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江苏省南京市2020届高三第三次模拟考试(6月) 数学
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2020届高三模拟考试试卷
数 学
(满分160分,考试时间120分钟)
2020.6
一、 填空题:本大题共14小题,每小题5分,共70分.
1. 已知集合A={x|2<x<4},B={x|1<x<3},则A∪B________.
2. 若z=+i(i是虚数单位)是实数,则实数a的值为________.
3. 某校共有教师300人,男学生1 200人,女学生1 000人,现用分层抽样从所有师生中抽取一个容量为125的样本,则从男学生中抽取的人数为________.
4. 如图是一个算法的伪代码,其输出的结果为________.
S←0
For i From 1 To 4
S←S+i
End For
Print S
(第 4 题) (第6题)
5. 将甲、乙、丙三人随机排成一行,则甲、乙两人相邻的概率为________.
6. 已知函数f(x)=2sin(ωx+φ)(其中ω>0,-<φ<)的部分图象如图所示,则f()的值为________.
7. 已知数列{an}为等比数列.若a1=2,且a1,a2,a3-2成等差数列,则{an}的前n项和为________.
8. 在平面直角坐标系xOy中,已知双曲线 -=1(a>0,b>0)的右焦点为F.若以F为圆心,a为半径的圆交该双曲线的一条渐近线于A,B两点,且AB=2b,则该双曲线的离心率为________.
9. 若正方体ABCDA1B1C1D1的棱长为2,则三棱锥AB1CD1的体积为________.
10. 已知函数f(x)=g(x)=f(x-2).若g(x-1)≥1,则实数x的取值范围是________.
11. 在平面直角坐标系xOy中,A,B是圆O:x2+y2=2上两个动点,且⊥.若A,B两点到直线l:3x+4y-10=0的距离分别为d1,d2,则d1+d2的最大值为________.
12. 若对任意a∈[e,+∞)(e为自然对数的底数),不等式x≤eax+b对任意x∈R恒成立,则实数b的取值范围是________.
13. 已知点P在边长为4的等边三角形ABC内,满足=λ+μ,且2λ+3μ=1,延长AP交边BC于点D.若BD=2DC,则·的值为________.
14. 在△ABC中,∠A=,点D是BC的中点.若AD≤BC,则sin Bsin C的最大值为________.
二、 解答题:本大题共6小题,共90分. 解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.
15. (本小题满分14分)
如图,在四棱锥PABCD中,底面ABCD为矩形,平面PAD⊥平面ABCD,PA⊥PD,点E,F分别为AD,PB的中点.求证:
(1) EF∥平面PCD;
(2) 平面PAB⊥平面PCD.
16.(本小题满分14分)
已知向量m=(cos x,sin x),n=(cos x,-sin x),函数f(x)=m·n+.
(1) 若f()=1,x∈(0,π),求tan(x+)的值;
(2) 若f(α)=-,α∈(,),sin β=,β∈(0,),求2α+β的值.
17. (本小题满分14分)
如图,港口A在港口O的正东100海里处,在北偏东方向有一条直线航道OD,航道和正东方向之间有一片以B为圆心,半径为8海里的圆形暗礁群(在这片海域行船有触礁危险),其中OB=20海里,tan∠AOB=,cos∠AOD=.现有一艘科考船以10海里/小时的速度从O出发沿OD方向行驶,经过2个小时后,一艘快艇以50海里/小时的速度准备从港口A出发,并沿直线方向行驶与科考船恰好相遇.
(1) 若快艇立即出发,判断快艇是否有触礁的危险,并说明理由;
(2) 在无触礁危险的情况下,若快艇再等x小时出发,求x的最小值.
18. (本小题满分16分)
如图,在平面直角坐标系xOy中,椭圆C:+=1(a>b>0)经过点(-2,0)和(1,),椭圆C上三点A,M,B与原点O构成一个平行四边形AMBO.
(1) 求椭圆C的方程;
(2) 若点B是椭圆C左顶点,求点M的坐标;
(3) 若A,M,B,O四点共圆,求直线AB的斜率.
19. (本小题满分16分)
已知函数f(x)=(a∈R),其中e为自然对数的底数.
(1) 若a=1,求函数f(x)的单调减区间;
(2) 若函数f(x)的定义域为R,且f(2)>f(a),求a的取值范围;
(3) 求证:对任意a∈(2,4),曲线y=f(x)上有且仅有三个不同的点,在这三点处的切线经过坐标原点.
20. (本小题满分16分)
若数列{an}满足n≥2,n∈N*时,an≠0,则称数列(n∈N*)为{an}的“L数列”.
(1) 若a1=1,且{an}的“L数列”为,求数列{an}的通项公式;
(2) 若an=n+k-3(k>0),且{an}的“L数列”为递增数列,求k的取值范围;
(3) 若an=1+pn-1,其中p>1,记{an}的“L数列”的前n项和为Sn,试判断是否存在等差数列{cn},对任意n∈N*,都有cn<Sn<cn+1成立,并证明你的结论.
2020届高三模拟考试试卷(十九)
数学附加题
(满分40分,考试时间30分钟)
21. 【选做题】 在A,B,C三小题中只能选做两题,每小题10分,共20分.若多做,则按作答的前两题计分.解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.
