![2024年江西省五市九校协作体高考数学第二次联考试卷(含详细答案解析)01](http://www.enxinlong.com/img-preview/3/3/15825500/0-1717548588237/0.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
![2024年江西省五市九校协作体高考数学第二次联考试卷(含详细答案解析)02](http://www.enxinlong.com/img-preview/3/3/15825500/0-1717548588284/1.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
![2024年江西省五市九校协作体高考数学第二次联考试卷(含详细答案解析)03](http://www.enxinlong.com/img-preview/3/3/15825500/0-1717548588319/2.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
2024年江西省五市九校协作体高考数学第二次联考试卷(含详细答案解析)
展开1.已知1+i是实系数方程x2+ax+b=0的一个根.则a+b=( )
A. 4B. −4C. 0D. 2
2.设集合M={x| x−1<2},N={x|x2−2x−3≤0}.则M∩N=( )
A. {x|−1≤x≤5}B. {x|1≤x≤3}C. {x|−1≤x≤3}D. {x|1≤x<5})
3.设Sn是等差数列{an}的前n项和,且S12−S5=21,则S17=( )
A. 17B. 34C. 51D. 68
4.若抛物线x2=8y上一点P(x0,y0)到焦点的距离是该点到x轴距离的2倍,则y0=( )
A. 12B. 2C. 1D. 2
5.将1个0,2个1,2个2随机排成一行,则2个1不相邻的概率为( )
A. 35B. 45C. 25D. 15
6.已知函数f(x)=asin2ωx+cs2ωx(ω>0)图象的对称轴方程为x=kπ+π4,(k∈Z).则f(a4π)=( )
A. 22B. − 22C. 2D. − 2
7.已知正四面体S−ABC棱长为4,半径为12的球与侧面SAB、SAC、BAC都相切,则该球心到棱AB的距离为( )
A. 33B. 32C. 63D. 62
8.若点P既在直线l:x−y+2=0上,又在椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)上,C的左、右焦点分别为F1,F2,|F1F2|=2,且∠F1PF2的平分线与l垂直,则C的长轴长为( )
A. 102B. 10C. 102或 104D. 10或 102
二、多选题:本题共3小题,共18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6分,部分选对的得2分,有选错的得0分。
9.已知e1、e2是夹角为π3的单位向量.a=2e1−e2,b=e1−e2.下列结论正确的有( )
A. |a|= 3B. a⋅b=−32
C. ⟨a,b⟩=π3D. a在b方向上的投影数量为32
10.在平面直角坐标系xOy中,A(−2,0),B(4,0).点P满足|PA||PB|=12,设点P的轨迹为C.下列结论正确的是( )
A. C的方程(x+4)2+y2=9
B. 在x轴上存在异于A、B的两定点D、E,使|PD||PE|=12
C. 当A、B、P三点不共线时,射线PO是∠APB的平分线
D. 在C上不存在点M,使|MO|=2|MA|
11.已知定义在R上的连续函数f(x),其导函数为f′(x),且f(0)=e,f(12)=1,函数y=f′(x+12)为奇函数,当x>12时f′(x)>f(x),则( )
A. f(1)=eB. f(2)>e2
C. ∃x0∈R,f(x0)<1D. f(e0.1)>f(−ln1.1)
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分。
12.(2−xy)(x−y)7的展开式中x4y3的系数为______.
13.记△ABC的内角A、B、C的对边分别为a、b、c,若a+ba+c=sinC−A2sinC+A2,则ca+cb的最小值为______.
14.若实数a,b,c满足条件:ea−b+c+ea+b−c=2e2(a−1),则abca4+b4+c4的最大值是______.
四、解答题:本题共5小题,共77分。解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤。
15.(本小题13分)
从集合{1,2,3,4,5}的所有非空子集中,等可能地取出m个.
(1)若m=1,求所取子集的元素既有奇数又有偶数的概率;
(2)若m=2,记所取子集的元素个数之差为ξ,求ξ的分布列及数学期望E(ξ).
16.(本小题15分)
已知函数f(x)=lnx−a(x−1),其中a∈R.
(1)若a=1,求函数f(x)的增区间;
(2)若f(x)在(0,1]上的最大值为0.求a的取值范围.
17.(本小题15分)
如图,三棱柱ABC−A1B1C1中,侧面BB1C1C为菱形,AC⊥AB1,AB=BC.
