一、選擇題
1.已知i為虛數(shù)單位,復數(shù)z滿足:z(1+i)=4-3i,則z-=().
A.522B.52C.52D.25
解題思路由題意可得z=4-3i1+i,則z-=z=4-3i1+i=52=522,故選A.
2.已知集合A=x|12x<8,B={-2,-1,0,1,2},則A∪B=( ).
A. (-2,+∞)B. (-∞,2)C. AD. B
解題思路因為A=(-3,+∞),所以A∪B=A,故選C.
3.若函數(shù)y=(a2-2a-2)xa2-3a-4為冪函數(shù),且圖象與兩坐標軸無交點,則實數(shù)m的值為().
A.3B.3或1C.3或-1D.-1
解題思路由于函數(shù)y=(a2-2a-2)xa2-3a-4為冪函數(shù),所以a2-2a-2=1.又冪函數(shù)圖象與兩坐標軸無交點,所以a2-3a-4≤0,解得a=3或a=-1,故選C.
4.為貫徹落實黨中央關(guān)于黨史學習教育的總體部署,今年4月,教育部在中小學部署開展了“從小學黨史 永遠跟黨走”主題教育活動.某校開展了學黨史讀書活動,學生積極參加,現(xiàn)對該校學生每周學黨史讀書時間進行統(tǒng)計,統(tǒng)計結(jié)果繪制成頻率分布直方圖,如圖1,則該校學生每周學黨史讀書的平均時間(單位:小時)為().
A.11.6B.11.20C.11.25D.11.30
解題思路由題意得頻率之和為1,即(0.1+a+0.4+0.25+0.1)×1=1,解得a=0.15,則學黨史讀書時間的平均數(shù)為9.5×0.10+10.5×0.15+11.5×0.40+12.5×0.25+13.5×0.10=11.6(小時),故選A.
5.若tanα+π3=-47,則sin2α-π3=().
A.-5665B.5665C.1665D.-1665
解題思路依題意,得
sin2α-π3=sin2α+π3-π
=-sin2α+π3
= -2sin(α+π3)cos(α+π3)
=-2sin(α+π3)cos(α+π3)sin2(α+π3)+cos2(α+π3)
=-2tan(α+π3)tan2(α+π3)+1
=-2×(-47)(-47)2+1=5665,
故選B.
6.已知函數(shù)f(x)=ln(x+2)+m的圖象不經(jīng)過第二象限,則m的取值范圍為().
A. m<-ln2B. m≤-ln2
C. m>ln2D. m≥ln2
解題思路由對數(shù)函數(shù)的圖象和性質(zhì),可知函數(shù)f(x)在(-2,+∞)單調(diào)遞增,若函數(shù)圖象不經(jīng)過第二象限,則ln0+2+m≤0,解得m≤-ln2.
故選B.
7.已知等比數(shù)列an中,a1=1,a9=64,則a5=().
A.8B.-8C.10D.±8
解題思路設等比數(shù)列an的公比為q,依題意,得a25=a1a9=64.又a5=a1q4>0,故a5=8.
故選A.
8.已知拋物線C:y2=4x的焦點為F,過點
A(3,0)且斜率為k的直線l與C交于M,N兩點,若ΔFMN的重心G的縱坐標為43,則點G的橫坐標為().
A.103B.113C.4D.133
解題思路設Mx1,y1,Nx2,y2,由ΔAMN的重心G的縱坐標為43及F(1,0),得y1+y2=4.由y21=4x1,y22=4x2,得y21-y22=4x1-4x2,即k=y1-y2x1-x2=4y1+y2=1.則l:y=x-3.所以x1+x2=y1+y2+6=10.故點G的橫坐標為113,故選B.
9.函數(shù)fx=Acosωx+φ(A<0,ω>0,-π2<φ<0),其部分圖象如圖2所示,下列說法正確的有().
①ω=2;②φ=-π3;
③x=π12是函數(shù)fx的極值點;
④函數(shù)fx在區(qū)間-5π12,π12上單調(diào)遞增;
⑤函數(shù)y=fx-π12關(guān)于原點對稱.
A.①②④B.②③④C.①②⑤D.③④⑤
解題思路由圖2知A=-1,且函數(shù)fx的周期為T=2(11π12-5π12)=π,所以ω=2,故①正確;
因為fx=-cos2x+φ,
所以f5π12=
-cos5π6+φ=0.
