蔡勇全
一、選擇題(本大題共10小題,每小題5分,共50分.在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的.)
1.已知集合A={x||x-1|<2},B={x|log2x<2},則A∩B=().
A.(-1,3)B.(0,4)C.(0,3)D.(-1,4)
2.下列說法正確的是( ).
A.命題“若x=y,則sinx=siny”的逆否命題是真命題
B.函數f(x)=tanx的定義域為{x|x≠kπ,k∈Z}
C.命題“x∈R,使得x2+x+1<0”的否定是“x∈R,均有x2+x+1<0”
D.“a=2” 是“直線y=-ax+2與y=a4x-1垂直”的必要不充分條件
3.函數y=xln|x|的圖象為( ).
4.已知m、n為兩條不同的直線,α、β為兩個不同的平面,則( ).
A.如果l⊥m,l⊥n,且m、nα,那么l⊥α
B.如果平面α內有不共線的三點到平面β的距離相等,那么α∥β
C.如果m⊥α,m⊥n,那么n∥α
D.如果m∥n,n⊥α,那么m⊥α
5.下列不等式成立的是( ).
A.tan9π8>tanπ6
B.sin(-3π10)>sin(-π5)
C.sinπ18>sinπ10
D.cos(-7π4)>cos(-23π5)
圖16.執行如圖1所示的程序框圖(其中[x]表示不超過x的最大整數),則輸出的S值為( ).
A. 7B. 6
C. 5D. 4
7.某公司生產甲、乙兩種桶裝產品,已知生產甲產品一桶需耗A原材料1千克、B原材料2千克;生產乙產品1桶需耗A原材料2千克、B原材料1千克.每桶甲產品的利潤是300元,每桶乙產品的利潤是400元.公司在生產這兩種產品的計劃中,要求每天消耗A、B原材料都不超過12千克.通過合理安排生產計劃,從每天生產的甲、乙兩種產品中,公司共可獲得的最大利潤是( ).
A.2200元 B.2400元
C.2600元D.2800元
8.由數字0,1,2,3,4,5組成的奇偶數字相間且無重復數字的六位數的個數是( ).
A.36B.48C.60D.72
9.F1、F2是雙曲線x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的左、右焦點,以坐標原點O為圓心,|OF1|為半徑的圓與該雙曲線左支的兩個交點分別為A、B,且△F2AB是等邊三角形,則該雙曲線的離心率為( ).
A.2+1B.3+1C.2+12D.3+12
10.設數集S={a,b,c,d}滿足下列兩個條件:
(1)x,y∈S,xy∈S;(2) x,y,z∈S,若x≠y,則xz≠yz.
現給出如下論斷:①a,b,c,d中必有一個為0;②a,b,c,d中必有一個為1;③若x∈S且xy=1,則y∈S;④存在互不相等的x,y,z∈S,使得x2=y,y2=z.其中正確論斷的個數是( ).
A.1 B.2C.3D.4
二、填空題:本大題共5小題,每小題5分,共25分.
11.已知i是虛數單位,x,y∈R.若x-3i=(8x-y)i,則x+y= .
12.若二項式(x+a)7的展開式中含x5項的系數為7,則實數a=.
圖213.已知圖2是一個空間幾何體的三視圖,則該幾何體的體積為.
14.橢圓C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的右焦點為F,直線y=-3x與橢圓C交于A、B兩點,且AF⊥BF,則該橢圓的離心率為 .
15.在直角梯形ABCD中,AB⊥AD,AD=DC=1,AB=3,動點P在以點C為圓心,且與直線BD相切的圓內運動,設AP=αAD+βAB(α,β∈R),則α+β的取值范圍為.
三、解答題:本大題共6小題,共75分.解答應寫出文字說明、證明過程或演算步驟.
16.(本小題滿分12分)在銳角三角形ABC中,a、b、c分別是角A、B、C的對邊,且3a-2csinA=0.
(Ⅰ)求角C的大?。?/p>
(Ⅱ)若c=2,求a+b的最大值.
