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    2022-2023学年江西省赣州市六校联盟高二(下)联合测评数学试卷(5月份)(含解析)

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    2022-2023学年江西省赣州市六校联盟高二(下)联合测评数学试卷(5月份)(含解析)

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    这是一份2022-2023学年江西省赣州市六校联盟高二(下)联合测评数学试卷(5月份)(含解析),共18页。试卷主要包含了单选题,多选题,填空题,解答题等内容,欢迎下载使用。


    2022-2023学年江西省赣州市六校联盟高二(下)联合测评数学试卷(5月份)
    一、单选题(本大题共8小题,共40.0分。在每小题列出的选项中,选出符合题目的一项)
    1. 在等比数列{an}中,a3a4a5=3,a6a7a8=21,则a9a10a11的值为(    )
    A. 48 B. 72 C. 147 D. 192
    2. 某班学生的一次的数学考试成绩ξ(满分:100分)服从正态分布:ξ~N(85,σ2),且P(83<ξ<87)=0.3,P(78<ξ<83)=0.12,P(ξ≤78)=(    )
    A. 0.14 B. 0.18 C. 0.23 D. 0.26
    3. 已知{a,b,c}是空间的一个基底,则可以与向量m=a+2b,n=a−c构成空间另一个基底的向量是(    )
    A. 2a+2b−c B. a+4b+c C. b−c D. a−2b−2c
    4. 已知命题p:直线ax+3y−4=0与x+(a+2)y+2=0平行,命题q:a=−3,则q是p的(    )
    A. 充分不必要条件 B. 必要不充分条件
    C. 充要条件 D. 既不充分也不必要条件
    5. 已知f(x)=x2+2xf′(1),则f′(1)等于(    )
    A. 0 B. −4 C. −2 D. 2
    6. 如图所示,点F1,F2是双曲线C:x2a2−y2b2=1(a>0,b>0)的左、右焦点,双曲线C的右支上存在一点B满足BF1⊥BF2,BF1与双曲线C的左支的交点A平分线段BF1,则双曲线C的渐近线斜率为(    )
    A. ±3
    B. ±2 3
    C. ± 13
    D. ± 15
    7. 已知Sn是数列{an}的前n项和,若(1−2x)2023=b0+b1x+b2x2+⋯+b2023x2023,数列{an}的首项a1=b12+b222+⋯+b202322023,an+1=Sn⋅Sn+1,则S2023=(    )
    A. −12023 B. 12023 C. 2023 D. −2023
    8. 已知实数a,b满足a2−4lna−b=0,c∈R,则(a−c)2+(b+2c)2的最小值为(    )
    A. 3 55 B. 95 C. 55 D. 15
    二、多选题(本大题共4小题,共20.0分。在每小题有多项符合题目要求)
    9. 已知函数f(x)(x∈[−3,5])的导函数为f′(x),若f′(x)的图象如图所示,则下列说法正确的是(    )

    A. f(x)在(−2,1)上单调递增 B. f(x)在(−12,83)上单调递减
    C. f(x)在x=−2处取得极小值 D. f(x)在x=1处取得极大值
    10. 在等差数列{an}中,a2=−8,a3=−4.现从数列{an}的前10项中随机抽取3个不同的数,记取出的数为正数的个数为X.则(    )
    A. X服从二项分布 B. X服从超几何分布 C. P(X=2)=12 D. E(X)=95
    11. 已知数列{an}满足a1+4a2+…+(3n−2)an=n,其中bn=an3n+1,Sn为数列{bn}的前n项和,则下列四个结论中,正确的是(    )
    A. 数列{an}的通项公式为:an=23n−2(n∈N*)
    B. 数列{an}为递减数列
    C. Sn=n3n+1(n∈N*)
    D. 若对于任意的(n∈N*)都有Sn 12. 已知函数y=f(x),x∈(0,π2),f′(x)是其导函数,恒有f′(x)cosx>f(x)sinx,则(    )
    A. f(π3)> 2f(π4) B. 2f(π4)> 6f(π6)
    C. 12f(π6)2cos1⋅f(1)

