2018年贵州省高考数学试卷(理科)(全国新课标Ⅲ)
一、选择题:本题共12小题,每小题5分,共60分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.(5分)已知集合A={x|x﹣1≥0},B={0,1,2},则A∩B=( ) A.{0} B.{1} C.{1,2} D.{0,1,2} 2.(5分)(1+i)(2﹣i)=( ) A.﹣3﹣i B.﹣3+i
C.3﹣i D.3+i
3.(5分)中国古建筑借助榫卯将木构件连接起来.构件的凸出部分叫榫头,凹进部分叫卯眼,图中木构件右边的小长方体是榫头.若如图摆放的木构件与某一带卯眼的木构件咬合成长方体,则咬合时带卯眼的木构件的俯视图可以是( )
A. B. C. D.
4.(5分)若sinα=,则cos2α=( ) A. B. C.﹣ D.﹣
5.(5分)(x2+)5的展开式中x4的系数为( ) A.10 B.20 C.40 D.80
2+y2=26.(5分)直线x+y+2=0分别与x轴,y轴交于A,B两点,点P在圆(x﹣2)
上,则△ABP面积的取值范围是( ) A.[2,6] B.[4,8] C.[
,3
] D.[2
,3
]
7.(5分)函数y=﹣x4+x2+2的图象大致为( )
第1页(共26页)
A. B.
C. D.
8.(5分)某群体中的每位成员使用移动支付的概率都为p,各成员的支付方式相互.设X为该群体的10位成员中使用移动支付的人数,DX=2.4,P(x=4)<P(X=6),则p=( ) A.0.7 B.0.6 C.0.4 D.0.3
9.(5分)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.若△ABC的面积为则C=( ) A.
B.
C.
D.
,
10.(5分)设A,B,C,D是同一个半径为4的球的球面上四点,△ABC为等边三角形且面积为9A.12
B.18
,则三棱锥D﹣ABC体积的最大值为( ) C.24
D.﹣
11.(5分)设F1,F2是双曲线C:=1(a>0.b>0)的左,右焦点,O
|OP|,则C
是坐标原点.过F2作C的一条渐近线的垂线,垂足为P,若|PF1|=的离心率为( ) A.
B.2
C.
D.
12.(5分)设a=log0.20.3,b=log20.3,则( )
A.a+b<ab<0 B.ab<a+b<0 C.a+b<0<ab D.ab<0<a+b
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二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分。
13.(5分)已知向量=(1,2),=(2,﹣2),=(1,λ).若∥(2+),则λ= .
14.(5分)曲线y=(ax+1)ex在点(0,1)处的切线的斜率为﹣2,则a= . 15.(5分)函数f(x)=cos(3x+
)在[0,π]的零点个数为 .
16.(5分)已知点M(﹣1,1)和抛物线C:y2=4x,过C的焦点且斜率为k的直线与C交于A,B两点.若∠AMB=90°,则k= .
三、解答题:共70分。解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。第17~21题为必考题,每个试题考生都必须作答。第22、23题为选考题,考生根据要求作答。(一)必考题:共60分。
17.(12分)等比数列{an}中,a1=1,a5=4a3. (1)求{an}的通项公式;
(2)记Sn为{an}的前n项和.若Sm=63,求m.
18.(12分)某工厂为提高生产效率,开展技术创新活动,提出了完成某项生产任务的两种新的生产方式.为比较两种生产方式的效率,选取40名工人,将他们随机分成两组,每组20人.第一组工人用第一种生产方式,第二组工人用第二种生产方式.根据工人完成生产任务的工作时间(单位:min)绘制了如下茎叶图:
(1)根据茎叶图判断哪种生产方式的效率更高?并说明理由;
(2)求40名工人完成生产任务所需时间的中位数m,并将完成生产任务所需时间超过m和不超过m的工人数填入下面的列联表:
超过
不超过m
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m
第一种生产方
式 第二种生产方
式
(3)根据(2)中的列联表,能否有99%的把握认为两种生产方式的效率有差异? 附:K2=P(K2≥k)
k
, 0.050 3.841
0.010 6.635
0.001 10.828 所在平面垂
19.(12分)如图,边长为2的正方形ABCD所在的平面与半圆弧直,M是
上异于C,D的点.