17.(本小題滿分12分)某部門對當地城鄉居民進行了主題為“你幸福嗎?”的幸福指數問卷調查,并在已被問卷調查的居民中隨機抽選部分居民參加“幸福職業”或“幸福愿景”的座談會,被邀請的居民只能選擇其中一場座談會參加.已知A小區有1人,B小區有3人收到邀請并將參加一場座談會,若A小區已經收到邀請的人選擇參加“幸福愿景”座談會的概率是34,B小區已經收到邀請的人選擇參加“幸福愿景”座談會的概率是12.
(Ⅰ)求A、B兩個小區已收到邀請的人選擇參加“幸福愿景”座談會的人數相等的概率;
(Ⅱ)在參加“幸福愿景”座談會的人中,記A、B兩個小區參會人數的和為ξ,試求ξ的分布列和數學期望.
圖318.(本小題滿分12分)如圖3在三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=BC=CA=AA1=2,側棱AA1⊥面ABC,D、E分別是棱A1B1、AA1的中點,點F在棱AB上,且AF=14AB.
(Ⅰ)求證:EF∥平面BDC1;
(Ⅱ)求二面角E-BC1-D的余弦值.
19.(本小題滿分12分)已知數列{an},{bn}滿足:a1=0,b1=2013,且對任意的正整數n,an,an+1,bn和an+1,bn+1,bn均成等差數列.
(Ⅰ) 求a2,b2的值;
(Ⅱ)求證:{an-bn}和{an+2bn}均成等比數列;
(Ⅲ)是否存在唯一的正整數c,使得an 20.(本小題滿分13分)若拋物線C的頂點在坐標原點O,其圖象關于x軸對稱,且經過點M(1,2). (Ⅰ)若一個等邊三角形的一個頂點位于坐標原點,另外兩個頂點在該拋物線上,求該等邊三角形的邊長; (Ⅱ)過點M作拋物線C的兩條弦MA,MB,設MA,MB所在直線的斜率分別為k1,k2,當k1,k2變化且滿足k1+k2=-1時,試證明直線AB恒過定點,并求出該定點坐標. 21.(本小題滿分14分)已知函數f1(x)=12x2,f2(x)=alnx(其中a>0). (Ⅰ)求函數f(x)=f1(x)f2(x)的極值; (Ⅱ)若函數g(x)=f1(x)-f2(x)+(a-1)x在區間(1e,e)內有兩個零點,求正實數a的取值范圍; (Ⅲ)求證:當x>0時,lnx+34x2-1ex>0(其中e是自然對數的底數). 參考答案 一、CABDDADCBC 二、11.3 12.±33 13.12+16π3 14.3-1 15. (1,53) 三、解答題 16.解(Ⅰ)由3a-2csinA=0及正弦定理可得3sinA-2sinCsinA=0(sinA≠0),∴sinC=32,∵△ABC是銳角三角形,∴C=π3. (Ⅱ)∵c=2,C=π3,由余弦定理得a2+b2-2abcosπ3=4,即a2+b2-ab=4,∴(a+b)2=4+3ab≤4+3(a+b2)2,即(a+b)2≤16,∴a+b≤4,當且僅當a=b=2時取“=”,故a+b的最大值是4. 17.解(Ⅰ)記“A、B兩小區已經收到邀請的人選擇‘幸福愿景座談會的人數相等”為事件A,則P(A)=(1-34)×C03(12)3+34×C13(12)3=516. (Ⅱ)隨機變量ξ的可能值為0,1,2,3,4. P(ξ=0)=(1-34)×(1-12)3=132;
P(ξ=1)=34×(1-12)3+(1-34)×C13(12)3=632=316;
P(ξ=2)=34×C13(12)3+(1-34)×C23(12)3=1232=38;
P(ξ=3)=34×C23(12)3+(1-34)×(12)3=1032=516;
P(ξ=4)=34×(12)3=332.
ξ的分布列為:
ξ01234P13231638516332 ∴ξ的數學期望Eξ=0×132+1×316+2×38+3×516+4×332=94.圖4
18.解(Ⅰ)證明:如圖4取AB的中點M,∵AF=14AB,∴F為AM的中點,又∵E為AA1的中點,∴EF∥A1M.在三棱柱ABC-A1B1C1中,D,M分別為A1B1,AB的中點,∴A1D∥BM,且A1D=BM,則四邊形A1DBM為平行四邊形,∴A1M∥BD,∴EF∥BD,又∵BD平面BC1D,EF平面BC1D,∴EF∥平面BC1D.