    三、填空题(本大题共4小题,共20.0分)
    13. 已知x,y的对应值如下表所示:
    x
    0
    2
    4
    6
    8
    y
    1
    m+1
    2m+1
    3m+3
    11
    若y与x线性相关,且回归直线方程为y=1.3x+0.4,则m= ______ .
    14. 将甲、乙、丙、丁四人排成一行,其中甲不排第一,乙不排第二,丙不排第三,丁不排第四,满足要求的不同排法有        种.
    15. 设等差数列{an},{bn}的前n项和分别为Sn,Tn,且SnTn=3n−1n+3,则a8b5+b11= ______ .
    16. 若关于x的不等式lnx≤ax+1恒成立,则a的最小值是______.
    四、解答题(本大题共6小题,共70.0分。解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)
    17. (本小题10.0分)
    已知函数f(x)=ax3+bx+2在x=2处取得极值−14.
    (1)求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
    (2)求函数f(x)在[−3,3]上的最值.
    18. (本小题12.0分)
    2022年卡塔尔世界杯是第二十二届世界杯足球赛,在11月21日至12月18日在卡塔尔境内举行.足球运动是备受学生喜爱的体育运动,某校开展足球技能测试,甲参加点球测试,他每次点球成功的概率均为35.现他有3次点球机会,并规定连续两次点球不成功即终止测试,否则继续下一次点球机会.已知甲不放弃任何一次点球机会.
    (1)求甲恰好用完3次点球机会的概率;
    (2)甲每次点球成功一次,可以获得50积分,记其获得的积分总和为X,求X的分布列和数学期望.
    19. (本小题12.0分)
    已知正项数列(an)满足a12+a22+…+an2=4n3−13.
    (1)求(an)的通项公式;
    (2)设bn=nan,记数列{bn}的前n项和为Sn,证明:Sn<4.
    20. (本小题12.0分)
    如图,在四棱锥P−ABCD中,底面ABCD为菱形,∠BAD=π3,Q为AD的中点,PA=PD=AD=2.
    (1)点M在线段PC上,PM=13PC,求证:PA//平面MQB;
    (2)在(1)的条件下,若PB=3,求直线PD和平面MQB所成角的余弦值.

    21. (本小题12.0分)
    已知函数f(x)=(a−1)lnx+x+ax,g(x)=ax(其中a∈R).
    (1)讨论f(x)的单调性;
    (2)对于任意x∈(1,e],都有f(x)>g(x)成立,求a的取值范围.
    22. (本小题12.0分)
    已知△ABC的两顶点坐标A(−1,0),B(1,0),sinA+sinB=2sinC.
    (1)求动点C的轨迹E的方程;
    (2)不垂直于x轴的动直线l与轨迹E相交于M,N两点,定点P(4,0),若直线MP,NP关于x轴对称,求△PMN面积的取值范围.
    答案和解析

    1.【答案】C 
    【解析】解:在等比数列中a3a9=(a6)2,a4a10=(a7)2,a5a11=(a8)2,
    ∴(a3a4a5)(a9a10a11)=(a6a7a8)2,
    ∵a3a4a5=3,a6a7a8=21,
    ∴3(a9a10a11)=212,
    ∴a9a10a11=147.
    故选:C.
    根据等比数列的性质,利用等比中项建立方程即可得到结论.
    本题主要考查等比数列项的计算,利用等比数列的性质,结合等比中项的公式是解决本题的关键.