(1)证明:平面AMD⊥平面BMC;
(2)当三棱锥M﹣ABC体积最大时,求面MAB与面MCD所成二面角的正弦值.
20.(12分)已知斜率为k的直线l与椭圆C:AB的中点为M(1,m)(m>0). (1)证明:k<﹣;
(2)设F为C的右焦点,P为C上一点,且|
|成等差数列,并求该数列的公差.
+
+=1交于A,B两点,线段
+=.证明:||,||,
21.(12分)已知函数f(x)=(2+x+ax2)ln(1+x)﹣2x.
(1)若a=0,证明:当﹣1<x<0时,f(x)<0;当x>0时,f(x)>0; (2)若x=0是f(x)的极大值点,求a.
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(二)选考题:共10分。请考生在第22、23题中任选一题作答。如果多做,则按所做的第一题计分。[选修4-4:坐标系与参数方程](10分) 22.(10分)在平面直角坐标系xOy中,⊙O的参数方程为数),过点(0,﹣
,(θ为参
)且倾斜角为α的直线l与⊙O交于A,B两点.
(1)求α的取值范围;
(2)求AB中点P的轨迹的参数方程.
[选修4-5:不等式选讲](10分) 23.设函数f(x)=|2x+1|+|x﹣1|. (1)画出y=f(x)的图象;
(2)当x∈[0,+∞)时,f(x)≤ax+b,求a+b的最小值.
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2018年全国统一高考数学试卷(理科)(新课标Ⅲ)
参与试题解析
一、选择题:本题共12小题,每小题5分,共60分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.(5分)已知集合A={x|x﹣1≥0},B={0,1,2},则A∩B=( ) A.{0} B.{1} C.{1,2} D.{0,1,2}
【分析】求解不等式化简集合A,再由交集的运算性质得答案. 【解答】解:∵A={x|x﹣1≥0}={x|x≥1},B={0,1,2}, ∴A∩B={x|x≥1}∩{0,1,2}={1,2}. 故选:C.
【点评】本题考查了交集及其运算,是基础题.
2.(5分)(1+i)(2﹣i)=( ) A.﹣3﹣i B.﹣3+i
C.3﹣i D.3+i
【分析】直接利用复数代数形式的乘除运算化简得答案. 【解答】解:(1+i)(2﹣i)=3+i. 故选:D.
【点评】本题考查了复数代数形式的乘除运算,是基础题.
3.(5分)中国古建筑借助榫卯将木构件连接起来.构件的凸出部分叫榫头,凹进部分叫卯眼,图中木构件右边的小长方体是榫头.若如图摆放的木构件与某一带卯眼的木构件咬合成长方体,则咬合时带卯眼的木构件的俯视图可以是( )
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A. B. C. D.
【分析】直接利用空间几何体的三视图的画法,判断选项的正误即可. 【解答】解:由题意可知,如图摆放的木构件与某一带卯眼的木构件咬合成长方体,小的长方体,是榫头,从图形看出,轮廓是长方形,内含一个长方形,并且一条边重合,另外3边是虚线,所以木构件的俯视图是A.
故选:A.
【点评】本题看出简单几何体的三视图的画法,是基本知识的考查.
4.(5分)若sinα=,则cos2α=( ) A. B. C.﹣ D.﹣
【分析】cos2α=1﹣2sin2α,由此能求出结果. 【解答】解:∵sinα=,
∴cos2α=1﹣2sin2α=1﹣2×=. 故选:B.
【点评】本题考查二倍角的余弦值的求法,考查二倍角公式等基础知识,考查运算求解能力,考查函数与方程思想,是基础题.
5.(5分)(x2+)5的展开式中x4的系数为( ) A.10 B.20 C.40 D.80
【分析】由二项式定理得(x2+)5的展开式的通项为:Tr+1=
r=
(x2)5﹣r()
,由10﹣3r=4,解得r=2,由此能求出(x2+)5的展开式中x4的
系数.
