广东省深圳市宝安中学、中山一中2025届高三11月联考数学试卷
一、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.(2024高三上·宝安月考)复数方程解的个数为( )
A.4个 B.3个 C.2个 D.1个
【答案】A
【知识点】复数相等的充要条件;复数代数形式的混合运算;共轭复数
【解析】【解答】解:设,则,,
所以,解之得或或,共4组解.
故答案为:A.
【分析】解决复数方程解的个数问题.复数可表示为()的形式,用复数的运算法则(乘方、共轭复数)以及复数相等的条件(实部与实部分别相等,虚部与虚部分别相等),将复数方程转化为实数方程组来求解,从而确定解的个数.
2.(2024高三上·宝安月考)正方体中,与的交点称为正方体的中心,若平面经过该正方体的中心,且顶点,到平面的距离相等,则符合条件的平面的个数为( )
A.1个 B.2个 C.12个 D.无数个
【答案】D
【知识点】平面的基本性质及推论;空间中直线与平面之间的位置关系
【解析】【解答】解:分别在上取点,使得,连接,如下图所示:
易知平面即为平面,此时,到平面的距离相等,
显然这样的平面可以作出无数个.
故答案为:D
【分析】因为点到平面距离相等,可转化为平面与 满足特定位置关系(平行或 中点在平面上 ),这里从平行角度,过 作与 平行的平面,由于作平行平面时,只要保证平面内有与 平行的直线,且过 ,这样的构造方式有无数种,进而分析平面个数.
3.(2024高三上·宝安月考)甲、乙、丙、丁四位同学在玩一个猜数字游戏.甲、乙、丙共同写出三个集合A,B,C,然后他们三人各用一句话来正确描述集合中“”表示的数字,并让丁同学猜出该数字.已知集合,,.甲、乙、丙三位同学描述如下.甲:此数为小于5的正整数;乙:是的必要不充分条件;丙:是的充分不必要条件.则“”表示的数字是( )
A.1或2 B.2或3 C.3或4 D.1或3
【答案】A
【知识点】元素与集合的关系;充分条件;必要条件
【解析】【解答】解:由“甲:此数为小于5的正整数”可得表示的数字可能为1,2,3,4,
因为是的必要不充分条件,所以是的真子集,
又是的充分不必要条件,所以是的真子集,
又,
当时:集合 ,
此时,显然;同时可构造(如 )满足,符合条件;
当时:集合 ,
此时,满足;也可构造(如 )满足,符合条件;
当时:集合 ,
此时,不满足(真子集要求子集且不等 ),不符合条件;
当时:集合 ,
此时,不满足(范围小于 ),不符合条件;所以“”表示的数字是1或2.
故答案为:A.
【分析】先依据甲的描述确定的可能取值,再结合乙、丙对集合间条件关系(必要不充分、充分不必要 )的描述,转化为集合间的包含关系(, ),然后代入可能取值逐一验证集合是否满足包含关系,从而确定符合条件的。
4.(2024高三上·宝安月考)在1和15之间插入个数,使得这个数成等差数列.若这个数中第1个为,第个为,则的最小值是( )
A. B.2 C. D.3
【答案】C
【知识点】基本不等式;等差数列的性质
【解析】【解答】解:由题意得,令这个等差数列为,,,
则,
因此
,当且仅当,
即时取等号,
所以的最小值是.
故答案为:C
【分析】首先利用等差数列的性质,找到插入数后与和的关系,再结合基本不等式(“乘1法” )来求解的最小值.
5.(2024高三上·宝安月考)若函数是偶函数,则曲线在处的切线斜率为( )
A. B.0 C. D.
【答案】B
【知识点】函数的奇偶性;导数的几何意义
【解析】【解答】因为函数是偶函数,所以,又易得函数的定义域是,
即,
所以,
所以,又,所以解得,所以,
所以,所以,
所以曲线在处的切线斜率为.
故选:B.
【分析】本题考查曲线的切线方程.已知函数是偶函数,根据偶函数的性质可得:,据此可列出方程,解方程可求出,再对函数进行求导可得:,进而可求出在处的导数,据此可求出切线的斜率.
6.(2024高三上·宝安月考)将函数图象上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,得到函数的图象.若的图象关于点对称,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换;函数y=Asin(ωx+φ)的图象与性质
【解析】【解答】解:由题意可得,
因为的图象关于点对称,所以,
则,解得,当时,为最小值.
故答案为:A.
【分析】根据三角函数图象的平移变换可得,再根据对称得求解即可.
