)将△ABC分割为面积相等的两部分且过BC的中点时,a=.当a∈(0,)时,如图①所示,设直线y=ax+b与AC,BC分别交于P,Q,计算得P,Q的横坐标分别是,.由直线y=ax+b(a>0)将△ABC分割为面积相等的两部分,得=,进一步得=,化简得b=1-∈(1-,);当a∈[,+∞)时,如图②所示,同理可得,b∈[,).综上,直线y=ax+b(a>0)将△ABC分割为面积相等的两部分,b的取值范围是(1-,)
①②
15. 解:(1) =(-m,-m),=(a-m,-m),
因为a=4m,所以=(3m,-m),
所以cos A=cos〈,〉==0,
所以A=.(6分)
(2) 由已知条件得B=,A>0,C>0,
由△ABC的内角和A+B+C=π,得0<A<,
由正弦定理知=,
所以a+c=(sin A+sin C)=4(sin A+sin C)
=4sin A+4sin(-A)=4sin(A+)(<A+<),
所以当A+=,即A=时,a+c取得最大值4.(14分)
16. 证明:(1) 如图,取BB1的中点Q,连结PQ,CQ,设PQ∩AB1=R,连结ER.
因为点P是棱AA1的中点,所以R是AB1的中点.
因为DP∥平面B1AE,平面PQCD∩平面B1AE=RE,DP⊂平面PQCD,
所以PD∥ER.
因为PQ∥CD,
所以四边形PRED是平行四边形,
所以PR=DE,
所以E为CD中点.(6分)
(2) 因为AA1=AD,所以BB1=BC.
因为F为BC的中点,Q为BB1的中点,所以QC⊥C1F.
在长方体ABCDA1B1C1D1中,AA1∥BB1,AA1=BB1,
因为P是AA1的中点,Q为BB1的中点,
所以PA∥QB,PA=QB,
所以四边形PQBA为平行四边形,所以PQ∥AB,PQ=AB.
又AB∥CD,AB=CD,所以PQ∥CD,PQ=CD,
所以四边形PQCD为平行四边形,
所以PD∥QC,
所以PD⊥C1F.(14分)
17. 证明:(1) 因为an+1=an,所以an=a1(n∈N*).
因为bn+1+cn+1=(bn+cn)+an=(bn+cn)+a1,
所以bn+1+cn+1-2a1=(bn+cn-2a1),
因为b1+c1-2a1=0,
所以bn+cn=2a1(n∈N*).(6分)
即数列{bn+cn}为常数列.
(2) 由bn+1=,cn+1=,相减,得bn+1-cn+1=-(bn-cn).
又b1-c1>0,所以数列{bn-cn}为等比数列,
所以bn-cn=(b1-c1)(-)n-1.
又bn+cn=2a1(n∈N*),
以上两式相加得2bn=2a1+(-)n-1(b1-c1),
所以bn=a1-(-)n(b1-c1).
因为a1=an,所以bn=an-(-)n(b1-c1),
所以(2n-1)=()n(2n-1),
所以Tn=×1+()2×3+()3×5+…+()n-1×(2n-3)+()n×(2n-1),
Tn=()2×1+()3×3+()4×5+…+()n×(2n-3)+()n+1×(2n-1),
两式相减得Tn=+()2×2+()3×2+()4×2+…+()n×2-()n+1×(2n-1),
所以Tn=1+()1×2+()2×2+()3×2+…+()n-1×2-()n×(2n-1),
所以Tn=1+2×-()n×(2n-1),
所以Tn=3-<3(n∈N*).(14分)
18. 解:(1) 由⊥,得·=0,
故(x+1)(x-1)+(y+)(y-)=0,化简得+=1,
动点M的轨迹是焦点在x轴上的椭圆.(6分)
(2) 设P(p,0),Q(q,0),不妨设p<q,则y2=2-,
设kMPkMQ=c,所以·=c,y2=cx2-c(p+q)x+cpq,
所以2-=cx2-c(p+q)x+cpq,
整理得(c+)x2-c(p+q)x+(cpq-2)=0(关于x的恒等式).
因为x∈[-2,2],所以所以
所以存在定点P(-2,0),Q(2,0),使得kMPkMQ是定值-.(16分)
19. 解:(1) 由已知得r2+h2=a2,
所以==≤=,当且仅当r=h=a时取等号.
即冲击力最大时,r=h=a.(6分)
(2) 钻头的体积V=πr2H+=.
