2022-2023学年安徽省合肥市庐江县高二(下)期末数学试卷v
展开1.设集合A={1,2,6},B={2,4},C={x∈R|−1≤x≤5},则(A∪B)∩C=( )
A. {2}B. {1,2,4}
C. {1,2,4,6}D. {x∈R|−1≤x≤5}
2.复数i+2+ii(i为虚数单位)在复平面内对应的点位于( )
A. 第一象限B. 第二象限C. 第三象限D. 第四象限
3.算盘是我国一类重要的计算工具.如图是一把算盘的初始状态,自右向左前四位分别表示个位、十位、百位、千位,上面一粒珠子(简称上珠)代表5,下面一粒珠子(简称下珠)代表1,即五粒下珠的代表数值等于同组一粒上珠的代表数值,例如,个位拨动一粒上珠至梁上,十位未拨动,百位拨动一粒下珠至梁上,表示数字105,现将算盘的千位拨动一粒珠子至梁上,个位、十位、百位至多拨动一粒珠子至梁上,其它位置珠子不拨动.设事件A=“表示的四位数为偶数”,事件B=“表示的四位数大于5050”,则P(B|A)=( )
A. 15B. 512C. 23D. 56
4.f(x)是定义在R上的奇函数,且单调递减,若f(2−a)+f(4−a)<0,则a的取值范围是( )
A. a<1B. a<3C. a>1D. a>3
5.随机变量X∼B(100,p),且E(X)=20,则D(2X−1)=( )
A. 64B. 128C. 256D. 32
6.我国古代数学名著《九章算术》中记载:“刍甍者,下有袤有广,而上有袤无广,刍,草也.甍,屋盖也.”今有底面为正方形的屋脊形状的多面体(如图所示),下底面是边长为3的正方形,上棱EF=2,EF//平面ABCD,EF与平面ABCD的距离为32,该刍甍的体积为( )
A. 212B. 113C. 9D. 6
7.如图,正方形ABCD的边长为5,取正方形ABCD各边的中点E,F,G,H,作第2个正方形EFGH,然后再取正方形EFGH各边的中点I,J,K,L,作第3个正方形IJKL,依此方法一直继续下去,则从正方形ABCD开始,连续15个正方形的面积之和等于( )
A. 100[1−(12)15]B. 50[1−(12)15]C. 25[1−(12)15]D. 252[1−(12)15]
8.下列说法中正确的是( )
①设随机变量X服从二项分布B(6,12),则P(X=3)=516
②已知随机变量X服从正态分布N(2,σ2)且P(X<4)=0.9,则P(0
④E(2X+3)=2E(X)+3;D(2X+3)=2D(X)+3.
A. ①②③B. ②③④C. ②③D. ①③
二、多选题:本题共4小题,共20分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得5分,部分选对的得2分,有选错的得0分。
9.下列说法中正确的是( )
A. 分层随机抽样中,个体数量较少的层抽取的样本数量较少,这是不公平的
B. 正态分布N(1,9)在区间(−1,0)和(2,3)上取值的概率相等
C. 若两个随机变量的线性相关性越强,则相关系数r的值越接近于1
D. 若一组数据1、a、2、3的平均数是2,则这组数据的众数和中位数都是2
10.若(x+1x)n的展开式中第3项与第8项的系数相等,则展开式中二项式系数最大的项为( )
A. 第3项B. 第4项C. 第5项D. 第6项
11.已知随机变量X∼B(20,13),若使P(X=k)的值最大,则k等于( )
A. 5B. 6C. 7D. 8
12.已知函数y=f(x)的导函数f′(x)的图象如图所示,则下列判断正确的是( )
A. 函数y=f(x)在区间(−3,−12)内单调递增
B. 当x=−2时,函数y=f(x)取得极小值
C. 函数y=f(x)在区间(−2,2)内单调递增
D. 当x=3时,函数y=f(x)有极小值
三、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分。
13.设向量a=(1,−1),b=(m+1,2m−4),若a⊥b,则m=__________.
14.已知Cn0−4Cn1+42Cn2−43Cn3+⋯+(−1)n4nCnn=729,则n的值为__________.