7.(2024高三上·宝安月考)已知函数,若恰有两个零点,则的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】利用导数研究函数的单调性;利用导数研究函数的极值;函数的零点与方程根的关系
【解析】【解答】解:若恰有两个零点,即恰有两个实数根,
因为,所以恰有两个实数根,等价于恰有两个实数根,
令,则,
当时,,故当,单调递增,
当,函数单调递减,故当时,取极小值也是最小值,且当时,,,
当时,,且单调递增,
在直角坐标系中画出的大致图象,如图所示:
要使有两个交点,则.
故答案为:D.
【分析】问题转化为恰有两个实数根,令,则则,求导利用导数判断函数的单调性,作出大致图象,数形结合求解即可.
8.(2024高三上·宝安月考)在锐角中,已知,则,的大小关系为( )
A. B. C. D.无法确定
【答案】A
【知识点】两角和与差的正弦公式;正弦函数的性质;利用三角函数的单调性比较大小
【解析】【解答】解:由,
可得,
因为为锐角三角形,所以,所以,
因为,所以,
则,从而,
由,可得
当时,与均属于,
因为函数在上递减,且,
所以,即,所以,
即,所以,
又在上递增,所以;
当时,,则,
即,所以,
又在上递增,所以;
综上所述,.
故答案为:A.
【分析】从已知等式出发,利用三角形内角和(即 )对式子变形,再结合锐角三角形的角度范围,分析正弦函数单调性,进而比较角、大小.
二、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.
9.(2024高三上·宝安月考)无穷等比数列的首项为公比为q,下列条件能使既有最大值,又有最小值的有( )
A., B.,
C., D.,
【答案】B,C
【知识点】等比数列的性质
【解析】【解答】解:A、,时,等比数列单调递减,故只有最大值,没有最小值,A错误;
B、,时,等比数列为摆动数列,此时为大值,为最小值,B正确;
C、已知, ,当为奇数时,,则;当为偶数时,,则 ,所以奇数项都是,偶数项都是,此时最大值为,最小值为,数列既有最大值又有最小值,C正确;
D、,时,因为,所以无最大值,奇数项为负无最小值,偶数项为正无最大值,D错误.
故答案为:BC
【分析】根据无穷等比数列的通项公式,结合首项的符号、公比的取值范围,分析数列的单调性、摆动性等特征,进而判断是否既有最大值又有最小值.
10.(2024高三上·宝安月考)如图,在正方体中,为线段的中点,为线段上的动点(不包括端点),则( )
A.存在点,使得 B.存在点,使得平面
C.对于任意点Q,均不成立 D.三棱锥的体积是定值
【答案】B,C
【知识点】空间向量的夹角与距离求解公式;用空间向量研究直线与直线的位置关系;用空间向量研究直线与平面的位置关系;锥体的体积公式及应用
【解析】【解答】解:在正方体中,建立如图所示的空间直角坐标系,令,
则,,
令,则点,,
A,若,则与共线,即存在实数,使 ,
由分量:,解得,但不包括端点,,矛盾,所以不存在这样的,A错误;
B,,若平面,则,
即,解得,则点是中点时,,
而平面,因此平面,B正确;
C, ,
因为,所以,则,即与不垂直,
对于任意,都不成立,C正确;
D,,设平面的法向量,
则,令,得,
于是点到平面的距离,,不是常数,
又点是三个定点,面积是定值,因此三棱锥的体积不是定值,D错误.
故答案为:BC
【分析】通过建立空间直角坐标系,利用向量工具分析线线平行、线面垂直关系,以及利用点到平面距离公式判断三棱锥体积是否为定值。先设定正方体棱长,确定各点坐标,再用向量运算逐一分析选项.
11.(2024高三上·宝安月考)已知定义在实数集上的函数,其导函数为,且满足,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A,B,D
【知识点】抽象函数及其应用;简单复合函数求导法则;基本初等函数导函数公式
【解析】【解答】解:由任意,,则式子两边对求导,
可得,又,令,则,.
所以.设,由,代入得,解得.
故,且.
所以有.
故ABD项正确,C项错误.
故答案为:ABD.
【分析】用函数方程、求导法则以及赋值法来推导函数及其导函数的表达式,判断各选项的正确性.对函数方程关于求导,通过赋值求出导函数表达式,确定原函数表达式,代入计算验证选项.
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12.(2024高三上·宝安月考)已知平面向量满足,且,则 .
【答案】
【知识点】利用数量积判断平面向量的垂直关系
【解析】【解答】因为,
所以,则,
所以.
故答案为:.
【分析】本题考查平面向量数量垂直的转化.根据,可得,通过计算可求出.
13.(2024高三上·宝安月考)已知正四面体中,,、,…,在线段上,且,过点(、、…、)作平行于直线、的平面,截面面积为,则所有截面积之和为 .