因为r2+h2=a2,
所以V===,其中0<r<a.
令u=a2r4-r6,0<r<a,所以u′=4a2r3-6r5=2r3(2a2-3r2)=0,解得r=a,
且当0<r<a时,u′>0,当a<r<a时,u′<0,
所以当r=a时,u取得最大值,即Vmax==.(16分)
20. 证明:(1) g′(t)=ln t+-ln b,g″(t)=,
因为t>1,所以g″(t)=>0,
所以g′(t)=ln t+-ln b在(1,+∞)上单调递增,所以g′(t)>g′(1)=2-ln b.
当0<b≤e2时,得2-ln b≥0,所以g(t)=(t+1)ln t-(t-1)ln b在(1,+∞)上单调递增,
所以g(t)>g(1)=0,所以∀t∈(1,+∞),g(t)>0.(6分)
(2) 当b>e2时,ln b-2>0,所以eln b>eln b-2>1,
g′(eln b-2)=ln b-2+-ln b=<0,
g′(eln b)=ln b+-ln b=>0.
由零点存在定理得,g′(t)=ln t+-ln b在(eln b-2,eln b)上存在零点t0,
因为g′(t)=ln t+-ln b在(1,+∞)上单调递增,
所以∀t∈(1,t0),g′(t)<0成立,
所以g(t)在(1,t0)上单调递减,
所以∀t∈(1,t0),g(t)<g(1)=0成立,
所以当t>1时,(t+1)ln t-(t-1)ln b>0不恒成立,
即g(t)在(1,t0)上不存在零点,且g(t0)<0.
又g(eln b)=g(b)=(b+1)ln b-(b-1)ln b=2ln b>4>0,且g(t)在(t0,+∞)上单调递增,
所以g(t)在(t0,eln b),即(t0,b)上存在一个零点,
即当b>e2时,g(t)在(1,+∞)上存在零点.(16分)
附加题参考答案
21. A. 解:因为T变换将曲线C1:+y2=1变换为单位圆x2+y2=1,
所以
所以T变换对应的矩阵为M=.
因为S变换将曲线C2:-=1变换为等轴双曲线x2-y2=1,
所以
所以T变换对应的矩阵为N=,(5分)
所以变换TS对应的矩阵为
NM==,
所以
现在将曲线C3:+=1先进行T变换,再进行S变换得到曲线C的方程为x2+y2=1.(10分)
B. 解:将点Q,R的极坐标化为直角坐标分别为(2,2),(1,0),在直角坐标系xOy中,曲线C的参数方程是t∈R,消去参数得普通方程为y2=4x,其轨迹为以R为焦点的抛物线,准线为l:x=-1,(5分)
且Q与焦点R在抛物线的同一侧,过P作PS⊥l于S,根据抛物线的定义得,PQ+PR=PQ+PS的最小值是Q点到其准线l:x=-1的距离,所以PQ+PR的最小值为3.(10分)
C. 解:不等式f(x-1)+f(x)≥a的解集为R,转化为不等式在R上恒成立.(3分)
因为f(x-1)+f(x)=|x-4|+|x-3|≥|x-4+3-x|=1,
所以1≥a,所以实数a的取值范围是(-∞,1].(10分)
22. 解:(1) 如图,过点A且与EB平行的直线作x轴,
则O(,,1),D(,,2),E(0,1,0),
=(,,2),=(,-,1),
设平面ODE的法向量为n=(a,b,c),
所以所以
取b=1,则a=,c=-1,所以n=(,1,-1).(4分)
(2) 设P(0,0,z)(0≤z≤2),则
=(-,-,z-1).
设直线OP与平面ODE所成的角为θ,则
sin θ==.
令1+z=t∈[1,3],所以
sin θ==≤=1,
当且仅当=,即t=∈[1,3]时取等号,所以直线OP与平面ODE所成角的最大值为.(10分)
23. 解:(1) f1(x)=2xcos 2x+sin 2x,
f2(x)=-4xsin 2x+4cos 2x,
f3(x)=-8xcos 2x-12sin 2x.(2分)
(2) fn(x)=2nxsin(2x+)-n·2n-1·cos(2x+),n∈N*.
