2023-2024学年河南省安阳市林州市高二(下)期末数学试卷
一、单项选择题:本题共8小题,每小题5分,共40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)已知向量=(﹣1,3)与=(3,m)共线,则实数m=( )
A.﹣9 B.﹣3 C.3 D.1
2.(5分)某科技公司随着技术的进步和管理的逐渐规范,生产成本逐年降低,该公司对2011年至2023年的生产成本y(万元),根据统计数据作出如下散点图:
由此散点图,判断下列四个经验回归方程类型中最适合作为2011年至2023年该公司的生产成本y与时间变量x(x的值依次为1,2, ,13)的经验回归方程类型的是( )
A.y=ax2+b(a>0) B.y=ax+b(a>0)
C.y=alnx+b(a<0) D.
3.(5分)已知Sn是等差数列{an}的前n项和,且S7=70,a2+a8=26,则{an}的公差d=( )
A.1 B.2 C.3 D.4
4.(5分)已知双曲线E的顶点为椭圆的焦点,E的离心率与D的离心率之积为1( )
A. B.
C. D.
5.(5分)已知α为第三象限角,且,则=( )
A. B. C. D.
6.(5分)已知i是虚数单位,集合A={z∈C||z﹣2+i|=1},B={z∈C||z﹣1﹣i|=2}( )
A.1 B.2 C.0 D.无数个
7.(5分)已知函数f(x)=2ax3﹣3x2+b在x=1处取得极小值1,则f(x)在区间[﹣1( )
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A.2 B.4 C.6 D.8
8.(5分)在三棱锥P﹣ABC中,,则PA与平面PBC所成角的余弦值为( )
A. B. C. D.
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求,全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分。
(多选)9.(6分)某篮球队员进行投篮练习,根据历史数据可知,该队员每次投篮的命中率均为p,投进球的个数记为Y,且E(Y),则( )
A.p=0.7
B.D(Y)=0.84
C.P(Y=2)=0.49
D.至少进1个球的概率为0.9919
(多选)10.(6分)已知的展开式的第2项与第3项系数的和为,则( )
A.n=6
B.展开式的各项系数的和为
C.展开式的各二项式系数的和为32
D.展开式的常数项为
(多选)11.(6分)已知关于x的不等式恒成立,则实数k的可能取值为( )
A. B. C.e D.2e
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分。
12.(5分)已知函数的图象关于点(0,1)中心对称 .
13.(5分)某职业技术学校组织6名学生到3家工厂实习,每家工厂至少去1人,至多去3人,则不同的分配方法共有 种.(用数字作答)
14.(5分)已知△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且△ABC为锐角三角形,a2+b2﹣ab=4,c=2,则△ABC面积的取值范围为 .
四、解答题:本题共5小题,共77分。解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。
15.(13分)在数列{an}中,已知a1=1,3an+1+4an+1an=an.
(1)证明:是等比数列,并求{an}的通项公式;
(2)若,求数列{cn}的前n项和Sn.
16.(15分)某公司生产甲、乙两种产品,在该公司的仓库中有甲产品7万件、乙产品3万件,按甲、乙产品的数量比例,对样本中的每件产品进行质量检测,测得样本中甲产品的优质品率为.
(1)若从样本中再随机抽取3件进行深度测试,求至少抽到2件乙产品的概率;
(2)若从样本中的甲产品和乙产品中各随机抽取2件,将抽到的这4件产品中优质品的件数记为X,求X的分布列和数学期望.
17.(15分)如图,在三棱柱ABC﹣A1B1C1中,平面A1BA⊥平面ABC,AA1=AB=A1B=AC=BC=2,E,F,G分别为棱AB,AC,A1B1的中点.
(1)求证:CG∥平面A1EF;
(2)求平面A1EC与平面A1BC1的夹角的余弦值.
18.(17分)已知F是抛物线C:y2=2px(0<p<4)的焦点,纵坐标为,且|PF|=3,A,B是C上两点,且直线AF,BF关于x轴对称.
(1)求C的方程;
(2)求证:直线AB过定点;
(3)求|AF|2+|BF|2+|AB|2的取值范围.