【答案】
【知识点】数列的求和;直线与平面平行的性质;直线与平面垂直的性质
【解析】【解答】解:过作平行于的平面分别交,,于,,,如图,
因为平面,且平面平面,所以,
同理,,,故四边形为平行四边形.
过作,可得为的中点,连接,可得,
而,平面,可得平面,
平面,则.
故,则四边形为矩形.
又为靠近的第个等分点,
故.
故.
,
由于,
故
,
故答案为:
【分析】 先利用正四面体的性质(线线垂直 )确定截面形状为矩形,再根据线段等分关系,用相似比求出截面矩形的边长,进而得到截面面积的表达式,最后通过数列求和公式计算所有截面积之和 .
14.(2024高三上·宝安月考)已知函数,若对任意,有,则正整数的最小值为 .
(参考值:,)
【答案】
【知识点】利用导数研究函数的单调性;利用导数研究函数的极值;函数零点存在定理
【解析】【解答】解:因为对任意,,所以在和上符号相反.
又,说明在有零点,结合符号关系推测(若,难以保证区间内符号稳定 )
由,,得,所以
时,取,,
因为,正整数,所以,即时,
那么时 ,令( ),则,,
整理得
因为,所以,即
取,则,所以正整数
当,时,,求导
令,得( )
当时,,递增;当时,,递减
所以时,;时,;时,,即时
因此对任意,,,,符合条件 .
综上,正整数的最小值为 .
故答案为:.
【分析】要确定正整数的最小值,需先分析函数在区间和上的符号关系,利用零点存在性和函数单调性,结合特殊值验证来推导.
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.(2024高三上·宝安月考)已知数列的首项,且满足,设.
(1)求证:数列为等比数列;
(2)若,求满足条件的最小正整数.
【答案】(1)证明:,
又因为,
所以数列为首项为,公比为等比数列.
(2)解:由(1)可得,
,
即,
∴,
因为在上均为增函数,
则随着的增大而增大,
要使,
即,则,
∴的最小值为2024.
【知识点】函数单调性的性质;等比数列概念与表示;等比数列的前n项和
【解析】【分析】(1)利用已知条件和递推公式以及等比数列的定义,从而证出数列为等比数列.
(2)利用分组求和的方法得到,再利用的单调性,从而解不等式得出满足要求的n的取值范围,进而得出满足条件的最小正整数.
(1),
,所以数列为首项为,公比为等比数列.
(2)由(1)可得
,
即,
∴,
而因为在上均单调递增,则随着的增大而增大,
要使,即,则,
∴的最小值为2024.
16.(2024高三上·宝安月考)在中,角A,,所对的边分别为,,,且满足,的外接圆的半径为.
(1)求角的值;
(2)如果,求的面积;
(3)求内切圆半径的最大值.
【答案】(1)解:由及正弦定理,可得
又因为
所以,故,
由于,所以.
(2)解:由已知,
由余弦定理可得①
又由可得②
由①②可解得,
所以.
(3)解:因为,
所以,即
由可知,即
从而
又因为,所以,因此
从而的最大值为,当且仅当,即为正三角形时等号成立.
【知识点】基本不等式在最值问题中的应用;正弦定理的应用;余弦定理的应用;三角形中的几何计算
【解析】【分析】(1)利用正弦定理边化角,结合三角形内角和及正弦的和角公式消角得,计算结果.
(2)利用正弦定理先计算c,结合正余弦定理得出,再利用面积公式计算结果.
(3)利用面积公式及三角形内切圆半径、周长及三角形面积的关系式,结合余弦定理得,再利用基本不等式计算最值.
(1)由及正弦定理,可得
又因为
所以,故,
由于,所以.
(2)由已知,
由余弦定理可得①
又由可得②
由①②可解得,
所以.
(3)因为,
所以,即
由可知,即
从而
又因为,所以,因此
从而的最大值为,当且仅当,即为正三角形时等号成立
17.(2024高三上·宝安月考)如图所示的几何体中,四边形为矩形,平面,,,,点为棱的中点.
(1)求证:平面;
(2)求平面与平面的夹角的余弦值;
(3)求点到平面的距离.
【答案】(1)证明:连接BD,交AC于点O,由P,O分别为DF和DB的中点,
可得得,
而平面APC,平面APC,所以平面APC.
(2)解:由直线平面ABCD,平面ABCD,得,
由矩形ABCD,得,以A为原点,直线分别为轴,建立空间直角坐标系,
则,
,
设平面BCF的法向量,则,令,得,
设平面APC的法向量为,则,令,得,
所以平面ACP与平面BCF的夹角的余弦值为.
(3)解:由(2)知,平面APC的法向量,而,
所以点F到平面ACP的距离.
