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2020届浙江省高考冲刺抢分练高考仿真卷(六) 数学(解析版)
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2020届浙江省高考冲刺抢分练高考仿真卷(六) 数学(解析版)
一、选择题(本大题共10小题,每小题4分,共40分)
1.设集合A={1,2,3},B={x∈R|-1
A.{1,2} B.{1,3} C.{2,3} D.{1,2,3}
答案 A
解 ∵集合A={1,2,3},B={x∈R|-1
∴集合A与集合B公共元素组成的集合A∩B={1,2}.
2.已知双曲线-=1的右顶点和抛物线y2=8x的焦点重合,则m的值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
答案 D
解析 双曲线-=1(m>0)的右顶点为(,0),抛物线y2=8x的焦点为(2,0),所以m=4.
3.若实数x,y满足则函数z=2x+y的最大值为( )
A.12 B. C.3 D.15
答案 A
解析 作出不等式组对应的平面区域如图阴影部分所示(含边界).
由z=2x+y得y=-2x+z,
平移直线y=-2x+z,
由图象可知当直线y=-2x+z经过点A时,
直线y=-2x+z在y轴上的截距最大,
此时z最大.
由解得即A(5,2),
代入目标函数z=2x+y,得z=2×5+2=12.
即目标函数z=2x+y的最大值为12.
4.某几何体的三视图如图所示,则该几何体中,面积最大的侧面的面积为( )
A.1 B. C. D.
答案 C
解析 几何体为一个四棱锥P-ABCD,其中PA=,PB=,PC=,PD=,AB=BC=CD=DA=1,
所以S△PAB=S△PAD=,S△PDC=,S△PBC=,因此面积最大的侧面面积为.
5.“x<2”是“2x<1”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
答案 B
解析 由2x<1得x<0,因为“x<2”是“x<0”的必要不充分条件,所以“x<2”是“2x<1”的必要不充分条件.
6.函数f(x)=ln+2sin x的图象大致为( )
答案 C
解析 由>0,得f(x)的定义域为(-1,1),
f(-x)=ln+2sin(-x)=-ln-2sin x=-f(x),
∴f(x)为定义在(-1,1)上的奇函数,可排除A和B,
又f(x)=ln(1-x)-ln(1+x)+2sin x,x∈(-1,1),
当x→1时,f(x)→-∞,可排除D.
7.已知0 ξ
-1
0
1
P
a
-a
当a增大时( )
A.E(ξ)增大,D(ξ)增大 B.E(ξ)减小,D(ξ)增大
C.E(ξ)增大,D(ξ)减小 D.E(ξ)减小 ,D(ξ)减小
答案 B
解析 由题意得,E(ξ)=-a+,D(ξ)=2×a+2×+2×=-a2+2a+,又∵0 ∴故当a增大时,E(ξ)减小,D(ξ)增大.
8.如图,已知三棱锥D-ABC,记二面角C-AB-D的平面角是θ,直线DA与平面ABC所成的角是θ1,直线DA与BC所成的角是θ2,则( )
A.θ≥θ1 B.θ≤θ1
C.θ≥θ2 D.θ≤θ2
答案 A
解析 若θ>,则θ>θ1,θ>θ2;若θ≤,如图所示,设D在平面ABC的投影为M,过M作MN⊥AB,垂足为N,连接DN,AM,
∴sin θ=,sin θ1=,∵DA≥DN,∴sin θ1≤sin θ,∴θ1≤θ,而θ与θ2的大小关系是不确定的,故选A.
9.已知||=1,||+||=2,则与夹角的余弦值的取值范围是( )
A. B.
C. D.
答案 C
解析 易知+=,所以2+2+2·=1.
设向量与的夹角为θ,||=x,则||=2-x,所以cos θ=-=-1-,因为||=|+|≥|||-|||,所以|2x-2|≤1,所以≤x≤,所以≤cos θ≤1.故选C.
10.已知函数f(x)=若方程f(-x)=-f(x)有五个不同的实数根,则a的取值范围是( )
A.(0,+∞) B.