15.某手机运营商为了拓展业务,现对该手机使用潜在客户进行调查,随机抽取国内国外潜在用户代表各100名,调查用户对是否使用该手机的态度,得到如图所示的等高条形图.根据等高图,__________(填“有”或“没有”)99.5%以上的把握认为持乐观态度和国内外差异有关.
(参考公式与数据:χ2=n(ad−bc)2(a+b)(c+d)(a+c)(b+d),其中n=a+b+c+d.)
16.根据以往的临床记录,某种诊断癌症的试验有如下的效果:若以A表示事件“试验反应为阳性”,以C表示事件“被诊断者患有癌症”,则有P(A|C)=0.95,P(A−|C−)=0.95,现在对自然人群进行普查,设被试验的人患有癌症的概率为0.005,即P(C)=0.005,则P(C|A)=______.(精确到0.001)
四、解答题:本题共6小题,共70分。解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤。
17.(本小题10分)
已知数列{an}是首项为2的等差数列,数列{bn}是公比为2的等比数列,且数列{an⋅bn}的前n项和为Sn=n⋅2n+1(n∈N*).
(1)求数列{an},{bn}的通项公式;
(2)设_____,求数列{cn}的前n项和为Tn.
①cn=anbn,②cn=1an⋅lg2bn,③cn=an+bn.从这三个条件中任选一个填入上面横线中,并回答问题.
18.(本小题12分)
△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知sin(A+C)=8sin2B2.
(1)求csB;
(2)若a+c=6,△ABC的面积为2,求b.
19.(本小题12分)
四棱锥P−ABCD中,底面ABCD是矩形,PA⊥平面ABCD,PA=AD=4,AB=2.以AC的中点O为球心AC为直径的球面交PD于点M,交PC于点N.
(1)求证:平面ABM⊥平面PCD;
(2)求直线CD与平面ACM所成的角的正弦值;
20.(本小题12分)
根据统计,某蔬菜基地西红柿亩产量的增加量y(百千克)与某种液体肥料每亩使用量x(千克)之间的对应数据的散点图,如图所示.
(1)依据数据的散点图可以看出,可用线性回归模型拟合y与x的关系,请计算相关系数r并加以说明(若|r|>0.75,则线性相关程度很高,可用线性回归模型拟合);
(2)求y关于x的回归方程,并预测液体肥料每亩使用量为12千克时,西红柿亩产量的增加量y约为多少?
附:相关系数公式r=i=1n(xi−x)(yi−y) i=1n(xi−x)2 i=1n(yi−y)2=i=1nxiyi−nx⋅y i=1nx i2−nx2 i=1nyi2−ny2,
参考数据: 0.3≈0.55, 0.9≈0.95.
回归方程y=bx+a中斜率和截距的最小二乘估计公式分别为:
b=i=1n(xi−x)(yi−y)i=1n(xi−x)2=i=1nxiyi−nx⋅yi=1nx i2−nx2,a=y−bx
21.(本小题12分)
已知椭圆C:9x2+y2=m2(m>0),直线l不过原点O且不平行于坐标轴,l与C有两个交点A,B,线段AB的中点为M.
(1)证明:直线OM的斜率与l的斜率的乘积为定值;
(2)若l过点(m3,m),延长线段OM与C交于点P,四边形OAPB能否为平行四边形?若能,求此时l的斜率;若不能,说明理由.
22.(本小题12分)
已知函数f(x)=lnx−x−m(m∈R).
(1)若函数f(x)有两个零点,求m的取值范围;
(2)证明:当m≥−3时,关于x的不等式f(x)+(x−2)ex<0在[12,1]上恒成立.
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解:集合A={1,2,6},B={2,4},C={x∈R|−1≤x≤5},
∴A∪B={1,2,4,6},
则(A∪B)∩C={1,2,4}.
故选:B.
利用并集定义求出A∪B,再由交集定义能求出(A∪B)∩C.
本题考查集合的运算,考查并集、补集定义、不等式性质等基础知识,考查运算求解能力,是基础题.
2.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查复数代数形式的乘除运算,考查复数的代数表示法及其几何意义,是基础题.
