2020届江西省抚州市临川第二中学高三上学期第一次月考数学(理)试题(解析版)
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一、单选题
1.已知集合,则
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】先化简集合A,B,再求得解.
【详解】
,
所以.
故选B
【点睛】
本题主要考查集合的化简和交集运算,意在考查学生对这些知识的理解掌握水平和分析推理能力.
2.设复数z=,则|z|=( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】先用复数的除法运算将复数化简,然后用模长公式求模长.
【详解】
解:z====﹣﹣,
则|z|====.
故选:D.
【点睛】
本题考查复数的基本概念和基本运算,属于基础题.
3.在等差数列{an}中,若a3=5,S4=24,则a9=( )
A.﹣5 B.﹣7 C.﹣9 D.﹣11
【答案】B
【解析】由a3=5,S4=24用通项公式和前项和公式列出关于,的方程,得到的通项公式,从而求出答案.
【详解】
数列{an}为等差数列,设首项为a1,公差为d,
∵a3=5,S4=24,
∴a1+2d=5,4a1+d=24,
联立解得a1=9,d=﹣2,
则a9=9﹣2×8=﹣7.
故选:B.
【点睛】
本题考查等差数列的通项公式和前项和公式的应用,属于基础题.
4.已知幂函数=xα的图象经过点 (3,5),且a=()α,b=,c=logα,则a,b,c的大小关系为( )
A.c<a<b B.a<c<b C.a<b<c D.c<b<a
【答案】A
【解析】先由条件求出幂函数f(x)=xα中的的值,再结合指数、对数函数的单调性比较的大小即可.
【详解】
解:∵幂函数f(x)=xα的图象经过点 (3,5),
∴3α=5,∴α=log35∈(1,2),
∴0<a=<1,
b=>1,
c=logα<logα1=0,
∴c<a<b.
故选:A.
【点睛】
本题主要考查应用指数函数、对数函数的单调性比较大小,属于基础题.
5.为了贯彻落实党中央精准扶贫决策,某市将其低收入家庭的基本情况经过统计绘制如图,其中各项统计不重复.若该市老年低收入家庭共有900户,则下列说法错误的是( )
A.该市总有 15000 户低收入家庭
B.在该市从业人员中,低收入家庭共有1800户
C.在该市无业人员中,低收入家庭有4350户
D.在该市大于18岁在读学生中,低收入家庭有 800 户
【答案】D
【解析】根据给出的统计图表,对选项进行逐一判断,即可得到正确答案.
【详解】
解:由题意知,该市老年低收入家庭共有900户,所占比例为6%,
则该市总有低收入家庭900÷6%=15000(户),A正确,
该市从业人员中,低收入家庭共有15000×12%=1800(户),B正确,
该市无业人员中,低收入家庭有15000×29%%=4350(户),C正确,
该市大于18 岁在读学生中,低收入家庭有15000×4%=600(户),D错误.
故选:D.
【点睛】
本题主要考查对统计图表的认识和分析,这类题要认真分析图表的内容,读懂图表反映出的信息是解题的关键,属于基础题.
6.平面内不共线的三点O,A,B,满足=1,=2,点C为线段AB的中点,若 =,则∠AOB=( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】点C为线段AB的中点,在中,则, 将两边平方结合向量数积的定义得到答案.
【详解】
解:点C为线段AB的中点,在中,
则,两边平方得:
,
由=1,=2, =且向量,的夹角为
即,解得:.
又,所以.
故选:C.
【点睛】
本题考查向量的数量积的定义及运算,本题还可以用余弦定理求解,属于中档题.
7.的展开式中x2y2项的系数是( )
A.420 B.﹣420 C.1680 D.﹣1680
【答案】A
【解析】由题意根据乘方的意义,组合数的计算公式,求得展开式中x2y2项的系数.
【详解】
解:表示8个因式的乘积,
要得到展开式中含x2y2的项,则
故其中有2个因式取2x,有2个因式取﹣,
其余的4个因式都取1,可得含x2y2的项.
故展开式中x2y2项的系数是•22•• • =420,
故选:A.
【点睛】
本题主要考查乘方的意义,组合数的计算公式,属于基础题.