(1)求证:BC1⊥平面AB2C;
(2)若AB⊥B1C,∠CBB1=60∘,求二面角B1−AA1−C1的余弦值.
18.(本小题17分)
我们约定,如果一个椭圆的长轴和短轴分别是另一条双曲线的实轴和虚轴,则称它们互为“姊妺”圆锥曲线.已知椭圆C1:x24+y2b2=1(0(1)求双曲线C2的方程;
(2)设过点G(4,0)的动直线l交双曲线C2右支于A,B两点,若直线AM,BN的斜率分别为kAM,kBN.
(i)试探究kAM与kBN的比值kAMkBN是否为定值.若是定值,求出这个定值;若不是定值,请说明理由;
(ii)求w=kAM2+23kBN的取值范围.
19.(本小题17分)
若存在常数t,使得数列{an}满足an+1−a1a2a3…an=t(n≥1,n∈N),则称数列{an}为“H(t)数列”.
(1)判断数列:1,2,3,8,49是否为“H(1)数列”,并说明理由;
(2)若数列{an}是首项为2的“H(t)数列”,数列{bn}是等比数列,且{an}与{bn}满足i=1nai2=a1a2a3⋯an+lg2bn,求t的值和数列{bn}的通项公式;
(3)若数列{an}是“H(t)数列”,Sn为数列{an}的前n项和,a1>1,t>0,试比较lnan与an−1的大小,并证明t>Sn+1−Sn−eSn−n.
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解:1+i是实系数方程x2+ax+b=0的一个根,
则(1+i)2+a(1+i)+b=0,即2i+a+ai+b=0,即a+2=0a+b=0.
故选:C.
根据已知条件,将1+i代入方程中,再结合复数相等的条件,即可求解.
本题主要考查复数的运算,属于基础题.
2.【答案】B
【解析】解:M={x| x−1<2}={x|1≤x<5},N={x|x2−2x−3≤0}={x|−1≤x≤3},
则M∩N={x|1≤x≤3}.
故选:B.
先求出集合M,N,然后结合集合的交集运算即可求解.
本题主要考查了集合的交集运算,属于基础题.
3.【答案】C
【解析】解:等差数列{an}中,S12−S5=a6+a7+…+a11+a12=7a9=21,
所以a9=3,
则S17=17(a1+a17)2=17a9=51.
故选:C.
由已知结合等差数列的性质及求和公式即可求解.
本题主要考查了等差数列的性质及求和公式的应用,属于基础题.
4.【答案】D
【解析】解:因为P(x0,y0)到焦点的距离d=y0+2,则y0+2=2y0,解得y0=2.
故选:D.
利用抛物线的性质结合已知条件,求解即可.
本题考查抛物线的简单性质的应用,是基本知识的考查,基础题.
5.【答案】A
【解析】解:将1个0,2个1,2个2随机排成一行,共有A55=120种排法,
再将1个0,2个2三个数进行全排列共有A33=6种排列,
则2个1不相邻的排法有6×A42=72种排法,
则2个1不相邻的概率为72120=35.
故选:A.
先将1个0,2个2三个数进行全排列,再利用插空法得到2个1不相邻情况,再利用古典概型可解.
本题考查古典概型相关知识,属于基础题.
6.【答案】C
【解析】解:函数f(x)=asin2ωx+cs2ωx= a2+1sin(2ωx+φ),tanφ=1a,
因为f(x)图象的对称轴方程为x=kπ+π4(k∈Z),则两个相邻的对称轴相距π,
所以f(x)的最小正周期T=2π2ω=2π,得ω=12,
所以f(x)=asinx+csx,
由f(x)图象的对称轴方程为x=kπ+π4(k∈Z),
得f(2kπ+π2−x)=f(x),令x=0,则f(2kπ+π2)=f(0)(k∈Z),
所以asin(2kπ+π2)+cs(2kπ+π2)=asin0+cs0(k∈Z),得a=1,
所以f(x)=sinx+csx,
则f(a4π)=f(π4)=sinπ4+csπ4= 2.
故选:C.
利用辅助角公式,结合三角函数的性质可得ω,进而求得a,从而代入求解即可.
本题主要考查三角函数的图象和性质,根据题意求出函数的解析式是解决本题的关键,属于中档题.