【知识点】直线与平面平行的判定;用空间向量研究二面角
【解析】【分析】本题围绕空间几何体中的线面平行、二面角、点面距离展开,通过几何定理与空间向量工具求解:
(1)利用中位线找线线平行,结合线面平行判定定理证明.
(2)建立空间直角坐标系,求两个平面法向量,用向量夹角公式算二面角余弦.
(3)借助平面法向量与向量投影求点面距离.
(1)连接BD,交AC于点O,由P,O分别为DF和DB的中点,得,
而平面APC,平面APC,所以平面APC.
(2)由直线平面ABCD,平面ABCD,得,
由矩形ABCD,得,以A为原点,直线分别为轴,建立空间直角坐标系,
则,
,
设平面BCF的法向量,则,令,得,
设平面APC的法向量为,则,令,得,
所以平面ACP与平面BCF的夹角的余弦值为.
(3)由(2)知,平面APC的法向量,而,
所以点F到平面ACP的距离.
18.(2024高三上·宝安月考)已知函数.
(1)当时,求函数的最小值;
(2)设方程的所有根之和为T,且,求整数n的值;
(3)若关于x的不等式恒成立,求实数a的取值范围.
【答案】(1)解:,
,,单调递减,
,,单调递增,
.
(2)解:方程可化简为
方程的根就是函数的零点,
注意到,则在,上单调递增.
因为,,
所以函数在有唯一零点,且.
因为,,
所以函数在有唯一零点,且
则,因此,.
(3)解:设,则当时恒成立,
①由(1)得,
当时,
,,单调递减,
,,单调递增,
.∴
②当时,,这与矛盾,
综上,.
【知识点】函数单调性的性质;简单复合函数求导法则;利用导数研究函数最大(小)值;函数零点存在定理
【解析】【分析】(1)对求导,根据导数符号判断单调性,进而确定最小值.
(2)将方程变形,构造新函数,研究其零点(即方程根 ),通过分析函数单调性和零点存在性确定根的个数与范围,进而求根之和的范围.
(3)将不等式变形,构造新函数,通过求导分析其单调性,找到最小值,令最小值大于等于,进而确定的范围.
(1),
,,单调递减,
,,单调递增,
;
(2)方程可化简为
方程的根就是函数的零点,
注意到,则在,上单调递增.
因为,,
所以函数在有唯一零点,且.
因为,,
所以函数在有唯一零点,且
则,因此,.
(3)设,则当时恒成立,
①由(1)得,
当时,
,,单调递减,
,,单调递增,
.∴
②当时,,这与矛盾,
综上,.
19.(2024高三上·宝安月考)已知定义:函数的导函数为,我们称函数的导函数为函数的二阶导函数,如果一个连续函数在区间I上的二阶导函数,则称为I上的凹函数;二阶导函数,则称为I上的凸函数.若是区间I上的凹函数,则对任意的,有不等式恒成立(当且仅当时等号成立).若是区间I上的凸函数,则对任意的,有不等式恒成立(当且仅当时等号成立).已知函数,.
(1)试判断在为凹函数还是凸函数
(2)设,,,,且,求的最大值;
(3)已知,且当,都有恒成立,求实数a的所有可能取值.
【答案】(1)解:凸函数,理由如下,
,,
所以,,
因为,所以,
所以在为凸函数.
(2)解:由(1)知在内为凸函数,
又,且(,,,),
所以
所以
(3)解:令,,则在上恒成立,
则,且,
当,,不合题意舍去;
当,则,
故,
令,则
,
令,,则,
所以在上递增,所以,
所以,即在上递增,
又,则,所以在上递增,
又,即,,符合题意;
当,令,则,,
所以,不合题意舍去,
综上,正整数a的取值集合为
【知识点】函数单调性的性质;利用导数研究函数的单调性;利用导数研究函数最大(小)值;二阶导数
【解析】【分析】(1)根据凹凸函数定义,需先求函数的一阶导数、二阶导数,再依据二阶导数在区间的符号判断.
(2)由(1)知在为凸函数,根据凸函数的性质结合题意即可求解.
(3)将不等式变形,构造函数,要使其在上恒大于,通过对分类讨论(、、 ),利用导数分析函数单调性与取值情况.
(1),,
所以,,
因为,所以,
所以在为凸函数.