(Ⅱ)連接DM,分別以MB、MC、MD所在直線為x軸、y軸、z軸,建立如圖4的空間直角坐標系,則B(1,0,0),E(-1,0,1),D(0,0,2),C1(0,3,2),∴BD=(-1,0,2),BE=(-2,0,1),BC1=(-1,3,2).設平面BC1D的一個法向量為m=(x1,y1,z1),平面BC1E的一個法向量為n=(x2,y2,z2),則由m·BD=0及m·BC1=0得-x1+2z1=0及-x1+3y1+2z1=0,取m=(2,0,1).又由n·BE=0及n·BC1=0得-2x2+z2=0及-x2+3y2+2z2=0,取n=(1,-3,2),又由m與n的數量積公式可得cos
19.解(Ⅰ)a2=a1+b12=20132,b2=a2+b12=60394.
(Ⅱ)證明:依題意,有
an+1=an+bn2,
bn+1=an+1+bn2an+1=12an+12bn,
bn+1=14an+34bn, 因為an+1-bn+1an-bn=(12an+12bn)-(14an+34bn)an-bn=14(n∈N*),又a1-b1=-2013≠0,所以{an-bn}是首項為-2013,公比為14的等比數列.因為
an+1+2bn+1an+2bn=(12an+12bn)+2(14an+34bn)an+2bn=1,又a1+2b1=4026≠0,所以{an+2bn}是首項為4026,公比為1的等比數列.
(Ⅲ)由(Ⅱ)得an+2bn=4026,
an-bn=-20134n-1,解得an=1342-13424n-1,
bn=1342+6714n-1,顯然{an}是單調遞增數列,{bn}是單調遞減數列,而且an<1342 6714n-1<1,于是22n-2>1342,而210=1024,212=4096,所以2n-2≥12,n≥7,即對任意的n∈N*且n≥7時,1341 綜上所述,存在唯一的正整數c=1342,使得對任意的n∈N*,有an 20.解(Ⅰ)根據題意,設拋物線C的方程為y2=ax(a≠0),點M(1,2)的坐標代入該方程,得a=4,故該拋物線的方程為y2=4x. 設這個等邊三角形OEF的頂點E、F在拋物線上,且坐標為(xE,yE),(xF,yF),則y2E=4xE,y2F=4xF,又|OE|=|OF|,∴x2E+y2E=x2F+y2F,即x2E-x2F+4xE-4xF=0,∴(xE-xF)(xE+xF+4)=0,因xE>0,xF>0,故xE=xF,即線段EF關于x軸對稱,則∠EOx=30°,yExE=tan30°=33,即xE=3yE,代入y2E=4xE得yE=43,故等邊三角形的邊長為83. (Ⅱ)設A(x1,y1)、B(x2,y2),則直線MA方程y=k1(x-1)+2,MB方程y=k2(x-1)+2,聯立直線MA方程與拋物線方程,得y=k1(x-1)+2, y2=4x,消去x得 k1y2-4y+8-4k1=0,∴y1=4k1-2, ① 同理,y2=4k2-2, ② 而直線AB的方程為y-y1=y2-y1x2-x1(x-x1),消去其中的x1、x2可得到y-y1=y2-y1y224-y214(x-y214),化簡得y=4y1+y2x+y1y2y1+y2, ③ 由①、②得y1+y2=4·k1+k2k1k2-4=-4k1k2-4,y1y2=4[4k1k2-2(k1+k2)k1k2+1]=4(6k1k2+1),代入③,整理得k1k2(x+y+1)+6+y=0.由x+y+1=0, y+6=0可得x=5, y=-6,故直線AB恒過定點(5,-6). 21.解(Ⅰ)∵f(x)=12ax2lnx,∴f ′(x)=axlnx+12ax=12ax(2lnx+1)(x>0,a>0),由f ′(x)>0得x>e-1/2;由f ′(x)<0,得0 (Ⅱ)g(x)=12x2-alnx+(a-1)x,則g′(x)=x-ax+(a-1)=x2+(a-1)x-ax=(x+a)(x-1)x,令g′(x)=0,∵a>0,解得x=1或x=-a(舍去),當0 g(1)<0, g(1e)>0, g(e)>0,∴a>2e-12e2+2e, a<12, a>2e-e22e-2,故實數a的取值范圍為(2e-12e2+2e,12). (Ⅲ)問題等價于x2lnx>x2ex-34,由(Ⅰ)知f(x)=x2lnx的最小值為-12e. 設h(x)=x2ex-34,h′(x)=-x(x-2)ex,易知h(x)在(0,2)上單調遞增,在(2,+∞)上單調遞減, ∴h(x)max=h(2)=4e2-34. ∵-12e-(4e2-34)=34-12e-4e2=3e2-2e-164e2=(3e-8)(e+2)4e2>0,∴f(x)min>h(x)max,從而x2lnx>x2ex-34,故當x>0時,lnx+34x2-1ex>0. (收稿日期:2014-02-04)
P(ξ=1)=34×(1-12)3+(1-34)×C13(12)3=632=316;
P(ξ=2)=34×C13(12)3+(1-34)×C23(12)3=1232=38;
P(ξ=3)=34×C23(12)3+(1-34)×(12)3=1032=516;
P(ξ=4)=34×(12)3=332.