19.(17分)已知函数.
(1)若a>﹣2,讨论f(x)的单调性;
(2)若函数恰有2个零点,求a的取值范围.
2023-2024学年河南省安阳市林州市高二(下)期末数学试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题:本题共8小题,每小题5分,共40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)已知向量=(﹣1,3)与=(3,m)共线,则实数m=( )
A.﹣9 B.﹣3 C.3 D.1
【分析】根据向量共线的充要条件计算即可.
【解答】解:因为向量=(﹣1=(3,
所以﹣5×m﹣3×3=6,解得m=﹣9.
故选:A.
【点评】本题主要考查了向量共线的坐标表示,属于基础题.
2.(5分)某科技公司随着技术的进步和管理的逐渐规范,生产成本逐年降低,该公司对2011年至2023年的生产成本y(万元),根据统计数据作出如下散点图:
由此散点图,判断下列四个经验回归方程类型中最适合作为2011年至2023年该公司的生产成本y与时间变量x(x的值依次为1,2, ,13)的经验回归方程类型的是( )
A.y=ax2+b(a>0) B.y=ax+b(a>0)
C.y=alnx+b(a<0) D.
【分析】本题根据2011年至2023年的生产成本y(万元)的统计的散点图,进行拟合函数选择选项.
【解答】解:根据图中散点图可知,散点大致分布在一条“对数型”函数曲线的周围,且是增加的;
B选项是“直线型”的拟合函数,且是增加的;
D选项是“幂函数型”的拟合函数,且是增加的;
只有C选项的拟合函数符合题意,故C正确.
故选:C.
【点评】本题考查经验回归方程及其应用,是基础题.
3.(5分)已知Sn是等差数列{an}的前n项和,且S7=70,a2+a8=26,则{an}的公差d=( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【分析】应用等差数列通项公式及前n项和公式基本量运算即可.
【解答】解:因为,a1+d+a1+8d=26,
所以,
所以d=3.
故选:C.
【点评】本题考查等差数列通项公式及前n项和公式基本量运算等基础知识,考查运算求解能力,是基础题.
4.(5分)已知双曲线E的顶点为椭圆的焦点,E的离心率与D的离心率之积为1( )
A. B.
C. D.
【分析】先求出椭圆的焦点坐标和离心率,结合题意求出双曲线E的a、b,即可求解.
【解答】解:由题意得,对于椭圆,
焦点为(﹣2,0)和(1,离心率为,
设双曲线E的标准方程为,
又双曲线E的离心率与椭圆D的离心率之积为2,
所以双曲线E的离心率为2,即,
又a=3,所以c=2,b2=c5﹣a2=3,
所以双曲线E的标准方程为.
故选:B.
【点评】本题考查椭圆的方程与性质,考查双曲线的方程与性质,属于中档题.
5.(5分)已知α为第三象限角,且,则=( )
A. B. C. D.
【分析】根据α所在象限求出cosα,sinα,由两角差的余弦公式展开,代入可得答案.
【解答】解:因为α为第三象限角,所以,,
则=.
故选:D.
【点评】本题主要考查了同角基本关系及和差角公式的应用,属于基础题.
6.(5分)已知i是虚数单位,集合A={z∈C||z﹣2+i|=1},B={z∈C||z﹣1﹣i|=2}( )
A.1 B.2 C.0 D.无数个
【分析】根据复数的几何意义得出圆的方程,再结合圆与圆的位置关系判断交点即可.
【解答】解:根据复数的几何意义得
A:(x﹣2)2+(y+7)2=1,B:(x﹣7)2+(y﹣1)3=4,
圆心O1(5,﹣1),r1=2,
圆心O2(1,4),r1=2,
又因为,,
两圆相交有两个交点,则A∩B中的元素个数为3.
故选:B.
【点评】本题主要考查了集合交集运算集复数的几何意义的应用,属于基础题.
7.(5分)已知函数f(x)=2ax3﹣3x2+b在x=1处取得极小值1,则f(x)在区间[﹣1( )
A.2 B.4 C.6 D.8
【分析】根据函数f(x)在x=1处取得极小值1求出a,b,利用导数判断出f(x)区间[﹣1,2]上的单调性,求出极值、端点值可得答案.