A. (选修42:矩阵与变换)
已知矩阵A=,a∈R.若点P(1,1)在矩阵A的变换下得到点P′(0,-2).
(1) 求矩阵A;
(2) 求点Q(0,3)经过矩阵A的2次变换后对应点Q′的坐标.
B. (选修44:坐标系与参数方程)
在平面直角坐标系xOy中,曲线C的参数方程为(θ为参数),直线l的参数方程为(t为参数),求曲线C上的点到直线l的距离的最大值.
C. (选修45:不等式选讲)
已知a,b为非负实数,求证:a3+b3≥(a2+b2).
【必做题】 第22,23题,每小题10分,共20分.解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.
22. 如图,在直三棱柱ABCA1B1C1中,AB⊥AC,AB=3,AC=4,B1C⊥AC1.
(1) 求AA1的长;
(2) 试判断在侧棱BB1上是否存在点P,使得直线PC与平面AA1C1C所成角和二面角BA1CA的大小相等,并说明理由.
23. 口袋中有大小、形状、质地相同的两个白球和三个黑球.现有一抽奖游戏规则如下:抽奖者每次有放回的从口袋中随机取出一个球,最多取球2n+1(n∈N*)次.若取出白球的累计次数达到n+1时,则终止取球且获奖,其他情况均不获奖.记获奖概率为Pn.
(1) 求P1;
(2) 求证:Pn+1<Pn.
2020届高三模拟考试试卷(十九)(南京)
数学参考答案及评分标准
1. {x|1<x<4} 2. 2 3. 60 4. 10 5. 6. 7. 2n+1-2 8. 9. 10. [2,4] 11. 6 12. [-2,+∞) 13. - 14.
15. 证明:(1) 取PC的中点G,连结DG,FG.
在△PBC中,因为点F,G分别为PB,PC的中点,所以GF∥BC,GF=BC.
因为底面ABCD为矩形,且点E为AD的中点,
所以DE∥BC,DE=BC,(2分)
所以GF∥DE,GF=DE,所以四边形DEFG为平行四边形,
所以EF∥DG.(4分)
因为EF⊄平面PCD,DG⊂平面PCD,
所以EF∥平面PCD.(6分)
(2) 因为底面ABCD为矩形,所以CD⊥AD.
因为平面PAD⊥平面ABCD,平面PAD∩平面ABCD=AD,CD⊂平面ABCD,
所以CD⊥平面PAD.(10分)
因为PA⊂平面PAD,所以CD⊥PA.(12分)
因为PA⊥PD,PD⊂平面PCD,CD⊂平面PCD,PD∩CD=D,所以PA⊥平面PCD.
因为PA⊂平面PAB,所以平面PAB⊥平面PCD.(14分)
16. 解:(1) 因为向量m=(cos x,sin x),n=(cos x,-sin x),
所以 f(x)=m·n+=cos2x-sin2x+=cos 2x+.(2分)
因为f()=1,所以cos x+=1,即cos x=.
因为x∈(0,π),所以x=,(4分)
所以tan(x+)=tan(+)==-2-.(6分)
(2) 若f(α)=-,则cos 2α+=-,即cos 2α=-.
因为α∈(,),所以2α∈(π,),所以sin 2α=-=-.(8分)
因为sin β=,β∈(0,),所以cos β==,(10分)
所以cos(2α+β)=cos 2αcos β-sin 2αsin β=(-)×-(-)×=.(12分)
因为2α∈(π,),β∈(0,),所以2α+β∈(π,2π),
所以2α+β的值为.(14分)
17. 解:如图,以O为原点,正东方向为x轴,正北方向为y轴,建立直角坐标系xOy.
因为OB=20,tan∠AOB=,OA=100,
所以点B(60,40),且A(100,0).(2分)
(1) 设快艇立即出发经过t小时后两船相遇于点C,
则OC=10(t+2),AC=50t.
因为OA=100,cos∠AOD=,
所以AC2=OA2+OC2-2OA·OC·cos∠AOD,
即(50t)2=1002+[10(t+2)]2-2×100×10(t+2)×.
化简得t2=4,解得t1=2,t2=-2(舍去),(4分)
所以OC=40.
因为cos∠AOD=,所以sin∠AOD=,所以C(40,80),
所以直线AC的方程为y=-(x-100),即4x+3y-400=0.(6分)
因为圆心B到直线AC的距离d==8,而圆B的半径r=8,
所以d<r,此时直线AC与圆B相交,所以快艇有触礁的危险.
答:若快艇立即出发有触礁的危险.(8分)
(2) 设快艇所走的直线AE与圆B相切,且与科考船相遇于点E.
设直线AE的方程为y=k(x-100),即kx-y-100k=0.
因为直线AE与圆B相切,所以圆心B到直线AC的距离d==8,
即2k2+5k+2=0,解得k=-2或k=-.(10分)
由(1)可知k=-舍去.
因为cos∠AOD=,所以tan∠AOD=2,所以直线OD的方程为y=2x.
由解得所以E(50,100),
所以AE=50,OE=50,(12分)
此时两船的时间差为-=5-,所以x≥5--2=3-.
答:x的最小值为(3-)小时.(14分)
18. 解:(1) 因为椭圆+=1(a>b>0)过点(-2,0)和(1,),
所以a=2,+=1,解得b2=1,
所以椭圆C的方程为+y2=1.(2分)
(2) 因为B为左顶点,所以B (-2,0).
