上海市复旦附高2022-2023学年高二上学期9月开学考试数学试题
一、填空题
1.(2022高二上·上海开学考)设角的终边经过点,那么 .
【答案】
【知识点】任意角三角函数的定义
【解析】【解答】因为角 的终边经过点 ,所以 到原点的距离为5.
由三角比的定义得 ,所以
【分析】由已知结合三角函数的定义即可直接求解.
2.(2022高二上·上海开学考)若,则在方向上的数量投影是 .
【答案】-2
【知识点】空间向量的投影向量
【解析】【解答】 在 方向上的数量投影为
【分析】根据平面向量投影的定义,计算即可.
3.(2022高二上·上海开学考)函数的值域是 .
【答案】
【知识点】正弦函数的性质
【解析】【解答】法一:
,
因为 ,所以函数 的值域是 .
法二:
,因为 ,
所以函数 的值域是 .
【分析】法一:利用二倍角公式及辅助角公式对函数化简可得,由正弦函数的性质可得,代入函数可求函数的值域;
法二:利用二倍角公式及辅助角公式对函数化简可得,由正弦函数的性质可得,代入函数可求函数的值域.
4.(2022高二上·上海开学考)函数在区间上最小值为 .
【答案】
【知识点】含三角函数的复合函数的值域与最值
【解析】【解答】 .
令 ,所以 ,所以 ,
则 ,
所以当 时, .
【分析】化余弦为正弦,然后令换元,利用x的范围求得t的范围,配方后求得函数最小值.
5.(2022高二上·上海开学考)在三角形中,,则 .
【答案】15°或75°
【知识点】正弦定理
【解析】【解答】由正弦定理 得 ,所以 或 ,
所以 或 .
【分析】由已知结合正弦定理先求出B,然后结合三角形内角和定理可求C.
6.(2022高二上·上海开学考)已知均为非零问量,且垂直,垂直,则与的夹角 .
【答案】
【知识点】数量积表示两个向量的夹角;利用数量积判断平面向量的垂直关系
【解析】【解答】因为 与 垂白,所以 ,
又 与 垂直.所以 ,
整理得 ,所以 ,
所以 与 的夹角为 .
【分析】由 与 垂直,所以 ,又 与 垂直.所以 ,构造方程组,整理得 ,再结合,即可求出 与 的夹角.
7.(2022高二上·上海开学考)在锐角△ABC中,AC=4,BC=3,三角形的面积等于 ,则AB的长为 .
【答案】
【知识点】余弦定理
【解析】【解答】解:∵在锐角△ABC中,AC=b=4,BC=a=3,三角形的面积等于3 ,
∴ absinC=3 ,即sinC= ,
∵C为锐角,∴cosC= = ,
由余弦定理得:c2=a2+b2﹣2abcosC=16+9﹣12=13,
解得:AB=c= .
故答案为:
【分析】利用三角形面积公式列出关系式,将AC与BC,以及已知面积代入求出sinC的值,利用同角三角函数间的基本关系求出cosC的值,利用余弦定理列出关系式,将AC,BC,以及cosC的值代入即可求出AB的长.
8.(2022高二上·上海开学考)实数满足,则 .
【答案】
【知识点】分段函数的应用
【解析】【解答】由 得 ,
由 得 ,
故只能 ,此时 ,则 .
【分析】 得 ,由 得 ,得,代入即可求解.
9.(2022高二上·上海开学考)已知,且,则乘积的最大值为 .
【答案】
【知识点】含三角函数的复合函数的值域与最值
【解析】【解答】由 ,
得
当且仅当 ,
即 时取等号,所以4 的最大值为 .
【分析】】由已知可得,可得转化为关于z的三角函数,再由正弦函数的单调性求最值.
10.(2022高二上·上海开学考)已知向量与的夹角为在时取得最小值,当时,的取值范围为 .
【答案】
【知识点】平面向量的数量积运算
【解析】【解答】题意得 ,
所以
由二次函数得当上式取最小值时, ,
由题意得 ,解得 ,
故 的取值范围为 .
【分析】由向量的运算可得,由二次函数可得,解不等式能求出结果.
11.(2022高二上·上海开学考)在中,,则的最大值为 .