    2.【答案】C 
    【解析】解:根据题意,ξ~N(85,σ2),且P(83<ξ<87)=0.3,
    则P(83<ξ<85)=12P(83<ξ<87)=0.15,
    又由P(78<ξ<83)=0.12,
    则P(ξ≤78)=0.5−P(83<ξ<85)−P(78<ξ<83)=0.5−0.15−0.12=0.23.
    故选:C.
    根据题意,由正态分布的性质可得P(83<ξ<85)=0.15,又由P(ξ≤78)=0.5−P(83<ξ<85)−P(78<ξ<83),计算可得答案.
    本题考查正态分布的性质,涉及互斥事件概率的计算,属于基础题.

    3.【答案】C 
    【解析】解:对于A,因为2a+2b−c=(a+2b)+(a−c),所以三向量共面,不能构成空间另一个基底;
    对于B,设a+4b+c=x(a+2b)+y(a−c),则x+y=12x=4−y=1,解得x=2y=−1,所以三向量共面,不能构成空间另一个基底;
    对于C,因为b−c=x(a+2b)+y(a−c),则x+y=02x=1−y=−1,方程组无解,所以三向量不共面,能构成空间另一个基底;
    对于D,因为a−2b−2c=x(a+2b)+y(a−c),则x+y=12x=−2−y=−2,解得x=−1y=2,所以三向量共面,不能构成空间另一个基底.
    故选:C.
    根据空间向量的基本定理,判断三向量是否共面即可.
    本题考查了空间中的三个向量是否共面的应用问题,是基础题.

    4.【答案】A 
    【解析】解:若直线ax+3y−4=0与x+(a+2)y+2=0平行,则a+2≠0,
    所以−a3=−1a+2,解得a=1或−3,
    当a=1时,直线方程为x+3y−4=0与x+3y+2=0,符合题意,
    当a=−3时,直线方程为−3x+3y−4=0与x−y+2=0,符合题意,
    所以命题p:a=1或−3,
    所以q是p的充分不必要条件.
    故选:A.
    根据两直线平行可得−a3=−1a+2,解得a=1或−3,经检验都符合题意,再结合充分条件和必要条件的定义判断即可.
    本题主要考查了两直线平行的斜率公式,考查了充分条件和必要条件的定义,属于基础题.

    5.【答案】C 
    【解析】解:由f(x)=x2+2xf′(1),得:f′(x)=2x+2f′(1),
    取x=1得:f′(1)=2×1+2f′(1),
    所以,f′(1)=−2.
    故选:C.
    把给出的函数求导得其导函数,在导函数解析式中取x=1可求f′(1)的值.
    本题考查了导数运算,解答此题的关键是理解原函数解析式中的f′(1),在这里f′(1)只是一个常数,此题是基础题.

    6.【答案】B 
    【解析】解:设|AF1|=|AB|=x,
    则由双曲线的定义可得:|BF2|=2x−2a,|AF2|=2a+x,
    ∵BF1⊥BF2,
    ∴x2+(2x−2a)2=(2a+x)2,
    可得x=3a,
    故|BF1|=2x=6a,|BF2|=4a,|F1F2|=2c,
    ∴(6a)2+(4a)2=(2c)2,可得13a2=c2=a2+b2,
    即b2a2=12,ba=±2 3.
    即双曲线C的渐近线斜率为±2 3.
    故选:B.
    设|AF1|=|AB|=x,根据双曲线的定义得到|BF2|=2x−2a,|AF2|=2a+x,再结合BF1⊥BF2,求出x,进一步求解得答案.
    本题主要考查双曲线的方程和性质,考查计算能力和转化能力,是中档题.

    7.【答案】A 
    【解析】解:令x=12,得(1−2×12)2023=b0+b12+b222+⋯+b202322023=0.
    又因为b0=1,所以a1=b12+b222+⋯+b202322023=−1.
    由an+1=SnSn+1=Sn+1−Sn,得Sn+1−SnSnSn+1=1Sn−1Sn+1=1,所以1Sn+1−1Sn=−1,
    所以数列{1Sn}是首项为1S1=−1,公差为−1的等差数列,
    所以1Sn=−1+(n−1)⋅(−1)=−n,
    所以Sn=−1n,所以S2023=−12023.
    故选:A.
    通过对二项展开式赋值x=12求解出a1的值,然后通过所给的条件变形得到{1Sn}为等差数列,从而求解出{Sn}的通项公式,进而即得.
    本题主要考查数列递推式,数列的求和,考查运算求解能力,属于中档题.