則5π6+φ=kπ+π2(k∈Z).
又-π2<φ<0,故k=0,φ=-π3,故②正確;
由fx=-cos2x-π3,
知fπ12=-cosπ6,
顯然x=π12不是函數(shù)fx的極值點,故③錯誤;
由2kπ≤2x-π3≤2kπ+π,
得kπ+π6≤x≤kπ+2π3.
所以fx的單調(diào)遞增區(qū)間為[kπ+π6,kπ+2π3],
單調(diào)遞減區(qū)間為[kπ-π3,kπ+π6].
所以fx在-5π12,-π3上單調(diào)遞增,
在-π3,π12上單調(diào)遞減,
所以fx在-5π12,π12上不單調(diào),故④錯誤.
函數(shù)y=fx-π12=-sin2x為奇函數(shù),圖象關(guān)于原點對稱,故⑤正確.故選C.
10.P為雙曲線C:x29-y216=1(a>0,b>0)上一點,過點P向C的兩條漸近線作垂線,垂足分別為P1,P2,則PP1·PP2=().
A.144625B.100825C.14425D.1008625
解題思路1由題知兩條漸近線方程為4x±3y=0,設P(x0,y0),
則lPP1:3x+4y-3x0-4y0=0,
lPP2:3x-4y-3x0+4y0=0.
聯(lián)立3x+4y-3x0-4y0=0,4x-3y=0,
得P1(9x0+12y025,12x0+16y025),
同理得P2(9x0-12y025,-12x0+16y025).
所以PP1·PP2=(-16x0+12y025,12x0-9y025)·(-16x0-12y025,-12x0-9y025)
=(-16x0)2-(12y0)2252+-(12x0)2+(-9y0)2252
=7(16x20-9y20)252
=7×16×9252=1008625.
解法2由題知兩條漸近線方程分別為l1:4x-3y=0,l2:4x+3y=0,設P(x0,y0),漸近線l1的傾斜角為θ,則16x20-9y20=144,tanθ=43.
則PP1=4x0-3y05,PP2=4x0+3y05,
cos<PP1,PP2>=cos∠P1PP2=cos∠P1OP2
=cos(π-2θ)=sin2θ-cos2θsin2θ+cos2θ=tan2θ-1tan2θ+1=725.
所以PP1·PP2=PP1·PP2cos<PP1,PP2>=4x0-3y05·4x0+3y05×725
=1008625.
故選D.
11.由0,1,2,3,4,5組成的沒有重復數(shù)字的五位數(shù),從中任意抽取一個,則其恰好為“前3個數(shù)字保持遞增,后3個數(shù)字保持遞減”(如五位數(shù)“12543”,前3個數(shù)字“125”保持遞增,后3個數(shù)字“543”保持遞減)的概率是().
A.7200B.7600C.7120D.150
解題思路由0,1,2,3,4,5組成的沒有重復數(shù)字的五位數(shù)共C15×A45=600個,前3個數(shù)字保持遞增,后3個數(shù)字保持遞減,說明中間數(shù)字必為5或4.
(1)若中間數(shù)字為5,且所選五個數(shù)字中沒有0,在1,2,3,4四個數(shù)字中任取兩個數(shù)字,按照遞增順序放置于首兩位,剩余兩個數(shù)字按照遞減順序放置于末兩位,有C24×1=6個.
(2)若中間數(shù)字為5,且所選五個數(shù)字中有0,則0一定位于最后一位,從1,2,3,4四個數(shù)字中任選一個放置于第四位,余下三個數(shù)字任選兩個按照遞增順序放置于首兩位,有C14×C23=12個.
(3)若中間數(shù)字為4,則所選五個數(shù)字中沒有5,0一定位于最后一位,從1,2,3三個數(shù)字中任選一個放置于第四位,余下二個數(shù)字按照遞增順序放置于首兩位,有C13×1=3個.
因此“前3個數(shù)字保持遞增,后3個數(shù)字保持遞減”的五位數(shù)有21個,所以所求的概率P=21600=7200,故選A.
12.已知函數(shù)f(x)=a-1-lna+x1-x,g(x)與f(x)互為反函數(shù),且g(x)為奇函數(shù),則不等式f(x)<f(a2)的解集為().