① 当n=1时,显然成立;
② 假设当n=k时,fk(x)=2kxsin(2x+)-k·2k-1cos(2x+)成立,
当n=k+1时,
fk+1(x)=f′k(x)
=′
=2ksin(2x+)+2k+1xcos(2x+)+k·2k·sin(2x+)
=(k+1)2ksin(2x+)+2k+1xcos(2x+)
=-(k+1)2kcos[2x+]+2k+1x·sin[2x+],
即当n=k+1时,结论成立.
由①②得fn(x)=2nxsin(2x+)-n·2n-1·cos(2x+),n∈N*成立.(10分)
2020届高三年级网上授课阶段考试
数学理试题
考试时间:120分钟 总分:160分
一、 填空题:本大题共14小题,每小题5分,共70分. 不需写出解答过程,请把答案直接写在指定位置上.
1. 已知集合A={x|x≤2},则∁RA=________.
2.若复数z=,则复数z的模为________.
3.若一组样本数据2 016,2 017,x,2 019,2 020
的平均数为2 018,则该组样本数据的方差为________.
4.函数f(x)=lg(1-2x-x2)的定义域为________.
5. 根据如图所示的伪代码,当输出y的值为2时,
则输入的x的取值集合为________.
6.若f(x),g(x)是定义在[a,b]上的初等函数,则“∃x∈[a,b],使得f(x)≤g(x)成立”是“∀x∈[a,b],使得f(x)≤g(x)成立”的________条件.
7.设点A为双曲线-y2=1上位于第一象限内的一点,其横坐标为2.若点A到一条渐近线的较小距离为d,则d的值为________.
8.已知5名唱歌爱好者中恰好有一对夫妻.若从中随机抽取3人去参加歌咏比赛,则这对夫妻被抽中的概率为________.
9.设Sn为等差数列{an}的前n项和,S4=14,则a1d的最大值为________.
10.各棱长都为1的正四棱锥与各棱长都为1的正四棱柱的体积之比为m,则m的值为________.
11.设关于x,y的不等式表示一个三角形的区域A,(x-5)2+(y-4)2≤ 8表示的区域为B,则区域A∩B的最大面积为________.
12.设α,θ为锐角,tan θ=atan α(a>1).若函数y=θ-α的最大值为,则a的值为________.
13.已知点A,B分别在两个同心圆O上运动,且OA=1,OB=2,则|+|+|-|的取值范围是________.
14. 已知点A(-1,0),B(1,0),C(0,1).若直线y=ax+b将△ABC分割为面积相等的两部分,当a∈(0,+∞)时,则b的取值范围是________.
二、 解答题:本大题共6小题,共90分. 解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.
15. (本小题满分14分)
已知平面直角坐标系中△ABC的顶点分别为A(m,m)(m>0),B(0,0),C(a,0),其中a>0,角∠B,∠C的对边长分别是b,c.
(1) 若a=4m,求角A的大小;
(2) 若b=2,B=,求a+c的最大值.
16. (本小题满分14分)
如图,在长方体ABCDA1B1C1D1中,E为CD上任意一点(不位于端点处),P是AA1的中点.
(1) 若DP∥平面B1AE,求证:E为CD中点;
(2) 若AA1=AD,AB为任意长,F为BC的中点,求证: PD⊥C1F.
17. (本小题满分14分)
设△AnBnCn的三个顶点An,Bn,Cn所对的三边长分别为an,bn,cn,△AnBnCn的面积为Sn(n∈N*),b1>c1,b1+c1=2a1,an+1=an,bn+1=,cn+1=(n∈N*).
(1) 求证:数列{bn+cn}为常数列;
(2) 设的前n项和是Tn,求证:Tn<3.
18. (本小题满分16分)
已知=(x+1,y+),=(x-1,y-),⊥,动点M的坐标是(x,y).
(1) 求动点M的轨迹方程,并说明轨迹C是什么曲线;
(2) 设M是轨迹C上任意一点,在x轴上是否存在两个不同的定点P,Q,满足kMPkMQ(kMP,kMQ分别表示直线MP,MQ的斜率)是定值?若存在,求出P,Q的坐标,否则说明理由.
19. (本小题满分16分)
如图是一个钻头的示意图,上部是一个圆锥O1O2,下部是一个圆柱O2O3,圆锥的底面与圆柱的上底面重合,圆锥的底面半径r和高h以及圆柱的高H都可以调节其大小.已知圆锥的母线长为定值a,且H=2h.设钻头的体积为V,圆锥的侧面积为S.
(1) 试验表明:当且仅当取得最大值时,钻头的冲击力最大.试求冲击力最大时,r,h分别为多少;
(2) 试求钻头的体积的最大值.