    8.【答案】B 
    【解析】
    【分析】
    本题考查了利用导数研究曲线的切线性质、点到直线的距离公式,考查了推理能力与计算能力,问题转化是解题的关键,属于中档题.
    利用转化思想,将x代换a,y代换b,则x,y满足:x2−4lnx−y=0,即y=x2−4lnx(x>0),再以x代换c,可得点(x,−2x),满足2x+y=0.因此求(a−c)2+(b+2c)2的最小值,即为求曲线y=x2−4lnx上的点到直线2x+y=0的距离的最小值的平方.利用导数的几何意义,研究曲线y=x2−4lnx和直线2x+y=0平行的切线性质即可得出答案.
    【解答】
    解:x代换a,y代换b,则x,y满足:x2−4lnx−y=0,即y=x2−4lnx(x>0),
    以x代换c,可得点(x,−2x),满足2x+y=0.
    因此求(a−c)2+(b+2c)2的最小值,
    即为求曲线y=x2−4lnx上的点到直线2x+y=0的距离的最小值的平方.
    设直线2x+y+m=0与曲线y=x2−4lnx=f(x)相切于点P(x0,y0),
    f′(x)=2x−4x,则f′(x0)=2x0−4x0=−2,
    解得x0=1,∴切点为P(1,1).
    ∴点P到直线2x+y=0的距离d=2×1+1 22+1=3 5,
    ∴则(a−c)2+(b+c)2的最小值为(3 5)2=95.
    故选:B.  
    9.【答案】ACD 
    【解析】解:由图可知x∈(−2,1)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,故A正确;
    当x∈(−12,1)时,f′(x)>0,f(x)单调递增;
    当x∈(1,83)时,f′(x)<0,f(x)单调递减,故B错误;
    当x∈(−3,−2)时,f′(x)<0,f(x)单调递减;
    当x∈(−2,1)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,
    所以f(x)在x=−2处取得极小值,故C正确;
    当x∈(−2,1)时,f′(x)>0,f(x)单调递增;
    当x∈(1,133)时,f′(x)<0,f(x)单调递减,
    所以f(x)在x=1处取得极大值,故D正确.
    故选:ACD.
    根据导函数与函数的单调性和极值的关系求解.
    本题主要考查利用导数研究函数的单调性与极值,考查运算求解能力,属于中档题.

    10.【答案】BCD 
    【解析】
    【分析】
    求出等差数列的通项公式,确定前10项中的正数项,再逐项分析判断作答.
    本题主要考查离散型随机变量及其分布列,数列与随机变量的综合问题等知识,属于中等题.
    【解答】
    解:依题意,等差数列{an}公差d=a3−a2=4,
    则通项为an=a2+(n−1)d=4n−16,
    由an>0得n>4,即等差数列{an}前10项中有6个正数,
    X的可能值为0,1,2,3,X=k(k∈N,k≤3)的事件表示取出的3个数中有k个正数,(3−k)个非负数,
    因此,P(X=k)=C6kC43−kC103(k∈N,k≤3),X不服从二项分布,X服从超几何分布,A不正确,B正确;
    P(X=2)=C62C41C103=12,C正确;E(X)=3×610=95,D正确.
    故选:BCD.  
    11.【答案】BC 
    【解析】解:对于A:∵a1+4a2+⋯+(3n−2)an=n,
    ∴当n=1时,a1=1;
    当n≥2时,a1+4a2+⋯+(3n−5)an−1=n−1,
    两式相减得(3n−2)an=1,即an=13n−2,
    当n=1时,an=13×1−2=1满足,
    综上所述an=13n−2(n∈N*),故A错误;
    对于B:an+1−an=13n+1−13n−2=−3(3n+1)(3n−2)<0,当n∈N*时恒成立,故an+1 对于C:∵bn=an3n+1=1(3n−2)(3n+1)=13(13n−2−13n+1),
    ∴Sn=13(1−14+14−17+⋯+13n−2−13n)=13(1−13n+1)=n3n+1,故C正确;
    对于D:∵13n+1>0对任意n∈N*恒成立,即Sn=13(1−13n+1)<13,
    ∴对于任意的n∈N*都有Sn 故选:BC.
    先求出a1=1,根据前n项和与项的关系,推得n≥2时,an=13n−2,检验n=1,即可得出通项公式,判断A项;作差法,即可判断数列{an}的单调性;裂项可得bn=13(13n−2−13n+1),求和即可得出Sn;由C项,可知Sn<13,即可判断D项.
    本题考查数列的递推式,考查转化思想,考查逻辑推理能力和运算能力,属于中档题.