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【解答】解:由二项式定理得(x2+)5的展开式的通项为: Tr+1=
(x2)5﹣r()r=
,
由10﹣3r=4,解得r=2,
∴(x2+)5的展开式中x4的系数为故选:C.
【点评】本题考查二项展开式中x4的系数的求法,考查二项式定理、通项公式等基础知识,考查运算求解能力,考查函数与方程思想,是基础题.
2+y2=26.(5分)直线x+y+2=0分别与x轴,y轴交于A,B两点,点P在圆(x﹣2)
=40.
上,则△ABP面积的取值范围是( ) A.[2,6] B.[4,8] C.[
,3
] D.[2
,3
]
,
),∈
【分析】求出A(﹣2,0),B(0,﹣2),|AB|=2点P到直线x+y+2=0的距离:d=[
,设P(2+
=
],由此能求出△ABP面积的取值范围.
【解答】解:∵直线x+y+2=0分别与x轴,y轴交于A,B两点, ∴令x=0,得y=﹣2,令y=0,得x=﹣2, ∴A(﹣2,0),B(0,﹣2),|AB|=
=2
,
,
),
∵点P在圆(x﹣2)2+y2=2上,∴设P(2+∴点P到直线x+y+2=0的距离: d=
=
,
∵sin()∈[﹣1,1],∴d=∈[],
∴△ABP面积的取值范围是: [
故选:A.
【点评】本题考查三角形面积的取值范围的求法,考查直线方程、点到直线的距
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,]=[2,6].
离公式、圆的参数方程、三角函数关系等基础知识,考查运算求解能力,考查函数与方程思想,是中档题.
7.(5分)函数y=﹣x4+x2+2的图象大致为( )
A. B.
C. D.
【分析】根据函数图象的特点,求函数的导数利用函数的单调性进行判断即可. 【解答】解:函数过定点(0,2),排除A,B. 函数的导数f′(x)=﹣4x3+2x=﹣2x(2x2﹣1), 由f′(x)>0得2x(2x2﹣1)<0, 得x<﹣
或0<x<
,此时函数单调递增,
由f′(x)<0得2x(2x2﹣1)>0, 得x>
或﹣
<x<0,此时函数单调递减,排除C,
故选:D.
【点评】本题主要考查函数的图象的识别和判断,利用函数过定点以及判断函数的单调性是解决本题的关键.
8.(5分)某群体中的每位成员使用移动支付的概率都为p,各成员的支付方式相互.设X为该群体的10位成员中使用移动支付的人数,DX=2.4,P(x=4)<P(X=6),则p=( )
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A.0.7 B.0.6 C.0.4 D.0.3
【分析】利用已知条件,转化为二项分布,利用方差转化求解即可.
【解答】解:某群体中的每位成员使用移动支付的概率都为p,看做是重复事件,满足X~B(10,p), P(x=4)<P(X=6),可得p
.
,可得1﹣2p<0.即
因为DX=2.4,可得10p(1﹣p)=2.4,解得p=0.6或p=0.4(舍去). 故选:B.
【点评】本题考查离散型离散型随机变量的期望与方差的求法,重复事件的应用,考查转化思想以及计算能力.
9.(5分)△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.若△ABC的面积为则C=( ) A.
B.
C.
D.
,
【分析】推导出S△ABC=能求出结果.
=,从而sinC==cosC,由此
【解答】解:∵△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c. △ABC的面积为∴S△ABC=∴sinC=
∵0<C<π,∴C=故选:C.
【点评】本题考查三角形内角的求法,考查余弦定理、三角形面积公式等基础知识,考查运算求解能力,考查函数与方程思想,是基础题.
10.(5分)设A,B,C,D是同一个半径为4的球的球面上四点,△ABC为等边
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,
==cosC, .
,
三角形且面积为9A.12
B.18
,则三棱锥D﹣ABC体积的最大值为( ) C.24
D.
【分析】求出,△ABC为等边三角形的边长,画出图形,判断D的位置,然后求解即可.