【答案】
【知识点】基本不等式;平面向量的数量积运算;余弦定理
【解析】【解答】因为 ,
,所以 ,
即 ,所以
当且仅当 即 时取等号
所以 ,所以 的最大值为 .
【分析】利用余弦定理和数量积定义化简得出三角形三边a,b,c的关系,利用基本不等式求出cosC的最小值,从而得出sinC的最大值.
12.(2022高二上·上海开学考)设函数,其中是一个正整数.若对任意实数,均存,则的最小值为 .
【答案】8
【知识点】含三角函数的复合函数的值域与最值
【解析】【解答】
,
若对任意实数 ,均有 ,
即任意一个长为1的开区间 可以取到 的值域,
从而 ,即 ,又 是一个正整数,
所以正整数 的最小值为8.
【分析】先将函数式化简为一个角一种三角函数一次的形式,然后借助于三角函数的周期性、值域等知识求解.
二、选择题
13.(2022高二上·上海开学考)若非零不共线向量满足,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】向量的模
【解析】【解答】设向量 的夹角为 ,则 ,因为
所以 ,即 ,
则 正负不确定,故 错误:
故选C.
【分析】由题意可得,结合题目条件即可求解.
14.(2022高二上·上海开学考)正八边形在生活中是很常见的对称图形,如图1中的正八边形的U盘,图2中的正八边形窗花.在图3的正八边形中,.则( )
A. B.2 C. D.
【答案】D
【知识点】平面向量的基本定理
【解析】【解答】连接 与 相交于 ,
在 上取一点 ,化得 ,则 ,
设 ,则 ,
所以 ,
所以 .
故选D.
【分析】结合正八边形的性质,结合平面向量的线性运算解答即可.
15.(2022高二上·上海开学考) 为锐角三角形,到三边的距离分別为,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】正弦定理
【解析】【解答】由同弧所对圆周角是圆心角的一半得 ,
过点 作 于 ,由等腰三角形三线合一得 ,
所以 ,同理 ,又 ,
所以 .
故选D.
【分析】由已知结合三角形面积公式及二倍角公式进行化解即可求解.
16.(2022高二上·上海开学考)已知函数,周期,且在处取得最大值,则使得不等式恒成立的实数的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】含三角函数的复合函数的值域与最值
【解析】【解答】 ,其中 ,
因为在 处取得最大值,所以 ,
即 ,
所以 ,
因为
,所以 ,
①②得 ,所以 ,
即 ,解得 或 ,
若 ,则 ,
,所以 ,所以 ,
,
这与 矛盾,故应舍去,
中①得 ,因为 ,所以 在第一象限,
取 ,由 ,即 ,
所以 ,所以 ,使 最小,则 ,
即 ,若不等式 恒成立,则 .
故选A.
【分析】先根据三角恒等变换和三角形函数的性质,以及同角的三角函数的关系可得,再根据,可得,联立求出a的值,再根据三角函数的性质可得ω=12k+1,k∈Z,求出,根据不等式λ|ω|≥a恒成立,则,即可求出答案.
三、解答题
17.(2022高二上·上海开学考)已知向量,单位向量与向量的夹角为
(1)求向量;
(2)若|向量与坐标轴不平行,与问量垂直,令,请将表示为的函数,并求的最大值.
【答案】(1)解:设 ,因为向量 是单位向量,所以 .
因为向量 与向量 夹角为 ,所以 ,所以 ,
解得 或 ,所以 或 .
(2)解:因为向量 与坐标轴不平行,所以向量 ,
向量 与向量 垂直,所以 ,
所以 .
所以 ,因为 ,所以 ,
所以当 时, 取最大值 .
【知识点】二次函数的性质;数量积表示两个向量的夹角;利用数量积判断平面向量的垂直关系
【解析】【分析】(1)设, 向量 与向量 夹角为 ,所以 , 解得 或 , ,由此能求出 或 ;
(2)可判断向量,根据向量垂直,得到,即可得到,再由二次函数的性质计算能求出结果.
18.(2022高二上·上海开学考)在三角形中,它的内角的对边分别为.已知.
(1)求的值:
(2)在边上取点,使得,求值.