    12.【答案】ABD 
    【解析】解:令g(x)=f(x)cosx,
    因为x∈(0,π2)时,f′(x)cosx>f(x)sinx,
    则g′(x)=f′(x)cosx−f(x)sinx>0,
    所以g(x)在(0,π2)上单调递增,
    所以g(π3)>g(π4),即12f(π3)> 22f(π4),
    所以f(π3)> 2f(π4),A正确;
    因为g(π4)>g(π6),即 22f(π4)> 32f(π6),
    化简得2f(π4)> 6f(π6),B正确;
    因为g(π6) 所以12f(π6)< 33cos1f(1),C错误:
    因为g(π3)>g(1),即12f(π3)>f(1)cos1,
    所以f(π3)>2f(1)cos1,D正确.
    故选:ABD.
    由已知不等式考虑构造函数g(x)=f(x)cosx,并对其求导,结合导数分析出函数单调性,利用单调性检验各选项即可判断.
    本题主要考查了导数与单调性关系的应用,属于中档题.

    13.【答案】116 
    【解析】解:x−=0+2+4+6+85=4,y−=1+m+1+2m+1+3m+3+115=6m+175,
    ∴样本点的中心的坐标为(4,6m+175),
    代入y=1.3x+0.4,得6m+175=1.3×4+0.4,
    解得m=116.
    故答案为:116.
    由表格中的数据求出样本点的中心的坐标,代入线性回归方程即可求得m值.
    本题考查线性回归方程,明确线性回归方程恒过样本点的中心是关键,是基础题.

    14.【答案】9 
    【解析】解:根据题意,甲不排第一,假设乙安排在第一位,甲需要安排第二、三、四的位置,有3种情况,
    假设甲安排在第二位,则乙有3种安排方法,
    剩下丙、丁两人,只有1种安排方法,
    则有3×3=9种不同排法.
    故答案为:9.
    根据题意,先分析甲的安排方法,假设甲安排在第二位,再分析其余3人的安排方法,由分步计数原理计算可得答案.
    本题考查排列组合的应用,涉及分步计数原理的应用,属于基础题.

    15.【答案】119 
    【解析】解:等差数列{an},{bn}的前n项和分别为Sn,Tn,
    所以a8b5+b11=12⋅2a8b5+b11=12⋅a1+a15b1+b15=12⋅15(a1+a15)215(b1+b15)2=12⋅S15T15=12×3×15−115+3=119.
    故答案为:119.
    根据给定条件,利用等差数列性质化简计算作答.
    本题主要考查了等差数列的通项公式,属于基础题.