C.(-∞,0) D.(0,1)
答案 B
解析 设g(x)=-f(-x),则y=g(x)的图象与y=f(x)的图象关于原点对称,
方程f(-x)=-f(x)有五个不同的实数根等价于函数y=f(x)的图象与y=g(x)的图象有5个交点,
由图象可知(图略),只需y=ax与曲线y=ln x在第一象限有两个交点即可,
设过原点的直线与y=ln x切于点P(x0,y0),
由f′(x)=,
则y=ln x的切线为y-ln x0=(x-x0),
又此直线过点(0,0),
所以ln x0=1,
所以x0=e,
即f′(e)=,
即过原点的与y=ln x相切的直线方程为y=x,
即所求a的取值范围为.
二、填空题(本大题共7小题,多空题每题6分,单空题每题4分,共36分)
11.复数z满足z·(1-i)=3-4i(其中i为虚数单位),则|z|=________,复数z的共轭复数=________.
答案 +i
解析 由z·(1-i)=3-4i,得z===-i,故|z|==,=+i.
12.已知直线l:mx-y=1,若直线l与直线x+m(m-1)y=2垂直,则m的值为________.动直线l: mx-y=1被圆C:x2-2x+y2-8=0截得的最短弦长为________.
答案 0或2 2
解析 由两直线垂直的充要条件得m×1+(-1)×m(m-1)=0,∴m=0或m=2;圆的半径为3,当圆心(1,0)到直线的距离最长即d==时弦长最短,此时弦长为2=2.
13.(1-2x)5展开式中x3的系数为________;所有项的系数和为________.
答案 -80 -1
解析 因为Tk+1=C(-2)kxk,令k=3,T4=-80x3,
所以x3的系数为-80,
设(1-2x)5 =a0+a1x+…+a5x5,
令x=1,则a0+a1+…+a5=-1 ,
所以所有项的系数和为-1.
14.在△ABC中,若b=2,A=120°,三角形的面积S=,则c=________;三角形外接圆的半径为________.
答案 2 2
解析 S==×2csin 120°,解得c=2.
∴a2=22+22-2×2×2×cos 120°=12,
解得a=2,
∴2R===4,
解得R=2.
15.已知椭圆C:+=1的左、右两焦点为F1,F2,△ABC为椭圆的内接三角形,已知A,且满足++=0,则直线BC的方程为_______________.
答案 14x-32y-27=0
解析 由++=0知点F2为△ABC的重心,
设D(x0,y0)为BC的中点,
则=2,
所以解得
即D.
设B(x1,y1),C(x2,y2),
则
①-②得+=0,
即·=-,
因为y1+y2=2y0=-,
x1+x2=2x0=,
所以直线BC的斜率k==,
所以直线BC的方程为y+=,
即14x-32y-27=0.
16.已知函数f(x)=x++c有两个不同的零点x1,x2,且x1,x2∈(0,2),则b2+2bc+4b的取值范围是__________________.
答案 (0,1)
解析 函数f(x)=x++c有两个不同的零点x1,x2∈(0,2),等价于函数g(x)=x2+cx+b(x≠0)有两个不同的零点x1,x2∈(0,2),则g(x)=(x-x1)(x-x2),所以x1x2=b,x1+x2=-c,则b2+2bc+4b=b(b+2c+4)=x1x2[x1x2-2(x1+x2)+4]=x1x2(2-x1)(2-x2)=x1(2-x1)·x2(2-x2)≤2·2=1,“=”成立的条件是x1=x2=1.因为x1≠x2,所以“=”取不到.又因为x1,x2∈(0,2),所以2-x1∈(0,2),2-x2∈(0,2),所以x1x2(2-x1)(2-x2)>0,所以b2+2bc+4b的取值范围是(0,1).
17.在平面四边形ABCD中,AB=BC=1,AD=CD=,∠DAB=∠DCB=90°,点P为AD的中点,M,N分别在线段BD,BC上,则PM+MN的最小值为________.
答案 1
解析 由题意得BD==,cos ∠ADB=.
设DM=t(0
PM=
=.
当MN⊥BC时,MN取得最小值为=,
则PM+MN=-t+1,
设y=-t+1,
则t2-yt+-(y-1)2=0,
将其看作是关于t的一元二次方程,
则Δ=y2-≥0,
解得y≥1或y≤.
过点P作PM′⊥BD,故易得
PM≥PM′==>,
所以y>,
则y≤舍去,即y≥1,
当y=1时,t=,
所以PM+MN的最小值为1.
三、解答题(本大题共5小题,共74分.)
18.(14分)已知函数f(x)=2sin(π-x)cos x+2cos2x-1 .
