2023北京五中高二6月段考
数 学
一、单选题(每小题4分,共40分)
1.已知复数z满足,则z的虚部为( )
A.2 B.﹣2 C.1 D.﹣1
2.已知集合A={y|y=sinx},B={x|﹣1≤x≤3},则 BA=( )
A.{x|﹣1<x<3} B.{x|1≤x<3} C.{x|1<x≤3} D.{x|1<x<3}
3.下列函数中最小正周期为π,且为偶函数的是( )
A. B.y=|sinx|
C.y=tanx D.y=cos3x
4.已知双曲线C:=1(a>0,b>0)的离心率为,则C的渐近线方程为( )
A.y=±2x B. C.y=±4x D.
5.已知,则( )
A.a<b<c B.c<b<a C.b<c<a D.c<a<b
6.已知正方形ABCD的边长为2,若将正方形ABCD沿对角线BD折叠成三棱锥A﹣BCD则在折叠过程中,不可能出现( )
A.AB⊥CD
B.AC⊥BD
C.三棱锥A﹣BCD的体积为
D.平面ABD⊥平面BCD
7.在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,则“a>b”是“a+sinA>b+sinB”的( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充分必要条件
D.既不充分也不必要条件
8.已知点P在圆O:x2+y2=1运动,若对任意点P,在直线l:x+y﹣4=0上均存在两点A,B,使得恒成立,则线段AB长度的最小值是( )
A. B. C. D.
9.2023年1月31日,据“合肥发布”公众号报道,我国最新量子计算机“悟空”即将面世,预计到2025年量子计算机可以操控的超导量子比特达到1024个.已知1个超导量子比特共有2种叠加态,2个超导量子比特共有4种叠加态,3个超导量子比特共有8种叠加态, ,每增加1个超导量子比特,其叠加态的种数就增加一倍.若N=a×10k(1≤a<10,k∈N),则称N为k+1位数,已知1024个超导量子比特的叠加态的种数是一个m位的数,则m=( )(参考数据:lg2≈0.301)
A.308 B.309 C.1023 D.1024
10.对任意m∈N+,若递增数列{an}中不大于2m的项的个数恰为m,且a1+a2+ +an=100,则n的最小值为( )
A.10 B.9 C.8 D.7
二、填空题(每小题5分,共25分)
11.(5分)展开式的常数项是 .
12.(5分)抛物线y2=4x的焦点为F,准线为l,点P为抛物线上一点,PA⊥l,垂足为A,若直线AF的斜率为,则|PF|= .
13.(5分)在锐角△ABC中,,,则的取值范围为 .
14.(5分)已知数列{an}为等差数列,其公差d≠0,若数列{an}中的部分项组成的数列,,…,,…恰为等比数列,其中k1=1,k2=5,k3=17,则k1+k2+…+kn= .
15.(5分)设函数f(x)= 给出下列四个结论:
①当a=0时, t∈R,使得f(x)=t无解;
②当a=2时, t∈(0,2),使得f(x)=t有两解:
③当a>2时, t∈R,使得f(x)=t有三解;
④当a<0时, t∈R,使得f(x)=t有解;
其中,所有正确结论的序号是 .
三、解答题(第16、17、19-21题,每题14分,第18题15分,共85分)
16.已知函数.在下列条件①、条件②、条件③这三个条件中,选择可以确定ω和m的两个条件作为已知.
条件①:f(x)的最小正周期为π;
条件②:f(x)的最大值与最小值之和为0;
条件③:f(0)=2.
(1)求的值;
(2)若函数f(x)在区间[0,2a]上单调递增,求实数a的取值范围.
17.某工厂生产一种产品,产品等级分为一等品、二等品、普通品,为了解各等级产品的比例,检测员从流水线上随机抽取200件产品进行等级检测,检测结果如下表所示.