【答案】(1)解:因为 ,
由余弦定理得 ,
由正弦定理得 ,所以 ,
所以 :
(2)解:因为 ,所以 ,
在三角形 中,易得 为锐角,由(1)得 ,
所以在三角形 中,
,
因为 ,所以 ,
所以 .
【知识点】正弦定理;余弦定理
【解析】【分析】(1)由题意及余弦定理求出b边,再由正弦定理求出sinC的值;
(2)三角形的内角和为180°,,可得∠ADC为钝角,所以展开可得sin∠DAC及cos∠DAC,进而求出tan∠DAC的值.
19.(2022高二上·上海开学考)如图,块直角梯形区域,在D处有一个可以转动的探照灯,其照射角始终为45°,设,,探照灯照射在该梯形ABCD内部区域的面积为S.
(1)求S关于的函数关系式:
(2)求S的取值范围.
【答案】(1)解:当 时,如图,过点D作 ,垂足为G,
因为 ,
所以 ,
所以 ,
因为 ,所以 ,
所以 ,
所以 .
所以 ,
所以 ,
当 时,如图所示, ,
所以 ,
所以 .
当 时, .
所以
(2)解:当 时, ,
令 ,所以 ,
由对勾函数的性质得 在 取到最小值 ,
在 或2取到最大值3,所以 .
此时 的取值范围为 ;
当 时, ,
设 ,
所以 有大于1的实根,
当 时, 不符合题意:
当 时, 不等式组无实数解;
当 时, 所以 .
所以此时 的取值范围为 .
当 时,
综上, 的取值范围为 .
【知识点】函数模型的选择与应用
【解析】【分析】(1)对α分三种情况讨论,分别求出函数的解析式即得解;
(2)对α分三种情况讨论,分别求出函数的取值范围即得解.
20.(2022高二上·上海开学考)如图,A B是单位圆上的相异两定点(O为圆心),且(为锐角).点C为单位圆上的动点,线段交线段于点.
(1)求(结果用表示);
(2)若
①求的取值范围:
②设,记,求函数的值域.
【答案】(1)解: ;
(2)解:当 时,
① .
设 .由题意得 .
所以
因为 ,所以 ,
所以 ;
②设 ,
则 ,
所以 ,由 得 ,
即 ,整理得 ,
所以 ,
所以 .
即 .
当 时, ,当 时, ,
利用单调性定义可证明函数 在 和 都是递减的,
所以函数 值域是 .
【知识点】函数的值域;平面向量的数量积运算
【解析】【分析】(1)直接利用平面向量的数量积得;
(2)①利用向量的数量积运算结合向量的加减法运算把用∠BOC表示,化简整理后由∠BOC得范围求得的取值范围;
②设,则, ,由 得 ,整理得,然后把转化为含有t的代数式,换元后借助于函数单调性求得函数f(t)的值域.
21.(2022高二上·上海开学考)用a、b、c分别表示的三个内角A、B、C所对边的边长,表示的外接圆半径.
(1)若,求的长;
(2)在中,角是钝角,求证::
(3)给定的三个正实数a、b、R,其中,问:a、b、R满足怎样的关系时,以 为边长,为外接圆半径的不存在 存在一个或存在两个(全等的三角形算作同一个)?在存在的情况下,用a、b、R表示.
【答案】(1)解:因为 ,
由正弦定理得 ,解得 ,
又 ,得 ,得 ,
所以 ,
所以
(2)解:由余弦定理得 ,
因为 为钝角,所以 ,所以 ,
由正弦定理得 ,所以 ,
所以 .
(3)解:①当 或 时,不存在:
②当 且 时, ,存在一个, :
③当 且都是锐角, 时,
存在且只有一个, ;
④当 ,存在两个,
【知识点】正弦定理;余弦定理
【解析】【分析】(1)由已知及正弦定理可sinA,b,利用大边对大角可得A为锐角,利用同角三角函数基本关系式可求cosA,利用三角形内角和定理,两角和的正弦函数公式可求sinC的值,利用正弦定理即可得解AB的值;
(2)利用余弦定理推出,利用正弦定理推出;
(3)分类讨论判断三角形的形状与两边a,b的关系,以及与直径的大小的比较,分类讨论即可.
1 / 1上海市复旦附高2022-2023学年高二上学期9月开学考试数学试题
一、填空题
1.(2022高二上·上海开学考)设角的终边经过点,那么 .