(1)求f(x)的最小正周期;
(2)当x∈时,f(x)≥m恒成立,求m的取值范围.
解 (1)f(x)=2sin(π-x)cos x+2cos2x-1
=2sin xcos x+cos 2x
=sin 2x+cos 2x
=sin,
所以最小正周期T==π.
(2)因为x∈ ,所以2x∈ ,
2x+∈,
所以当2x+=- ,即x=- 时,
sin 有最小值- ,所以f(x)有最小值-1,
因为当x∈时,f(x)≥m 恒成立,所以m≤-1,
即m的取值范围是(-∞,-1].
19.(15分)如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,△ABC为等腰直角三角形,AB=AC,D为BC的中点.
(1)求证:A1C∥平面ADB1;
(2)若AB=AA1=,求直线A1D与平面ADB1所成角的正弦值.
解 (1)连接A1B(图略),记AB1∩A1B=E,连接DE,
在直三棱柱ABC-A1B1C1中,
易知侧面ABB1A1为矩形,
所以E是A1B的中点,又D为BC的中点,所以A1C∥DE,
又A1C⊄平面ADB1,DE⊂平面ADB1,
所以A1C∥平面ADB1.
(2)方法一 因为AB=AC=AA1=,△ABC为等腰直角三角形,
所以BC==2,所BD==1.
在Rt△B1BD中,tan∠BDB1==,
连接BC1,在Rt△B1BC1中,tan∠B1BC1==,
所以∠BDB1=∠B1BC1.
又∠BB1D+∠BDB1=,所以∠BB1D+∠B1BC1=,所以BC1⊥B1D.
因为AB=AC,D为BC的中点,所以AD⊥BC.
又在直三棱柱ABC-A1B1C1中,B1B⊥平面ABC,AD⊂平面ABC,所以B1B⊥AD.
又B1B∩BC=B,所以AD⊥平面B1BCC1,又BC1⊂平面B1BCC1,所以AD⊥BC1.
因为AD∩B1D=D,所以BC1⊥平面AB1D.
取CC1的中点F,连接DF,A1F,则DF∥BC1,DF⊥平面ADB1,则∠A1DF为直线A1D与平面ADB1所成角的余角,设直线A1D与平面ADB1所成的角为θ,则θ=-∠A1DF.
在△A1DF中,易知A1D==,A1F==,
DF==,
所以cos∠A1DF==,
故sin θ=sin=cos∠A1DF=,
所以直线A1D与平面ADB1所成角的正弦值为.
方法二 因为AB=AC,D为BC的中点,所以AD⊥BC,
又在直三棱柱ABC-A1B1C1中,B1B⊥平面ABC,
所以可以DA,DC所在直线,过点D且平行于B1B的直线分别为x,y,z轴,建立如图所示的空间直角坐标系,
因为AB=AC=AA1=,△ABC为等腰直角三角形,
所以A(1,0,0),D(0,0,0),A1(1,0,),B1(0,-1,),故=(-1,0,-),=(-1,0,0),
=(0,1,-),
设平面ADB1的法向量为n=(x,y,z),
则即
令z=1,得y=,则n=(0,,1)为平面ADB1的一个法向量,
设直线A1D与平面ADB1所成的角为θ,
则sin θ=|cos〈n,〉|==,
故直线A1D与平面ADB1所成角的正弦值为.
20.(15分)已知数列{an}的前n项和为Sn,且满足2Sn=-an+n(n∈N*).
(1)求证:数列为等比数列;
(2)求数列{an-1}的前n项和Tn.
(1)证明 2Sn=-an+n,
当n≥2时,2Sn-1=-an-1+n-1,
两式相减,得2an=-an+an-1+1,即an=an-1+.
∴an-=,
所以数列为等比数列.
(2)解 由2S1=-a1+1,得a1=.由(1)知,数列是以-为首项,为公比的等比数列.
所以an-=-n-1=-n,
∴an=-n+(n∈N*),
∴an-1=-n-,
∴Tn=-=-(n∈N*).
21.(15分)已知抛物线E:y2=8x,直线l:y=kx-4.
(1)若直线l与抛物线E相切,求直线l的方程;
(2)设Q(4,0),直线l与抛物线E交于不同的两点A(x1,y1),B(x2,y2),若存在点C,满足AC⊥QC,且线段OC与AB互相平分(O为原点),求x2的取值范围.