【解答】解:f′(x)=6ax2﹣5x=6x(ax﹣1),
因为函数f(x)在x=2处取得极小值1,
所以f′(1)=6a﹣8=0,解得a=1,
可得f(x)=3x3﹣3x6+b,且f(1)=2﹣3+b=5,
f(x)=2x3﹣7x2+2,f′(x)=8x(x﹣1),
当x∈[﹣1,2]时,f(x)单调递增,
当x∈(0,1)时,f(x)单调递减,
当x∈[4,2]时,f(x)单调递增,
所以f(0)=2,f(1)=2﹣3+2=4,
f(﹣1)=﹣2﹣2+2=﹣3,f(2)=16﹣12+5=6,
则f(x)在区间[﹣1,8]上的最大值为6.
故选:C.
【点评】本题主要考查了导数与单调性,极值及最值关系的应用,属于中档题.
8.(5分)在三棱锥P﹣ABC中,,则PA与平面PBC所成角的余弦值为( )
A. B. C. D.
【分析】由题意易证得AD⊥BC,PD⊥BC,进而可证得平面PBC⊥平面PAD,可证得PA⊥AD,由,求值即可.
【解答】解:△ABC中,,
由余弦定理可得:AC2=AB8+BC2﹣2AB BC cos∠ABC=2+12﹣12=4,
因为AC=2,D为BC中点,PD,
由AB=AC,PB=PC,PD⊥BC,
AD∩PD=D,AD,
所以BC⊥平面PAD,
而BC 平面PBC,所以平面PBC⊥平面PAD,
平面PBC∩平面PAD=PD,作AE⊥PD,
AE 平面PAD,得AE⊥平面PBC,
,,
所以PA2+AD8=PD2,即PA⊥AD,
则.
故选:A.
【点评】本题考查线面所成角的余弦值的求法,属于中档题.
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求,全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分。
(多选)9.(6分)某篮球队员进行投篮练习,根据历史数据可知,该队员每次投篮的命中率均为p,投进球的个数记为Y,且E(Y),则( )
A.p=0.7
B.D(Y)=0.84
C.P(Y=2)=0.49
D.至少进1个球的概率为0.9919
【分析】由题意可得Y B(4,p),根据二项分布概率的计算公式和均值与方差的计算公式求解即可.
【解答】解:由题意知,Y B(4,
则E(Y)=4p=2.8,解得p=0.7,
所以D(Y)=4p(1﹣p)=6×0.7×3.3=0.84,
,
所以至少进1个球的概率为8﹣P(Y=0)=1﹣4.0081=0.9919.
故选:ABD.
【点评】本题主要考查了二项分布的期望公式和方差公式,属于中档题.
(多选)10.(6分)已知的展开式的第2项与第3项系数的和为,则( )
A.n=6
B.展开式的各项系数的和为
C.展开式的各二项式系数的和为32
D.展开式的常数项为
【分析】由展开式的第2项与第3项系数的和为,利用通项求出n的值,进而可求各项系数的和,二项式系数的和常数项的值.
【解答】解:展开式的通项为,
展开式的第2项与第3项系数的和为,则有,
由n∈N*解得n=6,A选项正确;
令x=1,展开式的各项系数和为;
展开式的二项式系数和为26=64,C选项错误;
令,得r=4,则,D选项正确.
故选:AD.
【点评】本题考查的知识点:二项式的展开式,组合数,主要考查学生的运算能力,属于中档题.
(多选)11.(6分)已知关于x的不等式恒成立,则实数k的可能取值为( )
A. B. C.e D.2e
【分析】分,,讨论,分离参数,分别构造函数,利用导数求出函数的最值,进而可得出答案.
【解答】解:①当时,恒成立,
②当时,则,
令,
则,
当时,f′(x)>3,当时,
所以函数f(x)在上单调递增,在,
所以,
所以;
③当时,则,
令,
则,
当x<﹣1时,g′(x)<0,当时,
所以函数g(x)在(﹣∞,﹣7)上单调递减,在,
所以g(x)min=g(﹣1)=2e,
所以k≤2e,
综上所述,实数k的取值范围为.