2.(2022高二上·上海开学考)若,则在方向上的数量投影是 .
3.(2022高二上·上海开学考)函数的值域是 .
4.(2022高二上·上海开学考)函数在区间上最小值为 .
5.(2022高二上·上海开学考)在三角形中,,则 .
6.(2022高二上·上海开学考)已知均为非零问量,且垂直,垂直,则与的夹角 .
7.(2022高二上·上海开学考)在锐角△ABC中,AC=4,BC=3,三角形的面积等于 ,则AB的长为 .
8.(2022高二上·上海开学考)实数满足,则 .
9.(2022高二上·上海开学考)已知,且,则乘积的最大值为 .
10.(2022高二上·上海开学考)已知向量与的夹角为在时取得最小值,当时,的取值范围为 .
11.(2022高二上·上海开学考)在中,,则的最大值为 .
12.(2022高二上·上海开学考)设函数,其中是一个正整数.若对任意实数,均存,则的最小值为 .
二、选择题
13.(2022高二上·上海开学考)若非零不共线向量满足,则( )
A. B.
C. D.
14.(2022高二上·上海开学考)正八边形在生活中是很常见的对称图形,如图1中的正八边形的U盘,图2中的正八边形窗花.在图3的正八边形中,.则( )
A. B.2 C. D.
15.(2022高二上·上海开学考) 为锐角三角形,到三边的距离分別为,则( )
A. B.
C. D.
16.(2022高二上·上海开学考)已知函数,周期,且在处取得最大值,则使得不等式恒成立的实数的最小值为( )
A. B. C. D.
三、解答题
17.(2022高二上·上海开学考)已知向量,单位向量与向量的夹角为
(1)求向量;
(2)若|向量与坐标轴不平行,与问量垂直,令,请将表示为的函数,并求的最大值.
18.(2022高二上·上海开学考)在三角形中,它的内角的对边分别为.已知.
(1)求的值:
(2)在边上取点,使得,求值.
19.(2022高二上·上海开学考)如图,块直角梯形区域,在D处有一个可以转动的探照灯,其照射角始终为45°,设,,探照灯照射在该梯形ABCD内部区域的面积为S.
(1)求S关于的函数关系式:
(2)求S的取值范围.
20.(2022高二上·上海开学考)如图,A B是单位圆上的相异两定点(O为圆心),且(为锐角).点C为单位圆上的动点,线段交线段于点.
(1)求(结果用表示);
(2)若
①求的取值范围:
②设,记,求函数的值域.
21.(2022高二上·上海开学考)用a、b、c分别表示的三个内角A、B、C所对边的边长,表示的外接圆半径.
(1)若,求的长;
(2)在中,角是钝角,求证::
(3)给定的三个正实数a、b、R,其中,问:a、b、R满足怎样的关系时,以 为边长,为外接圆半径的不存在 存在一个或存在两个(全等的三角形算作同一个)?在存在的情况下,用a、b、R表示.
答案解析部分
1.【答案】
【知识点】任意角三角函数的定义
【解析】【解答】因为角 的终边经过点 ,所以 到原点的距离为5.
由三角比的定义得 ,所以
【分析】由已知结合三角函数的定义即可直接求解.
2.【答案】-2
【知识点】空间向量的投影向量
【解析】【解答】 在 方向上的数量投影为
【分析】根据平面向量投影的定义,计算即可.
3.【答案】
【知识点】正弦函数的性质
【解析】【解答】法一:
,
因为 ,所以函数 的值域是 .
法二:
,因为 ,
所以函数 的值域是 .
【分析】法一:利用二倍角公式及辅助角公式对函数化简可得,由正弦函数的性质可得,代入函数可求函数的值域;
法二:利用二倍角公式及辅助角公式对函数化简可得,由正弦函数的性质可得,代入函数可求函数的值域.
4.【答案】
【知识点】含三角函数的复合函数的值域与最值
【解析】【解答】 .
令 ,所以 ,所以 ,
则 ,
所以当 时, .
【分析】化余弦为正弦,然后令换元,利用x的范围求得t的范围,配方后求得函数最小值.
5.【答案】15°或75°
【知识点】正弦定理
【解析】【解答】由正弦定理 得 ,所以 或 ,
所以 或 .