【解答】解:△ABC为等边三角形且面积为9
,可得
,解得AB=6,
球心为O,三角形ABC 的外心为O′,显然D在O′O的延长线与球的交点如图: O′C=
=
,OO′=
=2,
则三棱锥D﹣ABC高的最大值为:6, 则三棱锥D﹣ABC体积的最大值为:故选:B.
=18
.
【点评】本题考查球的内接多面体,棱锥的体积的求法,考查空间想象能力以及计算能力.
11.(5分)设F1,F2是双曲线C:
﹣
=1(a>0.b>0)的左,右焦点,O
|OP|,则C
是坐标原点.过F2作C的一条渐近线的垂线,垂足为P,若|PF1|=的离心率为( ) A.
B.2
C.
D.
【分析】先根据点到直线的距离求出|PF2|=b,再求出|OP|=a,在三角形F1PF2中,由余弦定理可得|PF1|2=|PF2|2+|F1F2|2﹣2|PF2|•|F1F2|cos∠PF2O,代值化简整理可得
a=c,问题得以解决.
﹣
=1(a>0.b>0)的一条渐近线方程为y=x,
【解答】解:双曲线C:
∴点F2到渐近线的距离d=
=b,即|PF2|=b,
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∴|OP|=∵|PF1|=∴|PF1|=
|OP|, a,
=
=a,cos∠PF2O=,
在三角形F1PF2中,由余弦定理可得|PF1|2=|PF2|2+|F1F2|2﹣2|PF2|•|F1F2|COS∠PF2O,
∴6a2=b2+4c2﹣2×b×2c×=4c2﹣3b2=4c2﹣3(c2﹣a2), 即3a2=c2, 即
a=c,
,
∴e==
故选:C.
【点评】本题考查了双曲线的简单性质,点到直线的距离公式,余弦定理,离心率,属于中档题.
12.(5分)设a=log0.20.3,b=log20.3,则( )
A.a+b<ab<0 B.ab<a+b<0 C.a+b<0<ab D.ab<0<a+b 【分析】直接利用对数的运算性质化简即可得答案. 【解答】解:∵a=log0.20.3=
,b=log20.3=
,
∴=,
,
∵
,
,
∴ab<a+b<0. 故选:B.
【点评】本题考查了对数值大小的比较,考查了对数的运算性质,是中档题.
二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分。
13.(5分)已知向量=(1,2),=(2,﹣2),=(1,λ).若∥(2+),
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则λ= .
=(4,2),再由向量平行的性质能求
【分析】利用向量坐标运算法则求出出λ的值.
【解答】解:∵向量=(1,2),=(2,﹣2), ∴
=(4,2),
∵=(1,λ),∥(2+), ∴
,
解得λ=. 故答案为:.
【点评】本题考查实数值的求法,考查向量坐标运算法则、向量平行的性质等基础知识,考查运算求解能力,考查函数与方程思想,是基础题.
14.(5分)曲线y=(ax+1)ex在点(0,1)处的切线的斜率为﹣2,则a= ﹣3 . 【分析】球心函数的导数,利用切线的斜率列出方程求解即可. 【解答】解:曲线y=(ax+1)ex,可得y′=aex+(ax+1)ex, 曲线y=(ax+1)ex在点(0,1)处的切线的斜率为﹣2, 可得:a+1=﹣2,解得a=﹣3. 故答案为:﹣3.
【点评】本题考查函数的导数的应用切线的斜率的求法,考查转化思想以及计算能力.
15.(5分)函数f(x)=cos(3x+
)在[0,π]的零点个数为 3 .
)=0,可得3x+
=
+kπ,k∈Z,即
【分析】由题意可得f(x)=cos(3x+x=
+kπ,即可求出.
【解答】解:∵f(x)=cos(3x+)=0,
第13页(共26页)
∴3x+∴x=
=+kπ,k∈Z,
+kπ,k∈Z,
,
当k=0时,x=
当k=1时,x=π, 当k=2时,x=π, 当k=3时,x=∵x∈[0,π], ∴x=
,或x=π,或x=π,
π,
故零点的个数为3, 故答案为:3
【点评】本题考查了余弦函数的图象和性质以及函数零点的问题,属于基础题.