ξ的分布列為:
ξ01234P13231638516332 ∴ξ的數學期望Eξ=0×132+1×316+2×38+3×516+4×332=94.圖4
18.解(Ⅰ)證明:如圖4取AB的中點M,∵AF=14AB,∴F為AM的中點,又∵E為AA1的中點,∴EF∥A1M.在三棱柱ABC-A1B1C1中,D,M分別為A1B1,AB的中點,∴A1D∥BM,且A1D=BM,則四邊形A1DBM為平行四邊形,∴A1M∥BD,∴EF∥BD,又∵BD平面BC1D,EF平面BC1D,∴EF∥平面BC1D.
(Ⅱ)連接DM,分別以MB、MC、MD所在直線為x軸、y軸、z軸,建立如圖4的空間直角坐標系,則B(1,0,0),E(-1,0,1),D(0,0,2),C1(0,3,2),∴BD=(-1,0,2),BE=(-2,0,1),BC1=(-1,3,2).設平面BC1D的一個法向量為m=(x1,y1,z1),平面BC1E的一個法向量為n=(x2,y2,z2),則由m·BD=0及m·BC1=0得-x1+2z1=0及-x1+3y1+2z1=0,取m=(2,0,1).又由n·BE=0及n·BC1=0得-2x2+z2=0及-x2+3y2+2z2=0,取n=(1,-3,2),又由m與n的數量積公式可得cos
19.解(Ⅰ)a2=a1+b12=20132,b2=a2+b12=60394.
(Ⅱ)證明:依題意,有
an+1=an+bn2,
bn+1=an+1+bn2an+1=12an+12bn,
bn+1=14an+34bn, 因為an+1-bn+1an-bn=(12an+12bn)-(14an+34bn)an-bn=14(n∈N*),又a1-b1=-2013≠0,所以{an-bn}是首項為-2013,公比為14的等比數列.因為
an+1+2bn+1an+2bn=(12an+12bn)+2(14an+34bn)an+2bn=1,又a1+2b1=4026≠0,所以{an+2bn}是首項為4026,公比為1的等比數列.