    16.【答案】1e2 
    【解析】解:法一:由于x>0,则原不等式可化为lnx−1x≤a,
    设f(x)=lnx−1x,则f′(x)=1x⋅x−(lnx−1)x2=2−lnxx2,
    当x∈(0,e2)时,f′(x)>0,f(x)递增;x∈(e2,+∞),f′(x)<0,f(x)递减,
    可得f(x)在x=e2处取得极大值,且为最大值1e2.
    所以a≥1e2,则a的最小值为1e2.
    法二:直线y=ax+1过定点(0,1),
    由题,当直线y=ax+1与曲线y=lnx相切时,直线斜率即为所求的最小值,
    设切点(x0,lnx0),切线斜率为1x0,则切线方程为y−lnx0=1x0(x−x0),
    过点(0,1),则1−lnx0=1x0(0−x0),解得x0=e2,切线斜率为1e2,
    所以a的最小值为1e2.
    故答案为:1e2.
    法一:由于x>0,则原不等式可化为lnx−1x≤a,设f(x)=lnx−1x,利用函数的导数判断函数的单调性,求解函数的最值即可.
    法二:直线y=ax+1过定点(0,1),当直线y=ax+1与曲线y=lnx相切时,直线斜率即为所求的最小值,利用函数的导数求解切线方程,转化求解a的最小值.
    本小题主要考查函数的导数等基础知识;考查抽象概括、运算求解等数学能力;考査化归与转化、数形结合等思想方法.

    17.【答案】解:(1)因f(x)=ax3+bx+2,故f′(x)=3ax2+b,
    由于f(x)在x=2处取得极值,
    故有f′(2)=0f(2)=−14,即12a+b=08a+2b+2=−14,
    解得a=1b=−12,
    经检验,a=1,b=−12时,符合题意,所以a=1,b=−12,
    f(x)=x3−12x+2,f′(x)=3x2−12,故f(1)=−9,f′(1)=−9.
    所以曲线y=f(x)在点(1,f(1)处的切线方程为:y−(−9)=−9(x−1),即9x+y=0.
    (2)f(x)=x3−12x+2,f′(x)=3x2−12≥0,
    得x≤−2或x≥2;即[−3,−2]单调递增,[−2,2]单调递减,[2,3]单调递增,
    f(−3)=11,f(−2)=18,f(2)=−14,f(3)=−7,
    因此f(x)在[−3,3]的最小值为f(2)=−14;
    最大值为f(−2)=18. 
    【解析】(1)求出导函数,利用函数的极值,列出方程求解a,b,然后求解切线方程即可.
    (2)利用导函数的符号判断函数的单调性求解函数的极值以及端点值,即可得到函数的最值.
    本题考查函数的导数的应用,函数切线方程的求法,函数的最值的求法,是中档题.

    18.【答案】解:(1)设事件A:恰好用完3次机会,事件A−:前2次均不成功,
    依题意得,P(A)=1−P(A−)=1−(25)2=2125,
    (2)易知X的所有可能取值为0,50,100,150,
    P(X=0)=(1−35)2=425,
    P(X=50)=35×(25)2+25×35×25=24125,
    P(X=100)=C32.(35)2.25=54125,
    P(X=150)=(35)3=27125,
    所以X的分布列为
    X
    0
    50
    100
    150
    P
    425
    24125
    54125
    27125
    所以E(X)=0×425+50×24125+100×54125+150×27125=85.2. 
    【解析】(1)把恰好用完3次机会这个事件的对立事件分析清楚,利用概率的性质求解;
    (2)针对积分对应的事件分别求出相应的概率,从而得到积分的分布列和期望.
    本题考查随机变量的分布列和数学期望,属中档题.