产品等级 一等品 二等品 普通品
样本数量(件) 80 80 40
(1)若从流水线上随机抽取一件产品,估计该产品为一等品的概率;
(2)从该流水线上用分层抽样的方式抽取5件产品,再从抽取的产品中随机抽取3件产品,记其中一等品的件数为X,求随机变量X的分布列和数学期望;
(3)为拓宽市场,工厂决定对抽取的200件样本产品进行让利销售,每件产品的销售价格均降低了a元.设降价前后这200件样本产品的利润的方差分别为,,比较,的大小.(请直接写出结论)
18.已知正方体ABCD﹣A1B1C1D1的棱长为3,M,N分别为棱AA1,CC1的中点,点Q是棱A1D1上靠近点D1的三等分点.
(1)已知F是BC靠近B的三等分点,求证:点F在正方体过M、N、Q三点的截面上;
(2)在线段DD1上是否存在点P,使得B1P⊥平面MNQ,若不存在,请说明理由;若存在,求出D1P的长度.
(3)求正方体过M、N、Q三点的截面与平面BCC1B1的夹角的余弦值.
19.设F1,F2分别为椭圆E:(a>b>0)的左,右焦点,点P(1,)在椭圆E上,且点P和F1关于点C(0,)对称.
(Ⅰ)求椭圆E的方程;
(Ⅱ)过右焦点F2的直线l与椭圆相交于A,B两点,过点P且平行于AB的直线与椭圆交于另一点Q,问是否存在直线l,使得四边形PABQ的对角线互相平分?若存在,求出l的方程;若不存在,说明理由.
20.已知函数f(x)=ax﹣xlna,其中a∈(1,e]
(Ⅰ)讨论f(x)的单调性;
(Ⅱ)求证:对 x1,x2∈[﹣1,1],都有|f(x1)﹣f(x2)|≤e﹣2.
21.在无穷数列{an}中,a1=1,对于任意n∈N*,都有,an<an+1.设m∈N*,记使得an≤m成立的n的最大值为bm.
(1)设数列{an}为1,4,7,10, ,写出b1,b2,b3,b4的值;
(2)若{bn}为等差数列,求出所有可能的数列{an};
(3)设ap=q,a1+a2+ +ap=A,求b1+b2+ +bq的值.(用p,q,A表示)
参考答案
一、单选题(每小题4分,共40分)
1.【分析】根据已知条件,结合复数的四则运算,以及虚部的定义,即可求解.
【解答】解:=1﹣2i,其虚部为﹣2.
故选:B.
【点评】本题主要考查复数的四则运算,以及虚部的定义,属于基础题.
2.【分析】先求出集合A,再利用补集运算可求答案.
【解答】解:由题意得A={y|﹣1≤y≤1},所以 BA={x|1<x≤3}.
故选:C.
【点评】本题考查集合的运算,属于基础题.
3.【分析】化简并判断的奇偶性,判断A;利用图像可判断B;根据函数奇偶性判断C;根据函数的最小正周期可判断D.
【解答】解:对于A,为奇函数,不符合题意;
对于B,作出y=|sinx|的图象如图:
可知函数y=|sinx|的最小正周期为π,且为偶函数,符合题意;
对于C,y=tanx为奇函数,不符合题意;
对于D,y=cos3x的最小正周期为,不符合题意.
故选:B.
【点评】本题主要考查了三角函数的周期性,考查数形结合思想及运算求解能力,属于基础题.
4.【分析】运用离心率公式,令c=t,a=2t,则b==t,再由渐近线方程,即可得到结论.
【解答】解:双曲线的离心率为,
则=,令c=t,a=2t,则b==t,
则双曲线的渐近线方程为y=x,
即为y=±2x,
故选:A.
【点评】本题考查双曲线的方程和性质,考查离心率公式和渐近线方程,考查运算能力,属于基础题.
5.【分析】利用中间值法,结合幂函数、对数函数的单调性,可得答案.
【解答】解:由题意知,,,,,
故c<a<b.
故选:D.
【点评】本题主要考查数值大小的比较,属于基础题.
6.【分析】根据题意,由线面垂直的性质定理即可判断AB,由三棱锥的体积公式即可判断C,由二面角的定义即可判断D.
【解答】解:对于A,若AB⊥CD,因为BC⊥CD,AB∩BC=B,
所以CD⊥AC,而CD=2,AD=2,
即直角边长与斜边长相等,显然不对,故A错;
对于B,取BD中点O,因为AO⊥BD,CO⊥BD,AO∩CO=O,
所以BD⊥平面AOC,所以BD⊥AC,故B对;
对于C,当折叠所成的二面角时,顶点A到底面BCD的距离为,
此时,故C对;
对于D,当沿对角线BD折叠成直二面角时,有平面ABD⊥平面CBD,故D对;
故选:A.