(2)由(1)知在内为凸函数,
又,且(,,,),
所以
所以
(3)令,,则在上恒成立,
则,且,
当,,不合题意舍去;
当,则,
故,
令,则
,
令,,则,
所以在上递增,所以,
所以,即在上递增,
又,则,所以在上递增,
又,即,,符合题意;
当,令,则,,
所以,不合题意舍去,
综上,正整数a的取值集合为
1 / 1广东省深圳市宝安中学、中山一中2025届高三11月联考数学试卷
一、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.(2024高三上·宝安月考)复数方程解的个数为( )
A.4个 B.3个 C.2个 D.1个
2.(2024高三上·宝安月考)正方体中,与的交点称为正方体的中心,若平面经过该正方体的中心,且顶点,到平面的距离相等,则符合条件的平面的个数为( )
A.1个 B.2个 C.12个 D.无数个
3.(2024高三上·宝安月考)甲、乙、丙、丁四位同学在玩一个猜数字游戏.甲、乙、丙共同写出三个集合A,B,C,然后他们三人各用一句话来正确描述集合中“”表示的数字,并让丁同学猜出该数字.已知集合,,.甲、乙、丙三位同学描述如下.甲:此数为小于5的正整数;乙:是的必要不充分条件;丙:是的充分不必要条件.则“”表示的数字是( )
A.1或2 B.2或3 C.3或4 D.1或3
4.(2024高三上·宝安月考)在1和15之间插入个数,使得这个数成等差数列.若这个数中第1个为,第个为,则的最小值是( )
A. B.2 C. D.3
5.(2024高三上·宝安月考)若函数是偶函数,则曲线在处的切线斜率为( )
A. B.0 C. D.
6.(2024高三上·宝安月考)将函数图象上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,得到函数的图象.若的图象关于点对称,则的最小值为( )
A. B. C. D.
7.(2024高三上·宝安月考)已知函数,若恰有两个零点,则的取值范围为( )
A. B.
C. D.
8.(2024高三上·宝安月考)在锐角中,已知,则,的大小关系为( )
A. B. C. D.无法确定
二、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.
9.(2024高三上·宝安月考)无穷等比数列的首项为公比为q,下列条件能使既有最大值,又有最小值的有( )
A., B.,
C., D.,
10.(2024高三上·宝安月考)如图,在正方体中,为线段的中点,为线段上的动点(不包括端点),则( )
A.存在点,使得 B.存在点,使得平面
C.对于任意点Q,均不成立 D.三棱锥的体积是定值
11.(2024高三上·宝安月考)已知定义在实数集上的函数,其导函数为,且满足,,则( )
A. B. C. D.
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12.(2024高三上·宝安月考)已知平面向量满足,且,则 .
13.(2024高三上·宝安月考)已知正四面体中,,、,…,在线段上,且,过点(、、…、)作平行于直线、的平面,截面面积为,则所有截面积之和为 .
14.(2024高三上·宝安月考)已知函数,若对任意,有,则正整数的最小值为 .
(参考值:,)
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.(2024高三上·宝安月考)已知数列的首项,且满足,设.
(1)求证:数列为等比数列;
(2)若,求满足条件的最小正整数.
16.(2024高三上·宝安月考)在中,角A,,所对的边分别为,,,且满足,的外接圆的半径为.
(1)求角的值;
(2)如果,求的面积;
(3)求内切圆半径的最大值.
17.(2024高三上·宝安月考)如图所示的几何体中,四边形为矩形,平面,,,,点为棱的中点.
(1)求证:平面;
(2)求平面与平面的夹角的余弦值;
(3)求点到平面的距离.
18.(2024高三上·宝安月考)已知函数.
(1)当时,求函数的最小值;
(2)设方程的所有根之和为T,且,求整数n的值;
(3)若关于x的不等式恒成立,求实数a的取值范围.
19.(2024高三上·宝安月考)已知定义:函数的导函数为,我们称函数的导函数为函数的二阶导函数,如果一个连续函数在区间I上的二阶导函数,则称为I上的凹函数;二阶导函数,则称为I上的凸函数.若是区间I上的凹函数,则对任意的,有不等式恒成立(当且仅当时等号成立).若是区间I上的凸函数,则对任意的,有不等式恒成立(当且仅当时等号成立).已知函数,.
(1)试判断在为凹函数还是凸函数
(2)设,,,,且,求的最大值;
(3)已知,且当,都有恒成立,求实数a的所有可能取值.
答案解析部分
1.【答案】A
【知识点】复数相等的充要条件;复数代数形式的混合运算;共轭复数
【解析】【解答】解:设,则,,
所以,解之得或或,共4组解.
故答案为:A.
【分析】解决复数方程解的个数问题.复数可表示为()的形式,用复数的运算法则(乘方、共轭复数)以及复数相等的条件(实部与实部分别相等,虚部与虚部分别相等),将复数方程转化为实数方程组来求解,从而确定解的个数.
2.【答案】D
【知识点】平面的基本性质及推论;空间中直线与平面之间的位置关系
【解析】【解答】解:分别在上取点,使得,连接,如下图所示:
易知平面即为平面,此时,到平面的距离相等,
显然这样的平面可以作出无数个.