    19.【答案】(1)解:已知正项数列(an)满足a12+a22+…+an2=4n3−13,①
    则a12+a22+...+an−12=4n−13−13,②
    由①−②可得:当n≥2时,an2=4n−1,
    又a12=43−13=1满足上式,
    ∴an2=4n−1,(n≥1),
    又数列(an)为正项数列,
    则an=2n−1;
    (2)证明:由(1)可得bn=nan=n2n−1,
    则Sn=120+221+...+n2n−1,③
    则12Sn=121+222+...+n2n,④
    由③−④可得12Sn=1+12+122+...+12n−1−n2n,
    即12Sn=1−(12)n1−12−n2n,
    即Sn=4−2+n2n−1<4,
    故命题得证. 
    【解析】(1)已知正项数列(an)满足a12+a22+…+an2=4n3−13,①,则a12+a22+...+an−12=4n−13−13,②,两式相减求解即可;
    (2)由已知可得Sn=120+221+...+n2n−1,然后结合错位相减法及等比数列的求和公式求证即可.
    本题考查了利用数列递推式求数列的通项公式,重点考查了错位相减法求数列的前n项和,属中档题.

    20.【答案】(1)证明:连接AC交BQ于N,连接MN,

    因为AQ//BC,所以△ANQ∽△CNB,
    所以AQBC=ANNC=12,
    所以ANAC=13,又PM=13PC,
    所以PA//MN,
    因为PA⊄平面MQB,MN⊂平面MQB,
    所以PA//平面MQB;
    (2)解:连接BD,由题意△ABD,△PAD都是等边三角形,
    因为Q是AD中点,所以PQ⊥AD,BQ⊥AD,又PQ∩BQ=Q,
    所以AD⊥平面PQB,PQ=BQ= 3,PB=3,
    在△PQB中,cos∠PQB=3+3−92× 3× 3=−12,所以∠PQB=2π3,
    在平面PQB内作PT⊥QB于T,则∠PQT=π3,PT=PQsinπ3= 3× 32=32,QT=PQcosπ3= 3×12= 32,
    由AD⊥平面PQB,所以AD⊥PT,又AD∩BQ=Q,
    所以PT⊥平面ABCD,
    以点Q为原点,建立如图所示的空间直角坐标系,

    则Q(0,0,0),A(1,0,0),B(0, 3,0),C(−2, 3,0),D(−1,0,0),P(0,− 32,32),
    由PM=13PC,可得M(−23,0,1),所以QM=(−23,0,1),QB=(0, 3,0),
    设平面MQB的法向量m=(x,y,z),则QM⋅m=−23x+z=0,QB⋅m= 3y=0,
    可取x=3,y=0,z=2,则m=(3,0,2),
    直线PD的方向向量PD=(−1, 32,−32),
    设直线PD和平面MQB所成角为θ,则sinθ=|cos〈PD,m〉|=|PD⋅m|PD|×|m||=|−3−32× 13|=313 13,
    所以cosθ=2 1313,即直线PD和平面MQB所成角的余弦值等于2 1313. 
    【解析】(1)连接AC交BQ于N,连接MN,利用△ANQ∽△CNB,可得AN=1AC,进而可得PA//MN,从而根据线面平行的判断定理即可证明;
    (2)在平面PQB内作PT⊥QB于T,证明PT⊥平面ABCD,以点Q为原点,建立空间直角坐标系,设直线PD和平面MQB所成角为θ,利用向量法即可求解.
    本题考查了线面平行的证明和线面角的计算,属于中档题.