16.(5分)已知点M(﹣1,1)和抛物线C:y2=4x,过C的焦点且斜率为k的直线与C交于A,B两点.若∠AMB=90°,则k= 2 .
【分析】由已知可求过A,B两点的直线方程为y=k(x﹣1),然后联立直线与抛物线方程组可得,k2x2﹣2(2+k2)x+k2=0,可表示x1+x2,x1x2,y1+y2,y1y2,由∠AMB=90°,向量的数量积为0,代入整理可求k. 【解答】解:∵抛物线C:y2=4x的焦点F(1,0), ∴过A,B两点的直线方程为y=k(x﹣1), 联立
可得,k2x2﹣2(2+k2)x+k2=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2), 则 x1+x2=
,x1x2=1,
∴y1+y2=k(x1+x2﹣2)=,y1y2=k2(x1﹣1)(x2﹣1)=k2[x1x2﹣(x1+x2)+1]=﹣4, ∵M(﹣1,1),
第14页(共26页)
∴
=(x1+1,y1﹣1),
•
=(x2+1,y2﹣1), =0
∵∠AMB=90°,∴
∴(x1+1)(x2+1)+(y1﹣1)(y2﹣1)=0, 整理可得,x1x2+(x1+x2)+y1y2﹣(y1+y2)+2=0, ∴1+2+
﹣4﹣+2=0,
即k2﹣4k+4=0, ∴k=2. 故答案为:2
【点评】本题主要考查了直线与圆锥曲线的相交关系的应用,解题的难点是本题具有较大的计算量.
三、解答题:共70分。解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。第17~21题为必考题,每个试题考生都必须作答。第22、23题为选考题,考生根据要求作答。(一)必考题:共60分。
17.(12分)等比数列{an}中,a1=1,a5=4a3. (1)求{an}的通项公式;
(2)记Sn为{an}的前n项和.若Sm=63,求m.
【分析】(1)利用等比数列通项公式列出方程,求出公比q=±2,由此能求出{an}的通项公式.
(2)当a1=1,q=﹣2时,Sn=
,由Sm=63,得Sm=
=63,m∈N,
无解;当a1=1,q=2时,Sn=2n﹣1,由此能求出m. 【解答】解:(1)∵等比数列{an}中,a1=1,a5=4a3. ∴1×q4=4×(1×q2), 解得q=±2, 当q=2时,an=2n﹣1,
当q=﹣2时,an=(﹣2)n﹣1,
∴{an}的通项公式为,an=2n﹣1,或an=(﹣2)n﹣1. (2)记Sn为{an}的前n项和.
第15页(共26页)
当a1=1,q=﹣2时,Sn=由Sm=63,得Sm=当a1=1,q=2时,Sn=
==,
=63,m∈N,无解;
=
=2n﹣1,
由Sm=63,得Sm=2m﹣1=63,m∈N, 解得m=6.
【点评】本题考查等比数列的通项公式的求法,考查等比数列的性质等基础知识,考查运算求解能力,考查函数与方程思想,是基础题.
18.(12分)某工厂为提高生产效率,开展技术创新活动,提出了完成某项生产任务的两种新的生产方式.为比较两种生产方式的效率,选取40名工人,将他们随机分成两组,每组20人.第一组工人用第一种生产方式,第二组工人用第二种生产方式.根据工人完成生产任务的工作时间(单位:min)绘制了如下茎叶图:
(1)根据茎叶图判断哪种生产方式的效率更高?并说明理由;
(2)求40名工人完成生产任务所需时间的中位数m,并将完成生产任务所需时间超过m和不超过m的工人数填入下面的列联表:
超过m
不超过m
第一种生产方
式 第二种生产方
式
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(3)根据(2)中的列联表,能否有99%的把握认为两种生产方式的效率有差异? 附:K2=P(K2≥k)
k
, 0.050 3.841
0.010 6.635
0.001 10.828
【分析】(1)根据茎叶图中的数据判断第二种生产方式的工作时间较少些,效率更高;
(2)根据茎叶图中的数据计算它们的中位数,再填写列联表; (3)列联表中的数据计算观测值,对照临界值得出结论. 【解答】解:(1)根据茎叶图中的数据知,
第一种生产方式的工作时间主要集中在72~92之间, 第二种生产方式的工作时间主要集中在65~85之间, 所以第二种生产方式的工作时间较少些,效率更高;
(2)这40名工人完成生产任务所需时间按从小到大的顺序排列后, 排在中间的两个数据是79和81,计算它们的中位数为m=由此填写列联表如下;
=80;
超过m 15 5 20
不超过m
5 15 20
总计 20 20 40
第一种生产方式 第二种生产方式
总计
(3)根据(2)中的列联表,计算 K2=
=
=10>6.635,
∴能有99%的把握认为两种生产方式的效率有差异.