故答案为:D
【分析】因为点到平面距离相等,可转化为平面与 满足特定位置关系(平行或 中点在平面上 ),这里从平行角度,过 作与 平行的平面,由于作平行平面时,只要保证平面内有与 平行的直线,且过 ,这样的构造方式有无数种,进而分析平面个数.
3.【答案】A
【知识点】元素与集合的关系;充分条件;必要条件
【解析】【解答】解:由“甲:此数为小于5的正整数”可得表示的数字可能为1,2,3,4,
因为是的必要不充分条件,所以是的真子集,
又是的充分不必要条件,所以是的真子集,
又,
当时:集合 ,
此时,显然;同时可构造(如 )满足,符合条件;
当时:集合 ,
此时,满足;也可构造(如 )满足,符合条件;
当时:集合 ,
此时,不满足(真子集要求子集且不等 ),不符合条件;
当时:集合 ,
此时,不满足(范围小于 ),不符合条件;所以“”表示的数字是1或2.
故答案为:A.
【分析】先依据甲的描述确定的可能取值,再结合乙、丙对集合间条件关系(必要不充分、充分不必要 )的描述,转化为集合间的包含关系(, ),然后代入可能取值逐一验证集合是否满足包含关系,从而确定符合条件的。
4.【答案】C
【知识点】基本不等式;等差数列的性质
【解析】【解答】解:由题意得,令这个等差数列为,,,
则,
因此
,当且仅当,
即时取等号,
所以的最小值是.
故答案为:C
【分析】首先利用等差数列的性质,找到插入数后与和的关系,再结合基本不等式(“乘1法” )来求解的最小值.
5.【答案】B
【知识点】函数的奇偶性;导数的几何意义
【解析】【解答】因为函数是偶函数,所以,又易得函数的定义域是,
即,
所以,
所以,又,所以解得,所以,
所以,所以,
所以曲线在处的切线斜率为.
故选:B.
【分析】本题考查曲线的切线方程.已知函数是偶函数,根据偶函数的性质可得:,据此可列出方程,解方程可求出,再对函数进行求导可得:,进而可求出在处的导数,据此可求出切线的斜率.
6.【答案】A
【知识点】函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换;函数y=Asin(ωx+φ)的图象与性质
【解析】【解答】解:由题意可得,
因为的图象关于点对称,所以,
则,解得,当时,为最小值.
故答案为:A.
【分析】根据三角函数图象的平移变换可得,再根据对称得求解即可.
7.【答案】D
【知识点】利用导数研究函数的单调性;利用导数研究函数的极值;函数的零点与方程根的关系
【解析】【解答】解:若恰有两个零点,即恰有两个实数根,
因为,所以恰有两个实数根,等价于恰有两个实数根,
令,则,
当时,,故当,单调递增,
当,函数单调递减,故当时,取极小值也是最小值,且当时,,,
当时,,且单调递增,
在直角坐标系中画出的大致图象,如图所示:
要使有两个交点,则.
故答案为:D.
【分析】问题转化为恰有两个实数根,令,则则,求导利用导数判断函数的单调性,作出大致图象,数形结合求解即可.
8.【答案】A
【知识点】两角和与差的正弦公式;正弦函数的性质;利用三角函数的单调性比较大小
【解析】【解答】解:由,
可得,
因为为锐角三角形,所以,所以,
因为,所以,
则,从而,
由,可得
当时,与均属于,
因为函数在上递减,且,
所以,即,所以,
即,所以,
又在上递增,所以;
当时,,则,
即,所以,
又在上递增,所以;
综上所述,.
故答案为:A.
【分析】从已知等式出发,利用三角形内角和(即 )对式子变形,再结合锐角三角形的角度范围,分析正弦函数单调性,进而比较角、大小.
9.【答案】B,C
【知识点】等比数列的性质
【解析】【解答】解:A、,时,等比数列单调递减,故只有最大值,没有最小值,A错误;
B、,时,等比数列为摆动数列,此时为大值,为最小值,B正确;
C、已知, ,当为奇数时,,则;当为偶数时,,则 ,所以奇数项都是,偶数项都是,此时最大值为,最小值为,数列既有最大值又有最小值,C正确;
D、,时,因为,所以无最大值,奇数项为负无最小值,偶数项为正无最大值,D错误.
故答案为:BC
【分析】根据无穷等比数列的通项公式,结合首项的符号、公比的取值范围,分析数列的单调性、摆动性等特征,进而判断是否既有最大值又有最小值.