A.-1,12B.-∞,12
C.-1,1D.-1,+∞
解題思路令y=a-1-lna+x1-x,
得x=1-a+1ea-1-y+1.
由g(x)與f(x)互為反函數(shù),得
g(x)= 1-a+1ea-1-x+1.
又g(x)為奇函數(shù),所以g0=1-a+1ea-1+1=0.
即ea-1=a,構(gòu)造函數(shù)φ(x)=ex-1-x,求導得φ′(x)=ex-1-1,
當x<1時φ′(x)<0,當x>1時φ′(x)>0,
所以φ(x)在(-∞,1)上單調(diào)遞減,在(1,+∞)上單調(diào)遞增.
所以φ(x)≥φ(1)=0,故當且僅當x=1時φ(x)=0.所以a=1,f(x)=-ln1+x1-x=ln1-x1+x=
ln(-1+21+x),則f(x)在(-1,1)上單調(diào)遞減.
所以不等式f(x)<f(a2)等價于-1<x<12,解集為-1,12,故選A.
二、填空題
13.若(x+1x)3(x+a)5的展開式中各項系數(shù)的和為256,則該展開式中含x2項的系數(shù)為.
解題思路取x=1,則(x+1x)3(x+a)5的展開式中各項系數(shù)的和為23×a+15=256,
解得a=1,則(x+1x)3(x+a)5=(x+1x)3(x+1)5.x+1x3的展開式:Tm+1=Cm3x3-mx-m=Cm3x3-2m;x+15的展開式Tn+1=Cn5x5-n.
取m=1,n=4,得到C13x1·C45x1=15x2;
取m=2,n=2,得到C23x-1·C25x3=30x2;
取m=3,n=0,得到C33x-3·C05x5=x2.
綜上該展開式中含x2項的系數(shù)為46.
14.已知△ABC的內(nèi)角A,B,C的對邊分別為a,b,c,且b2>a2+c2,sinB=sinC.設△ABC的面積為S,若4bS=ab2+c2-a2,則A=.
解題思路由4bS=ab2+c2-a2,得2abcsinB=2abccosA,即sinB=cosA.
由b2>a2+c2,得cosB<0,即B為鈍角.
所以B=A+π2,C=π2-2A.
又sinB=sinC,所以cosA=cos2A.
即sinA=12,又A為銳角,所以A=π6.
15.因新冠肺炎疫情防控工作需要,某高中學校計劃將學生的周末輔導改至線上進行,現(xiàn)需要安排文、理科教師x,y名,考慮到學生對輔導的需求等因素,x和y滿足條件2x-y≥5,x-y≤2,x≤6,則該校至少需要安排教師人.
解題思路設目標函數(shù)為z=x+y,得y=-x+z,畫出可行域如圖3,則題意轉(zhuǎn)化為在可行域內(nèi)任意取x,y且為整數(shù),使得目標函數(shù)的斜率為定值-1,截距最小時的直線為過 2x-y=5x-y=2的交點B3,1,此時z取最小值,即zmin=3+1=4.
16.已知ABCD中,AB=13,BC=25,AC=5,沿AC折疊ΔABC,使得BD=5,
則所得三棱錐B-ACD的外接球的表面積是.
解題思路易知三棱錐B-ACD的三組對棱分別相等,則該三棱錐可以理解為由正方體六個面的面對角線構(gòu)成,且其外接球即為正方體外接球.設該正方體的長、寬、高分別為a,b,c,且a2+b2=13,b2+c2=25,c2+a2=5,則外接球半徑R滿足2R=a2+b2+c2,所以4R2=a2+b2+c2=12(a2+b2)+(b2+c2)+(c2+a2)=29,故外接球的表面積為4πR2=29π.
三、解答題
17.已知數(shù)列an的前n項和Sn滿足Sn=2an-1n∈N*.
(1)證明:數(shù)列an為等比數(shù)列,并求an.
(2)若各項均為正數(shù)的等差數(shù)列bn滿足b1=2,其前n項和為Tn,且數(shù)列Tn-n也為等差數(shù)列,求數(shù)列Tnann+1的前n項和Wn.