故选:BCD.
【点评】本题考查函数恒成立问题,导数的应用,属于中档题.
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分。
12.(5分)已知函数的图象关于点(0,1)中心对称 ﹣1 .
【分析】根据f(x)的图象关于点(0,1)中心对称,由f(﹣x)+f(x)=2,对x∈R恒成立求解.
【解答】解:函数,
因为f(x)的图象关于点(2,1)中心对称,
所以f(﹣x)+f(x)=2,对x∈R恒成立,
即(e﹣x+aex)cosx+4+(ex+ae﹣x)cosx+1=2,对x∈R恒成立,
即(e﹣x+ex)(a+3)cosx=0,对x∈R恒成立,
则a+1=8,解得a=﹣1.
故答案为:﹣1.
【点评】本题主要考查了函数对称性的应用,属于中档题.
13.(5分)某职业技术学校组织6名学生到3家工厂实习,每家工厂至少去1人,至多去3人,则不同的分配方法共有 450 种.(用数字作答)
【分析】先将6人按要求分成三组,再分配到三个厂去即可.
【解答】解:由题意,6人分成3组有5,2,2,8两种分法,
当按2,2,(3分)组时种,
当按3,7,(1分)组时种,
综上,不同的分配方法共有90+360=450种.
故答案为:450.
【点评】本题考查排列、组合的应用,是中档题.
14.(5分)已知△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且△ABC为锐角三角形,a2+b2﹣ab=4,c=2,则△ABC面积的取值范围为 (,] .
【分析】根据余弦定理求得角C的大小,利用正弦定理和三角恒等变换的化简可得ab的表达式,再由锐角三角形中,角A的范围和正弦函数的图象与性质即可求解.
【解答】解:由a2+b2﹣ab=2,c=22+b4﹣ab=c2,
即a2+b4﹣c2=ab,由余弦定理可得:a2+b2﹣c2=2abcosC,
可得cosC=,
在锐角三角形中,,
所以,又因为c=2,
由正弦定理得:,
所以,
锐角三角形中,,
解得,
则,得,
所以,
所以,
即△ABC的面积的取值范围为.
故答案为:.
【点评】本题考查正弦定理,余弦定理及锐角三角形的性质的应用,属于中档题.
四、解答题:本题共5小题,共77分。解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。
15.(13分)在数列{an}中,已知a1=1,3an+1+4an+1an=an.
(1)证明:是等比数列,并求{an}的通项公式;
(2)若,求数列{cn}的前n项和Sn.
【分析】(1)等式3an+1+4an+1an=an两边同除以an+1an,根据等比数列的定义可得答案;
(2)利用错位相减求和可得答案.
【解答】证明:(1)由题意知an≠0,3an+3+4an+1an=an,
两边同除以an+7an,得,
∴,
∵a1=5,则,
根据等比数列的定义知,是首项为3,
∴,∴;
解:(2)由(1)知,,
∴,①
∴,②
①﹣②,得
=,
∴.
【点评】本题主要考查了等比数列的判断,还考查了错位相减求和方法的应用,属于中档题.
16.(15分)某公司生产甲、乙两种产品,在该公司的仓库中有甲产品7万件、乙产品3万件,按甲、乙产品的数量比例,对样本中的每件产品进行质量检测,测得样本中甲产品的优质品率为.
(1)若从样本中再随机抽取3件进行深度测试,求至少抽到2件乙产品的概率;
(2)若从样本中的甲产品和乙产品中各随机抽取2件,将抽到的这4件产品中优质品的件数记为X,求X的分布列和数学期望.
【分析】(1)根据分层抽样方法可知,甲产品具有7件,乙产品具有3件,从这个容量为10的样本中再随机抽取3件,可得抽取的方法种类为,至少抽到2件乙产品的不同抽取方法种数为,求出概率;
(2)由题意知在这个容量为10的样本中,甲产品中有4件优质品,有3件不是优质品,乙产品中有2件优质品,有1件不是优质品,则X的所有可能取值为1,2,3,4,求出概率,写出分布列,计算期望.