【分析】由已知结合正弦定理先求出B,然后结合三角形内角和定理可求C.
6.【答案】
【知识点】数量积表示两个向量的夹角;利用数量积判断平面向量的垂直关系
【解析】【解答】因为 与 垂白,所以 ,
又 与 垂直.所以 ,
整理得 ,所以 ,
所以 与 的夹角为 .
【分析】由 与 垂直,所以 ,又 与 垂直.所以 ,构造方程组,整理得 ,再结合,即可求出 与 的夹角.
7.【答案】
【知识点】余弦定理
【解析】【解答】解:∵在锐角△ABC中,AC=b=4,BC=a=3,三角形的面积等于3 ,
∴ absinC=3 ,即sinC= ,
∵C为锐角,∴cosC= = ,
由余弦定理得:c2=a2+b2﹣2abcosC=16+9﹣12=13,
解得:AB=c= .
故答案为:
【分析】利用三角形面积公式列出关系式,将AC与BC,以及已知面积代入求出sinC的值,利用同角三角函数间的基本关系求出cosC的值,利用余弦定理列出关系式,将AC,BC,以及cosC的值代入即可求出AB的长.
8.【答案】
【知识点】分段函数的应用
【解析】【解答】由 得 ,
由 得 ,
故只能 ,此时 ,则 .
【分析】 得 ,由 得 ,得,代入即可求解.
9.【答案】
【知识点】含三角函数的复合函数的值域与最值
【解析】【解答】由 ,
得
当且仅当 ,
即 时取等号,所以4 的最大值为 .
【分析】】由已知可得,可得转化为关于z的三角函数,再由正弦函数的单调性求最值.
10.【答案】
【知识点】平面向量的数量积运算
【解析】【解答】题意得 ,
所以
由二次函数得当上式取最小值时, ,
由题意得 ,解得 ,
故 的取值范围为 .
【分析】由向量的运算可得,由二次函数可得,解不等式能求出结果.
11.【答案】
【知识点】基本不等式;平面向量的数量积运算;余弦定理
【解析】【解答】因为 ,
,所以 ,
即 ,所以
当且仅当 即 时取等号
所以 ,所以 的最大值为 .
【分析】利用余弦定理和数量积定义化简得出三角形三边a,b,c的关系,利用基本不等式求出cosC的最小值,从而得出sinC的最大值.
12.【答案】8
【知识点】含三角函数的复合函数的值域与最值
【解析】【解答】
,
若对任意实数 ,均有 ,
即任意一个长为1的开区间 可以取到 的值域,
从而 ,即 ,又 是一个正整数,
所以正整数 的最小值为8.
【分析】先将函数式化简为一个角一种三角函数一次的形式,然后借助于三角函数的周期性、值域等知识求解.
13.【答案】C
【知识点】向量的模
【解析】【解答】设向量 的夹角为 ,则 ,因为
所以 ,即 ,
则 正负不确定,故 错误:
故选C.
【分析】由题意可得,结合题目条件即可求解.
14.【答案】D
【知识点】平面向量的基本定理
【解析】【解答】连接 与 相交于 ,
在 上取一点 ,化得 ,则 ,
设 ,则 ,
所以 ,
所以 .
故选D.
【分析】结合正八边形的性质,结合平面向量的线性运算解答即可.
15.【答案】D
【知识点】正弦定理
【解析】【解答】由同弧所对圆周角是圆心角的一半得 ,
过点 作 于 ,由等腰三角形三线合一得 ,
所以 ,同理 ,又 ,
所以 .
故选D.
【分析】由已知结合三角形面积公式及二倍角公式进行化解即可求解.
16.【答案】A
【知识点】含三角函数的复合函数的值域与最值
【解析】【解答】 ,其中 ,
因为在 处取得最大值,所以 ,
即 ,
所以 ,
因为
,所以 ,
①②得 ,所以 ,
即 ,解得 或 ,
若 ,则 ,
,所以 ,所以 ,
,
这与 矛盾,故应舍去,
中①得 ,因为 ,所以 在第一象限,
取 ,由 ,即 ,
所以 ,所以 ,使 最小,则 ,
即 ,若不等式 恒成立,则 .
故选A.