直接利用复数代数形式的乘除运算化简,求出复数所对应的点的坐标,进而得答案.
【解答】
解:∵i+2+ii=i+(2+i)(−i)−i2=i+1−2i=1−i,
∴复数i+2+ii在复平面内对应的点的坐标为(1,−1),位于第四象限.
故选D.
3.【答案】A
【解析】【分析】
本题主要考查了条件概率的概率公式,属于中档题.
根据题意,列举出所有基本事件,进而求出P(A),P(AB),再利用条件概率公式求解即可.
【解答】
解:算盘的千位拨动一粒珠子至梁上,个位、十位、百位至多拨动一粒珠子至梁上,其它位置珠子不拨动.
基本事件为:1000,1001,1005,1010,1050,1100,1500,5000,5001,5005,5010,5050,5100,5500共14种,
事件A=“表示的四位数为偶数”,则P(A)=1014=57,
事件B=“表示的四位数大于5050”,则P(AB)=214=17,
所以P(B|A)=P(AB)P(A)=15.
故选:A.
4.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查函数的单调性与奇偶性的综合应用,属于基础题.
先利用f(x)是定义在R上的奇函数,可得f(2−a)
解:∵f(x)是定义在R上的奇函数,∴fx=−f−x.
∵f(2−a)+f(4−a)<0,
∴f(2−a)
∴2−a>a−4
∴a<3
故选:B.
5.【答案】A
【解析】【分析】
本题考查二项分布期望与方差的求法,是基础题.利用二项分布期望公式易求得p,继而求得方差D(X),再利用方差的性质求解.
【解答】
解:由于X∼B(100,p),且E(X)=20,则100p=20,得p=0.2,D(X)=100p(1−p)=20×(1−0.2)=16,D(2X−1)=22D(X)=64.
故选:A.
6.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查空间几何体的体积,考查空间中线线、线面、面面间的位置关系等基础知识,考查空间想象能力和运算求解能力,是中档题.
作FN//AE,FM//ED,则多面体被分割为棱柱与棱锥两部分,由此能求出该刍甍的体积.
【解答】
解:如图,作FN//AE,FM//ED,分别交AB,CD于点N,M.
则多面体被分割为棱柱与棱锥两部分,
所以该刍甍的体积为:
VF−MNBC+VADE−NMF
=13S矩形NBCM⋅32+S直截面⋅2
=13×3×(3−2)×32+12×3×32×2=6.
故选:D.
7.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查等比数列前n项求和的应用,涉及归纳推理的应用,属于中等题.
设第n(n∈N*)个正方形的面积为Sn,其边长为an,分析数列{an}的通项公式,由此可得数列{Sn}的通项公式,进而求出{Sn}的前15项的和,即可得答案.
【解答】
解:根据题意,设第n(n∈N*)个正方形的面积为Sn,其边长为an,则第n个正方形的对角线长为 2an,
分析可得第n+1个正方形的边长为an+1= 22an,变形可得an+1an= 22,
故数列{an}是首项为a1=5,公比为 22的等比数列,则an=5⋅( 22)n−1,
故Sn=(an)2=252n−1,
当n=1时,S1=25,又Sn+1Sn=25⋅(12)n25⋅(12)n−1=12,
故数列{Sn}是首项为S1=25,公比为12的等比数列,
则S1+S2+S3+⋯+Sn=25[1−(12)n]1−12=50[1−(12)n]
即连续15个正方形的面积之和等于S1+S2+S3+⋯+S15=50[1−(12)15].
故选:B.
8.【答案】A
【解析】【分析】
本题考查正态分布、二项分布及条件概率的求法,是较易题.
由二项分布的概率公式求得概率判断①;由正态分布的对称性求得概率判断②;利用条件概率计算公式求得概率判断③;由期望与方差的计算公式判断④.
【解答】
解:①设随机变量X服从二项分布B(6,12),则P(X=3)=C63⋅(12)3⋅(1−12)3=516,故①正确;
②∵X服从正态分布N(2,δ2),∴正态曲线的对称轴是x=2,PX<2=0.5,
∵P(X<4)=0.9,∴P(2
∴P(A|B)=PABPB=29,故③正确;
④E(2X+3)=2E(X)+3,D(2X+3)=4D(X),故④不正确.