8.我国古代《九章算术》将上下两个平行平面为矩形的六面体称为刍童.如图是一个刍童的三视图,其中正视图及侧视图均为等腰梯形,两底的长分别为2和6,高为2,则该刍童的体积为( )
A. B. C.27 D.18
【答案】B
【解析】由题得几何体为正四棱台,再利用棱台的体积公式求解.
【详解】
由题意几何体原图为正四棱台,底面的边长分别为2和6,高为2,
所以几何体体积.
故选B
【点睛】
本题主要考查三视图还原几何体原图,考查棱台体积的计算,意在考查学生对这些知识的理解掌握水平和分析推理能力.
9.函数的图象大致为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】用偶函数的图象关于轴对称排除,用排除,用排除.故只能选.
【详解】
因为 ,
所以函数为偶函数,图象关于轴对称,故可以排除;
因为,故排除,
因为由图象知,排除.
故选:A
【点睛】
本题考查了根据函数的性质,辨析函数的图像,排除法,属于中档题.
10.太极图被称为“中华第一图”.从孔庙大成殿粱柱,到楼观台、三茅宫标记物;从道袍、卦摊、中医、气功、武术到南韩国旗,太极图无不跃居其上.这种广为人知的太极图,其形状如阴阳两鱼互抱在一起,因而被称为“阴阳鱼太极图”.在如图所示的阴阳鱼图案中,阴影部分可表示为,设点,则的取值范围是
A., B., C., D.,
【答案】C
【解析】结合图形,平移直线,当直线与阴影部分在上方相切时取得最大值.
【详解】
如图,作直线,当直线上移与圆相切时,取最大值,
此时,圆心到直线的距离等于1,即,
解得的最大值为:,
当下移与圆相切时,取最小值,
同理,即的最小值为:,
所以.
故选:.
【点睛】
本题考查线性规划的数据应用,考查转化思想以及计算能力;考查分析问题解决问题的能力.
11.关于函数=|cosx|+cos|2x|有下列四个结论:①是偶函数;②π是的最小正周期;③在[π,π]上单调递增;④的值域为[﹣2,2].上述结论中,正确的个数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】B
【解析】由二倍角的余弦公式和余弦函数的性质,化简,由,可判断①;可令,可得,由函数的周期性可判断②;由的单调性,结合复合函数的单调性可判断③;由二次函数的单调性可判断④.
【详解】
解:f(x)=|cosx|+cos|2x|=|cosx|+2cos2|x|﹣1,
由cos|x|=cosx,可得=|cosx|+2cos2x﹣1=2|cosx|2+|cosx|﹣1,
由=,则为偶函数,故①正确;
可令t=|cosx|,可得,
由y=|cosx|的最小正周期π,可得的最小正周期为π,故②正确;
由y=cosx在[﹣,0]递增,在[0,]递减,可得f(x)在[,π]递增,在[π,]递减,故③错误;
由t∈[0,1],,可得在[0,1]递增,则的值域为[﹣1,2],故④错误.
故选:B.
【点睛】
本题考查余弦函数的图象和性质,考查函数的周期性和奇偶性、值域的求法,考查化简变形能力和运算能力,属于中档题.
12.已知数列1,1,2,1,2,4,1,2,4,8,1,2,4,8,16,…,其中第一项是,接下来的两项是,,再接下来的三项是,,,依此类推,若该数列前项和满足:①②是2的整数次幂,则满足条件的最小的为
A.21 B.91 C.95 D.10
【答案】C
【解析】构造数列,使得:,,,,,求出数列的前项和,根据题意可表示出原数列与的关系,以及原数列前和与数列的前项和的关系,讨论出满足条件的的最小值即可。
【详解】
根据题意构造数列,使得:,,,,,
故,,,,,所以数列的前项和令数列1,1,2,1,2,4,1,2,4,8,1,2,4,8,16,…,为,
根据题意可得:,,则数列的前项和,
所以要使数列前项和满足:,则,则,故,故D答案不对。
由于是2的整数次幂,则,则,则,
当时,则,解得:,,
故满足条件的最小的为95,
故答案选C
【点睛】
本题考查数列的应用,等差数列与等比数列的前项和,考查学生的计算能力,属于难题。
二、填空题
13.椭圆=1的离心率是_____.