【点评】本题考查了列联表与性检验的应用问题,是基础题.
19.(12分)如图,边长为2的正方形ABCD所在的平面与半圆弧直,M是
上异于C,D的点.
所在平面垂
(1)证明:平面AMD⊥平面BMC;
(2)当三棱锥M﹣ABC体积最大时,求面MAB与面MCD所成二面角的正弦值.
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【分析】(1)根据面面垂直的判定定理证明MC⊥平面ADM即可.
(2)根据三棱锥的体积最大,确定M的位置,建立空间直角坐标系,求出点的坐标,利用向量法进行求解即可.
【解答】解:(1)证明:在半圆中,DM⊥MC, ∵正方形ABCD所在的平面与半圆弧∴AD⊥平面DCM,则AD⊥MC, ∵AD∩DM=D, ∴MC⊥平面ADM, ∵MC⊂平面MBC, ∴平面AMD⊥平面BMC. (2)∵△ABC的面积为定值,
∴要使三棱锥M﹣ABC体积最大,则三棱锥的高最大, 此时M为圆弧的中点,
建立以O为坐标原点,如图所示的空间直角坐标系如图 ∵正方形ABCD的边长为2,
∴A(2,﹣1,0),B(2,1,0),M(0,0,1), 则平面MCD的法向量=(1,0,0), 设平面MAB的法向量为=(x,y,z) 则
=(0,2,0),=2y=0,•
=(﹣2,1,1), =﹣2x+y+z=0,
所在平面垂直,
由•
令x=1,
则y=0,z=2,即=(1,0,2), 则cos<,>=
==,
第18页(共26页)
则面MAB与面MCD所成二面角的正弦值sinα==.
【点评】本题主要考查空间平面垂直的判定以及二面角的求解,利用相应的判定定理以及建立坐标系,利用向量法是解决本题的关键.
20.(12分)已知斜率为k的直线l与椭圆C:AB的中点为M(1,m)(m>0). (1)证明:k<﹣;
(2)设F为C的右焦点,P为C上一点,且|
|成等差数列,并求该数列的公差.
+
+
=.证明:|
|,|
|,
+
=1交于A,B两点,线段
【分析】(1)设A(x1,y1),B(x2,y2),利用点差法得6(x1﹣x2)+8m(y1﹣y2)=0,k=
=﹣
=﹣
又点M(1,m)在椭圆内,即得k<﹣,
,解得m的取值范围,即可
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),P(x3,y3),可得x1+x2=2 由
+
+
=,可得x3﹣1=0,由椭圆的焦半径公式得则|FA|=a﹣ex1=2﹣x1,
|FB|=2﹣x2,|FP|=2﹣x3=.即可证明|FA|+|FB|=2|FP|,求得A,B坐标再求公差.
【解答】解:(1)设A(x1,y1),B(x2,y2),
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∵线段AB的中点为M(1,m), ∴x1+x2=2,y1+y2=2m 将A,B代入椭圆C:
+
=1中,可得
,
两式相减可得,3(x1+x2)(x1﹣x2)+4(y1+y2)(y1﹣y2)=0, 即6(x1﹣x2)+8m(y1﹣y2)=0, ∴k=
=﹣
=﹣
点M(1,m)在椭圆内,即解得0<m∴
,
.