解 (1)方法一 当k=0时,直线与抛物线不相切,所以k≠0.
由得k2x2-8(k+1)x+16=0,
由k2≠0及Δ=64(k+1)2-64k2=0,得k=-,
所以,所求的直线l的方程为x+2y+8=0.
方法二 直线l恒过点(0,-4),
由y2=8x,得y=±,
设切点为(x0,y0),由题意得,直线与抛物线在x轴下方的图象相切,
则y=-,所以y′|=- ,
所以切线方程为y+=-(x-x0),
将坐标(0,-4)代入得x0=8,
即切点为(8,-8),再将该点代入y=kx-4得,k=-,
所以所求的直线l的方程为x+2y+8=0.
(2)由得k2x2-8(k+1)x+16=0,且k≠0,
因为Δ=64(k+1)2-64k2>0,且k≠0,
所以k>-,且k≠0,
所以x1+x2=,
所以y1+y2=k(x1+x2)-8=,
因为线段OC与AB互相平分,所以四边形OACB为平行四边形.
所以=+=(x1+x2,y1+y2)
=,即C.
因为AC⊥QC,
方法一 所以kAC·kQC=-1,
又kQC==,
又kAC=kOB==k-,
所以·=-1,
所以=k++2,
所以若k>0,则≥2+2=2(+1),
当且仅当k=时取等号,
此时0
若-
所以<-,即x2<-(舍去),
综上所述,x2的取值范围是(0,4(-1)].
方法二 所以·=0,
又=,
==(x2,y2)=(x2,kx2-4),
所以·=x2+(kx2-4)=0,
即=k++2,
所以若k>0,则≥2+2=2(+1),
当且仅当k=时取等号,
此时0
若-
所以<-,即x2<-(舍去).
综上所述,x2的取值范围是(0,4(-1)].
22.(15分)已知函数f(x)=ae2x-aex-xex(a≥0,e=2.718…,e为自然对数的底数),若f(x)≥0对于x∈R恒成立.
(1)求实数a的值;
(2)证明:f(x)存在唯一极大值点x0,且+≤f(x0)<.
(1)解 由f(x)=ex(aex-a-x)≥0对于x∈R恒成立,
设函数g(x)=aex-a-x,
可得g(x)=aex-a-x≥0对于x∈R恒成立,
∵g(0)=0,∴g(x)≥g(0),
从而x=0是g(x)的一个极小值点,
∵g′(x)=aex-1,∴g′(0)=a-1=0,即a=1.
当a=1时,g(x)=ex-1-x,g′(x)=ex-1,
∵x∈(-∞,0)时,g′(x)<0,g(x)在(-∞,0)上单调递减,
x∈(0,+∞)时,g′(x)>0,g(x)在(0,+∞)上单调递增,
∴g(x)≥g(0)=0,即f(x)≥0,∴a=1.
(2)证明 当a=1时,f(x)=e2x-ex-xex,
f′(x)=ex(2ex-x-2).
令h(x)=2ex-x-2,则h′(x)=2ex-1,
∴当x∈(-∞,-ln 2)时,
h′(x)<0,h(x)在(-∞,-ln 2)上为减函数;
当x∈(-ln 2,+∞)时,h′(x)>0,
h(x)在(-ln 2,+∞)上为增函数,且h(0)=0,
∵h(-1)<0,h(-2)>0,
∴在(-2,-1)上存在x=x0满足h(x0)=0,
∵h(x)在(-∞,-ln 2)上为减函数,
∴当x∈(-∞,x0)时,h(x)>0,
即f′(x)>0,f(x)在(-∞,x0)上为增函数,
当x∈(x0,-ln 2)时,h(x)<0,
即f′(x)<0,f(x)在(x0,-ln 2)上为减函数,
当x∈(-ln 2,0)时,h(x)
即f′(x)<0,f(x)在(-ln 2,0)上为减函数,
当x∈(0,+∞)时,h(x)>h(0)=0,
即f′(x)>0,f(x)在(0,+∞)上为增函数,
∴f(x)在(-ln 2,+∞)上只有一个极小值点0,
综上可知,f(x)存在唯一的极大值点x0,
且x0∈(-2,-1).