故选:A.
9.【答案】BD
【解析】【分析】
本题主要考查分层随机抽样,正态分布,样本相关系数,平均数,以及众数、中位数的定义,属于基础题.
对于A,结合分层抽样的定义,即可求解;
对于B,结合正态分布的对称性,即可求解;
对于C,结合相关系数的定义,即可求解;
对于D,结合平均数公式,以及众数、中位数的定义,即可求解.
【解答】
解:对于A,根据分层抽样的定义可知,对每个个体被抽取到的概率都是相同的,故A错误;
对于B,正态分布N(1,9)的曲线关于x=1对称,区间(−1,0)和(2,3)与对称轴距离相等,所以在两个区间上的概率相等,B正确;
对于C,两个随机变量的线性相关性越强,则相关系数|r|的值越接近于1,C错误;
对于D,一组数据1、a、2、3的平均数是2,
则1+a+2+34=2,解得a=2,故该组数据的众数和中位数均为2,D正确.
故选:BD.
10.【答案】CD
【解析】【分析】
本题考查了二项式定理的运用;注意区分二项式系数与项的系数;本题的二项式系数与项的系数相等.
由已知展开式中第3项与第8项的系数相等求二项式指数,然后求二项式系数最大项.
【解答】
解:∵(x+1x)n的展开式中第3项与第8项的系数相等,
∴∁n2=∁n7;
所以n=9,则展开式中二项式系数最大的项为第五项和第六项;
故选:CD.
11.【答案】BC
【解析】【分析】
本题主要考查二项分布的概率公式,属于中档题.
根据已知条件,结合二项分布的概率公式,即可求解.
【解答】
解:P(X=k+1)P(X=k)=C20k+1(13)k+1(23)20−k−1C20k(13)k(23)20−k=20−k2k+2>1,解得k<6,
当k<6时,P(X=k+1)>P(X=k),
当k=6时,P(X=7)=P(X=6),
当k>6时,P(X=k+1)
所以P(X=6)和P(X=7)的值最大.
故选:BC.
12.【答案】BC
【解析】解:由函数y=f(x)的导函数f′(x)的图象可知,
对于A,函数y=f(x)在区间(−3,−12)内的导数值有正有负,故y=f(x)在区间(−3,−12)内有增有减,故A不正确;
对于B,当x=−2时,其左侧的导数小于0,其右侧的导数大于0,故函数y=f(x)在x=−2处取得极小值,故B正确;
对于C,当x∈(−2,2)时,恒有f′(x)>0,则函数y=f(x)在区间(−2,2)上单调递增,故C正确;
对于D,当x=3时,f′(x)≠0,故D不正确.
故选:BC.
观察函数y=f(x)的导函数f′(x)的图象,可对四个选项逐一分析,得到答案.
本题考查利用导数研究函数的单调性与极值,考查识图能力与逻辑推理能力,属于中档题.
13.【答案】5
【解析】【分析】
本题考查了向量的垂直的条件和向量数量积的运算,属于基础题.
根据向量垂直的条件可得关于m的方程,解之可得结果.
【解答】
解:向量a=(1,−1),b=(m+1,2m−4),若a⊥b,
则a⋅b=m+1−(2m−4)=−m+5=0,
则m=5.
故答案为:5.
14.【答案】6
【解析】【分析】
本题考查组合及组合数公式,考查二项式定理的应用,是基础题.
由已知等式结合二项式定理即可求解n值.
【解答】
解:由Cn0−4Cn1+42Cn2−43Cn3+⋯+(−1)n4nCnn=729,
得Cn0⋅1n⋅(−4)0+Cn1⋅1n−1⋅(−4)1+Cn2⋅1n−2⋅(−4)2+...+Cnn⋅10⋅(−4)n=729,
则(1−4)n=729,即(−3)n=729=(−3)6,
解得:n=6.
故答案为:6.
15.【答案】有
【解析】【分析】
本题考查独立性检验,考查学生对数据的分析与处理能力,属于基础题.