因为四边形AMBO为平行四边形,所以AM∥BO,且AM=BO=2.(4分)
设点M(x0,y0),则A(x0+2,y0).
因为点M,A在椭圆C上,所以解得
所以M(-1,±).(6分)
(3) 因为直线AB的斜率存在,所以设直线AB的方程为y=kx+m,A(x1,y1),B(x2,y2).
由消去y,得(4k2+1)x2+8kmx+4m2-4=0,
则有x1+x2=,x1x2=.(8分)
因为平行四边形AMBO,所以=+=(x1+x2,y1+y2).
因为x1+x2=,所以y1+y2=k(x1+x2)+2m=k·+2m=,
所以M(,).(10分)
因为点M在椭圆C上,所以将点M的坐标代入椭圆C的方程,
化简得4m2=4k2+1 ①.(12分)
因为A,M,B,O四点共圆,所以平行四边形AMBO是矩形,且OA⊥OB,
所以·=x1x2+y1y2=0.
因为y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=k2x1x2+km(x1+x2)+m2=,
所以x1x2+y1y2=+=0,化简得5m2=4k2+4 ②.(14分)
由①②解得k2=,m2=3,此时Δ>0,因此k=±.
所以所求直线AB的斜率为±.(16分)
19. (1) 解:当a=1时,f(x)=,
所以函数f(x)的定义域为R,f′(x)=.
令f′(x)<0,解得1<x<2,
所以函数f(x)的单调减区间为(1,2).(2分)
(2) 解:由函数f(x)的定义域为R,得x2-ax+a≠0恒成立,
所以a2-4a<0,解得0<a<4.(4分)
(解法1)由f(x)=,得f′(x)=.
①当a=2时,f(2)=f(a),不符题意.
②当0<a<2时,
因为当a<x<2时,f′(x)<0,所以f(x)在(a,2)上单调递减,
所以f(a)>f(2),不符题意.(6分)
③当2<a<4时,
因为当2<x<a时,f′(x)<0,所以f(x)在(2,a)上单调递减,
所以f(a)<f(2),满足题意.
综上,a的取值范围是(2,4).(8分)
(解法2)由f(2)>f(a),得>.
因为0<a<4,所以不等式可化为e2>(4-a).
设函数g(x)=(4-x)-e2,0<x<4.(6分)
因为g′(x)=ex·≤0恒成立,所以g(x)在(0,4)上单调递减.
因为g(2)=0,所以g(x)<0的解集为(2,4).
所以a的取值范围是(2,4).(8分)
(3) 证明:设切点为(x0,f(x0)),则f′(x0)=,
所以切线的方程为y-=×(x-x0).
由0-=×(0-x0),
化简得x-(a+3)x+3ax0-a=0.(10分)
设h(x)=x3-(a+3)x2+3ax-a,a∈(2,4),
则只要证明函数h(x)有且仅有三个不同的零点.
由(2)可知a∈(2,4)时,函数h(x)的定义域为R,h′(x)=3x2-2(a+3)x+3a.
因为Δ=4(a+3)2-36a=4(a-)2+27>0恒成立,
所以h′(x)=0有两不相等的实数根x1和x2,不妨设x1<x2.
列表如下:
x
(-∞,x1)
x1
(x1,x2)
x2
(x2,+∞)
h′(x)
+
0
-
0
+
h(x)
增
极大
减
极小
增
所以函数h(x)最多有三个零点.(12分)
因为a∈(2,4),所以h(0)=-a<0,h(1)=a-2>0,h(2)=a-4<0,h(5)=50-11a>0,
所以h(0)h(1)<0,h(1)h(2)<0,h(2)h(5)<0.
因为函数的图象不间断,所以函数h(x)在(0,1),(1,2),(2,5)上分别至少有一个零点.
综上所述,函数h(x)有且仅有三个零点.(16分)
20. 解: (1) 因为{an}的“L数列”为{},所以=,n∈N*,即=2n,
所以n≥2时,an=··…··a1=2n-1·2n-2·…·2·1=2(n-1)+(n-2)+…+1=2.
又a1=1符合上式,所以{an}的通项公式为an=2,n∈N*.(2分)
(2) 因为an=n+k-3(k>0),且n≥2,n∈N*时,an≠0,所以k≠1.
(解法1)设bn=,n∈N*,所以bn==1-.
因为{bn}为递增数列,所以bn+1-bn>0对n∈N*恒成立,
即->0对n∈N*恒成立.(4分)
因为-=,
所以->0等价于(n+k-2)(n+k-1)>0.
当0<k<1时,因为n=1时,(n+k-2)(n+k-1)<0,不符合题意.(6分)
当k>1时,n+k-1>n+k-2>0,所以(n+k-2)(n+k-1)>0.
综上,k的取值范围是(1,+∞). (8分)
(解法2)令f(x)=1-,所以f(x)在区间(-∞,2-k)和区间(2-k,+∞)上单调递增.
当0<k<1时,f(1)=1->1,f(2)=1-<1,所以b2<b1,不符合题意.(6分)
当k>1时,因为2-k<1,所以f(x)在[1,+∞)上单调递增,所以{bn}单调递增,符合题意.