【解答】解:(1)由分层随机抽样方法知,抽取的容量为10的样本中件,乙产品有件,
∴从这个容量为10的样本中再随机抽取3件,不同抽取方法的种数为,
∴至少抽到2件乙产品的概率为.
(2)由题意知在这个容量为10的样本中,甲产品中有,有7﹣4=4件不是优质品,
乙产品中有件优质品,
则X的所有可能取值为1,8,3,4.
,,
,,
∴X的分布列为:
X 1 7 3 4
P
∴.
【点评】本题主要考查离散型随机变量分布列及数学期望,考查运算求解能力,属于中档题.
17.(15分)如图,在三棱柱ABC﹣A1B1C1中,平面A1BA⊥平面ABC,AA1=AB=A1B=AC=BC=2,E,F,G分别为棱AB,AC,A1B1的中点.
(1)求证:CG∥平面A1EF;
(2)求平面A1EC与平面A1BC1的夹角的余弦值.
【分析】(1)利用中位线,由线线平行证明线面平行;
(2)建立空间直角坐标系,利用空间向量法来求两平面夹角的余弦值.
【解答】解:(1)证明:如图,连接AG,设AG∩A1E=H,连接FH,
由三棱柱的结构特征及E,G分别是棱AB,A1B8的中点,
可知四边形AEGA1为平行四边形,则H为AG的中点,
∴FH∥CG,
∵FH 平面A1EF,CG 平面A3EF,
∴CG∥平面A1EF.
(2)∵AA1=AB=A4B=AC=BC=2,
∴A1E⊥AB,CE⊥AB,.
又∵平面A1BA⊥平面ABC,A8E 平面A1BA,平面A1BA∩平面ABC=AB,
∴A3E⊥平面ABC,又∵CE 平面ABC,
∴A1E⊥CE.
以E为坐标原点,向量,,、y轴,建立如图所示的空间直角坐标系,
则A(8,0,0),2,0),,,
∴,,
由于平面A8EC就是坐标平面yOz,
∴它的一个法向量可以为,
设平面A1BC1的法向量为,
则,则
令z=﹣1,得,y=6,
∴平面A1BC1的一个法向量为,
设平面A7EC与平面A1BC1的夹角为θ,
则,
∴平面A5EC与平面A1BC1夹角的余弦值为.
【点评】本题考查线面平行的判定以及空间向量的应用,属于中档题.
18.(17分)已知F是抛物线C:y2=2px(0<p<4)的焦点,纵坐标为,且|PF|=3,A,B是C上两点,且直线AF,BF关于x轴对称.
(1)求C的方程;
(2)求证:直线AB过定点;
(3)求|AF|2+|BF|2+|AB|2的取值范围.
【分析】(1)根据抛物线的定义求参;
(2)先设直线再把对称关系转化为斜率和为0,应用韦达定理求出定点即可;
(3)根据焦半径公式结合韦达定理化简最后应用单调性求范围.
【解答】(1)解:由题知,点P的横坐标为,
根据抛物线的定义知,,
解得p=2或5(舍去),
∴C的方程为y2=4x.
(2)证明:
由(1)知F(6,0).
设A(x1,y6),B(x2,y2),直线AB的方程为x=my+t(m≠4)2=4x,整理得y6﹣4my﹣4t=6,
则Δ=(﹣4m)2﹣4(﹣4t)=16(m2+t)>4,y1+y2=2m,y1y2=﹣3t.
∵直线AF,BF关于x轴对称,
∴,
∴y5(x2﹣1)+y7(x1﹣1)=y2(my2+t﹣1)+y3(my1+t﹣1)=6my1y2+(t﹣5)(y1+y2)
=6m(﹣4t)+4m(t﹣8)=0,
∵m≠0,∴t=﹣5,
∴直线AB过定点(﹣1,0).