20. (本小题满分16分)
已知g(t)=(t+1)ln t-(t-1)ln b,t∈(1,+∞).求证:
(1) 当0<b≤e2时,∀t∈(1,+∞),g(t)>0;
(2) 当b>e2时,g(t)在(1,+∞)上存在零点.
数学试题(附加题)
考试时间:30分钟 总分:40分
21. 【选做题】则按作答的前两题评分.解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.
A. (选修42:矩阵与变换)
已知T变换将曲线C1:+y2=1变换为单位圆x2+y2=1,S变换将曲线C2:-=1变换为等轴双曲线x2-y2=1,现在将曲线C3:+=1先进行T变换,再进行S变换得到曲线C,求曲线C的方程.
B. (选修44:坐标系与参数方程)
在直角坐标系xOy中,曲线C的参数方程为t∈R,P为曲线C上一点,以射线Ox为极轴建立极坐标系.已知Q,R的极坐标分别是(2,),(1,0),求PQ+PR的最小值.
【必做题】第22题、第23题,每小题10分,共20分.解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.
22. 如图,直三棱柱ABCA1B1C1的各条棱长均为2,D,E分别为棱B1C1,AC的中点,O是侧面ABB1A1的中心,P为侧棱AA1所在线段上任意一点.以A为空间直角坐标系的原点,AC作y轴,AA1作z轴,建立空间直角坐标系.
(1) 确定x轴的位置,并求平面ODE的一个法向量;
(2) 求直线OP与平面ODE所成角的最大值.
23. 已知f0(x)=xsin 2x,设fn(x)=f′n-1(x),n∈N*.
(1) 求f1(x),f2(x),f3(x)的值;
(2) 猜想fn(x)的表达式,运用数学归纳法证明.
参考答案
1. {x|x>2} 解析:∁RA={x|x>2}.
2. 1 解析:==1.
3. 2 解析:由已知得2 016+2 017+x+2 019+2 020=5×2 018,所以x=2 018,所以该组样本数据的方差为[(2 016-2 018)2+(2 017-2 018)2+(2 018-2 018)2+
(2 019-2 018)2+(2 020-2 018)2]×=2.
4. (-1-,-1+) 解析:若f(x)=lg(1-2x-x2)有意义,则1-2x-x2>0,-1-<x<-1+.
5. {-1,e2} 解析:x≤0,x2+1=2或x>0,ln x=2,所以x=-1或e2.
6. 必要不充分 解析:“∃x∈[a,b],使得f(x)≤g(x)”不一定推出“∀x∈[a,b],使得f(x)≤g(x)”,但“∀x∈[a,b],使得f(x)≤g(x)”一定可以推出“∃x∈[a,b],f(x)≤g(x)”.
7. 2-2 解析:A点的坐标为(2,1),d==,所以d的值为2-2.
8. 解析:基本事件数为10个,其中这对夫妻被抽中的有3个,所以这对夫妻被抽中的概率为.
9. 解析:设等差数列{an}的首项为a1,公差为d,由题意得,4a1+d=14,所以2a1+3d=7,所以a1d=a1·=≤.
10. 解析:正四棱柱的体积为1,正四棱锥的高为,底面积为1,故体积为,
所以正四棱锥与正四棱柱的体积之比为∶6,即m=.
11. 4π 解析:如图,因为圆心(5,4)在此区域A的边界直线y=x-1上,所以当m充分大时,区域A∩B的最大面积为圆(x-5)2+(y-4)2=8的面积的一半,即为4π.
12. 3 解析:tan y=tan(θ-α)==≤=,当且仅当1=atan2α,即tan α=时,函数tan y取得最大值,所以=,解得a=3.
13. [4,2] 解析:设∠AOB=θ,由余弦定理得
|+|+|-|=+=+=+.
令y=+,
则y2=10+2∈[16,20],据此可得|+|+|-|的取值范围是[4,2].