    21.【答案】解:(1)∵函数f(x)=(a−1)lnx+x+ax,其中x>0,
    ∴f′(x)=(a−1)1x+1−ax2=x2+(a−1)x−ax2=(x−1)(x+a)x2,
    令f′(x)=0,得x=1或x=−a,
    当a=−1时,f′(x)≥0,故函数f(x)在(0,+∞)单调递增,
    当a<−1时,当x∈(0,1)∪(−a,+∞)时,f′(x)>0,当x∈(1,−a)时,f′(x)<0,
    故函数f(x)在(0,1)和(−a,+∞)上单调递增,在(1,−a)上单调递减,
    当0<−a<1,即−10,当x∈(1,−a)时,f′(x)<0,
    故函数f(x)在(0,−a)和(1,+∞)上单调递增,在(−a,1)上单调递减,
    当−a≤0,即a≥0时,当x∈(0,1)时,f′(x)<0,当x∈(1,+∞)时,f′(x)>0,
    故函数f(x)在(1,+∞)上单调递增,在(0,1)上单调递减;
    综上所述,当a=−1时,函数f(x)在(0,+∞)单调递增,
    当a<−1时,函数f(x)在(0,1)和(−a,+∞)上单调递增,在(1,−a)上单调递减,
    当−1 当a≥0时,函数f(x)在(1,+∞)上单调递增,在(0,1)上单调递减.
    (2)对于任意x∈(1,e],都有f(x)>g(x)成立⇔对于任意x∈(1,e],f(x)−g(x)>0,
    即对于任意x∈(1,e],(a−1)lnx+x>0⇔对于任意x∈(1,e],a−1>−xlnx,
    设h(x)=−xlnx,其中x∈(1,e],
    则h′(x)=−lnx+1(lnx)2,
    ∵x∈(1,e],∴−lnx+1≥0,∴h′(x)≥0,
    ∴h(x)在(1,e]单调递增,
    ∴h(x)max=h(e)=−e,∴a−1>−e,
    即a>1−e,即实数a的取值范围是(1−e,+∞). 
    【解析】(1)先求出f′(x),再讨论a=−1,a<−1,−1 (2)由对于任意x∈(1,e],都有f(x)>g(x)成立等价于对于任意x∈(1,e],a−1>−xlnx,构造h(x)=−xlnx,其中x∈(1,e],由导数求出h(x)的最大值,即可得出a的取值范围.
    本题考查利用导数研究函数的单调性与最值,考查了逻辑推理、转化思想和运算能力,属于中档题.

    22.【答案】解:(1)由sinA+sinB=2sinC,得|BC|+|AC|=2|AB|=4>2=|AB|,
    则动点C的轨迹E是以A,B为焦点的椭圆,且去掉椭圆与x轴的交点,
    设椭圆的标准方程为x2a2+y2b2=1,(a>b>0),则2a=4,c=1,得a=2,b= 3,
    所以动点C的轨迹E的方程为x24+y23=1(y≠0).
    (2)直线MN的斜率不为0,设直线MN的方程为x=my+t,
    点M(x1,y1),N(x2,y2),把x=my+t代入椭圆方程x24+y23=1(y≠0),可得:(3m2+4)y2+6mty+3t2−12=0,
    Δ=36m2t2−4(3m2+4)(3t2−12)>0,化为t2<3m2+4,
    y1+y2=−6mt3m2+4,y1y2=3t2−123m2+4,
    ∵直线MP,NP关于x轴对称,
    ∴kPM+kPN=0,即y1x1−4+y2x2−4=0,
    且x1=my1+t,x2=my2+t,则y1(my2+t−4)+y2(my1+t−4)=0,
    即2my1y2+(t−4)(y1+y2)=0,
    即2m⋅3t2−123m2+4+(t−4)(−6mt3m2+4)=0,化简整理得t=1,
    此时x=my+t=my+1,故直线MN经过定点B(1,0).
    S△PMN=12|BP|⋅|y2−y1|=32 (y1+y2)2−4y1y2=32 36m2(3m2+4)2−4×(−9)3m2+4=18 m2+1(3m2+4)2,
    令m2+1=u>1,f(u)=m2+1(3m2+4)2=u(3u+1)2=19u+1u+6∈(0,116),
    则S△PMN∈(0,92). 
    【解析】(1)根据正弦定理,利用椭圆的定义进行求解即可.
    (2)设出直线方程,根据直线对称关系得到kPM+kPN=0,联立方程组,利用韦达定理以及设而不求思想进行转化求解即可.
    本题主要考查直线和圆锥曲线的位置关系,利用椭圆的定义求出椭圆方程,联立方程组,转化为一元二次方程,利用设而不求思想进行求解是解决本题的关键,是中档题.

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