【分析】先根据三角恒等变换和三角形函数的性质,以及同角的三角函数的关系可得,再根据,可得,联立求出a的值,再根据三角函数的性质可得ω=12k+1,k∈Z,求出,根据不等式λ|ω|≥a恒成立,则,即可求出答案.
17.【答案】(1)解:设 ,因为向量 是单位向量,所以 .
因为向量 与向量 夹角为 ,所以 ,所以 ,
解得 或 ,所以 或 .
(2)解:因为向量 与坐标轴不平行,所以向量 ,
向量 与向量 垂直,所以 ,
所以 .
所以 ,因为 ,所以 ,
所以当 时, 取最大值 .
【知识点】二次函数的性质;数量积表示两个向量的夹角;利用数量积判断平面向量的垂直关系
【解析】【分析】(1)设, 向量 与向量 夹角为 ,所以 , 解得 或 , ,由此能求出 或 ;
(2)可判断向量,根据向量垂直,得到,即可得到,再由二次函数的性质计算能求出结果.
18.【答案】(1)解:因为 ,
由余弦定理得 ,
由正弦定理得 ,所以 ,
所以 :
(2)解:因为 ,所以 ,
在三角形 中,易得 为锐角,由(1)得 ,
所以在三角形 中,
,
因为 ,所以 ,
所以 .
【知识点】正弦定理;余弦定理
【解析】【分析】(1)由题意及余弦定理求出b边,再由正弦定理求出sinC的值;
(2)三角形的内角和为180°,,可得∠ADC为钝角,所以展开可得sin∠DAC及cos∠DAC,进而求出tan∠DAC的值.
19.【答案】(1)解:当 时,如图,过点D作 ,垂足为G,
因为 ,
所以 ,
所以 ,
因为 ,所以 ,
所以 ,
所以 .
所以 ,
所以 ,
当 时,如图所示, ,
所以 ,
所以 .
当 时, .
所以
(2)解:当 时, ,
令 ,所以 ,
由对勾函数的性质得 在 取到最小值 ,
在 或2取到最大值3,所以 .
此时 的取值范围为 ;
当 时, ,
设 ,
所以 有大于1的实根,
当 时, 不符合题意:
当 时, 不等式组无实数解;
当 时, 所以 .
所以此时 的取值范围为 .
当 时,
综上, 的取值范围为 .
【知识点】函数模型的选择与应用
【解析】【分析】(1)对α分三种情况讨论,分别求出函数的解析式即得解;
(2)对α分三种情况讨论,分别求出函数的取值范围即得解.
20.【答案】(1)解: ;
(2)解:当 时,
① .
设 .由题意得 .
所以
因为 ,所以 ,
所以 ;
②设 ,
则 ,
所以 ,由 得 ,
即 ,整理得 ,
所以 ,
所以 .
即 .
当 时, ,当 时, ,
利用单调性定义可证明函数 在 和 都是递减的,
所以函数 值域是 .
【知识点】函数的值域;平面向量的数量积运算
【解析】【分析】(1)直接利用平面向量的数量积得;
(2)①利用向量的数量积运算结合向量的加减法运算把用∠BOC表示,化简整理后由∠BOC得范围求得的取值范围;
②设,则, ,由 得 ,整理得,然后把转化为含有t的代数式,换元后借助于函数单调性求得函数f(t)的值域.
21.【答案】(1)解:因为 ,
由正弦定理得 ,解得 ,
又 ,得 ,得 ,
所以 ,
所以
(2)解:由余弦定理得 ,
因为 为钝角,所以 ,所以 ,
由正弦定理得 ,所以 ,
所以 .
(3)解:①当 或 时,不存在:
②当 且 时, ,存在一个, :
③当 且都是锐角, 时,
存在且只有一个, ;
④当 ,存在两个,
【知识点】正弦定理;余弦定理
【解析】【分析】(1)由已知及正弦定理可sinA,b,利用大边对大角可得A为锐角,利用同角三角函数基本关系式可求cosA,利用三角形内角和定理,两角和的正弦函数公式可求sinC的值,利用正弦定理即可得解AB的值;
(2)利用余弦定理推出,利用正弦定理推出;
(3)分类讨论判断三角形的形状与两边a,b的关系,以及与直径的大小的比较,分类讨论即可.
1 / 1