7.【答案】B
【解析】解:如图,设A在底面正三角形ABS的射影为H,连接CH∩SB于点E,
则H为正三角形ABS的中心,E为SB的中点,
根据对称性可知:满足题意的球的球心O在AH上,且球O与平面ASB的切点F在AE上,
∴球O的半径为OF=12,又易知EH=13CE=13AE,
∴sin∠EAH=EHAE=13,∴AO=OFsin∠EAH=12×3=32,
又易知BH=23CE=23× 32AB= 33AB,
∴sin∠BAH=BHAB= 33,
∴该球心O到棱AB的距离为OG=AO×sin∠BAH=32× 33= 32.
故选:B.
作出图形,找到球心位置,再解三角形,即可求解.
本题考查正四面体的内切球问题,点到直线的距离的求解,化归转化思想,属中档题.
8.【答案】B
【解析】解:过点F1、F2分别作F1N、F2M垂直直线l于点N、M,
作∠F1PF2的平分线PH与x轴交于H,
由|F1F2|=2,故F1(−1,0)、F2(1,0),
则|F1N|=|−1+2| 1+1= 22,|F2M|=|1+2| 1+1=3 22,
由PH⊥l且PH为∠F1PF2的平分线,故∠F1PH=∠F2PH,
故∠F1PN=∠F2PM,
又F1N⊥l、F2M⊥l,故△F1PN与△F2PM相似,
故|F1N||F2M|=|NP||MP|=|PF1||PF2|= 223 22=13,
由l:x−y+2=0,令y=0,则x=−2,
故直线l与x轴交于点G(−2,0),故|NG|= 12−( 22)2= 22,
|MG|= 32−(3 22)2=3 22,故|MN|=3 22− 22= 2,
由|F1N||F2M|=|NP||MP|=|PF1||PF2|=13,
故|NP|=14|MN|= 24,|MP|=34|MN|=3 24,
故|PF1|= ( 22)2+( 24)2= 104,|PF2|= (3 22)2+(3 24)2=3 104,
由椭圆定义可知,|PF1|+|PF2|=2a,故2a= 104+3 104= 10,
即C的长轴长为 10.
故选:B.
过点F1、F2分别作F1N、F2M垂直直线l于点N、M,由∠F1PF2的平分线与l垂直可得∠F1PN=∠F2PM,即可得△F1PN与△F2PM相似,结合点到直线的距离可得相似比,从而可求出|PF1|、|PF2|,结合椭圆定义即可得长轴长.
本题主要考查椭圆的性质,考查运算求解能力,属于中档题.
9.【答案】AD
【解析】解:因为e1、e2是夹角为π3的单位向量,所以e1⋅e2=|e1||e2|csπ3=12,
对于A,|a|= (2e1−e2)2= 4e12−4e1⋅e2+e22= 4−4×12+1= 3,故A正确;
对于B,a⋅b=(2e1−e2)⋅(e1−e2)=2e12−3e1⋅e2+e22=2−3×12+1=32,故B错误;
对于C,|b|= (e1−e2)2= e12−2e1⋅e2+e22= 1−2×12+1=1,
所以cs=a⋅b|a||b|=32 3×1= 32,又∈[0,π],所以=π6,故C错误;
对于D,a在b方向上的投影数量为a⋅b|b|=32,故D正确.
故选:AD.
由平面向量的数量积与夹角的定义,模的求法,投影数量的求法逐一判断各选项即可.
本题考查平面向量的数量积与夹角,属于基础题.
10.【答案】BCD
【解析】解:设点P(x,y),则|PA||PB|= (x+2)2+y2 (x−4)2+y2=12,化简整理得x2+y2+8x=0,
即(x+4)2+y2=16,故A错误;
假设在x轴上存在异于A,B的两定点D,E,
使得|PD||PE|=12,设D(m,0),E(n,0),
则|PD||PE|= (x−m)2+y2 (x−n)2+y2=12,
化简整理得3x2+3y2−(8m−2n)x+4m2−n2=0,
由点P的轨迹方程为x2+y2+8x=0得8m−2n=−244m2−n2=0,
解得m=−6n=−12或m=−2n=4,
因为点D,E异于点A,B,所以D(−6,0),E(−12,0),所以假设成立,故B正确;
由于cs∠APO=|AP|2+|PO|2−|AO|22|AP||PO|,cs∠BPO=|BP|2+|PO|2−|BO|22|BP||PO|,
只需证明cs∠APO=cs∠BPO,
即证|AP|2+|PO|2−|AO|22|AP||PO|=|BP|2+|PO|2−|BO|22|BP||PO|,
化简整理得|PO|2=2|AP|2−8,又P(x,y),
则|PO|2=x2+y2,2|AP|2−8=2x2+8x+2y2=(x2+8x+y2)+(x2+y2)=x2+y2=|PO|2,
则cs∠APO=cs∠BPO,故C正确;
设M(x0,y0),由|MO|=2|MA|得 x02+y02=2 (x0+2)2+y02,
整理得3x02+3y02+16x0+16=0①,
又点M在C上,故满足x02+y02+8x0=0②,
联立①②,解得x0=2,y0无实数解,故D正确.