【答案】
【解析】根据椭圆方程得到a=2,b=,求出,由离心率的公式可得椭圆的离心率.
【详解】
解:由椭圆的标准方程可知,a=2,b=,
∴c==1
∴e==.
故答案为:.
【点睛】
本题考查根据椭圆方程求椭圆的离心率,属于基础题.
14.设某总体是由编号为01,02,……,19,20的20个个体组成,利用下面的随机数表选取6个个体,选取方法是从随机数表第1行的第3列数字开始从左到右依次选取两个数字,则选出来的第6个个体编号为_____.
1818 0792 4544 1716 5809 7983 8617第1行
6206 7650 0310 5523 6405 0526 6238第2行
【答案】06
【解析】按照随机数表法依次选取在总体编号范围内的样本编号即可,注意重复的样本号码应舍去.
【详解】
解:由题意依次选取的样本编号为:18,07,17,16,09,(17重复,舍去)06;
所以选出来的第6个个体编号为06.
故答案为:06.
【点睛】
本题考查了利用随机数表法选取样本数据的应用问题,是基础题.
15.已知点A(0,1),抛物线C:y2=ax(a>0)的焦点为F,连接FA,与抛物线C相交于点M,延长FA,与抛物线C的准线相交于点N,若|FM|:|MN|=1:2,则实数a的值为_____.
【答案】
【解析】求得抛物线的焦点和准线方程,以及直线AF的方程,设M(x1,y1),N(﹣,y2),由条件可得M,N的坐标,结合抛物线的方程可得a.
【详解】
抛物线C:y2=ax(a>0)的焦点为F(,0),准线方程为x=﹣,
可得直线AF的方程为y=1﹣x,
设M(x1,y1),N(﹣,y2),可得y2=1﹣•(﹣)=2,
由|FM|:|MN|=1:2,可得=,
可得y1=,代入直线方程可得x1=,
代入抛物线方程可得=,
可得a=.
故答案为:.
【点睛】
本题抛物线方程和直线方程的运用,考查方程思想和运算能力,属于基础题.
16.已知四棱锥S﹣ABCD的底面为矩形,SA⊥底面ABCD,点E在线段BC上,以AD为直径的圆过点 E.若SA=AB=3,则△SED面积的最小值为_____.
【答案】
【解析】设BE=x,EC=y,则BC=AD=x+y,推导出SA⊥ED,ED⊥平面SAE,ED⊥SE,AE=,ED=,推导出,SE= ,ED=,从而S△SED=×SE×ED=由此能求出SED面积的最小值.
【详解】
解:设BE=x,EC=y,则BC=AD=x+y,
∵SA⊥平面ABCD,ED⊂平面ABCD,
∴SA⊥ED,
∵AE⊥ED,SA∩AE=A,∴ED⊥平面SAE,
∴ED⊥SE,
由题意得AE=,ED=,
在Rt△AED中,AE2+ED2=AD2,
∴x2+3+y2+3=(x+y)2,化简,得xy=3,
在Rt△SED中,SE=,ED==,
∴S△SED==,
∵3x2+≥2=36,
当且仅当x=,
时,等号成立,
∴=,
∴△SED面积的最小值为,
故答案为:.
【点睛】
本题考查空间几何体的线面关系及基本不等式的应用,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.
三、解答题
17.的内角,,的对边分别是,,,已知.
(1)求角;
(2)若,,求的面积.
【答案】(1)
(2)
【解析】(1)利用余弦定理可求,从而得到的值.
(2)利用诱导公式和正弦定理化简题设中的边角关系可得,得到值后利用面积公式可求.
【详解】
(1)由,得.
所以由余弦定理,得.
又因为,所以.
(2)由,得.
由正弦定理,得,因为,所以.
又因,所以.
所以的面积.