综上,k的取值范围是(1,+∞).(8分)
(3) 存在满足条件的等差数列{cn},证明如下:
因为==+,k∈N*,(10分)
所以Sn=+(1-)·(++…++).
因为p>1,所以1->0,所以<Sn<+(1-)·(++…++),
即<Sn<+·[1-()n].(14分)
因为·[1-()n]<,所以<Sn<.
设cn=,则cn+1-cn=-=,且cn<Sn<cn+1,
所以存在等差数列{cn}满足题意. (16分)
2020届高三模拟考试试卷(南京)
数学附加题参考答案及评分标准
21. A. 解:(1) =.(2分)
因为点P(1,1)在矩阵A的变换下得到点P′(0,-2),所以a=-2,
所以A=.(4分)
(2) 因为A=,所以A2==,(6分)
所以A2==,
所以点Q′的坐标为(-3,6).(10分)
B. 解:由直线l的参数方程(t为参数),得直线l的方程为x-y+=0.(2分)
曲线C上的点到直线l的距离d=(4分)
=.(6分)
当θ+=2kπ,即θ=-+2kπ(k∈Z)时,(8分)
曲线C上的点到直线l的距离取最大值.(10分)
C. 证明:因为a,b为非负实数,
所以a3+b3-(a2+b2)=a2(-)+b2(-)
=(-)[()5-()5].(4分)
若a≥b时,≥,从而()5≥()5,
得(-)·[()5-()5]≥0.(6分)
若a<b时,<,从而()5<()5,
得(-)·[()5-()5]>0.(8分)
综上,a3+b3≥(a2+b2).(10分)
22. 解:(1) 因为三棱柱ABCA1B1C1为直三棱柱,所以AA1⊥平面ABC,
所以AA1⊥AB,AA1⊥AC.
又AB⊥AC,所以以{,,}为正交基底建立如图所示的空间直角坐标系Axyz.
设AA1=t(t>0),又AB=3,AC=4,
则A(0,0,0),C1(0,4,t),B1(3,0,t),C(0,4,0),
所以=(0,4,t),=(-3,4,-t).(2分)
因为B1C⊥AC1,所以·=0,即16-t2=0,解得t=4,
所以AA1的长为4.(4分)
(2) 由(1)知B(3,0,0),C(0,4,0),A1(0,0,4),
所以=(0,4,-4),=(-3,4,0).
设n=(x,y,z)为平面A1CB的法向量,
则n·=0,n·=0,即
取y=3,解得z=3,x=4,所以n=(4,3,3)为平面A1CB的一个法向量.
因为AB⊥平面AA1C1C,所以=(3,0,0)为平面A1CA的一个法向量,
则cos〈n,〉===,(6分)
所以sin〈n,〉=.
设P(3,0,m),其中0≤m≤4,则=(3,-4,m).
因为=(3,0,0)为平面A1CA的一个法向量,
所以cos〈,〉===,
所以直线PC与平面AA1C1C所成角的正弦值为.(8分)
因为直线PC与平面AA1C1C所成角和二面角BA1CA的大小相等,
所以=,此时方程无解,
所以侧棱BB1上不存在点P,使得直线PC与平面AA1C1C所成角和二面角BA1CA的大小相等 .(10分)
23. (1) 解:根据题意,每次取出的球是白球的概率为,取出的球是黑球的概率为,
所以P1=×+C×()2×=+=.(2分)
(2) 证明:累计取出白球次数是n+1的情况有:
前n次取出n次白球,第n+1次取出的是白球,概率为C×()n+1;
前n+1次取出n次白球,第n+2次取出的是白球,概率为C×()n+1×;(4分)
……
前2n-1 次取出n次白球,第2n次取出的是白球,概率为C×()n+1×()n-1;
前2n次取出n次白球,第2n+1次取出的是白球,概率为C×()n+1×()n;
则Pn=C×()n+1+C×()n+1×+…+C×()n+1×()n-1+C×()n+1×()n
=()n+1×[C+C×+…+C×()n-1+C×()n]
=()n+1×[C+C×+…+C×()n-1+C×()n],(6分)
因此Pn+1-Pn=()n+2×[C+C×+…+C×()n+C×()n+1]
-()n+1×[C+C×+…+C×()n-1+C×()n]
=()n+1×{×[C+C×+…+C×()n+C×()n+1]
-[C+C×+…+C×()n-1+C×()n]}
=()n+1×{(1-)×[C+C×+…+C×()n+C×()n+1]
-[C+C×+…+C×()n-1+C×()n]}
=()n+1×{[C+C×+…+C×()n+C×()n+1]
-[C×+C×()2+…+C×()n+1+C×()n+2]
-[C+C×+…+C×()n-1+C×()n]}(8分)
=()n+1×{[C+C×+…+C×()n+C×()n+1]
-[C+C×+…+C×()n+C×()n+1+C×()n+2]},
则Pn+1-Pn=()n+1×[C×()n+1-C×()n+1-C×()n+2]
=()n+1×()n+1×(C-C-C)
=()n+1×()n+1×(C-C).