解題思路1當n=1時,得a1=1.當n>2時,Sn-1=2an-1-1,所以an=Sn-Sn-1=2an-2an-1.所以an=2an-1.所以an是以1為首項,2為公比的等比數(shù)列,所以an=2n-1.
(2)設等差數(shù)列bn的公差為d(d≥0),則T1=b1=2,T2=4+d,T3=6+3d.
因為數(shù)列Tn-n為等差數(shù)列,
所以2T2-2=T1-1+T3-3.
即22+d=1+3+3d,解得d=2.
所以Tn=n2+n.
所以Tnann+1=n2+n)2n-1n+1=n·2n-1 .
所以Wn=1·20+2·21+3·22+…+n·2n-1.
故2Wn=1·21+2·22+…+n-1·2n-1+n·2n.
兩式相減,得
-Wn=20+21+22+…+2n-1-n·2n
=2n-1-n·2n.
所以Wn=(n-1)·2n+1.
18.新冠病毒變異株奧密克戎導致歐美多國新冠病例數(shù)激增,為全球抗疫帶來新的挑戰(zhàn).某市防疫部門為保障該市的防疫物資質(zhì)量,聯(lián)合質(zhì)檢部分對該市甲、乙兩家口罩生產(chǎn)企業(yè)進行檢查,分別從這兩家企業(yè)生產(chǎn)的某種同類口罩中隨機抽取了100個作為樣本,并以樣本的一項關(guān)鍵質(zhì)量指標值為檢測依據(jù).
已知該質(zhì)量指標值對應的產(chǎn)品等級如下:
質(zhì)量指標值\[15,20)\[20,25)\[25,30)\[30,35)\[35,40)\[40,45)
等級次品二等品一等品二等品三等品次品
根據(jù)質(zhì)量指標值的分組,統(tǒng)計得到了甲企業(yè)的樣本頻率分布表和乙企業(yè)的樣本頻數(shù)分布直方圖(如圖4,其中a>0).
質(zhì)量指標值\[15,20)\[20,25)\[25,30)\[30,35)\[35,40)\[40,45)
頻數(shù)2184814162
(1)為確??谡质褂谜叩姆酪甙踩?,甲企業(yè)將所有次品口罩銷毀,并將一、二、三等品的售價分別定為2元、1元、0.5元.一名顧客隨機購買了甲企業(yè)銷售的2個口罩,記其支付費用為X元,用頻率估計概率,求X的分布列和數(shù)學期望;
(2)如果你是某學校的后勤采購人員,需要為學校師生采購口罩,請你根據(jù)圖表數(shù)據(jù),自定標準,對甲、乙兩企業(yè)口罩質(zhì)量的優(yōu)劣情況進行比較,來決定購買哪個企業(yè)生產(chǎn)的口罩.
解題思路(1)由表知,甲企業(yè)在100個樣本中合格品有96個,則一等品的概率為4896=12,二等品的概率為18+1496=13,三等品的概率為1696=16.由題意知,隨機變量X的可能取值為4,3,2.5,2,1.5,1.則
P(X=1)=16×16=136,
P(X=1.5)=C12×13×16=19,
P(X=2)=13×13=19,
P(X=2.5)=C12×12×16=16,
P(X=3)=C12×12×13=13,
P(X=4)=12×12=14.
隨機變量X的分布列為:
X11.522.53
4P1361919161314
所以X的數(shù)學期望為
E(X)=1×136+1.5×19+2×19+2.5×16+3×13+4×14=176.
(2)答案不唯一,參考如下:
①以口罩的合格率(非次品的占有率)為標準,對甲、乙兩家企業(yè)的口罩質(zhì)量進行比較,
由圖表可知,(a+0.020+0.022+0.028+0.042+0.080)×5=1,得a=0.008,所以乙企業(yè)的樣本中次品的頻率為(a+0.020)×5=0.14,則合格率約為0.86,甲企業(yè)口罩的合格率約為0.96,所以甲企業(yè)口罩的合格率高于乙企業(yè)口罩的合格率,故認為甲企業(yè)的口罩生產(chǎn)質(zhì)量更高,故采購甲企業(yè)的口罩.