先列出2×2列联表,再根据公式计算出χ2的观测值,并与附表中的数据进行对比即可作出判断.
【解答】
解:由题填写2×2列联表如下,
χ2=200×(60×60−40×40)2100×100×100×100=8>7.879,
所以有99.5%以上的把握认为持乐观态度和国内外差异有关.
故答案为:有.
16.【答案】0.087
【解析】解:∵P(A|C)=0.95,
∴P(A|C−)=1−P(A−|C−)=0.05,
∵P(C)=0.005,
∴P(C−)=0.995,
由全概率公式可得,P(A)=P(A|C)P(C)+P(A|C−)P(C−),
∵P(AC)=P(C|A)P(A)=P(A|C)P(C),
∴P(C|A)=P(A|C)P(C)P(A|C)P(C)+P(A|C−)P(C−)=0.95××0.005+0.05×0.995=19218≈0.087.
故答案为:0.087.
根据已知条件,结合条件概率公式,以及全概率公式,即可求解.
本题主要考查条件概率公式,以及全概率公式,属于基础题.
17.【答案】解:(1)由题意,设等差数列{an}的公差为d,
则an=2+(n−1)d,bn=b1⋅2n−1,
当n=1时,S1=a1×b1=2×b1=1×22=4,解得b1=2,
∴bn=2⋅2n−1=2n,n∈N*,
当n=2时,S2=2×23=16,
即a1b1+a2b2=4+(2+d)×4=16,解得d=1,
∴an=2+1×(n−1)=n+1,n∈N*.
(2)方案一:选择条件①
由(1)可得,cn=anbn=n+12n,
则Tn=c1+c2+⋅⋅⋅+cn=221+322+423+⋅⋅⋅+n+12n,
12Tn=222+323+424+⋯+n+12n+1,
两式相减,
可得12Tn=22+122+123+124+⋯+12n−n+12n+1
=1+14×(1−12n−1)1−12−n+12n+1
=32−n+32n+1,
∴Tn=3−n+32n.
方案二:选择条件②
由(1)可得,cn=1an⋅lg2bn=1n⋅(n+1)=1n−1n+1,
则Tn=c1+c2+c3+⋅⋅⋅+cn
=1−12+12−13+13−14+⋯+1n−1n+1
=1−1n+1
=nn+1.
方案三:选择条件③
由(1)可得,cn=an+bn=n+1+2n,
则Tn=c1+c2+⋅⋅⋅+cn
=(2+21)+(3+22)+⋅⋅⋅+[(n+1)+2n]
=[2+3+⋅⋅⋅+(n+1)]+(21+22+⋅⋅⋅+2n)
=(2+n+1)n2+2×(1−2n)1−2
=n22+32n+2n+1−2.
【解析】本题主要考查等差数列与等比数列的基本运算,错位相减法,裂项相消法,分组求和法,属中档题.
(1)先设等差数列{an}的公差为d,再根据等差数列与等比数列的通项公式写出数列{an},{bn}的表达式,然后将n=1代入数列{an⋅bn}的前n项和Sn的表达式可推导出数列{bn}的首项b1的值,即可计算出等比数列{bn}的通项公式,再将n=2代入数列{an⋅bn}的前n项和Sn的表达式可推导出公差d的值,即可计算出等差数列{an}的通项公式;
(2)在选择条件①的情况下,先根据第(1)题的结果计算出数列{cn}的通项公式,再运用错位相减法即可计算出前n项和Tn;在选择条件②的情况下,先根据第(1)题的结果计算出数列{cn}的通项公式,再运用裂项相消法即可计算出前n项和Tn;在选择条件③的情况下,先根据第(1)题的结果计算出数列{cn}的通项公式,再运用分组求和法,以及等差数列与等比数列的求和公式即可计算出前n项和Tn.