因为C-C=C-(C+C)=C-C=-C,
所以Pn+1-Pn=()n+1×()n+1×(-)×C<0,
因此Pn+1<Pn.(10分)
2020届高三模拟考试试卷
数 学
(满分160分,考试时间120分钟)
2020.6
一、 填空题:本大题共14小题,每小题5分,共70分.
1. 已知集合A={x|2<x<4},B={x|1<x<3},则A∪B________.
2. 若z=+i(i是虚数单位)是实数,则实数a的值为________.
3. 某校共有教师300人,男学生1 200人,女学生1 000人,现用分层抽样从所有师生中抽取一个容量为125的样本,则从男学生中抽取的人数为________.
4. 如图是一个算法的伪代码,其输出的结果为________.
S←0
For i From 1 To 4
S←S+i
End For
Print S
(第 4 题) (第6题)
5. 将甲、乙、丙三人随机排成一行,则甲、乙两人相邻的概率为________.
6. 已知函数f(x)=2sin(ωx+φ)(其中ω>0,-<φ<)的部分图象如图所示,则f()的值为________.
7. 已知数列{an}为等比数列.若a1=2,且a1,a2,a3-2成等差数列,则{an}的前n项和为________.
8. 在平面直角坐标系xOy中,已知双曲线 -=1(a>0,b>0)的右焦点为F.若以F为圆心,a为半径的圆交该双曲线的一条渐近线于A,B两点,且AB=2b,则该双曲线的离心率为________.
9. 若正方体ABCDA1B1C1D1的棱长为2,则三棱锥AB1CD1的体积为________.
10. 已知函数f(x)=g(x)=f(x-2).若g(x-1)≥1,则实数x的取值范围是________.
11. 在平面直角坐标系xOy中,A,B是圆O:x2+y2=2上两个动点,且⊥.若A,B两点到直线l:3x+4y-10=0的距离分别为d1,d2,则d1+d2的最大值为________.
12. 若对任意a∈[e,+∞)(e为自然对数的底数),不等式x≤eax+b对任意x∈R恒成立,则实数b的取值范围是________.
13. 已知点P在边长为4的等边三角形ABC内,满足=λ+μ,且2λ+3μ=1,延长AP交边BC于点D.若BD=2DC,则·的值为________.
14. 在△ABC中,∠A=,点D是BC的中点.若AD≤BC,则sin Bsin C的最大值为________.
二、 解答题:本大题共6小题,共90分. 解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.
15. (本小题满分14分)
如图,在四棱锥PABCD中,底面ABCD为矩形,平面PAD⊥平面ABCD,PA⊥PD,点E,F分别为AD,PB的中点.求证:
(1) EF∥平面PCD;
(2) 平面PAB⊥平面PCD.
16.(本小题满分14分)
已知向量m=(cos x,sin x),n=(cos x,-sin x),函数f(x)=m·n+.
(1) 若f()=1,x∈(0,π),求tan(x+)的值;
(2) 若f(α)=-,α∈(,),sin β=,β∈(0,),求2α+β的值.
17. (本小题满分14分)
如图,港口A在港口O的正东100海里处,在北偏东方向有一条直线航道OD,航道和正东方向之间有一片以B为圆心,半径为8海里的圆形暗礁群(在这片海域行船有触礁危险),其中OB=20海里,tan∠AOB=,cos∠AOD=.现有一艘科考船以10海里/小时的速度从O出发沿OD方向行驶,经过2个小时后,一艘快艇以50海里/小时的速度准备从港口A出发,并沿直线方向行驶与科考船恰好相遇.
(1) 若快艇立即出发,判断快艇是否有触礁的危险,并说明理由;
(2) 在无触礁危险的情况下,若快艇再等x小时出发,求x的最小值.
18. (本小题满分16分)
如图,在平面直角坐标系xOy中,椭圆C:+=1(a>b>0)经过点(-2,0)和(1,),椭圆C上三点A,M,B与原点O构成一个平行四边形AMBO.
(1) 求椭圆C的方程;
(2) 若点B是椭圆C左顶点,求点M的坐标;
(3) 若A,M,B,O四点共圆,求直线AB的斜率.
19. (本小题满分16分)
已知函数f(x)=(a∈R),其中e为自然对数的底数.
(1) 若a=1,求函数f(x)的单调减区间;
(2) 若函数f(x)的定义域为R,且f(2)>f(a),求a的取值范围;
(3) 求证:对任意a∈(2,4),曲线y=f(x)上有且仅有三个不同的点,在这三点处的切线经过坐标原点.
20. (本小题满分16分)
若数列{an}满足n≥2,n∈N*时,an≠0,则称数列(n∈N*)为{an}的“L数列”.
(1) 若a1=1,且{an}的“L数列”为,求数列{an}的通项公式;
(2) 若an=n+k-3(k>0),且{an}的“L数列”为递增数列,求k的取值范围;
(3) 若an=1+pn-1,其中p>1,记{an}的“L数列”的前n项和为Sn,试判断是否存在等差数列{cn},对任意n∈N*,都有cn<Sn<cn+1成立,并证明你的结论.
2020届高三模拟考试试卷(十九)
数学附加题
(满分40分,考试时间30分钟)
21. 【选做题】 在A,B,C三小题中只能选做两题,每小题10分,共20分.若多做,则按作答的前两题计分.解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.
A. (选修42:矩阵与变换)
已知矩阵A=,a∈R.若点P(1,1)在矩阵A的变换下得到点P′(0,-2).