∵h(x0)=0,∴2-x0-2=0,
∴f(x0)=-x0
=2-(x0+1)
=-,x0∈(-2,-1),
∵当x∈(-2,-1)时,-<,
∴f(x0)<;
∵ln ∈(-2,-1),
∴f(x0)≥f =+;
综上知+≤f(x0)<.
一、选择题(本大题共10小题,每小题4分,共40分)
1.设集合A={1,2,3},B={x∈R|-1
答案 A
解 ∵集合A={1,2,3},B={x∈R|-1
2.已知双曲线-=1的右顶点和抛物线y2=8x的焦点重合,则m的值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
答案 D
解析 双曲线-=1(m>0)的右顶点为(,0),抛物线y2=8x的焦点为(2,0),所以m=4.
3.若实数x,y满足则函数z=2x+y的最大值为( )
A.12 B. C.3 D.15
答案 A
解析 作出不等式组对应的平面区域如图阴影部分所示(含边界).
由z=2x+y得y=-2x+z,
平移直线y=-2x+z,
由图象可知当直线y=-2x+z经过点A时,
直线y=-2x+z在y轴上的截距最大,
此时z最大.
由解得即A(5,2),
代入目标函数z=2x+y,得z=2×5+2=12.
即目标函数z=2x+y的最大值为12.
4.某几何体的三视图如图所示,则该几何体中,面积最大的侧面的面积为( )
A.1 B. C. D.
答案 C
解析 几何体为一个四棱锥P-ABCD,其中PA=,PB=,PC=,PD=,AB=BC=CD=DA=1,
所以S△PAB=S△PAD=,S△PDC=,S△PBC=,因此面积最大的侧面面积为.
5.“x<2”是“2x<1”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
答案 B
解析 由2x<1得x<0,因为“x<2”是“x<0”的必要不充分条件,所以“x<2”是“2x<1”的必要不充分条件.
6.函数f(x)=ln+2sin x的图象大致为( )
答案 C
解析 由>0,得f(x)的定义域为(-1,1),
f(-x)=ln+2sin(-x)=-ln-2sin x=-f(x),
∴f(x)为定义在(-1,1)上的奇函数,可排除A和B,
又f(x)=ln(1-x)-ln(1+x)+2sin x,x∈(-1,1),
当x→1时,f(x)→-∞,可排除D.
7.已知0 ξ
-1
0
1
P
a
-a
当a增大时( )
A.E(ξ)增大,D(ξ)增大 B.E(ξ)减小,D(ξ)增大
C.E(ξ)增大,D(ξ)减小 D.E(ξ)减小 ,D(ξ)减小
答案 B
解析 由题意得,E(ξ)=-a+,D(ξ)=2×a+2×+2×=-a2+2a+,又∵0 ∴故当a增大时,E(ξ)减小,D(ξ)增大.
8.如图,已知三棱锥D-ABC,记二面角C-AB-D的平面角是θ,直线DA与平面ABC所成的角是θ1,直线DA与BC所成的角是θ2,则( )
A.θ≥θ1 B.θ≤θ1
C.θ≥θ2 D.θ≤θ2
答案 A
解析 若θ>,则θ>θ1,θ>θ2;若θ≤,如图所示,设D在平面ABC的投影为M,过M作MN⊥AB,垂足为N,连接DN,AM,
∴sin θ=,sin θ1=,∵DA≥DN,∴sin θ1≤sin θ,∴θ1≤θ,而θ与θ2的大小关系是不确定的,故选A.
9.已知||=1,||+||=2,则与夹角的余弦值的取值范围是( )
A. B.
C. D.
答案 C
解析 易知+=,所以2+2+2·=1.
设向量与的夹角为θ,||=x,则||=2-x,所以cos θ=-=-1-,因为||=|+|≥|||-|||,所以|2x-2|≤1,所以≤x≤,所以≤cos θ≤1.故选C.
10.已知函数f(x)=若方程f(-x)=-f(x)有五个不同的实数根,则a的取值范围是( )
A.(0,+∞) B.
C.(-∞,0) D.(0,1)
答案 B
解析 设g(x)=-f(-x),则y=g(x)的图象与y=f(x)的图象关于原点对称,
方程f(-x)=-f(x)有五个不同的实数根等价于函数y=f(x)的图象与y=g(x)的图象有5个交点,
由图象可知(图略),只需y=ax与曲线y=ln x在第一象限有两个交点即可,
设过原点的直线与y=ln x切于点P(x0,y0),
由f′(x)=,
则y=ln x的切线为y-ln x0=(x-x0),
又此直线过点(0,0),
所以ln x0=1,
所以x0=e,
即f′(e)=,
即过原点的与y=ln x相切的直线方程为y=x,
即所求a的取值范围为.