18.【答案】解:(1)sin(A+C)=8sin2B2,
∴sinB=4(1−csB),
∵sin2B+cs2B=1,
∴16(1−csB)2+cs2B=1,
∴16(1−csB)2+cs2B−1=0,
∴16(csB−1)2+(csB−1)(csB+1)=0,
∴(17csB−15)(csB−1)=0,
∴csB=1517;
(2)由(1)可知sinB=817,
∵S△ABC=12ac⋅sinB=2,
∴ac=172,
∴b2=a2+c2−2accsB=a2+c2−2×172×1517
=a2+c2−15=(a+c)2−2ac−15=36−17−15=4,
∴b=2.
【解析】本题考查了三角形的内角和定理,降幂公式,三角形的面积公式,余弦定理,属于中档题.
(1)利用三角形的内角和定理可知A+C=π−B,再利用诱导公式化简sin(A+C),利用降幂公式化简8sin2B2,结合sin2B+cs2B=1,求出csB.
(2)由(1)可得sinB=817,利用三角形面积公式求出ac的值,再利用余弦定理变形即可求出b.
19.【答案】解:(1)证明:因为底面ABCD是矩形,则CD⊥AD,
又因为PA⊥平面ABCD,PA⊂平面PAD,
所以平面PAD⊥平面ABCD,
又平面PAD∩平面ABCD=AD,CD⊂平面ABCD,
所以CD⊥平面PAD,又AM⊂平面PAD,
所以CD⊥AM,
因为AC的中点O为球心AC为直径的球面交PD于点M,
可知AM⊥CM,又CM∩CD=C,CM⊂平面PCD,CD⊂平面PCD,
所以AM⊥平面PCD,
又AM⊂平面ABM,
可证得平面ABM⊥平面PCD;
(2)因为PA⊥平面ABCD,AD⊂平面ABCD,所以PA⊥AD,由勾股定理得PD= 42+42=4 2,
由(1)可得AM⊥PD,因为PA=AD=4,所以AM=DM=12PD=12×4 2=2 2,
作DE⊥MC交于E,因为AM⊥平面PCD,AM⊂平面ACM,
所以平面ACM⊥平面PCD,平面ACM∩平面PCD=CM,DE⊂平面PCD,
所以DE⊥平面ACM,
则∠ECD为CD与平面ACM所成的角,
所以sin∠ECD=DECD,
在△CDM中,MD=2 2,CD=AB=2,DE⋅CM=CD⋅MD,且CM= CD2+DM2= 4+8=2 3,
可得DE=2 63,
所以sin∠ECD=DECD=2 632= 63.
所以直线CD与平面ACM所成的角的正弦值为 63.
【解析】本题考查面面垂直的证法及线面角的求法,属于中档题.
(1)由题意可证得AM⊥CM,CD⊥面PAD,进而可证得CD⊥AM,再由线面垂直的条件可证得结AM⊥平面PCD,进而可证得结论;
(2)作DE⊥MC交于E,可证得∠ECD为CD与平面ACM所成的角,由题意可得sin∠ECD的值.
20.【答案】解:(1)由已知数据可得x=2+4+5+6+85=5,
y=3+4+4+4+55=4.
∴i=15(xi−x)(yi−y)=(−3)×(−1)+(−1)×0+0×0+1×0+3×1=6,
i=15(xi−x)2= (−3)2+(−1)2+02+12+32=2 5,
i=15(yi−y)2= (−1)2+02+02+02+12= 2,
∴相关系数r=i=15(xi−x)(yi−y) i=15(xi−x)2 i=15(yi−y)2=62 5⋅ 2= 910≈0.95.
∵r>0.75,∴可用线性回归模型拟合y与x的关系;
(2)b=i=15(xi−x)(yi−y)i=15(xi−x)2=620=0.3.
a=y−bx=4−5×0.3=2.5,
∴回归方程为y=0.3x+2.5,
当x=12时,y=0.3×12+2.5=6.1,
即当液体肥料每亩使用量为12千克时,西红柿亩产量的增加量约为6.1百千克.
【解析】本题考查相关关系强弱的判定,考查线性回归方程的求法,考查计算能力,是中档题.
(1)由已知表格中的数据求得相关系数,结合r>0.75,可得可用线性回归模型拟合y与x的关系;
(2)求出b与a的值,得到线性回归方程,取x=12求得y值即可.