【点评】本题考查线面垂直的判定定理二面角的概念,三棱锥的体积的求解,化归转化思想,属中档题.
7.【分析】根据正弦定理可知,a=2RsinA,b=2RsinB,所以a+sinA>b+sinB等价于sinA>sinB,
即可知“a>b”是“a+sinA>b+sinB”的充要条件.
【解答】解:由正弦定理可得,a=2RsinA,b=2RsinB,
所以a+sinA>b+sinB等价于sinA>sinB,
a>b 2RsinA>2RsinB sinA>sinB.
故“a>b”是“a+sinA>b+sinB”的充要条件.
故选:C.
【点评】本题主要考查充分必要条件的判断,以及正弦定理的应用,属于基础题.
8.【分析】由恒成立可知,O:x2+y2=1始终在以AB为直径的圆内或圆上,求出点O(0,0)到直线l的距离即为线段AB长度的最小值.
【解答】解:如图,
由题可知,圆心为点O(0,0),半径为R=1,
若直线l:x+y﹣4=0上存在两点A,B,使得恒成立,
则O:x2+y2=1始终在以AB为直径的圆内或圆上,点O(0,0)到直线l的距离为,
所以AB长度的最小值为.
故选:D.
【点评】本题主要考查直线与圆的位置关系,考查转化能力,属于中档题.
9.【分析】由已知可推得当有1024个超导量子比特时共有N=21024种叠加态.两边同时取以10为底的对数,根据对数的运算性质可得lgN=1024lg2,根据已知数据,即可得出答案.
【解答】解:根据题意,得n个超导量子比特共有2n种叠加态,
所以当有1024个超导量子比特时共有N=21024种叠加态,
两边取以10为底的对数得lgN=lg21024=1024lg2≈1024×0.301=308.224,
所以N≈10388.224=100.224×10308,
由于1<100.224<10,
故N是一个309位的数,即m=309.
故选:B.
【点评】本题主要考查对数的运算性质,属于基础题.
10.【分析】先由条件得出an≤2n,进而结合等差数列前n项和列出不等式,解不等式即可.
【解答】解:由递增数列{an}中不大于2m的项的个数恰为m可知an≤2n,
又a1+a2+ +an=100,
故2+4+6+ +2n≥100,即,
解得或,
又n∈N*,故n的最小值为10.
故选:A.
【点评】本题考查了等差数列求和,根据递增数列{an}中不大于2m的项的个数恰为m,得出an≤2n是解决本题的关键,属于基础题.
二、填空题(每小题5分,共25分)
11.【分析】根据二项式定理即可求解.
【解答】解:二项式的展开式的常数项为=24,
故答案为:24.
【点评】本题考查了二项式定理的应用,考查了学生的运算求解能力,属于基础题.
12.【分析】求出直线AF的方程,求出点A和P的坐标,利用抛物线的定义即可求|PF|的值.
【解答】解:∵抛物线方程为y2=4x,
∴焦点F(1,0),准线l方程为x=﹣1,
∵直线AF的斜率为﹣,
直线AF的方程为y=﹣(x﹣1),
当x=﹣1时,y=2,
由可得A点坐标为(﹣1,2)
∵PA⊥l,A为垂足,
∴P点纵坐标为2,代入抛物线方程,得P点坐标为(3,2),
∴|PF|=|PA|=3﹣(﹣1)=4.
故答案为:4.
【点评】本题主要考查抛物线的几何性质,定义的应用,以及曲线交点的求法,利用抛物线的定义是解决本题的关键.
13.【分析】由题意30°<A<90°,利用正弦定理得到,根据平面向量数量积公式,由即可求解.
【解答】解:因为△ABC是锐角三角形,且,所以A+C=120°,30°<A<90°,
又,所以,由正弦定理有,
所以,所以=,
因为,所以∈(0,12),所以.
故答案为:(0,3).