二、填空题(本大题共7小题,多空题每题6分,单空题每题4分,共36分)
11.复数z满足z·(1-i)=3-4i(其中i为虚数单位),则|z|=________,复数z的共轭复数=________.
答案 +i
解析 由z·(1-i)=3-4i,得z===-i,故|z|==,=+i.
12.已知直线l:mx-y=1,若直线l与直线x+m(m-1)y=2垂直,则m的值为________.动直线l: mx-y=1被圆C:x2-2x+y2-8=0截得的最短弦长为________.
答案 0或2 2
解析 由两直线垂直的充要条件得m×1+(-1)×m(m-1)=0,∴m=0或m=2;圆的半径为3,当圆心(1,0)到直线的距离最长即d==时弦长最短,此时弦长为2=2.
13.(1-2x)5展开式中x3的系数为________;所有项的系数和为________.
答案 -80 -1
解析 因为Tk+1=C(-2)kxk,令k=3,T4=-80x3,
所以x3的系数为-80,
设(1-2x)5 =a0+a1x+…+a5x5,
令x=1,则a0+a1+…+a5=-1 ,
所以所有项的系数和为-1.
14.在△ABC中,若b=2,A=120°,三角形的面积S=,则c=________;三角形外接圆的半径为________.
答案 2 2
解析 S==×2csin 120°,解得c=2.
∴a2=22+22-2×2×2×cos 120°=12,
解得a=2,
∴2R===4,
解得R=2.
15.已知椭圆C:+=1的左、右两焦点为F1,F2,△ABC为椭圆的内接三角形,已知A,且满足++=0,则直线BC的方程为_______________.
答案 14x-32y-27=0
解析 由++=0知点F2为△ABC的重心,
设D(x0,y0)为BC的中点,
则=2,
所以解得
即D.
设B(x1,y1),C(x2,y2),
则
①-②得+=0,
即·=-,
因为y1+y2=2y0=-,
x1+x2=2x0=,
所以直线BC的斜率k==,
所以直线BC的方程为y+=,
即14x-32y-27=0.
16.已知函数f(x)=x++c有两个不同的零点x1,x2,且x1,x2∈(0,2),则b2+2bc+4b的取值范围是__________________.
答案 (0,1)
解析 函数f(x)=x++c有两个不同的零点x1,x2∈(0,2),等价于函数g(x)=x2+cx+b(x≠0)有两个不同的零点x1,x2∈(0,2),则g(x)=(x-x1)(x-x2),所以x1x2=b,x1+x2=-c,则b2+2bc+4b=b(b+2c+4)=x1x2[x1x2-2(x1+x2)+4]=x1x2(2-x1)(2-x2)=x1(2-x1)·x2(2-x2)≤2·2=1,“=”成立的条件是x1=x2=1.因为x1≠x2,所以“=”取不到.又因为x1,x2∈(0,2),所以2-x1∈(0,2),2-x2∈(0,2),所以x1x2(2-x1)(2-x2)>0,所以b2+2bc+4b的取值范围是(0,1).
17.在平面四边形ABCD中,AB=BC=1,AD=CD=,∠DAB=∠DCB=90°,点P为AD的中点,M,N分别在线段BD,BC上,则PM+MN的最小值为________.
答案 1
解析 由题意得BD==,cos ∠ADB=.
设DM=t(0
=.
当MN⊥BC时,MN取得最小值为=,
则PM+MN=-t+1,
设y=-t+1,
则t2-yt+-(y-1)2=0,
将其看作是关于t的一元二次方程,
则Δ=y2-≥0,
解得y≥1或y≤.
过点P作PM′⊥BD,故易得
PM≥PM′==>,
所以y>,
则y≤舍去,即y≥1,
当y=1时,t=,
所以PM+MN的最小值为1.
三、解答题(本大题共5小题,共74分.)
18.(14分)已知函数f(x)=2sin(π-x)cos x+2cos2x-1 .
(1)求f(x)的最小正周期;
(2)当x∈时,f(x)≥m恒成立,求m的取值范围.