(2)证明:设A(x1,y1),B(x2,y2),P(x3,y3), 可得x1+x2=2, ∵
+
+
=,F(1,0),∴x1﹣1+x2﹣1+x3﹣1=0,y1+y2+y3=0,
∴x3=1,y3=﹣(y1+y2)=﹣2m
∵m>0,可得P在第四象限,故y3=﹣,m=,k=﹣1
由椭圆的焦半径公式得则|FA|=a﹣ex1=2﹣x1,|FB|=2﹣x2,|FP|=2﹣x3=. 则|FA|+|FB|=4﹣
,∴|FA|+|FB|=2|FP|,
联立
,可得|x1﹣x2|=
所以该数列的公差d满足2d=∴该数列的公差为±
.
|x1﹣x2|=,
【点评】本题考查直线与椭圆的位置关系的综合应用,考查了点差法、焦半径公式,考查分析问题解决问题的能力,转化思想的应用与计算能力的考查.属于中
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档题.
21.(12分)已知函数f(x)=(2+x+ax2)ln(1+x)﹣2x.
(1)若a=0,证明:当﹣1<x<0时,f(x)<0;当x>0时,f(x)>0; (2)若x=0是f(x)的极大值点,求a.
【分析】(1)对函数f(x)两次求导数,分别判断f′(x)和f(x)的单调性,结合f(0)=0即可得出结论;
(2)令h(x)为f′(x)的分子,令h″(0)计算a,讨论a的范围,得出f(x)的单调性,从而得出a的值.
【解答】(1)证明:当a=0时,f(x)=(2+x)ln(1+x)﹣2x,(x>﹣1).
,
,
可得x∈(﹣1,0)时,f″(x)≤0,x∈(0,+∞)时,f″(x)≥0 ∴f′(x)在(﹣1,0)递减,在(0,+∞)递增, ∴f′(x)≥f′(0)=0,
∴f(x)=(2+x)ln(1+x)﹣2x在(﹣1,+∞)上单调递增,又f(0)=0. ∴当﹣1<x<0时,f(x)<0;当x>0时,f(x)>0. (2)解:由f(x)=(2+x+ax2)ln(1+x)﹣2x,得 f′(x)=(1+2ax)ln(1+x)+
﹣2=
,
令h(x)=ax2﹣x+(1+2ax)(1+x)ln(x+1), h′(x)=4ax+(4ax+2a+1)ln(x+1).
当a≥0,x>0时,h′(x)>0,h(x)单调递增, ∴h(x)>h(0)=0,即f′(x)>0,
∴f(x)在(0,+∞)上单调递增,故x=0不是f(x)的极大值点,不符合题意. 当a<0时,h″(x)=8a+4aln(x+1)+显然h″(x)单调递减, ①令h″(0)=0,解得a=﹣.
∴当﹣1<x<0时,h″(x)>0,当x>0时,h″(x)<0, ∴h′(x)在(﹣1,0)上单调递增,在(0,+∞)上单调递减,
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,
∴h′(x)≤h′(0)=0,
∴h(x)单调递减,又h(0)=0,
∴当﹣1<x<0时,h(x)>0,即f′(x)>0, 当x>0时,h(x)<0,即f′(x)<0,
∴f(x)在(﹣1,0)上单调递增,在(0,+∞)上单调递减, ∴x=0是f(x)的极大值点,符合题意; ②若﹣<a<0,则h″(0)=1+6a>0,h″(e<0,
∴h″(x)=0在(0,+∞)上有唯一一个零点,设为x0, ∴当0<x<x0时,h″(x)>0,h′(x)单调递增, ∴h′(x)>h′(0)=0,即f′(x)>0,
∴f(x)在(0,x0)上单调递增,不符合题意; ③若a<﹣,则h″(0)=1+6a<0,h″(
﹣1)=(1﹣2a)e2>0,
﹣1)=(2a﹣1)(1﹣e
)
∴h″(x)=0在(﹣1,0)上有唯一一个零点,设为x1, ∴当x1<x<0时,h″(x)<0,h′(x)单调递减, ∴h′(x)>h′(0)=0,∴h(x)单调递增, ∴h(x)<h(0)=0,即f′(x)<0,
∴f(x)在(x1,0)上单调递减,不符合题意. 综上,a=﹣.