【点评】本题考查了平面向量数量积的计算,属于中档题.
14.【分析】根据题意可得a1,a5,a17等比数列,从而可得,从而可得,从而可得a1=2d,再利用等差数列与等比数列的通项公式,分别求出,从而可得,最后再利用分组求和法与等比数列求和公式,即可求解.
【解答】解:根据题意可得a1,a5,a17等比数列,
∴,又数列{an}为等差数列,
∴,
∴2d2=a1d,又d≠0,
∴a1=2d,
∴新等比数列的公比q====3,
∵=2d+(kn﹣1)d=dkn+d,
又==2d 3n﹣1,
∴,又d≠0,
∴,
∴k1+k2+…+kn=2(1+3+32+ +3n﹣1)﹣n
==3n﹣n﹣1,
故答案为:3n﹣n﹣1.
【点评】本题考查等比数列的概念,等差数列与等比数列的通项公式的应用,等比数列的求和公式的应用,分组求和法,方程思想,化归转化思想,属中档题.
15.【分析】由a取不同值时函数f(x)的单调性和性质,根据函数f(x)的图象及函数y=t的图象的交点个数确定方程f(x)=t的解的个数.
【解答】解:当a=0时,,函数f(x)的图象如图所示.
∴当t=﹣1时,f(x)=t无解,①对;
当a=2时,函数f(x)的图象如图所示.
当t∈(0,2)时,y=f(x)与y=t的图象只有一个交点,
即方程f(x)=t只有一个解,②错;
当a>2时,取,
当x<0时,f(x)=t0可化为a(x+1)=t0,解得,
当x>0时,f(x)=t可化为2x﹣a+2a﹣x=t0,
∵函数y=2x﹣a+2a﹣x的图象关于x=a对称,且x>a时,函数y=2x﹣a+2a﹣x单调递增,
当x=a时,y=2,x=0时,y=2a+2﹣a>t0,
∴函数y=2x﹣a+2a﹣x与函数y=t0有两个交点,即2x﹣a+2a﹣x=t0有两个解,
故f(x)=t0有三解,③对.
当a<0时,取t=2a,当x<0时,f(x)=t可化为a(x+1)=2a,解得x=1(舍去),
当x>0时,f(x)=t可化为2x﹣a+2a﹣x=2a,此方程无解,④错;
故选:①③.
【点评】本题考查了函数的零点与方程根的关系,考查了数形结合思想和转化思想,属中档题.
三、解答题(第16、17、19-21题,每题14分,第18题15分,共85分)
16.【分析】(1)选条件①②:根据周期可求得ω,利用最大值与最小值之和为0,求得m,可得函数解析式,即可求得答案;
选①③:根据周期可求得ω,根据f(0)=2,求得m,可得函数解析式,即可求得答案;
选②③,由两条件求得m的值不相同,故无法确定ω和m的值.
(2)根据x∈[0,2a],确定,结合正弦函数的单调性,列出不等式,即可求得答案.
【解答】解:(1)由题意知,
选条件①②:
由f(x)最小正周期为π,知,
所以ω=1,
所以,
因为f(x)最大值与最小值之和为0,且,,
故,
解得,
所以,
故;
选条件①③:
由f(x)最小正周期为π,知,
所以ω=1,
所以,
由f(0)=2,得,则,
所以,
所以;
选条件②③:
因为f(x)最大值与最小值之和为0,且,,
所以,
解得,
由f(0)=2,得,得,与相矛盾,
所以②③无法确定ω和m的值.
(2)由(1)知,,
由x∈[0,2a],知,
因为函数f(x)在区间[0,2a]上是增函数,
所以,即,
所以a的取值范围为.
【点评】本题考查了三角函数恒等变换,正弦函数的图象和性质,考查了函数思想,属于中档题.
17.【分析】(1)求样本空间中随机抽取一件产品为一等品的频率作为概率即可;
(2)由题意得X~B ( 3,0.4),从而求分布列及数学期望;
(3)由方差的定义可判断.
【解答】解:(1)在样本空间中,随机抽取一件产品为一等品的频率为=0.4,
故从流水线上随机抽取一件产品,估计该产品为一等品的概率为0.4.