(1) 求矩阵A;
(2) 求点Q(0,3)经过矩阵A的2次变换后对应点Q′的坐标.
B. (选修44:坐标系与参数方程)
在平面直角坐标系xOy中,曲线C的参数方程为(θ为参数),直线l的参数方程为(t为参数),求曲线C上的点到直线l的距离的最大值.
C. (选修45:不等式选讲)
已知a,b为非负实数,求证:a3+b3≥(a2+b2).
【必做题】 第22,23题,每小题10分,共20分.解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.
22. 如图,在直三棱柱ABCA1B1C1中,AB⊥AC,AB=3,AC=4,B1C⊥AC1.
(1) 求AA1的长;
(2) 试判断在侧棱BB1上是否存在点P,使得直线PC与平面AA1C1C所成角和二面角BA1CA的大小相等,并说明理由.
23. 口袋中有大小、形状、质地相同的两个白球和三个黑球.现有一抽奖游戏规则如下:抽奖者每次有放回的从口袋中随机取出一个球,最多取球2n+1(n∈N*)次.若取出白球的累计次数达到n+1时,则终止取球且获奖,其他情况均不获奖.记获奖概率为Pn.
(1) 求P1;
(2) 求证:Pn+1<Pn.
2020届高三模拟考试试卷(十九)(南京)
数学参考答案及评分标准
1. {x|1<x<4} 2. 2 3. 60 4. 10 5. 6. 7. 2n+1-2 8. 9. 10. [2,4] 11. 6 12. [-2,+∞) 13. - 14.
15. 证明:(1) 取PC的中点G,连结DG,FG.
在△PBC中,因为点F,G分别为PB,PC的中点,所以GF∥BC,GF=BC.
因为底面ABCD为矩形,且点E为AD的中点,
所以DE∥BC,DE=BC,(2分)
所以GF∥DE,GF=DE,所以四边形DEFG为平行四边形,
所以EF∥DG.(4分)
因为EF⊄平面PCD,DG⊂平面PCD,
所以EF∥平面PCD.(6分)
(2) 因为底面ABCD为矩形,所以CD⊥AD.
因为平面PAD⊥平面ABCD,平面PAD∩平面ABCD=AD,CD⊂平面ABCD,
所以CD⊥平面PAD.(10分)
因为PA⊂平面PAD,所以CD⊥PA.(12分)
因为PA⊥PD,PD⊂平面PCD,CD⊂平面PCD,PD∩CD=D,所以PA⊥平面PCD.
因为PA⊂平面PAB,所以平面PAB⊥平面PCD.(14分)
16. 解:(1) 因为向量m=(cos x,sin x),n=(cos x,-sin x),
所以 f(x)=m·n+=cos2x-sin2x+=cos 2x+.(2分)
因为f()=1,所以cos x+=1,即cos x=.
因为x∈(0,π),所以x=,(4分)
所以tan(x+)=tan(+)==-2-.(6分)
(2) 若f(α)=-,则cos 2α+=-,即cos 2α=-.
因为α∈(,),所以2α∈(π,),所以sin 2α=-=-.(8分)
因为sin β=,β∈(0,),所以cos β==,(10分)
所以cos(2α+β)=cos 2αcos β-sin 2αsin β=(-)×-(-)×=.(12分)
因为2α∈(π,),β∈(0,),所以2α+β∈(π,2π),
所以2α+β的值为.(14分)
17. 解:如图,以O为原点,正东方向为x轴,正北方向为y轴,建立直角坐标系xOy.
因为OB=20,tan∠AOB=,OA=100,
所以点B(60,40),且A(100,0).(2分)
(1) 设快艇立即出发经过t小时后两船相遇于点C,
则OC=10(t+2),AC=50t.
因为OA=100,cos∠AOD=,
所以AC2=OA2+OC2-2OA·OC·cos∠AOD,
即(50t)2=1002+[10(t+2)]2-2×100×10(t+2)×.
化简得t2=4,解得t1=2,t2=-2(舍去),(4分)
所以OC=40.
因为cos∠AOD=,所以sin∠AOD=,所以C(40,80),
所以直线AC的方程为y=-(x-100),即4x+3y-400=0.(6分)
因为圆心B到直线AC的距离d==8,而圆B的半径r=8,
所以d<r,此时直线AC与圆B相交,所以快艇有触礁的危险.
答:若快艇立即出发有触礁的危险.(8分)
(2) 设快艇所走的直线AE与圆B相切,且与科考船相遇于点E.
设直线AE的方程为y=k(x-100),即kx-y-100k=0.
因为直线AE与圆B相切,所以圆心B到直线AC的距离d==8,
即2k2+5k+2=0,解得k=-2或k=-.(10分)
由(1)可知k=-舍去.
因为cos∠AOD=,所以tan∠AOD=2,所以直线OD的方程为y=2x.
由解得所以E(50,100),
所以AE=50,OE=50,(12分)
此时两船的时间差为-=5-,所以x≥5--2=3-.
答:x的最小值为(3-)小时.(14分)
18. 解:(1) 因为椭圆+=1(a>b>0)过点(-2,0)和(1,),
所以a=2,+=1,解得b2=1,
所以椭圆C的方程为+y2=1.(2分)
(2) 因为B为左顶点,所以B (-2,0).