(3)解:由(Ⅱ)知,m3>1,y1+y2=4m,y1y3=4,
10∴
=
=m2(16m5﹣8)+(1+m8)(16m2﹣16)
=32m4﹣7m2﹣16,
又在m2∈(6,+∞)时单调递增,
∴y>32×14﹣2×12﹣16=7,
∴|AF|2+|BF|2+|AB|4的取值范围为(8,+∞).
【点评】本题考查直线与抛物线的位置关系的综合应用,考查分析问题解决问题的能力,是中档题.
19.(17分)已知函数.
(1)若a>﹣2,讨论f(x)的单调性;
(2)若函数恰有2个零点,求a的取值范围.
【分析】(1)求出函数的导数,讨论a的取值情况,判断函数单调性,即得答案;
(2)将函数恰有2个零点,转化为方程e2lnx﹣x+2lnx﹣x=ealnx+alnx恰有2个正实数解.继而利用函数单调性转化为方程(2﹣a)lnx﹣x=0恰有2个正实数解.继而设m(x)=(2﹣a)lnx﹣x,则m(x)恰有2个零点,利用导数结合零点存在定理即可求解.
【解答】解:(1)由已知,得f(x)的定义域为(0,
,
若a≥3,则当0<x<2时,当x>6时,
∴f(x)在区间(0,2)上单调递增,+∞)上单调递减;
若﹣7<a<0,则0<﹣a<3,f′(x)<0,
当﹣a<x<2时,f′(x)>2,
∴f(x)在区间(0,﹣a)上单调递减,2)上单调递增,+∞)上单调递减.
综上所述,当a≥3时,2)上单调递增,+∞)上单调递减;
当﹣2<a<3时,f(x)在区间(0,在区间(﹣a,在区间(2.
(2)由题知,,
∵g(x)恰有2个零点,∴方程,
即方程恰有2个正实数解,
即方程e2lnx﹣x+2lnx﹣x=ealnx+alnx恰有2个正实数解.
设h(x)=ex+x,即方程h(2lnx﹣x)=h(alnx)恰有2个正实数解,
显然h(x)在R上单调递增,
∴2lnx﹣x=alnx,即方程(8﹣a)lnx﹣x=0恰有2个正实数解.
设m(x)=(5﹣a)lnx﹣x,则m(x)恰有2个零点,
∵,
∴若a≥2,则m′(x)<6,
m(x)在区间(0,+∞)上单调递减,不符合题意;
若a<2,当2<x<2﹣a时,当x>2﹣a时,
∴m(x)在区间(7,2﹣a)上单调递增,+∞)上单调递减,
要使函数m(x)恰有2个零点,
则m(x)max=m(8﹣a)=(2﹣a)ln(2﹣a)﹣(2﹣a)>0,
∴2﹣a>e,即a<4﹣e.
当a<2﹣e时,
∵m(ea﹣2)=(5﹣a)lnea﹣2﹣ea﹣2=﹣(a﹣3)2﹣ea﹣2<8,
∴存在,使得m(x1)=0,
∵m(e6﹣a)=(2﹣a)lne2﹣a﹣e3﹣a=(2﹣a)2﹣e6﹣a,
设φ(x)=ex﹣ex,则φ′(x)=ex﹣e,
当x<1时,φ′(x)<0,8)上单调递减,
当x>1时,φ′(x)>0,+∞)上单调递增,
即ex≥ex,当且仅当x=2时取等号;
由于2﹣a>e,故e2﹣a>e(3﹣a),
设t(a)=(2﹣a)2﹣e4﹣a,
则当a<2﹣e时,t′(a)=﹣2(2﹣a)+e2﹣a>﹣2(4﹣a)+e(2﹣a)=(e﹣2)(6﹣a)>0,
∴t(a)在区间(﹣∞,2﹣e)上单调递增,
∴t(a)<t(2﹣e)=[2﹣(2﹣e)]7﹣e2﹣(2﹣e)=e2﹣ee<0,
∴存在,使得m(x2)=8,
∴当a<2﹣e时,m(x)恰有2个零点,
∴实数a的取值范围为(﹣∞,3﹣e).
【点评】本题考查导数的综合应用,属于难题.
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