10.【答案】B,C
【知识点】空间向量的夹角与距离求解公式;用空间向量研究直线与直线的位置关系;用空间向量研究直线与平面的位置关系;锥体的体积公式及应用
【解析】【解答】解:在正方体中,建立如图所示的空间直角坐标系,令,
则,,
令,则点,,
A,若,则与共线,即存在实数,使 ,
由分量:,解得,但不包括端点,,矛盾,所以不存在这样的,A错误;
B,,若平面,则,
即,解得,则点是中点时,,
而平面,因此平面,B正确;
C, ,
因为,所以,则,即与不垂直,
对于任意,都不成立,C正确;
D,,设平面的法向量,
则,令,得,
于是点到平面的距离,,不是常数,
又点是三个定点,面积是定值,因此三棱锥的体积不是定值,D错误.
故答案为:BC
【分析】通过建立空间直角坐标系,利用向量工具分析线线平行、线面垂直关系,以及利用点到平面距离公式判断三棱锥体积是否为定值。先设定正方体棱长,确定各点坐标,再用向量运算逐一分析选项.
11.【答案】A,B,D
【知识点】抽象函数及其应用;简单复合函数求导法则;基本初等函数导函数公式
【解析】【解答】解:由任意,,则式子两边对求导,
可得,又,令,则,.
所以.设,由,代入得,解得.
故,且.
所以有.
故ABD项正确,C项错误.
故答案为:ABD.
【分析】用函数方程、求导法则以及赋值法来推导函数及其导函数的表达式,判断各选项的正确性.对函数方程关于求导,通过赋值求出导函数表达式,确定原函数表达式,代入计算验证选项.
12.【答案】
【知识点】利用数量积判断平面向量的垂直关系
【解析】【解答】因为,
所以,则,
所以.
故答案为:.
【分析】本题考查平面向量数量垂直的转化.根据,可得,通过计算可求出.
13.【答案】
【知识点】数列的求和;直线与平面平行的性质;直线与平面垂直的性质
【解析】【解答】解:过作平行于的平面分别交,,于,,,如图,
因为平面,且平面平面,所以,
同理,,,故四边形为平行四边形.
过作,可得为的中点,连接,可得,
而,平面,可得平面,
平面,则.
故,则四边形为矩形.
又为靠近的第个等分点,
故.
故.
,
由于,
故
,
故答案为:
【分析】 先利用正四面体的性质(线线垂直 )确定截面形状为矩形,再根据线段等分关系,用相似比求出截面矩形的边长,进而得到截面面积的表达式,最后通过数列求和公式计算所有截面积之和 .
14.【答案】
【知识点】利用导数研究函数的单调性;利用导数研究函数的极值;函数零点存在定理
【解析】【解答】解:因为对任意,,所以在和上符号相反.
又,说明在有零点,结合符号关系推测(若,难以保证区间内符号稳定 )
由,,得,所以
时,取,,
因为,正整数,所以,即时,
那么时 ,令( ),则,,
整理得
因为,所以,即
取,则,所以正整数
当,时,,求导
令,得( )
当时,,递增;当时,,递减
所以时,;时,;时,,即时
因此对任意,,,,符合条件 .
综上,正整数的最小值为 .
故答案为:.
【分析】要确定正整数的最小值,需先分析函数在区间和上的符号关系,利用零点存在性和函数单调性,结合特殊值验证来推导.
15.【答案】(1)证明:,
又因为,
所以数列为首项为,公比为等比数列.
(2)解:由(1)可得,
,
即,
∴,
因为在上均为增函数,
则随着的增大而增大,
要使,
即,则,
∴的最小值为2024.
【知识点】函数单调性的性质;等比数列概念与表示;等比数列的前n项和
【解析】【分析】(1)利用已知条件和递推公式以及等比数列的定义,从而证出数列为等比数列.
(2)利用分组求和的方法得到,再利用的单调性,从而解不等式得出满足要求的n的取值范围,进而得出满足条件的最小正整数.
(1),
,所以数列为首项为,公比为等比数列.
(2)由(1)可得
,
即,
∴,
而因为在上均单调递增,则随着的增大而增大,
要使,即,则,
∴的最小值为2024.
16.【答案】(1)解:由及正弦定理,可得
又因为
所以,故,
由于,所以.
(2)解:由已知,
由余弦定理可得①
又由可得②
由①②可解得,
所以.
(3)解:因为,
所以,即
由可知,即
从而
又因为,所以,因此
从而的最大值为,当且仅当,即为正三角形时等号成立.
【知识点】基本不等式在最值问题中的应用;正弦定理的应用;余弦定理的应用;三角形中的几何计算
【解析】【分析】(1)利用正弦定理边化角,结合三角形内角和及正弦的和角公式消角得,计算结果.
(2)利用正弦定理先计算c,结合正余弦定理得出,再利用面积公式计算结果.
(3)利用面积公式及三角形内切圆半径、周长及三角形面积的关系式,结合余弦定理得,再利用基本不等式计算最值.