【点睛】
在解三角形中,如果题设条件是关于边的二次形式,我们可以利用余弦定理化简该条件,如果题设条件是关于边的齐次式或是关于内角正弦的齐次式,那么我们可以利用正弦定理化简该条件,如果题设条件是边和角的混合关系式,那么我们也可把这种关系式转化为角的关系式或边的关系式.
18.如图,在三棱锥P﹣ABC中,AC=BC,AB=2BC,D为线段AB上一点,且AD=3DB,PD⊥平面ABC,PA与平面ABC所成的角为45°.
(1)求证:平面PAB⊥平面PCD;
(2)求二面角P﹣AC﹣D的平面角的余弦值.
【答案】(1)证明见解析;(2)
【解析】(1)推导出AC⊥BC,CD⊥AD,PD⊥CD,从而CD⊥平面PAB,由此能证明平面PAB⊥平面PCD.
(2)以D为坐标原点,分别以DC,DB,DP所在直线为x,y,z轴,建立空间直角坐标系,利用向量法能求出二面角P-AC-D的平面角的余弦值.
【详解】
(1)证明:∵AC=BC,AB=2BC,
∴,
∴AB2=AC2+BC2,∴AC⊥BC,
在Rt△ABC中,由AC=BC,得∠CAB=30°,
设BD=1,由AD=3BD,得AD=3,BC=2,AC=2,
在△ACD中,由余弦定理得CD2=AD2+AC2﹣2AD•ACcos30°=3,
∴CD=,
∴CD2+AD2=AC2,∴CD⊥AD,
∵PD⊥平面ABC,CD 平面ABC,
∴PD⊥CD,
又PD∩AD=D,∴CD⊥平面PAB,
又CD 平面PCD,∴平面PAB⊥平面PCD.
(2)解:∵PD⊥平面ABC,
∴PA与平面ABC所成角为∠PAD,即∠PAD=45°,
∴△PAD为等腰直角三角形,PD=AD,
由(1)得PD=AD=3,以D为坐标原点,
分别以DC,DB,DP所在直线为x,y,z轴,建立空间直角坐标系,
则D(0,0,0),C(,0,0),A(0,﹣3,0),P(0,0,3),
=(0,﹣3,﹣3),=(),
则==(0,0,3)是平面ACD的一个法向量,
设平面PAC的一个法向量=(x,y,z),
则,取x=,得=(,﹣1,1),
设二面角P﹣AC﹣D的平面角为θ,
则cosθ==,
∴二面角P﹣AC﹣D的平面角的余弦值为.
【点睛】
本题考查面面垂直的证明,考查二面角的余弦值的求法,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.
19.已知椭圆C:+y2=1,不与坐标轴垂直的直线l与椭圆C相交于M,N两点.
(1)若线段MN的中点坐标为 (1,),求直线l的方程;
(2)若直线l过点P(p,0),点Q(q,0)满足kQM+kQN=0,求pq的值.
【答案】(1)x+2y﹣2=0;(2)pq=4.
【解析】(1)设M(x1,y1),N(x2,y2),代入椭圆方程,然后相减用点差法将中点公式代入,可求出直线M N的斜率,然后写出直线方程.
(2)设出直线M N的方程与椭圆方程联立,利用韦达定理代入用M, N的坐标表示出kQM+kQN=0的式子中,可求出答案.
【详解】
(1)设M(x1,y1),N(x2,y2),则,两式相减,可得.
,①
由题意可知x1+x2=2,y1+y2=1,代入①可得直线MN的斜率k==﹣.
所以直线MN的方程y﹣=﹣(x﹣1),即x+2y﹣2=0,
所以直线MN的方程x+2y﹣2=0.
(2)由题意可知设直线MN的方程y=k(x﹣p),
设M(x1,y1),N(x2,y2),
联立,整理得(1+4k2)x2﹣8k2px+4k2p2﹣4=0,
则x1+x2=,x1x2=,
由kQM+kQN=0,则=0,
即y1(x2﹣q)+y2(x1﹣q)=0,
∴k(x1﹣p)(x2﹣q)+k(x2﹣p)(x1﹣q)=0,
化简得2x1x2﹣(p+q)(x1+x2)+2pq=0,
∴﹣+2pq=0,
化简得:2pq﹣8=0,
∴pq=4.