(Ⅲ)由(Ⅱ)得an+2bn=4026,
an-bn=-20134n-1,解得an=1342-13424n-1,
bn=1342+6714n-1,顯然{an}是單調遞增數列,{bn}是單調遞減數列,而且an<1342 6714n-1<1,于是22n-2>1342,而210=1024,212=4096,所以2n-2≥12,n≥7,即對任意的n∈N*且n≥7時,1341 綜上所述,存在唯一的正整數c=1342,使得對任意的n∈N*,有an 20.解(Ⅰ)根據題意,設拋物線C的方程為y2=ax(a≠0),點M(1,2)的坐標代入該方程,得a=4,故該拋物線的方程為y2=4x. 設這個等邊三角形OEF的頂點E、F在拋物線上,且坐標為(xE,yE),(xF,yF),則y2E=4xE,y2F=4xF,又|OE|=|OF|,∴x2E+y2E=x2F+y2F,即x2E-x2F+4xE-4xF=0,∴(xE-xF)(xE+xF+4)=0,因xE>0,xF>0,故xE=xF,即線段EF關于x軸對稱,則∠EOx=30°,yExE=tan30°=33,即xE=3yE,代入y2E=4xE得yE=43,故等邊三角形的邊長為83. (Ⅱ)設A(x1,y1)、B(x2,y2),則直線MA方程y=k1(x-1)+2,MB方程y=k2(x-1)+2,聯立直線MA方程與拋物線方程,得y=k1(x-1)+2, y2=4x,消去x得 k1y2-4y+8-4k1=0,∴y1=4k1-2, ① 同理,y2=4k2-2, ② 而直線AB的方程為y-y1=y2-y1x2-x1(x-x1),消去其中的x1、x2可得到y-y1=y2-y1y224-y214(x-y214),化簡得y=4y1+y2x+y1y2y1+y2, ③ 由①、②得y1+y2=4·k1+k2k1k2-4=-4k1k2-4,y1y2=4[4k1k2-2(k1+k2)k1k2+1]=4(6k1k2+1),代入③,整理得k1k2(x+y+1)+6+y=0.由x+y+1=0, y+6=0可得x=5, y=-6,故直線AB恒過定點(5,-6). 21.解(Ⅰ)∵f(x)=12ax2lnx,∴f ′(x)=axlnx+12ax=12ax(2lnx+1)(x>0,a>0),由f ′(x)>0得x>e-1/2;由f ′(x)<0,得0 (Ⅱ)g(x)=12x2-alnx+(a-1)x,則g′(x)=x-ax+(a-1)=x2+(a-1)x-ax=(x+a)(x-1)x,令g′(x)=0,∵a>0,解得x=1或x=-a(舍去),當0 g(1)<0, g(1e)>0, g(e)>0,∴a>2e-12e2+2e, a<12, a>2e-e22e-2,故實數a的取值范圍為(2e-12e2+2e,12). (Ⅲ)問題等價于x2lnx>x2ex-34,由(Ⅰ)知f(x)=x2lnx的最小值為-12e. 設h(x)=x2ex-34,h′(x)=-x(x-2)ex,易知h(x)在(0,2)上單調遞增,在(2,+∞)上單調遞減, ∴h(x)max=h(2)=4e2-34. ∵-12e-(4e2-34)=34-12e-4e2=3e2-2e-164e2=(3e-8)(e+2)4e2>0,∴f(x)min>h(x)max,從而x2lnx>x2ex-34,故當x>0時,lnx+34x2-1ex>0. (收稿日期:2014-02-04)
P(ξ=1)=34×(1-12)3+(1-34)×C13(12)3=632=316;
P(ξ=2)=34×C13(12)3+(1-34)×C23(12)3=1232=38;
P(ξ=3)=34×C23(12)3+(1-34)×(12)3=1032=516;
P(ξ=4)=34×(12)3=332.
ξ的分布列為:
ξ01234P13231638516332 ∴ξ的數學期望Eξ=0×132+1×316+2×38+3×516+4×332=94.圖4
18.解(Ⅰ)證明:如圖4取AB的中點M,∵AF=14AB,∴F為AM的中點,又∵E為AA1的中點,∴EF∥A1M.在三棱柱ABC-A1B1C1中,D,M分別為A1B1,AB的中點,∴A1D∥BM,且A1D=BM,則四邊形A1DBM為平行四邊形,∴A1M∥BD,∴EF∥BD,又∵BD平面BC1D,EF平面BC1D,∴EF∥平面BC1D.
(Ⅱ)連接DM,分別以MB、MC、MD所在直線為x軸、y軸、z軸,建立如圖4的空間直角坐標系,則B(1,0,0),E(-1,0,1),D(0,0,2),C1(0,3,2),∴BD=(-1,0,2),BE=(-2,0,1),BC1=(-1,3,2).設平面BC1D的一個法向量為m=(x1,y1,z1),平面BC1E的一個法向量為n=(x2,y2,z2),則由m·BD=0及m·BC1=0得-x1+2z1=0及-x1+3y1+2z1=0,取m=(2,0,1).又由n·BE=0及n·BC1=0得-2x2+z2=0及-x2+3y2+2z2=0,取n=(1,-3,2),又由m與n的數量積公式可得cos
19.解(Ⅰ)a2=a1+b12=20132,b2=a2+b12=60394.