解 (1)f(x)=2sin(π-x)cos x+2cos2x-1
=2sin xcos x+cos 2x
=sin 2x+cos 2x
=sin,
所以最小正周期T==π.
(2)因为x∈ ,所以2x∈ ,
2x+∈,
所以当2x+=- ,即x=- 时,
sin 有最小值- ,所以f(x)有最小值-1,
因为当x∈时,f(x)≥m 恒成立,所以m≤-1,
即m的取值范围是(-∞,-1].
19.(15分)如图,在直三棱柱ABC-A1B1C1中,△ABC为等腰直角三角形,AB=AC,D为BC的中点.
(1)求证:A1C∥平面ADB1;
(2)若AB=AA1=,求直线A1D与平面ADB1所成角的正弦值.
解 (1)连接A1B(图略),记AB1∩A1B=E,连接DE,
在直三棱柱ABC-A1B1C1中,
易知侧面ABB1A1为矩形,
所以E是A1B的中点,又D为BC的中点,所以A1C∥DE,
又A1C⊄平面ADB1,DE⊂平面ADB1,
所以A1C∥平面ADB1.
(2)方法一 因为AB=AC=AA1=,△ABC为等腰直角三角形,
所以BC==2,所BD==1.
在Rt△B1BD中,tan∠BDB1==,
连接BC1,在Rt△B1BC1中,tan∠B1BC1==,
所以∠BDB1=∠B1BC1.
又∠BB1D+∠BDB1=,所以∠BB1D+∠B1BC1=,所以BC1⊥B1D.
因为AB=AC,D为BC的中点,所以AD⊥BC.
又在直三棱柱ABC-A1B1C1中,B1B⊥平面ABC,AD⊂平面ABC,所以B1B⊥AD.
又B1B∩BC=B,所以AD⊥平面B1BCC1,又BC1⊂平面B1BCC1,所以AD⊥BC1.
因为AD∩B1D=D,所以BC1⊥平面AB1D.
取CC1的中点F,连接DF,A1F,则DF∥BC1,DF⊥平面ADB1,则∠A1DF为直线A1D与平面ADB1所成角的余角,设直线A1D与平面ADB1所成的角为θ,则θ=-∠A1DF.
在△A1DF中,易知A1D==,A1F==,
DF==,
所以cos∠A1DF==,
故sin θ=sin=cos∠A1DF=,
所以直线A1D与平面ADB1所成角的正弦值为.
方法二 因为AB=AC,D为BC的中点,所以AD⊥BC,
又在直三棱柱ABC-A1B1C1中,B1B⊥平面ABC,
所以可以DA,DC所在直线,过点D且平行于B1B的直线分别为x,y,z轴,建立如图所示的空间直角坐标系,
因为AB=AC=AA1=,△ABC为等腰直角三角形,
所以A(1,0,0),D(0,0,0),A1(1,0,),B1(0,-1,),故=(-1,0,-),=(-1,0,0),
=(0,1,-),
设平面ADB1的法向量为n=(x,y,z),
则即
令z=1,得y=,则n=(0,,1)为平面ADB1的一个法向量,
设直线A1D与平面ADB1所成的角为θ,
则sin θ=|cos〈n,〉|==,
故直线A1D与平面ADB1所成角的正弦值为.
20.(15分)已知数列{an}的前n项和为Sn,且满足2Sn=-an+n(n∈N*).
(1)求证:数列为等比数列;
(2)求数列{an-1}的前n项和Tn.
(1)证明 2Sn=-an+n,
当n≥2时,2Sn-1=-an-1+n-1,
两式相减,得2an=-an+an-1+1,即an=an-1+.
∴an-=,
所以数列为等比数列.
(2)解 由2S1=-a1+1,得a1=.由(1)知,数列是以-为首项,为公比的等比数列.
所以an-=-n-1=-n,
∴an=-n+(n∈N*),
∴an-1=-n-,
∴Tn=-=-(n∈N*).
21.(15分)已知抛物线E:y2=8x,直线l:y=kx-4.
(1)若直线l与抛物线E相切,求直线l的方程;
(2)设Q(4,0),直线l与抛物线E交于不同的两点A(x1,y1),B(x2,y2),若存在点C,满足AC⊥QC,且线段OC与AB互相平分(O为原点),求x2的取值范围.