因为四边形AMBO为平行四边形,所以AM∥BO,且AM=BO=2.(4分)
设点M(x0,y0),则A(x0+2,y0).
因为点M,A在椭圆C上,所以解得
所以M(-1,±).(6分)
(3) 因为直线AB的斜率存在,所以设直线AB的方程为y=kx+m,A(x1,y1),B(x2,y2).
由消去y,得(4k2+1)x2+8kmx+4m2-4=0,
则有x1+x2=,x1x2=.(8分)
因为平行四边形AMBO,所以=+=(x1+x2,y1+y2).
因为x1+x2=,所以y1+y2=k(x1+x2)+2m=k·+2m=,
所以M(,).(10分)
因为点M在椭圆C上,所以将点M的坐标代入椭圆C的方程,
化简得4m2=4k2+1 ①.(12分)
因为A,M,B,O四点共圆,所以平行四边形AMBO是矩形,且OA⊥OB,
所以·=x1x2+y1y2=0.
因为y1y2=(kx1+m)(kx2+m)=k2x1x2+km(x1+x2)+m2=,
所以x1x2+y1y2=+=0,化简得5m2=4k2+4 ②.(14分)
由①②解得k2=,m2=3,此时Δ>0,因此k=±.
所以所求直线AB的斜率为±.(16分)
19. (1) 解:当a=1时,f(x)=,
所以函数f(x)的定义域为R,f′(x)=.
令f′(x)<0,解得1<x<2,
所以函数f(x)的单调减区间为(1,2).(2分)
(2) 解:由函数f(x)的定义域为R,得x2-ax+a≠0恒成立,
所以a2-4a<0,解得0<a<4.(4分)
(解法1)由f(x)=,得f′(x)=.
①当a=2时,f(2)=f(a),不符题意.
②当0<a<2时,
因为当a<x<2时,f′(x)<0,所以f(x)在(a,2)上单调递减,
所以f(a)>f(2),不符题意.(6分)
③当2<a<4时,
因为当2<x<a时,f′(x)<0,所以f(x)在(2,a)上单调递减,
所以f(a)<f(2),满足题意.
综上,a的取值范围是(2,4).(8分)
(解法2)由f(2)>f(a),得>.
因为0<a<4,所以不等式可化为e2>(4-a).
设函数g(x)=(4-x)-e2,0<x<4.(6分)
因为g′(x)=ex·≤0恒成立,所以g(x)在(0,4)上单调递减.
因为g(2)=0,所以g(x)<0的解集为(2,4).
所以a的取值范围是(2,4).(8分)
(3) 证明:设切点为(x0,f(x0)),则f′(x0)=,
所以切线的方程为y-=×(x-x0).
由0-=×(0-x0),
化简得x-(a+3)x+3ax0-a=0.(10分)
设h(x)=x3-(a+3)x2+3ax-a,a∈(2,4),
则只要证明函数h(x)有且仅有三个不同的零点.
由(2)可知a∈(2,4)时,函数h(x)的定义域为R,h′(x)=3x2-2(a+3)x+3a.
因为Δ=4(a+3)2-36a=4(a-)2+27>0恒成立,
所以h′(x)=0有两不相等的实数根x1和x2,不妨设x1<x2.
列表如下:
x
(-∞,x1)
x1
(x1,x2)
x2
(x2,+∞)
h′(x)
+
0
-
0
+
h(x)
增
极大
减
极小
增
所以函数h(x)最多有三个零点.(12分)
因为a∈(2,4),所以h(0)=-a<0,h(1)=a-2>0,h(2)=a-4<0,h(5)=50-11a>0,
所以h(0)h(1)<0,h(1)h(2)<0,h(2)h(5)<0.
因为函数的图象不间断,所以函数h(x)在(0,1),(1,2),(2,5)上分别至少有一个零点.
综上所述,函数h(x)有且仅有三个零点.(16分)
20. 解: (1) 因为{an}的“L数列”为{},所以=,n∈N*,即=2n,
所以n≥2时,an=··…··a1=2n-1·2n-2·…·2·1=2(n-1)+(n-2)+…+1=2.
又a1=1符合上式,所以{an}的通项公式为an=2,n∈N*.(2分)
(2) 因为an=n+k-3(k>0),且n≥2,n∈N*时,an≠0,所以k≠1.
(解法1)设bn=,n∈N*,所以bn==1-.
因为{bn}为递增数列,所以bn+1-bn>0对n∈N*恒成立,
即->0对n∈N*恒成立.(4分)
因为-=,
所以->0等价于(n+k-2)(n+k-1)>0.
当0<k<1时,因为n=1时,(n+k-2)(n+k-1)<0,不符合题意.(6分)
当k>1时,n+k-1>n+k-2>0,所以(n+k-2)(n+k-1)>0.
综上,k的取值范围是(1,+∞). (8分)
(解法2)令f(x)=1-,所以f(x)在区间(-∞,2-k)和区间(2-k,+∞)上单调递增.
当0<k<1时,f(1)=1->1,f(2)=1-<1,所以b2<b1,不符合题意.(6分)
当k>1时,因为2-k<1,所以f(x)在[1,+∞)上单调递增,所以{bn}单调递增,符合题意.