故选:BCD.
设点P(x,y),根据|PA||PB|=12求出P的轨迹方程可判断A;假设在x轴上存在异于A,B的两定点D,E使得|PD||PE|=12,设D(m,0),E(n,0),根据|PD||PE|=12,点P的轨迹方程求出m,n可判断B;由cs∠APO=cs∠BPO利用余弦定理可判断C;设M(x0,y0),由|MO|=2|MA|,点M在C上解得x=0,y无实数解可判断D.
本题考查了点的轨迹方程和余弦定理的应用,属于难题.
11.【答案】ABD
【解析】解:A项,∵f(0)=e,f(12)=1,y=f′(x+12)为奇函数,
∴函数y=f(x+12)为偶函数,则f(x+12)=f(−x+12),
∴f(1)=f(0)=e,故A正确;
B项,令g(x)=f(x)ex,当x>12时,g′(x)=f′(x)ex−f(x)exe2x=f′(x)−f(x)ex>0,
∴g(x)在(12,+∞)上单调递增,
∴g(2)=f(2)e2>g(1)=f(1)e1=ee=1,f(2)>e2,B正确;
C项,∵当x>12时,g(x)=f(x)ex>g(12)=f(12)e12=1e12>0,
∴f′(x)>f(x)>0,f(x)在(12,+∞)上单调递增,
又f(x+12)=f(−x+12)⇒f(x)的图象关于直线x=12对称,
∴f(x)在(−∞,12)上单调递减,则f(x)在x=12取得最小值为1,
∴不存在x0∈R,f(x0)<1,C错误;
D项,令h(x)=ex−x(x>0),则h′(x)=ex−1>0,h(x)单调递增,
h(x)=ex−x>h(0)=e0−0=1,即ex>x+1(x>0),
∴e0.1>1+0.1=1.1⇒e0.1−12>1.1−12=0.6,
令φ(x)=ln(1+x)−x(x>0),则φ′(x)=11+x−1=−x1+x<0,φ(x)单调递减.
φ(x)=ln(1+x)−x<φ(0)=ln(1+0)−0⇒ln(1+x)
∴ln1.1=ln(1+0.1)<0.1⇒12−(−ln1.1)<12+0.1=0.6,
∴e0.1与12的差大于12与−ln1.1的差,
又函数f(x)的图象关于x=12对称,当x>12时,函数f(x)单调递增,
∴f(e0.1)>f(−ln1.1),D正确;
故选:ABD.
对于A:由y=f(x+12)为偶函数,得f(x)的图象关于直线x=12对称,即可判断A是否正确;
对于B:令g(x)=f(x)ex,求导分析单调性,可得g(2)>g(1),即可判断B是否正确;
对于C:f(x)在(12,+∞)上单调递增,f(x)在(−∞,12)上单调递减,则f(x)在x=12取得最小值为1,即可判断C是否正确;
对于D:e0.1与12的差大于12与−ln1.1的差,又函数f(x)的图象关于x=12对称,当x>12时,函数f(x)单调递增,则f(e0.1)>f(−ln1.1),即可判断D是否正确.
本题考查导数的综合应用,解题中注意转化思想的应用,属于难题.
12.【答案】−105
【解析】解:根据题意,(x−y)7展开式的通项公式为Tr+1=C7rx7−r(−x)r,
则令r=3,T4=C73x4(−y)3=−35x4y3,
令r=4,T5=C74x3(−y)4=35x3y4,
则(2−xy)(x−y)7的展开式中x4y3的系数为2×(−35)+(−1)×35=−105.
故答案为:−105.
写出(x−y)7展开式的通项公式即可解.
本题考查二项式定理相关知识,属于中档题.
