河北省张家口市2026届高三上学期期末教学质量监测数学试题
1.(2026高三上·张家口期末)已知复数(是虚数单位)的共轭复数为,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】复数代数形式的乘除运算;复数的模;共轭复数
【解析】【解答】解:依题意,,所以.
故答案为:B.
【分析】将虚部变为负值即为,代入公式即可.
2.(2026高三上·张家口期末)已知集合,则( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】补集及其运算;其他不等式的解法
【解析】【解答】解:由,则或,解得或,
则或,所以.
故答案为:D.
【分析】先求绝对值不等式得集合,再根据补集的定义去除属于A的元素求解即可.
3.(2026高三上·张家口期末)双曲线的渐近线的倾斜角为( )
A.或 B.或
C.或 D.或
【答案】C
【知识点】双曲线的标准方程;双曲线的简单性质
【解析】【解答】解:令,则,
即双曲线的渐近线方程为,倾斜角为或.
故答案为:C.
【分析】令,则双曲线渐近线为,可得斜率和倾斜角.
4.(2026高三上·张家口期末)已知函数图象的对称轴为直线,其中,则的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】奇偶函数图象的对称性;正切函数的图象与性质;函数y=Atan(ωx+φ)的图象与性质
【解析】【解答】解:由于函数的对称轴为直线,
令,解得,
因为,取,可得,则的最小值为.
故答案为:A.
【分析】函数为偶函数,可得对称轴为直线,令,并令k=1得解.
5.(2026高三上·张家口期末)已知直线的倾斜角为,直线与轴的交点为点,绕点顺时针方向旋转得到直线,与轴的交点为点,则点的坐标是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】两角和与差的正切公式;直线的倾斜角;斜率的计算公式;直线的图象特征与倾斜角、斜率的关系
【解析】【解答】解:由题意,直线的倾斜角为,直线与轴的交点为点,
所以,
又直线绕点顺时针方向旋转得到直线,
所以直线的斜率,
所以直线的方程为,令,可得,所以.
故答案为:D
【分析】由直线方程得,顺时针方向旋转得到直线得,用两角差的正切公式可得,又过点A,得直线方程,代入y=0得解.
6.(2026高三上·张家口期末)已知数列中,,则数列的前10项和为( )
A.9 B.10 C.100 D.99
【答案】C
【知识点】等差数列概念与表示;数列的递推公式;数列的前n项和
【解析】【解答】解:由,则,
所以数列是首项为,公差为2的等差数列,
则数列的前10项和为.
故答案为:C.
【分析】原式可化为,符合等差数列定义得数列是首项为,公差为2的等差数列,代入等差数列的求和公式得解.
7.(2026高三上·张家口期末)已知甲、乙、丙、丁四名学生利用假期的某周周一到周五去敬老院参加志愿者活动,每天去一人,且甲参加两天活动,其余三名学生每人一天,则安排甲不在相邻两天做志愿者的概率为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】互斥事件与对立事件;古典概型及其概率计算公式;排列、组合的实际应用;排列与组合的综合
【解析】【解答】解:解法1:总的安排方法数为种,其中乙、丙、丁全排列方法数为种,
甲在乙、丙、丁的排列形成的四个空当中任选两个的方法数为种,
故所求概率,
解法2:总的安排方法数为种,其中甲两天相邻的排列方法数为种,
故所求概率,
故答案为:B.
【分析】法一:利用古典概型概率计算公式,先求出总的安排方法数为N=种,再先全排列乙、丙、丁,种,插空,四个空当中任选两个的方法数为n=种,得解;法二:先求出总的安排方法数为种,再求甲两天相邻的排列方法数为种,结合对立事件求所求概率.
8.(2026高三上·张家口期末)已知实数满足,则下列关系一定不成立的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】指数函数的图象与性质;对数函数的图象与性质
【解析】【解答】解:设,则,
取对数得,在同一平面直角坐标系中作出三条直线的大致图象如图所示:
三条直线的交点记为,则直线自上而下运动时与三条直线的交点的横坐标分别为,则依次出现,这7种可能的情况,
故答案为:B.
【分析】由题意画出图象,三条直线的交点记为,则直线自上而下运动时与三条直线的交点的横坐标分别为,由图象可得7种可能情况.
9.(2026高三上·张家口期末)下列命题中的真命题是( )
A.数据:1,2,3,4,5,6,7,8,9,11的分位数是10
B.已知,命题“,使平行”的否定是“,平行”
C.设,则“”是“”成立的必要不充分条件
D.奇函数在定义域上单调递增
【答案】A,C
【知识点】命题的真假判断与应用;必要条件、充分条件与充要条件的判断;函数单调性的判断与证明;用样本估计总体的百分位数
【解析】【解答】解:A、因为,其分位数是该选项正确,符合题意;
B、命题“,使平行”的否定是“不平行”,该选项错误,不合题意;
C、令,满足,不满足,反之,若,则,所以,
所以“”是“”成立的必要不充分条件,该选项正确,符合题意;
D、在和上都单调递增,但在定义域上不是单调递增的,比如,该选项错误,不合题意.