综上,k的取值范围是(1,+∞).(8分)
(3) 存在满足条件的等差数列{cn},证明如下:
因为==+,k∈N*,(10分)
所以Sn=+(1-)·(++…++).
因为p>1,所以1->0,所以<Sn<+(1-)·(++…++),
即<Sn<+·[1-()n].(14分)
因为·[1-()n]<,所以<Sn<.
设cn=,则cn+1-cn=-=,且cn<Sn<cn+1,
所以存在等差数列{cn}满足题意. (16分)
2020届高三模拟考试试卷(南京)
数学附加题参考答案及评分标准
21. A. 解:(1) =.(2分)
因为点P(1,1)在矩阵A的变换下得到点P′(0,-2),所以a=-2,
所以A=.(4分)
(2) 因为A=,所以A2==,(6分)
所以A2==,
所以点Q′的坐标为(-3,6).(10分)
B. 解:由直线l的参数方程(t为参数),得直线l的方程为x-y+=0.(2分)
曲线C上的点到直线l的距离d=(4分)
=.(6分)
当θ+=2kπ,即θ=-+2kπ(k∈Z)时,(8分)
曲线C上的点到直线l的距离取最大值.(10分)
C. 证明:因为a,b为非负实数,
所以a3+b3-(a2+b2)=a2(-)+b2(-)
=(-)[()5-()5].(4分)
若a≥b时,≥,从而()5≥()5,
得(-)·[()5-()5]≥0.(6分)
若a<b时,<,从而()5<()5,
得(-)·[()5-()5]>0.(8分)
综上,a3+b3≥(a2+b2).(10分)
22. 解:(1) 因为三棱柱ABCA1B1C1为直三棱柱,所以AA1⊥平面ABC,
所以AA1⊥AB,AA1⊥AC.
又AB⊥AC,所以以{,,}为正交基底建立如图所示的空间直角坐标系Axyz.
设AA1=t(t>0),又AB=3,AC=4,
则A(0,0,0),C1(0,4,t),B1(3,0,t),C(0,4,0),
所以=(0,4,t),=(-3,4,-t).(2分)
因为B1C⊥AC1,所以·=0,即16-t2=0,解得t=4,
所以AA1的长为4.(4分)
(2) 由(1)知B(3,0,0),C(0,4,0),A1(0,0,4),
所以=(0,4,-4),=(-3,4,0).
设n=(x,y,z)为平面A1CB的法向量,
则n·=0,n·=0,即
取y=3,解得z=3,x=4,所以n=(4,3,3)为平面A1CB的一个法向量.
因为AB⊥平面AA1C1C,所以=(3,0,0)为平面A1CA的一个法向量,
则cos〈n,〉===,(6分)
所以sin〈n,〉=.
设P(3,0,m),其中0≤m≤4,则=(3,-4,m).
因为=(3,0,0)为平面A1CA的一个法向量,
所以cos〈,〉===,
所以直线PC与平面AA1C1C所成角的正弦值为.(8分)
因为直线PC与平面AA1C1C所成角和二面角BA1CA的大小相等,
所以=,此时方程无解,
所以侧棱BB1上不存在点P,使得直线PC与平面AA1C1C所成角和二面角BA1CA的大小相等 .(10分)
23. (1) 解:根据题意,每次取出的球是白球的概率为,取出的球是黑球的概率为,
所以P1=×+C×()2×=+=.(2分)
(2) 证明:累计取出白球次数是n+1的情况有:
前n次取出n次白球,第n+1次取出的是白球,概率为C×()n+1;
前n+1次取出n次白球,第n+2次取出的是白球,概率为C×()n+1×;(4分)
……
前2n-1 次取出n次白球,第2n次取出的是白球,概率为C×()n+1×()n-1;
前2n次取出n次白球,第2n+1次取出的是白球,概率为C×()n+1×()n;
则Pn=C×()n+1+C×()n+1×+…+C×()n+1×()n-1+C×()n+1×()n
=()n+1×[C+C×+…+C×()n-1+C×()n]
=()n+1×[C+C×+…+C×()n-1+C×()n],(6分)
因此Pn+1-Pn=()n+2×[C+C×+…+C×()n+C×()n+1]
-()n+1×[C+C×+…+C×()n-1+C×()n]
=()n+1×{×[C+C×+…+C×()n+C×()n+1]
-[C+C×+…+C×()n-1+C×()n]}
=()n+1×{(1-)×[C+C×+…+C×()n+C×()n+1]
-[C+C×+…+C×()n-1+C×()n]}
=()n+1×{[C+C×+…+C×()n+C×()n+1]
-[C×+C×()2+…+C×()n+1+C×()n+2]
-[C+C×+…+C×()n-1+C×()n]}(8分)
=()n+1×{[C+C×+…+C×()n+C×()n+1]
-[C+C×+…+C×()n+C×()n+1+C×()n+2]},
则Pn+1-Pn=()n+1×[C×()n+1-C×()n+1-C×()n+2]
=()n+1×()n+1×(C-C-C)
=()n+1×()n+1×(C-C).
因为C-C=C-(C+C)=C-C=-C,
所以Pn+1-Pn=()n+1×()n+1×(-)×C<0,
因此Pn+1<Pn.(10分)
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