②以口罩中一等品的概率為標準,對甲、乙兩家企業(yè)的口罩質(zhì)量進行比較,根據(jù)圖表可知,甲企業(yè)口罩中一等品的概率約為0.48,乙企業(yè)口罩中一等品的概率約為0.4,即甲企業(yè)口罩中一等品的概率高于乙企業(yè)口罩中一等品的概率,所以甲企業(yè)的口罩生產(chǎn)質(zhì)量更高,故選擇采購甲企業(yè)的口罩.
19.如圖5,在直角梯形ABCD中,AD∥BC,AB⊥BC,AD=AB=12BC=1,點E是BC邊的中點,將△ABD沿BD折起,連接AE,AC,DE,AC=3,得到如圖6所示的幾何體.
(1)求證:平面ABD⊥平面ADC;
(2)求直線AC與平面ADE所成角的正弦值.
解題思路(1)由題知BD=CD=2,則BD2+CD2=BC2,所以BD⊥CD.又AD2+CD2=AC2,所以AD⊥CD.又AD∩BD=D,所以CD⊥平面ABD.又CD平面ADC,所以平面ABD⊥平面ADC.
(2)以D為坐標原點,射線DB,DC分別為x軸,y軸的正半軸,建立如圖7所示的空間直角坐標系,則D(0,0,0),C(0,2,0),E22,22,0,A22,0,22,所以DE=22,22,0,DA=22,0,22,AC=(-22,2,-22).
設平面ADE的法向量為n=(x,y,z),則 n·DE=22x+22y=0,n·DA=22x+22z=0.令x=1,得n=(1,-1,-1).所以cos<AC,n>=AC·n|AC|·|n|=63,故直線AC與平面ADE所成角的正弦值為63.
20.如圖8,在平面直角坐標系xOy中,已知橢圓Γ:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的右頂點為A,B,C為橢圓Γ上兩動點,且關(guān)于原點O對稱,設直線AB與AC的斜率分別為k1,k2,滿足k1·k2=-14.
(1)求橢圓Γ的離心率;
(2)若橢圓Γ的短軸長為2,直線AB與AC分別交直線l:x=a+1于E,F(xiàn)兩點,求△AEF的面積最小時,k1+k2的值.
解題思路(1)已知A(a,0),設Bx0,y0,C-x0,-y0,則x20a2+y20b2=1,所以 k1·k2= y0x0-a·-y0-x0-a=y20x20-a2=b21-x20a2x20-a2=-b2a2=-14,即b2a2=14,所以e=1-b2a2=32.
(2)由題知2b=2,即b2=1,又b2a2=14,所以a2=4,則橢圓Γ的方程為x24+y2=1.
設直線AB的方程為y=k1x-2,直線AC的方程為y=k2x-2,令x=a+1=3,得yE=k1,yF=k2,所以S△AEF=12EF×1=12k2-k1.由k1·k2=-14<0,得S△AEF=12k2+k1.由基本不等式得S△AEF≥k2·k1=12,當且僅當k2=k1=12時等號成立,所以△AEF的面積最小時,k1和k2互為相反數(shù),即k1+k2=0.
21.已知函數(shù)f(x)=e-x+sinx,g(x)=ax(a∈R).
(1)求證:函數(shù)f(x)在區(qū)間(0,π2)內(nèi)存在唯一的極值點;
(2)若函數(shù)h(x)=f(x)-g(x)在區(qū)間(0,2π)內(nèi)單調(diào)遞減,求實數(shù)a的取值范圍.
解題思路(1)由f(x)=e-x+sinx,得f ′(x)=-e-x+cosx,f ″(x)=e-x-sinx,顯然x∈(0,π2)時f ″(x)單調(diào)遞減.因為f ″(0)=1>0,f ″(π2)=
-1+e-π2<0,所以存在t∈(0,π2),使得f ″(t)=0.
當x∈(0,t)時,f ″(x)>0,f ′(x)單調(diào)遞增;
當x∈t,π2時,f ″(x)<0,f ′(x)單調(diào)遞減.
又f ′(0)=0,f ′(π2)=-e-π2<0,所以存在唯一的點x0∈0,π2,使得f ′(x0)=0.
當x∈(0,x0)時,f ′(x)>0,f(x)單調(diào)遞增;
當x∈x0,π2時,f ′(x)<0,f(x)單調(diào)遞減.
所以x0為f(x)的極大值點,得證.