20.某机构组织的家庭教育活动上有一个游戏,每次由一个小孩与其一位家长参与,测试家长对小孩饮食习惯的了解程度.在每一轮游戏中,主持人给出A,B,C,D四种食物,要求小孩根据自己的喜爱程度对其排序,然后由家长猜测小孩的排序结果.设小孩对四种食物排除的序号依次为xAxBxCxD,家长猜测的序号依次为yAyByCyD,其中xAxBxCxD和yAyByCyD都是1,2,3,4四个数字的一种排列.定义随机变量X=(xA﹣yA)2+(xB﹣yB)2+(xC﹣yC)2+(xD﹣yD)2,用X来衡量家长对小孩饮食习惯的了解程度.
(1)若参与游戏的家长对小孩的饮食习惯完全不了解.
(ⅰ)求他们在一轮游戏中,对四种食物排出的序号完全不同的概率;
(ⅱ)求X的分布列(简要说明方法,不用写出详细计算过程);
(2)若有一组小孩和家长进行来三轮游戏,三轮的结果都满足X<4,请判断这位家长对小孩饮食习惯是否了解,说明理由.
【答案】(1)(ⅰ)(ⅱ)分布表见解析;(2)理由见解析
【解析】(1)(i)若家长对小孩子的饮食习惯完全不了解,则家长对小孩的排序是随意猜测的,家长的排序有种等可能结果,利用列举法求出其中满足“家长的排序与对应位置的数字完全不同”的情况有9种,由此能求出他们在一轮游戏中,对四种食物排出的序号完全不同的概率.
(ii)根据(i)的分析,同样只考虑小孩排序为1234的情况,家长的排序一共有24种情况,由此能求出X的分布列.
(2)假设家长对小孩的饮食习惯完全不了解,在一轮游戏中,P(X<4)=P(X=0)+ P(X=2)=,三轮游戏结果都满足“X<4”的概率为,这个结果发生的可能性很小,从而这位家长对小孩饮食习惯比较了解.
【详解】
(1)(i)若家长对小孩子的饮食习惯完全不了解,
则家长对小孩的排序是随意猜测的,
先考虑小孩的排序为xA,xB,xC,xD为1234的情况,家长的排序有=24种等可能结果,
其中满足“家长的排序与对应位置的数字完全不同”的情况有9种,分别为:
2143,2341,2413,3142,3412,3421,4123,4312,4321,
∴家长的排序与对应位置的数字完全不同的概率P=.
基小孩对四种食物的排序是其他情况,
只需将角标A,B,C,D按照小孩的顺序调整即可,
假设小孩的排序xA,xB,xC,xD为1423的情况,四种食物按1234的排列为ACDB,
再研究yAyByCyD的情况即可,其实这样处理后与第一种情况的计算结果是一致的,
∴他们在一轮游戏中,对四种食物排出的序号完全不同的概率为.
(ii)根据(i)的分析,同样只考虑小孩排序为1234的情况,家长的排序一共有24种情况,
列出所有情况,分别计算每种情况下的x的值,
X的分布列如下表:
X
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
P
(2)这位家长对小孩的饮食习惯比较了解.
理由如下:
假设家长对小孩的饮食习惯完全不了解,由(1)可知,在一轮游戏中,
P(X<4)=P(X=0)+P(X=2)=,
三轮游戏结果都满足“X<4”的概率为()3=,
这个结果发生的可能性很小,
∴这位家长对小孩饮食习惯比较了解.
【点睛】
本题考查概率的求法,考查古典概型、排列组合、列举法等基础知识,考查运算求解能力,是中档题.
21.已知函数f(x)=ln(ax+b)﹣x(a,b∈R,ab≠0).
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)若f(x)≤0恒成立,求ea(b﹣1)的最大值.
【答案】(1)讨论见解析;(2)最大值为0
【解析】(1)分时,时,两种情况讨论单调性.
(2)由(1)知:当时,取且时,,与题意不合,当时,由题目中恒成立可得,,得,所以,令,只需求即可.