13.【答案】2 3
【解析】解:由正弦定理得,a+ba+c=sinA+sinBsinA+sinC,
又a+ba+c=sinC−A2sinC+A2,
所以sinA+sinBsinA+sinC=sinC−A2sinC+A2,
因为sinA+sinC=2sinC+A2csC−A2,
所以sinA+sinB=2sinC+A2csC−A2⋅sinC−A2sinC+A2=sin(C−A),
因为sinB=sin(π−B)=sin(C+A),
所以sinA+sinAcsC+sinCcsA=sinCcsA−sinAcsC,
所以sinA=−2csCsinA,
因为00,
故csC=−12,
又0
记T=ca+cb=c(a+b)ab,
则T2=c2ab⋅(a+b)2ab=(ab+ba+1)(ab+ba+2),
因为a>0,b>0,
所以ba+ab≥2 ba⋅ab=2,当且仅当ba=ab,即a=b时,等号成立,
即ba+ab≥2,
故T2≥3×4=12,则T≥2 3.
故答案为:2 3.
由已知结合正弦定理及和差化积公式,和差角公式进行化简可求C,然后结合余弦定理及基本不等式即可求解.
本题主要考查了正弦定理,余弦定理,和差角公式,和差化积公式在求解三角形中的应用,属于中档题.
14.【答案】 28
【解析】解:利用均值不等式得2e2(a−1)=ea−b+c+ea+b−c≥2 ea−b+c⋅ea+b−c=2ea,
即ea−2≤a−1,当且仅当a−b+c=a+b−c,即b=c时等号成立,
又ea−2≥a−2+1=a−1(ex≥x+1),所以ea−2=a−1,
所以a−2=0,a−b+c=a+b−c,
即a=2,b=c,
所以abca4+b4+c4=b2b4+8=1b2+8b2≤12 8= 28,
当且仅当b= 2 2时,取得等号.
故abca4+b4+c4的最大值是 28.
证明:ex≥x+1,
令f(x)=ex−x−1,则f′(x)=ex−1,
当f′(x)>0时,x>0,当f′(x)<0时,x<0,
即f(x)在(−∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,
所以f(x)min=f(0)=0,
即ex−x−1≥0,即ex≥x+1.
故答案为: 28.
对ea−b+c+ea+b−c用基本不等式以及ex≥x+1,得ea−2=a−1,即可a=2,b=c,代入目标式利用基本不等式求最值.
本题主要考查了基本不等式,函数的单调性在函数最值求解中的应用,属于中档题.
15.【答案】解:(1)当m=1时,记事件A:“所取子集的元素既有奇数又有偶数”.
则集合{1,2,3,4,5}的非空子集数为25−1=31,
其中非空子集的元素全为奇数的子集数为23−1=7,
全为偶数的子集数为22−1=3,
所以所取子集的元素既有奇数又有偶数的概率P(A)=31−(7+3)31=2131.
(2)当m=2时,ξ的所有可能取值为0,1,2,3,4,
P(ξ=0)=5×4+10×9+10×9+5×431×30=2293,
P(ξ=1)=2×5×10+10×10+10×5+531×30=4193,
P(ξ=2)=2×5×10+10×10+10×5+531×30=2293,
P(ξ=3)=2×5×5+10×131×30=793,
P(ξ=4)=2×5×131×30=193,
所以ξ的数学期望E(ξ)=2293×0+4193×1+2293×2+793×3+193×4=11093.
【解析】(1)当网上时,记事件A:“所取子集的元素既有奇数又有偶数”.则集合{1,2,3,4,5}的非空子集数为31,其中非空子集的元素全为奇数的子集数为23−1=7,全为偶数的子集数为22−1=3,由此能求出所以所取子集的元素既有奇数又有偶数的概率P(A).
(2)当m=2时,ξ的所有可能取值为0,1,2,3,4,分别求出相应的概率,由此能求出ξ的数学期望E(ξ).
本题考查概率的求法,考查离散型随机变量的分布列、数学期望的求法及应用,考查运算求解能力,考查函数与方程思想,是中档题.