(Ⅱ)證明:依題意,有
an+1=an+bn2,
bn+1=an+1+bn2an+1=12an+12bn,
bn+1=14an+34bn, 因為an+1-bn+1an-bn=(12an+12bn)-(14an+34bn)an-bn=14(n∈N*),又a1-b1=-2013≠0,所以{an-bn}是首項為-2013,公比為14的等比數列.因為
an+1+2bn+1an+2bn=(12an+12bn)+2(14an+34bn)an+2bn=1,又a1+2b1=4026≠0,所以{an+2bn}是首項為4026,公比為1的等比數列.
(Ⅲ)由(Ⅱ)得an+2bn=4026,
an-bn=-20134n-1,解得an=1342-13424n-1,
bn=1342+6714n-1,顯然{an}是單調遞增數列,{bn}是單調遞減數列,而且an<1342 6714n-1<1,于是22n-2>1342,而210=1024,212=4096,所以2n-2≥12,n≥7,即對任意的n∈N*且n≥7時,1341 綜上所述,存在唯一的正整數c=1342,使得對任意的n∈N*,有an 20.解(Ⅰ)根據題意,設拋物線C的方程為y2=ax(a≠0),點M(1,2)的坐標代入該方程,得a=4,故該拋物線的方程為y2=4x. 設這個等邊三角形OEF的頂點E、F在拋物線上,且坐標為(xE,yE),(xF,yF),則y2E=4xE,y2F=4xF,又|OE|=|OF|,∴x2E+y2E=x2F+y2F,即x2E-x2F+4xE-4xF=0,∴(xE-xF)(xE+xF+4)=0,因xE>0,xF>0,故xE=xF,即線段EF關于x軸對稱,則∠EOx=30°,yExE=tan30°=33,即xE=3yE,代入y2E=4xE得yE=43,故等邊三角形的邊長為83. (Ⅱ)設A(x1,y1)、B(x2,y2),則直線MA方程y=k1(x-1)+2,MB方程y=k2(x-1)+2,聯立直線MA方程與拋物線方程,得y=k1(x-1)+2, y2=4x,消去x得 k1y2-4y+8-4k1=0,∴y1=4k1-2, ① 同理,y2=4k2-2, ② 而直線AB的方程為y-y1=y2-y1x2-x1(x-x1),消去其中的x1、x2可得到y-y1=y2-y1y224-y214(x-y214),化簡得y=4y1+y2x+y1y2y1+y2, ③ 由①、②得y1+y2=4·k1+k2k1k2-4=-4k1k2-4,y1y2=4[4k1k2-2(k1+k2)k1k2+1]=4(6k1k2+1),代入③,整理得k1k2(x+y+1)+6+y=0.由x+y+1=0, y+6=0可得x=5, y=-6,故直線AB恒過定點(5,-6). 21.解(Ⅰ)∵f(x)=12ax2lnx,∴f ′(x)=axlnx+12ax=12ax(2lnx+1)(x>0,a>0),由f ′(x)>0得x>e-1/2;由f ′(x)<0,得0 (Ⅱ)g(x)=12x2-alnx+(a-1)x,則g′(x)=x-ax+(a-1)=x2+(a-1)x-ax=(x+a)(x-1)x,令g′(x)=0,∵a>0,解得x=1或x=-a(舍去),當0 g(1)<0, g(1e)>0, g(e)>0,∴a>2e-12e2+2e, a<12, a>2e-e22e-2,故實數a的取值范圍為(2e-12e2+2e,12). (Ⅲ)問題等價于x2lnx>x2ex-34,由(Ⅰ)知f(x)=x2lnx的最小值為-12e. 設h(x)=x2ex-34,h′(x)=-x(x-2)ex,易知h(x)在(0,2)上單調遞增,在(2,+∞)上單調遞減, ∴h(x)max=h(2)=4e2-34. ∵-12e-(4e2-34)=34-12e-4e2=3e2-2e-164e2=(3e-8)(e+2)4e2>0,∴f(x)min>h(x)max,從而x2lnx>x2ex-34,故當x>0時,lnx+34x2-1ex>0. (收稿日期:2014-02-04)