【详解】
(1)①当a>0时,则f(x)的定义域为(﹣,+∞),
=,由f′(x)=0,
得x=1﹣>﹣,
所以f(x)在(﹣,1﹣)单调递增,在(1﹣,+∞)单调递减,
②当a<0时,则f(x)的定义域为(﹣∞,﹣),
由f′(x)=0得x=1﹣>﹣,
所以f(x)在(﹣∞,﹣)单调递减.
综上:当a>0时,f(x)在(﹣,1﹣)单调递增,在(1﹣,+∞)单调递减.
当a<0时, f(x)在(﹣∞,﹣)单调递减.
(2)由(1)知:当a<0时,取x0<且x0<0时,
f(x0)>ln(a×+b)﹣x0>0,与题意不合,
当a>0时,f(x)max=f(1﹣)=lna﹣1+≤0,即b﹣1≤ a﹣alna﹣1,
所以ea(b﹣1)≤(a﹣alna﹣1)ea,令h(x)=(x﹣xlnx﹣1)ex,
则h′(x)=(x﹣xlnx﹣lnx﹣1)ex,
令u(x)=x﹣xlnx﹣lnx﹣1,则u′(x)=﹣lnx﹣,
则u″(x)=,
u′(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减.
则u′(x)max=u′(1)<0,
从而u(x)在(0,+∞)单调递减,又因为u(1)=0.
所以当x∈(0,1)时,u(x)>0,即h′(x)>0;
当x∈(1,+∞)时,u(x)<0,即h′(x)<0,
则h(x)在(0,1)单调递增,在(1,+∞)单调递减,
所以h(x)max=h(1)=0.
所以ea(b﹣1)的最大值为0.
【点睛】
本题考查利用导数讨论函数单调性,求函数的最值,属于导数的综合应用,在解题过程中多次求导分析函数的单调性得出函数最值,属于难题.
22.在平面直角坐标系xOy中,曲线C的参数方程为(m为参数),以坐标点O为极点,x轴的非负半轴为极轴建立极坐标系,直线l的极坐标方程为ρcos(θ+)=1.
(1)求直线l的直角坐标方程和曲线C的普通方程;
(2)已知点M (2,0),若直线l与曲线C相交于P、Q两点,求的值.
【答案】(1)l: ,C方程为 ;(2)=
【解析】(1)直接利用转换关系,把参数方程极坐标方程和直角坐标方程之间进行转换.
(2)利用一元二次方程根和系数关系式的应用求出结果.
【详解】
(1)曲线C的参数方程为(m为参数),
两式相加得到,进一步转换为.
直线l的极坐标方程为ρcos(θ+)=1,则
转换为直角坐标方程为.
(2)将直线的方程转换为参数方程为(t为参数),
代入得到(t1和t2为P、Q对应的参数),
所以,,
所以=.
【点睛】
本题考查参数方程极坐标方程和直角坐标方程之间的转换,一元二次方程根和系数关系式的应用,主要考查学生的运算能力和转换能力及思维能力,属于基础题型.
23.已知x,y,z均为正数.
(1)若xy<1,证明:|x+z|⋅|y+z|>4xyz;
(2)若=,求2xy⋅2yz⋅2xz的最小值.
【答案】(1)证明见解析;(2)最小值为8
【解析】(1)利用基本不等式可得 , 再根据0<xy<1时, 即可证明|x+z|⋅|y+z|>4xyz.
(2)由=, 得,然后利用基本不等式即可得到xy+yz+xz≥3,从而求出2xy⋅2yz⋅2xz的最小值.
【详解】
(1)证明:∵x,y,z均为正数,
∴|x+z|⋅|y+z|=(x+z)(y+z)≥=,
当且仅当x=y=z时取等号.
又∵0<xy<1,∴,
∴|x+z|⋅|y+z|>4xyz;
(2)∵=,即.
∵,
,
,
当且仅当x=y=z=1时取等号,
∴,
∴xy+yz+xz≥3,∴2xy⋅2yz⋅2xz=2xy+yz+xz≥8,
∴2xy⋅2yz⋅2xz的最小值为8.
【点睛】
本题考查了利用综合法证明不等式和利用基本不等式求最值,考查了转化思想和运算能力,属中档题.
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