16.【答案】解:(1)当a=1时,f(x)=lnx−(x−1),定义域为(0,+∞),
所以f′(x)=1x−1=1−xx,
令f(x)>0,则0
(2)①由f(x)=lnx−a(x−1),得f′(x)=1x−a,
若a≤0,则f′(x)>0,即f(x)在(0,+∞)上单调递增;
若a>0,令f′(x)=0,则x=1a,
当0
所以当a≤0时,f(x)在(0,1]上单调递增,所以f(x)max=f(1)=0,满足题意;
当1a≥1,即0当0<1a<1,即a>1时,f(x)在(0,1a)上单调递增,在(1a,1]上单调递减,
所以f(x)max=f(1a)=ln1a−a(1a−1)=ln1a−a+1=a−lna−1,
令g(a)=a−lna−1,则g′(a)=1−1a=a−1a,其中a∈(1,+∞),
因为a>1,所以g′(a)>0恒成立,即g(a)在(1,+∞)上单调递增,
所以g(a)>g(1)=0,即f(x)max=a−lna−1>0,不满足题意,
综上,a的取值范围是(−∞,1].
【解析】(1)当a=1时,f(x)=lnx−(x−1),写出函数的定义域,求导,解不等式f′(x)>0,即可得解;
(2)求导,分a≤0,01三种情况,讨论f(x)的单调性,求出f(x)的最大值,即可得解.
本题考查利用导数研究函数的单调性与最值,考查分类讨论思想,逻辑推理能力和运算能力,属于中档题.
17.【答案】解:(1)设BC1∩B1C=O,连接OA,
∵侧面BB1C1C为菱形,
∴BC1⊥B1C,且O为B1C及BC1的中点,
又AC⊥AB1,∴OA=OC=OB1,
又AB=BC,∴△BOA≌△BOC,∴OA⊥OB,即BC1⊥OA,
而OA,B1C为平面AB1C内的两条相交直线,∴BC1⊥平面AB1C1.
(2)∵AB⊥B1C,BC1⊥B1C,AB∩BC1=B∴B1C⊥平面ABO,∵AO⊂平面ABO,∴B1C⊥AO,即OA⊥OB1,
从而OA,OB,OB1两两互相垂直.
以O为坐标原点,OB的方向为x轴正方向,|OB|为单位长度,建立如图的空间直角坐标系O−xyz
∵∠CBB1=60∘,∴△CBB1为等边三角形,
∵AB=BC,∴A(0,0, 33),B(0, 33,0),C(0,− 33,0),
∴AB1=(0, 33,− 33),AA1=BB1=(−1, 33,0),AC1=AC=(0,− 33,− 33),
设n=(x,y,z)是平面B1AA1的法向量,
则n⋅AB1=0n⋅AA1=0,即 33(y−z)=0−x+ 33y=0,取x=1,得n=(1, 3, 3),
设m是平面C1AA1的法向量,
则m⋅A1C1=0m⋅AA1=0,同理可取m=(1, 3,− 3),
∵cs(n,m)=n⋅m|n|⋅|m|=17,∴二面角B1−AA1−C1的余弦值为17.
【解析】(1)设BC1∩B1C=O,连接OA,推导出BC1⊥B1C,AC⊥AB1,BC1⊥OA,由此能证明BC1⊥平面AB1C1.
(2)OA,OB,OB1两两互相垂直.以O为坐标原点,OB的方向为x轴正方向,|OB|为单位长度,建立空间直角坐标系O−xyz,利用向量法能求出二面角B1−AA1−C1的余弦值.
本题考查线面垂直的证明,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,考查空间想象能力以及计算能力,是中档题.
18.【答案】解:(1)由题意可设双曲线C2:x24−y2b2=1,
则e1e2= 4−b22× 4+b22= 154,解得b2=1,
∴双曲线C2的方程为x24−y2=1;
(2)(i)设A(x1,y1),B(x2,y2),直线AB的方程为x=ty+4,
由x=ty+4x24−y2=1,消去x得(t2−4)y2+8ty+12=0,则t≠±2,Δ>0,
且y1+y2=−8tt2−4,y1y2=12t2−4,
∴kAMkBN=y1x1+2y2x2−2=y1(ty2+2)y2(ty1+6)=ty1y2+2y1ty1y2+6y2=ty1y2+2(y1+y2)−2y2ty1y2+6y2=12tt2−4−16tt2−4−2y212tt2−4+6y2=−4tt2−4−2y212tt2−4+6y2=−13;
(ii)设直线AM:y=k(x+2),代入双曲线方程并整理得(1−4k2)x2−k2x−16k2−4=0(1−4k2≠0),
由于点M为双曲线的左顶点,∴此方程有一根为−2,
∴−2xA=−16k2+41−4k2,解得xA=2(4k2+1)1−4k2,
∵点A在双曲线的右支上,∴xA=2(4k2+1)1−4k2>0,
解得k∈(−12,12),即kAM∈(−12,12),
同理可得kBN∈(−∞,−12)∪(12,+∞),
由(i)kBN=−13kAM∈(−∞,−16)∪(16,+∞),
∴kAM∈(−12,−16)∪(16,12),
∴w=kAM2+23kBN=kAM2+23(−3kAM)=kAM2−2kAM∈(−34,−1136)∪(1336,54).