(2)由题意知,X~B(3,0.4),
P(X=0)=0.63=0.216,
P(X=1)==0.432,
P(X=2)==0.288,
P(X=3)=0.43=0.064,
故X的分布列为:
X 0 1 2 3
P 0.216 0.432 0.288 0.064
E(X)=3×0.4=1.2.
(3)每件产品的销售价格均降低了a元,产品的平均销售价格也降低了a元,
故由方差的定义知,降价前后这200件样本产品的利润的方差不变,
即.
【点评】本题考查离散型随机变量的分布列和期望,是中档题.
18.【分析】(1)根据平面性质作出截面,再分析线段长度,即可证明;
(2)建立空间直角坐标系,通过坐标运算求得点P位置;
(3)写出两平面法向量的坐标,根据法向量的夹角余弦值得出二面角的夹角余弦值.
【解答】解:(1)证明:如图所示,连接A1C1,AC,因为M,N分别是AA1,CC1的中点,
所以MN∥A1C1∥AC,作QE∥A1C1,交C1D1于E,
连接EN并延长,交DC的延长线于点K,
延长QM,交DA的延长线于点T,
连接TK,交AB于点G,交BC于点F,连接MG,NF,
则六边形QENFGM为过M,N,Q三点的截面,
由面面平行的性质定理得TK∥QE,从而有TK∥AC,
因为A1C1∥QE,A1Q=2,D1Q=1,所以D1E=D1Q=1,C1E=A1Q=2,
因为N是CC1的中点,C1E∥CK,所以CK=C1E=2,
又因为TK∥AC,所以CF=CK=2,
同理AG=2,BG=BF=1,故点F是BC靠近B的三等分点;
(2)建立如图所示坐标系,则M(3,0,),N(0,3,),Q(),B1(3,3,3),设P(0,0,t),
则,,,
若B1P⊥平面MNQ,则有,解得t=0,
即当点P与点D重合时,有B1P⊥平面MNQ,此时D1P的长为3;
(3)由(2)可知,即为平面MNQ的法向量,
取平面BCC1B1的法向量为,
则|cos<>|=||==,
即过M、N、Q三点的截面与平面BCC1B1的夹角的余弦值为.
【点评】本题考查平面基本性质,考查空间直线与平面位置关系的判断及其应用,考查二面角的求法,属中档题.
19.【分析】(Ⅰ)利用椭圆的定义,性质即可得解;
(Ⅱ)设AB,PQ的斜率为k,利用AB,PQ的方程分别于椭圆方程联立,得到根与系数关系,再结合对角线互相平分即AQ,BP中点重合,可得关于k的方程,解得k值,得解.
【解答】解:(Ⅰ)∵点P(1,)和F1关于点C(0,)对称,
∴F1(﹣1,0),F2(1,0),
∴c=1,
∴2a=|PF1|+|PF2|=4,
∴a=2,b=,
∴椭圆方程为:;
(Ⅱ)
结论:存在直线l,使得四边形PABQ的对角线互相平分.
理由如下:
如图,设A,B,Q三点的横坐标分别为x1,x2,x3,
直线AB的方程为:y=k(x﹣1),
PQ的方程为:,
由AB方程与椭圆方程联立消去y,
得(3+4k2)x2﹣8k2x+4k2﹣12=0,
得,,
由PQ方程与椭圆方程联立消去y,
得(3+4k2)x2﹣(8k2﹣12k)x+4k2﹣12k﹣3=0,
得x3+1=,,
∵四边形PABQ的对角线互相平分,
∴PB,AQ的中点重合,
∴,
∴x1﹣x2=1﹣x3,
平方可得,=,
∴=(1﹣x3)2,
∴﹣4×=,
解得k=,
故直线l为3x﹣4y﹣3=0时,四边形PABQ对角线互相平分.
【点评】此题考查了椭圆的性质,直线与椭圆的综合,难度较大.
20.【分析】(Ⅰ)求出函数函数f(x)的导数为y′的解析式,分别令y′>0,y′<0,求得单调区间.
(Ⅱ)对 x1,x2∈[﹣1,1],都有|f(x1)﹣f(x2)|≤f(x)max﹣f(x)min.转化为求f(x)max与f(x)min问题.