【点评】本题考查了导数与函数单调性的关系,函数单调性与极值的计算,零点的存在性定理,属于难题.
(二)选考题:共10分。请考生在第22、23题中任选一题作答。如果多做,则按所做的第一题计分。[选修4-4:坐标系与参数方程](10分) 22.(10分)在平面直角坐标系xOy中,⊙O的参数方程为数),过点(0,﹣
,(θ为参
)且倾斜角为α的直线l与⊙O交于A,B两点.
(1)求α的取值范围;
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(2)求AB中点P的轨迹的参数方程.
【分析】(1)⊙O的普通方程为x2+y2=1,圆心为O(0,0),半径r=1,当α=时,直线l的方程为x=0,成立;当α≠的直线l的方程为y=tanα•x+<1,进而求出
或
),联立
时,过点(0,﹣
)且倾斜角为α
,从而圆心O(0,0)到直线l的距离d=
,由此能求出α的取值范围.
,得(m2+1)y2+2
+2m2
(2)设直线l的方程为x=m(y+
﹣1=0,由此利用韦达定理、中点坐标公式能求出AB中点P的轨迹的参数方程. 【解答】解:(1)∵⊙O的参数方程为
(θ为参数),
∴⊙O的普通方程为x2+y2=1,圆心为O(0,0),半径r=1, 当α=当α≠
时,过点(0,﹣时,过点(0,﹣
)且倾斜角为α的直线l的方程为x=0,成立; )且倾斜角为α的直线l的方程为y=tanα•x+
,
∵倾斜角为α的直线l与⊙O交于A,B两点, ∴圆心O(0,0)到直线l的距离d=∴tan2α>1,∴tanα>1或tanα<﹣1, ∴
或
,
, ).
),
<1,
综上α的取值范围是(
(2)由(1)知直线l的斜率不为0,设直线l的方程为x=m(y+设A(x1,y1),(B(x2,y2),P(x3,y3), 联立
,得(m2+1)y2+2
+2m2﹣1=0,
,
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=﹣+2,
=,=﹣,
∴AB中点P的轨迹的参数方程为,(m为参数),(﹣1<m<1).
【点评】本题考查直线直线的倾斜角的取值范围的求法,考查线段的中点的参数方程的求法,考查参数方程、直角坐标方和、韦达定理、中点坐标公式等基础知识,考查数形结合思想的灵活运用,考查运算求解能力,考查函数与方程思想,是中档题.
[选修4-5:不等式选讲](10分) 23.设函数f(x)=|2x+1|+|x﹣1|. (1)画出y=f(x)的图象;
(2)当x∈[0,+∞)时,f(x)≤ax+b,求a+b的最小值.
【分析】(1)利用分段函数的性质将函数表示为分段函数形式进行作图即可. (2)将不等式恒成立转化为图象关系进行求解即可.
【解答】解:(1)当x≤﹣时,f(x)=﹣(2x+1)﹣(x﹣1)=﹣3x, 当﹣<x<1,f(x)=(2x+1)﹣(x﹣1)=x+2,
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当x≥1时,f(x)=(2x+1)+(x﹣1)=3x,
则f(x)=对应的图象为:
画出y=f(x)的图象;
(2)当x∈[0,+∞)时,f(x)≤ax+b, 当x=0时,f(0)=2≤0•a+b,∴b≥2, 当x>0时,要使f(x)≤ax+b恒成立,
则函数f(x)的图象都在直线y=ax+b的下方或在直线上, ∵f(x)的图象与y轴的交点的纵坐标为2, 且各部分直线的斜率的最大值为3,
故当且仅当a≥3且b≥2时,不等式f(x)≤ax+b在[0,+∞)上成立, 即a+b的最小值为5.
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【点评】本题主要考查分段函数的应用,利用不等式和函数之间的关系利用数形结合是解决本题的关键.
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