【解析】(1)由题意可设双曲线C2:x24−y2b2=1,利用e1e2= 154,可求b;
(2)(i)设A(x1,y1),B(x2,y2),直线AB的方程为x=ty+4,与双曲线联立方程组可得y1+y2=−8tt2−4,y1y2=12t2−4,进而计算可得kAMkBN为定值.
(ii)设直线AM:y=k(x+2),代入双曲线方程可得xA=2(4k2+1)1−4k2,进而可得kAM∈(−12,12),kBN∈(−∞,−12)∪(12,+∞),进而由(i)可得kAM∈(−12,−16)∪(16,12),进而求得w=kAM2+23kBN的取值范围.
本题考查椭圆和双曲线的标准方程与离心率,双曲线的几何性质,直线与双曲线的位置关系,渐近线与双曲线的位置关系,属中档题.
19.【答案】解:(1)根据“H(t)数列”的定义,则t=1,故an+1−a1a2a3⋯an=1,
因为a2−a1=1成立,a3−a2a1=1成立,a4−a3a2a1=8−1×2×3=8−6=2≠1不成立,
所以1,2,3,8,49不是“H(1)数列”.
(2)由{an}是首项为2的“H(t)数列”,则a2=2+t,a3=3t+4,
由{bn}是等比数列,设公比为q,
由i=1nai2=a1a2a3⋯an+lg2bn,
则i=1n+1ai2=a1a2a3⋯anan+1+lg2bn+1,
两式作差可得an+12=a1a2a3⋯an(an+1−1)+lg2bn+1−lg2bn,
即an+12=a1a2a3⋯an(an+1−1)+lg2q,
由{an}是“H(t)数列”,则an+1−a1a2a3⋯an=t,对于n≥1,n∈N恒成立,
所以an+12=(an+1−t)(an+1−1)+lg2q,
即(t+1)an+1=t+lg2q对于n≥1,n∈N恒成立,
则(t+1)a2−t=lg2q(t+1)a3−t=lg2q,即(t+1)(2+t)−t=lg2q(t+1)(3t+4)−t=lg2q,
解得,t=−1,q=2,
又由a1=2,a12=a1+lg2b1,则b1=4,
故t=−1,数列{bn}的通项公式bn=2n+1.
证明:(3)设函数f(x)=lnx−x+1,则f′(x)=1x−1,
当x>1时,f′(x)<0,
则f(x)=lnx−x+1在区间(1,+∞)单调递减,
且f(1)=ln1−1+1=0,
又由{an}是“H(t)数列”,
即 an+1−a1a2a3⋯an=t,对于n≥1,n∈N恒成立,
因为a1>1,t>0,则a2=a1+t>1,
反复利用an+1=a1a2a3⋯an+t,
可得对于任意的n≥1,n∈N,an>1,
则f(an)
【解析】(1)根据“H(t)数列”的定义进行判断,说明理由;
(2)根据{an}是首项为2的“H(t)数列”,求出a2,a3,由{bn}是等比数列,设公比为q,由i=1nai2=a1a2a3⋯an+lg2bn,可得i=1n+1ai2=a1a2a3⋯anan+1+lg2bn+1,作差可得an+12=a1a2a3⋯an(an+1−1)+lg2bn+1−lg2bn,利用{bn}前三项数列,可以求解t和q,进而求解等比数列{bn}的通项公式;
(3)根据题意构造函数f(x)=lnx−x+1,求导并判断f(x)在(1,+∞)上单调递增,由{an}是“H(t)数列”与a1>1,t>0,反复利用an+1=a1a2a3⋯an+t,可得对于任意的n≥1,n∈N,an>1,进而得到lnan
本题考查了数列的新定义,数列与不等式的综合,属于难题.
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