【解答】解:(Ⅰ)∵f(x)=ax﹣xlna∴f'(x)=axlna﹣lna=(ax﹣1)lna,∵a∈(1,e]∴lna>0
f'(x)>0可得x>0
f'(x)=0可得x=0
f'(x)<0可得x<0
∴f(x)在(﹣∞,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增…
(Ⅱ)由(Ⅰ)知f(x)在[﹣1,0]单调递减,在[0,1]在单调递增∴当x=0时f(x)取得最小值f(x)min=f(0)=1f(x)max=max{f(1),f(﹣1)}…(6分)
又
设∵∴g(a)在[1,e]上单调递增.又g(1)=0,∴g(a)>0,a∈[1,e]∴f(1)﹣f(﹣1)>0,∴f(1)>f(﹣1)∴在[﹣1,1]上,f(x)的最大值为f(1)=a﹣lna…(9分)∴对 x1,x2∈[﹣1,1],都有|f(x1)﹣f(x2)|≤f(1)﹣f(0)
又f(1)﹣f(0)=a﹣lna﹣1
即对 x1,x2∈[﹣1,1],都有|f(x1)﹣f(x2)|≤a﹣lna﹣1…(11分)
设h(a)=a﹣lna﹣1,a∈[1,e]则∴h(a)在(1,e]上单调递增,∴h(a)max=h(e)=e﹣2∴a﹣lna﹣1≤e﹣2
综上所述,对 x1,x2∈[﹣1,1],都有|f(x1)﹣f(x2)|≤e﹣2…(14分)
【点评】本题考查导数知识的运用,函数的单调性,查函数的最值,考查分类讨论的数学思想,化归与转化思想.数形结合的思想,综合性强.
21.【分析】(1)根据使得an<an+1成立的n的最大值为bm,结合数列{an}为1,4,7,10, ,分析即可;
(2)若{bn}为等差数列,先判断an≥n,再证明an≤n,即可求出所有可能的数列{an};
(3)确定b1=1,b2=b3=2,依此类推,发现规律,得出bq,从而求出 b1+b2+ +bq的值.
【解答】解:(1)由使得an<an+1成立的n的最大值为bm,数列{an}为1,4,7,10, ,
得an≤1,则b1=1,an≤2,则b2=1,an≤3,则b3=1,an≤4,则b4=2,
所以b1=1,b2=1,b3=1,b4=2;
(2)由题意,得1=a1<a2<a3< <an< ,
结合条件,得an≥n,
又因为使得an≤m成立的n的最大值为bm,使得an≤m+1成立的n的最大值为bm+1,
所以b1=1,.
设a2=k,则k≥2,
假设k>2,即a2=k>2,
则当n≥2时,an>2,当n≥3时,an≥k+1,
所以b2=1,bk=2,
因为{bn}为等差数列,
所以公差d=b2﹣b1=0,
所以bn=1,其中n∈N*,
这与bk=2(k>2)矛盾,
所以a2=2,
又因为a1<a2<a3< <an< ,
所以b2=2,
由{bn}为等差数列,得bn=n,其中n∈N*,
因为使得an≤m成立的n的最大值为bm,
所以an≤n,
由an≥n,得an=n;
(3)设a2=k(k>1),
因为a1<a2<a3< <an< ,
所以b1=b2= =bk﹣1=1,且 bk=2,
所以数列{bn}中等于1的项有k﹣1个,即a2﹣a1个,
设a3=l(l>k),
则bk=bk+1= =bl﹣1=2,且bl=3,
所以数列{bn}中等于2的项有l﹣k个,即a3﹣a2个,
以此类推,数列{bn}中等于p﹣1的项有ap﹣ap﹣1个.
所以b1+b2+ +bq=(a2﹣a1)+2(a3﹣a2)+ +(p﹣1)(ap﹣ap﹣1)+p=﹣a1﹣a2﹣ ﹣ap﹣1+(p﹣1)ap+p=pap+p﹣(a1+a2+ +ap﹣1+ap)=p(q+1)﹣A,
即b1+b2+ +bq=p(q+1)﹣A.
【点评】本题主要考查数列的递推式,属于中档题.