解 (1)方法一 当k=0时,直线与抛物线不相切,所以k≠0.
由得k2x2-8(k+1)x+16=0,
由k2≠0及Δ=64(k+1)2-64k2=0,得k=-,
所以,所求的直线l的方程为x+2y+8=0.
方法二 直线l恒过点(0,-4),
由y2=8x,得y=±,
设切点为(x0,y0),由题意得,直线与抛物线在x轴下方的图象相切,
则y=-,所以y′|=- ,
所以切线方程为y+=-(x-x0),
将坐标(0,-4)代入得x0=8,
即切点为(8,-8),再将该点代入y=kx-4得,k=-,
所以所求的直线l的方程为x+2y+8=0.
(2)由得k2x2-8(k+1)x+16=0,且k≠0,
因为Δ=64(k+1)2-64k2>0,且k≠0,
所以k>-,且k≠0,
所以x1+x2=,
所以y1+y2=k(x1+x2)-8=,
因为线段OC与AB互相平分,所以四边形OACB为平行四边形.
所以=+=(x1+x2,y1+y2)
=,即C.
因为AC⊥QC,
方法一 所以kAC·kQC=-1,
又kQC==,
又kAC=kOB==k-,
所以·=-1,
所以=k++2,
所以若k>0,则≥2+2=2(+1),
当且仅当k=时取等号,
此时0
综上所述,x2的取值范围是(0,4(-1)].
方法二 所以·=0,
又=,
==(x2,y2)=(x2,kx2-4),
所以·=x2+(kx2-4)=0,
即=k++2,
所以若k>0,则≥2+2=2(+1),
当且仅当k=时取等号,
此时0
综上所述,x2的取值范围是(0,4(-1)].
22.(15分)已知函数f(x)=ae2x-aex-xex(a≥0,e=2.718…,e为自然对数的底数),若f(x)≥0对于x∈R恒成立.
(1)求实数a的值;
(2)证明:f(x)存在唯一极大值点x0,且+≤f(x0)<.
(1)解 由f(x)=ex(aex-a-x)≥0对于x∈R恒成立,
设函数g(x)=aex-a-x,
可得g(x)=aex-a-x≥0对于x∈R恒成立,
∵g(0)=0,∴g(x)≥g(0),
从而x=0是g(x)的一个极小值点,
∵g′(x)=aex-1,∴g′(0)=a-1=0,即a=1.
当a=1时,g(x)=ex-1-x,g′(x)=ex-1,
∵x∈(-∞,0)时,g′(x)<0,g(x)在(-∞,0)上单调递减,
x∈(0,+∞)时,g′(x)>0,g(x)在(0,+∞)上单调递增,
∴g(x)≥g(0)=0,即f(x)≥0,∴a=1.
(2)证明 当a=1时,f(x)=e2x-ex-xex,
f′(x)=ex(2ex-x-2).
令h(x)=2ex-x-2,则h′(x)=2ex-1,
∴当x∈(-∞,-ln 2)时,
h′(x)<0,h(x)在(-∞,-ln 2)上为减函数;
当x∈(-ln 2,+∞)时,h′(x)>0,
h(x)在(-ln 2,+∞)上为增函数,且h(0)=0,
∵h(-1)<0,h(-2)>0,
∴在(-2,-1)上存在x=x0满足h(x0)=0,
∵h(x)在(-∞,-ln 2)上为减函数,
∴当x∈(-∞,x0)时,h(x)>0,
即f′(x)>0,f(x)在(-∞,x0)上为增函数,
当x∈(x0,-ln 2)时,h(x)<0,
即f′(x)<0,f(x)在(x0,-ln 2)上为减函数,
当x∈(-ln 2,0)时,h(x)
当x∈(0,+∞)时,h(x)>h(0)=0,
即f′(x)>0,f(x)在(0,+∞)上为增函数,
∴f(x)在(-ln 2,+∞)上只有一个极小值点0,
综上可知,f(x)存在唯一的极大值点x0,
且x0∈(-2,-1).
∵h(x0)=0,∴2-x0-2=0,
∴f(x0)=-x0
=2-(x0+1)
=-,x0∈(-2,-1),
∵当x∈(-2,-1)时,-<,
∴f(x0)<;
∵ln ∈(-2,-1),
∴f(x0)≥f =+;
综上知+≤f(x0)<.
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