14. (1-,) 解析:当直线y=ax+b(a>0)将△ABC分割为面积相等的两部分且过BC的中点时,a=.当a∈(0,)时,如图①所示,设直线y=ax+b与AC,BC分别交于P,Q,计算得P,Q的横坐标分别是,.由直线y=ax+b(a>0)将△ABC分割为面积相等的两部分,得=,进一步得=,化简得b=1-∈(1-,);当a∈[,+∞)时,如图②所示,同理可得,b∈[,).综上,直线y=ax+b(a>0)将△ABC分割为面积相等的两部分,b的取值范围是(1-,)
①②
15. 解:(1) =(-m,-m),=(a-m,-m),
因为a=4m,所以=(3m,-m),
所以cos A=cos〈,〉==0,
所以A=.(6分)
(2) 由已知条件得B=,A>0,C>0,
由△ABC的内角和A+B+C=π,得0<A<,
由正弦定理知=,
所以a+c=(sin A+sin C)=4(sin A+sin C)
=4sin A+4sin(-A)=4sin(A+)(<A+<),
所以当A+=,即A=时,a+c取得最大值4.(14分)
16. 证明:(1) 如图,取BB1的中点Q,连结PQ,CQ,设PQ∩AB1=R,连结ER.
因为点P是棱AA1的中点,所以R是AB1的中点.
因为DP∥平面B1AE,平面PQCD∩平面B1AE=RE,DP⊂平面PQCD,
所以PD∥ER.
因为PQ∥CD,
所以四边形PRED是平行四边形,
所以PR=DE,
所以E为CD中点.(6分)
(2) 因为AA1=AD,所以BB1=BC.
因为F为BC的中点,Q为BB1的中点,所以QC⊥C1F.
在长方体ABCDA1B1C1D1中,AA1∥BB1,AA1=BB1,
因为P是AA1的中点,Q为BB1的中点,
所以PA∥QB,PA=QB,
所以四边形PQBA为平行四边形,所以PQ∥AB,PQ=AB.
又AB∥CD,AB=CD,所以PQ∥CD,PQ=CD,
所以四边形PQCD为平行四边形,
所以PD∥QC,
所以PD⊥C1F.(14分)
17. 证明:(1) 因为an+1=an,所以an=a1(n∈N*).
因为bn+1+cn+1=(bn+cn)+an=(bn+cn)+a1,
所以bn+1+cn+1-2a1=(bn+cn-2a1),
因为b1+c1-2a1=0,
所以bn+cn=2a1(n∈N*).(6分)
即数列{bn+cn}为常数列.
(2) 由bn+1=,cn+1=,相减,得bn+1-cn+1=-(bn-cn).
又b1-c1>0,所以数列{bn-cn}为等比数列,
所以bn-cn=(b1-c1)(-)n-1.
又bn+cn=2a1(n∈N*),
以上两式相加得2bn=2a1+(-)n-1(b1-c1),
所以bn=a1-(-)n(b1-c1).
因为a1=an,所以bn=an-(-)n(b1-c1),
所以(2n-1)=()n(2n-1),
所以Tn=×1+()2×3+()3×5+…+()n-1×(2n-3)+()n×(2n-1),
Tn=()2×1+()3×3+()4×5+…+()n×(2n-3)+()n+1×(2n-1),
两式相减得Tn=+()2×2+()3×2+()4×2+…+()n×2-()n+1×(2n-1),
所以Tn=1+()1×2+()2×2+()3×2+…+()n-1×2-()n×(2n-1),
所以Tn=1+2×-()n×(2n-1),
所以Tn=3-<3(n∈N*).(14分)
18. 解:(1) 由⊥,得·=0,
故(x+1)(x-1)+(y+)(y-)=0,化简得+=1,
动点M的轨迹是焦点在x轴上的椭圆.(6分)
(2) 设P(p,0),Q(q,0),不妨设p<q,则y2=2-,
设kMPkMQ=c,所以·=c,y2=cx2-c(p+q)x+cpq,
所以2-=cx2-c(p+q)x+cpq,
整理得(c+)x2-c(p+q)x+(cpq-2)=0(关于x的恒等式).
因为x∈[-2,2],所以所以
所以存在定点P(-2,0),Q(2,0),使得kMPkMQ是定值-.(16分)
19. 解:(1) 由已知得r2+h2=a2,
所以==≤=,当且仅当r=h=a时取等号.
即冲击力最大时,r=h=a.(6分)
(2) 钻头的体积V=πr2H+=.
因为r2+h2=a2,
所以V===,其中0<r<a.
令u=a2r4-r6,0<r<a,所以u′=4a2r3-6r5=2r3(2a2-3r2)=0,解得r=a,
且当0<r<a时,u′>0,当a<r<a时,u′<0,
所以当r=a时,u取得最大值,即Vmax==.(16分)
20. 证明:(1) g′(t)=ln t+-ln b,g″(t)=,
因为t>1,所以g″(t)=>0,
所以g′(t)=ln t+-ln b在(1,+∞)上单调递增,所以g′(t)>g′(1)=2-ln b.