(1)由及正弦定理,可得
又因为
所以,故,
由于,所以.
(2)由已知,
由余弦定理可得①
又由可得②
由①②可解得,
所以.
(3)因为,
所以,即
由可知,即
从而
又因为,所以,因此
从而的最大值为,当且仅当,即为正三角形时等号成立
17.【答案】(1)证明:连接BD,交AC于点O,由P,O分别为DF和DB的中点,
可得得,
而平面APC,平面APC,所以平面APC.
(2)解:由直线平面ABCD,平面ABCD,得,
由矩形ABCD,得,以A为原点,直线分别为轴,建立空间直角坐标系,
则,
,
设平面BCF的法向量,则,令,得,
设平面APC的法向量为,则,令,得,
所以平面ACP与平面BCF的夹角的余弦值为.
(3)解:由(2)知,平面APC的法向量,而,
所以点F到平面ACP的距离.
【知识点】直线与平面平行的判定;用空间向量研究二面角
【解析】【分析】本题围绕空间几何体中的线面平行、二面角、点面距离展开,通过几何定理与空间向量工具求解:
(1)利用中位线找线线平行,结合线面平行判定定理证明.
(2)建立空间直角坐标系,求两个平面法向量,用向量夹角公式算二面角余弦.
(3)借助平面法向量与向量投影求点面距离.
(1)连接BD,交AC于点O,由P,O分别为DF和DB的中点,得,
而平面APC,平面APC,所以平面APC.
(2)由直线平面ABCD,平面ABCD,得,
由矩形ABCD,得,以A为原点,直线分别为轴,建立空间直角坐标系,
则,
,
设平面BCF的法向量,则,令,得,
设平面APC的法向量为,则,令,得,
所以平面ACP与平面BCF的夹角的余弦值为.
(3)由(2)知,平面APC的法向量,而,
所以点F到平面ACP的距离.
18.【答案】(1)解:,
,,单调递减,
,,单调递增,
.
(2)解:方程可化简为
方程的根就是函数的零点,
注意到,则在,上单调递增.
因为,,
所以函数在有唯一零点,且.
因为,,
所以函数在有唯一零点,且
则,因此,.
(3)解:设,则当时恒成立,
①由(1)得,
当时,
,,单调递减,
,,单调递增,
.∴
②当时,,这与矛盾,
综上,.
【知识点】函数单调性的性质;简单复合函数求导法则;利用导数研究函数最大(小)值;函数零点存在定理
【解析】【分析】(1)对求导,根据导数符号判断单调性,进而确定最小值.
(2)将方程变形,构造新函数,研究其零点(即方程根 ),通过分析函数单调性和零点存在性确定根的个数与范围,进而求根之和的范围.
(3)将不等式变形,构造新函数,通过求导分析其单调性,找到最小值,令最小值大于等于,进而确定的范围.
(1),
,,单调递减,
,,单调递增,
;
(2)方程可化简为
方程的根就是函数的零点,
注意到,则在,上单调递增.
因为,,
所以函数在有唯一零点,且.
因为,,
所以函数在有唯一零点,且
则,因此,.
(3)设,则当时恒成立,
①由(1)得,
当时,
,,单调递减,
,,单调递增,
.∴
②当时,,这与矛盾,
综上,.
19.【答案】(1)解:凸函数,理由如下,
,,
所以,,
因为,所以,
所以在为凸函数.
(2)解:由(1)知在内为凸函数,
又,且(,,,),
所以
所以
(3)解:令,,则在上恒成立,
则,且,
当,,不合题意舍去;
当,则,
故,
令,则
,
令,,则,
所以在上递增,所以,
所以,即在上递增,
又,则,所以在上递增,
又,即,,符合题意;
当,令,则,,
所以,不合题意舍去,
综上,正整数a的取值集合为
【知识点】函数单调性的性质;利用导数研究函数的单调性;利用导数研究函数最大(小)值;二阶导数
【解析】【分析】(1)根据凹凸函数定义,需先求函数的一阶导数、二阶导数,再依据二阶导数在区间的符号判断.
(2)由(1)知在为凸函数,根据凸函数的性质结合题意即可求解.
(3)将不等式变形,构造函数,要使其在上恒大于,通过对分类讨论(、、 ),利用导数分析函数单调性与取值情况.
(1),,
所以,,
因为,所以,
所以在为凸函数.
(2)由(1)知在内为凸函数,
又,且(,,,),
所以
所以
(3)令,,则在上恒成立,
则,且,
当,,不合题意舍去;
当,则,
故,
令,则
,
令,,则,
所以在上递增,所以,
所以,即在上递增,
又,则,所以在上递增,
又,即,,符合题意;
当,令,则,,
所以,不合题意舍去,
综上,正整数a的取值集合为
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