(2)由題意可知h(x)=e-x+sinx-ax在0,2π上單調(diào)遞減,則h′(x)=-e-x+cosx-a≤0在0,2π上恒成立,參變分離得a≥-e-x+cosx,x∈0,2π,令φ(x)=-e-x+cosx,x∈0,2π,φ′(x)=e-x-sinx,當x∈π,2π時,φ′(x)>0恒成立,所以φ(x)在π,2π上單調(diào)遞增;當x∈0,π時,φ″(x)=-e-x-cosx單調(diào)遞增,
φ″(0)=-e0-cos0=-2<0,φ″(3π4)=-e-3π4-cos3π4=22-e-3π4>0,
根據(jù)零點存在定理可知,存在唯一x1∈0,3π4使得φ″(x1)=-e-x1-cosx1=0,φ′(x)=e-x-sinx在0,x1單調(diào)遞減,在x1,π單調(diào)遞增,φ′(x1)=e-x1-sinx1=-cosx1-sinx1=-2sin(x1+π4)<0,
φ′(0)=1>0,φ′(π)=e-π>0,根據(jù)零點存在定理可知,存在x2∈0,x1,x3∈x1,π使得φ′(x2)=0,φ′(x3)=0,所以φ(x)在0,x2上單調(diào)遞增,在x2,x3上單調(diào)遞減,在x3,π上單調(diào)遞增.又φ(x2)=-e-x2+cosx2,φ(2π)=-e-2π+1,又因為x2<2π,cosx2<1,所以-e-x2<-e-2π,所以φ(x2)<φ(2π).
綜上,a≥φ(2π)=1-e-2π.
22.在平面直角坐標系xOy中,曲線C1的參數(shù)方程為x=4tanα1+tan2αy=1-tan2α1+tan2α(α為參數(shù),且α≠π2+kπ,k∈Z),以坐標原點O為極點,x軸的正半軸為極軸建立極坐標系:
1求曲線C1的極坐標方程;
2設M,N為曲線C1上的兩點,且∠MON=π2,求△MON面積的最小值.
解題思路1化簡曲線C1的參數(shù)方程得x2=2tanα1+tan2α,y=1-tan2α1+tan2α,平方相加消去參數(shù)α得 x24+y2=1.
又y=1-tan2α1+tan2α=-1+21+tan2α (α≠π2+kπ,k∈Z),
所以-1<y≤1.
故曲線C1的普通方程為 x24+y2=1(y≠-1).
根據(jù)x=ρcosθ,y=ρsinθ,x2+y2=ρ2,
化成極坐標方程為
(ρcosθ)24+(ρsinθ)2=1.
因為y≠-1,所以曲線C1的極坐標方程為
ρ2=41+3sin2θ(θ≠3π2+2kπ,k∈Z).
2依題意設點M,N的極坐標分別為(ρ1,θ),(ρ2,θ+π2),代入曲線C1的極坐標方程,得
ρ21=41+3sin2θ,
ρ22=41+3sin2(θ+π2)=41+3cos2θ.
所以S△MON=12ρ1ρ2
=12·41+3sin2θ·41+3cos2θ
=211+3sin2θ1+3cos2θ
=219sin2θcos2θ+4
=2194sin22θ+4.
所以當sin22θ=1時,即θ=kπ2+π4(k∈Z)時,△MON面積有最小值45.
23.已知f(x)=|2x-2|+|x+3|,
(1)求不等式f(x)≤x+3的解集;
(2)已知a,b>0,若f(x)的最小值是k,且a+b=k,求4a+9b的最小值.
解題思路(1)不等式|2x-2|+|x+3|≤x+3等價為x≤-3,-3x-1≤x+3或-3<x<1,-x+5≤x+3或x≥1,3x+1≤x+3,解得x=1,原不等式的解集為1.
(2)f(x)=|2x-2|+|x+3|≥|x-1|+|x+3|≥|(x-1)-(x+3)|=4,當且僅當x=1時等號成立,所以f(x)最小值為4,即k=4,a+b=4,則4a+9b=14(a+b)(4a+9b)≥14×2+32=254,當且僅當a=85,b=125等號成立,4a+9b的最小值為254.
[責任編輯:李璟]
收稿日期:2022-02-05
作者簡介:劉海濤(1988-),男,安徽省滁州人,本科,中學一級教師,從事高中數(shù)學教學研究.[FQ)]