当0<b≤e2时,得2-ln b≥0,所以g(t)=(t+1)ln t-(t-1)ln b在(1,+∞)上单调递增,
所以g(t)>g(1)=0,所以∀t∈(1,+∞),g(t)>0.(6分)
(2) 当b>e2时,ln b-2>0,所以eln b>eln b-2>1,
g′(eln b-2)=ln b-2+-ln b=<0,
g′(eln b)=ln b+-ln b=>0.
由零点存在定理得,g′(t)=ln t+-ln b在(eln b-2,eln b)上存在零点t0,
因为g′(t)=ln t+-ln b在(1,+∞)上单调递增,
所以∀t∈(1,t0),g′(t)<0成立,
所以g(t)在(1,t0)上单调递减,
所以∀t∈(1,t0),g(t)<g(1)=0成立,
所以当t>1时,(t+1)ln t-(t-1)ln b>0不恒成立,
即g(t)在(1,t0)上不存在零点,且g(t0)<0.
又g(eln b)=g(b)=(b+1)ln b-(b-1)ln b=2ln b>4>0,且g(t)在(t0,+∞)上单调递增,
所以g(t)在(t0,eln b),即(t0,b)上存在一个零点,
即当b>e2时,g(t)在(1,+∞)上存在零点.(16分)
附加题参考答案
21. A. 解:因为T变换将曲线C1:+y2=1变换为单位圆x2+y2=1,
所以
所以T变换对应的矩阵为M=.
因为S变换将曲线C2:-=1变换为等轴双曲线x2-y2=1,
所以
所以T变换对应的矩阵为N=,(5分)
所以变换TS对应的矩阵为
NM==,
所以
现在将曲线C3:+=1先进行T变换,再进行S变换得到曲线C的方程为x2+y2=1.(10分)
B. 解:将点Q,R的极坐标化为直角坐标分别为(2,2),(1,0),在直角坐标系xOy中,曲线C的参数方程是t∈R,消去参数得普通方程为y2=4x,其轨迹为以R为焦点的抛物线,准线为l:x=-1,(5分)
且Q与焦点R在抛物线的同一侧,过P作PS⊥l于S,根据抛物线的定义得,PQ+PR=PQ+PS的最小值是Q点到其准线l:x=-1的距离,所以PQ+PR的最小值为3.(10分)
C. 解:不等式f(x-1)+f(x)≥a的解集为R,转化为不等式在R上恒成立.(3分)
因为f(x-1)+f(x)=|x-4|+|x-3|≥|x-4+3-x|=1,
所以1≥a,所以实数a的取值范围是(-∞,1].(10分)
22. 解:(1) 如图,过点A且与EB平行的直线作x轴,
则O(,,1),D(,,2),E(0,1,0),
=(,,2),=(,-,1),
设平面ODE的法向量为n=(a,b,c),
所以所以
取b=1,则a=,c=-1,所以n=(,1,-1).(4分)
(2) 设P(0,0,z)(0≤z≤2),则
=(-,-,z-1).
设直线OP与平面ODE所成的角为θ,则
sin θ==.
令1+z=t∈[1,3],所以
sin θ==≤=1,
当且仅当=,即t=∈[1,3]时取等号,所以直线OP与平面ODE所成角的最大值为.(10分)
23. 解:(1) f1(x)=2xcos 2x+sin 2x,
f2(x)=-4xsin 2x+4cos 2x,
f3(x)=-8xcos 2x-12sin 2x.(2分)
(2) fn(x)=2nxsin(2x+)-n·2n-1·cos(2x+),n∈N*.
① 当n=1时,显然成立;
② 假设当n=k时,fk(x)=2kxsin(2x+)-k·2k-1cos(2x+)成立,
当n=k+1时,
fk+1(x)=f′k(x)
=′
=2ksin(2x+)+2k+1xcos(2x+)+k·2k·sin(2x+)
=(k+1)2ksin(2x+)+2k+1xcos(2x+)
=-(k+1)2kcos[2x+]+2k+1x·sin[2x+],
即当n=k+1时,结论成立.
由①②得fn(x)=2nxsin(2x+)-n·2n-1·cos(2x+),n∈N*成立.(10分)
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