21.【答案】解:(1)设直线l:y=kx+b,(k≠0,b≠0),A(x1,y1),B(x2,y2),M(xM,yM),
将y=kx+b代入9x2+y2=m2(m>0),得(k2+9)x2+2kbx+b2−m2=0,
则判别式△=4k2b2−4(k2+9)(b2−m2)>0,
则x1+x2=−2kb9+k2,则xM=x1+x22=−kb9+k2,yM=kxM+b=9b9+k2,
于是直线OM的斜率kOM=yMxM=−9k,
即kOM⋅k=−9,
∴直线OM的斜率与l的斜率的乘积为定值.
(2)四边形OAPB能为平行四边形.
∵直线l过点(m3,m),
∴由判别式△=4k2b2−4(k2+9)(b2−m2)>0,
即k2m2>9b2−9m2,
∵b=m−k3m,
∴k2m2>9(m−k3m)2−9m2,
即k2>k2−6k,
即6k>0,
则k>0,
∴l不过原点且与C有两个交点的充要条件是k>0,k≠3,
由(1)知OM的方程为y=−9kx,
设P的横坐标为xP,
由y=−9kx9x2+y2=m2得xP2=k2m29k2+81,即xP=±km3 9+k2,
将点(m3,m)的坐标代入l的方程得b=m(3−k)3,
即l的方程为y=kx+m(3−k)3,
将y=−9kx,代入y=kx+m(3−k)3,
得kx+m(3−k)3=−9kx
解得xM=k(k−3)m3(9+k2),
四边形OAPB为平行四边形当且仅当线段AB与线段OP互相平分,即xP=2xM,
于是±km3 9+k2=2×k(k−3)m3(9+k2),
解得k1=4− 7或k2=4+ 7,
∵ki>0,ki≠3,i=1,2,
∴当l的斜率为4− 7或4+ 7时,四边形OAPB能为平行四边形.
【解析】(1)联立直线方程和椭圆方程,求出对应的直线斜率即可得到结论.
(2)四边形OAPB为平行四边形当且仅当线段AB与线段OP互相平分,即xP=2xM,建立方程关系即可得到结论.
本题主要考查直线和圆锥曲线的相交问题,联立方程组转化为一元二次方程,利用根与系数之间的关系是解决本题的关键.综合性较强,难度较大.
22.【答案】解:(1)令f(x)=lnx−x−m=0,∴m=lnx−x,x>0,
令g(x)=lnx−x,∴g′(x)=1x−1=1−xx,
∴x∈(0,1)时,g′(x)>0;x∈(1,+∞)时,g′(x)<0,
∴g(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
且x→0时,g(x)→−∞,x→+∞时,g(x)→−∞,
∴要使函数f(x)有两个零点,则m
(2)证:要证f(x)+(x−2)ex<0,∴m>(x−2)ex+lnx−x,
设h(x)=(x−2)ex+lnx−x,x∈12,1,
h′x=x−1ex−1x,设μx=ex−1x,μ′x=ex+1x2>0,
∴μ(x)在12,1上单调递增,而μ12= e−2<0,μ(1)=e−1>0,
∴∃x0∈(12,1),使得μ(x0)=0,即ex0=1x0,∴x0=−lnx0,
且x∈12,x0时μx<0,则h′x>0;x∈x0,1时μx>0,则h′x<0.
∴h(x)在(12,x0)单调递增,在(x0,1)单调递减,
∴hxmax=hx0=x0−2ex0+lnx0−x0
=1−21x0+x0,
∴x0∈12,1,∴1x0+x0∈2,52,∴−4<1−2(1x0+x0)<−3
∴m≥−3时,关于x的不等式f(x)+(x−2)ex<0在12,1上恒成立.
【解析】本题考查导数知识的运用,考查函数的单调性与最值,考查函数的零点,考查分类讨论的数学思想,属于中档题.
(1)可得m=lnx−x,令g(x)=lnx−x,可得g(x)在(0,1)单调递增,在(1,+∞)单调递减,则m
0.05
0.01
0.005
0.001
xα
3.841
6.635
7.879
10.828
乐观
不乐观
总计
国内代表
60
40
100
国外代表
40
60
100
总计
100
100
200
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