故答案为:AC.
【分析】代入计算公式得,故所求数是,可判断A正确; 根据存在量词命题的否定的定义可判断B不正确;令,满足,不满足,反之,若,则,所以,所以“”是“”成立的必要不充分条件,可判断C正确;在和上都单调递增,但在定义域上不是单调递增的,比如,可判断D不正确.
10.(2026高三上·张家口期末)已知动直线经过抛物线的焦点,与交于两点,为坐标原点,则下列结论正确的是( )
A.
B.的最小值为4
C.抛物线在处的切线的交点在准线上
D.当直线的倾斜角为时,是等腰三角形
【答案】B,C
【知识点】抛物线的定义;抛物线的简单性质;直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】【解答】解:如图:
A、直线即,令可得,
这与的变化无关,所以动直线过定点,
定点是抛物线的焦点,则,所以,该选项错误,不合题意;
B、由A选项知抛物线的方程为是通径时最小,
此时,该选项正确,符合题意;
C、抛物线的准线方程为,
联立,消得,
设,则,
点处的切线方程为,即,
同理点处的切线方程为,
两方程相减可得,
代回切线方程可得,
所以交点在准线上,该选项正确,符合题意;
D、若直线的倾斜角为,则,
联立,消得,解得或,
不妨取,
所以,所以不是等腰三角形,该选项错误,不合题意.
故答案为:BC
【分析】对于选项A,令可得,与的变化无关,故过定点,代入可得;对于选项B、由A得是通径时最小,此时;对于选项C, 联立方程,设,利用韦达定理求出,再分别求出切线方程,联立切线方程 ;对于选项D,若直线的倾斜角为,得直线方程,类比C方法得可得不是等腰三角形.
11.(2026高三上·张家口期末)已知动圆的圆心在曲线上运动,是原点,则下列结论正确的是( )
A.存在两个不同的实数满足圆经过点
B.若圆被直线平分,则圆心的坐标为
C.当时,存在某个位置使得圆被两条坐标轴截得的弦长相等
D.若点在圆上运动,点在直线上运动,则的最小值为
【答案】A,B,D
【知识点】指数函数的图象与性质;导数的几何意义;直线与圆的位置关系;直线和圆的方程的应用
【解析】【解答】解:A、若圆经过原点,则,即,
由函数的性质得出有两个不同的交点,即存在两个不同的实数满足圆经过点,该选项正确,符合题意;
B、当且仅当直线经过圆心时平分圆,所以,解得,圆心为,该选项正确,符合题意;
C、当时,,圆的方程中令,得,
则被轴截得的弦长为;令,得,
则被轴截得的弦长为;
方程等价于,即,但,
所以方程无解,当时,不存在某个位置使得圆被两条坐标轴截得的弦长相等,该选项错误,不合题意;
D、设,则,令可得,圆心在(0,1)处时的切线的斜率为1,
圆心到直线的距离,此时圆上的点到直线的距离的最小值是,该选项正确,符合题意
故答案为:ABD.
【分析】假设圆经过原点,则,即,由函数的性质得出有两个不同的交点,可判断A正确;直线平分圆则圆心必定在直线上,得,解得可得圆心,可判断B正确;当时,及时,分别求得被、y轴截得的弦长分别为和;经检验方无解,当时,不存在某个位置使得圆被两条坐标轴截得的弦长相等,可判断C不正确; 根据圆心到直线距离计算 ,可判断D正确,
12.(2026高三上·张家口期末)在的二项展开式中,的系数为 (用数字作答).
【答案】80
【知识点】二项展开式的通项
【解析】【解答】解:展开式的通项为,
令,得4,所以的系数为.
故答案为:80
【分析】代入二项式展开式的通项公式,令可求解.
13.(2026高三上·张家口期末)某大型购物商场为吸引顾客设置购物抽奖活动,顾客消费满一定金额后可以参加抽奖活动,抽奖规则是:从一个装有6个大小、形状、质地完全相同的小球(2个红球、4个白球)的不透明盒子中每次随机抽取1个球,记下颜色后放回,摇匀后进行下一次抽取,每名顾客一共有4次抽奖机会,若前3次都抽到红球,则不需要抽第4次,根据抽出的红球数计算奖次.记为抽到红球的次数,则 .
【答案】
【知识点】二项分布
【解析】【解答】解:包含两类:前3次都取到红球,或前3次取到2个红球和1个白球且第4次取到红球,
其概率为.
故答案为:.
【分析】抽奖, 记下颜色后放回,摇匀后进行下一次抽取 ,符合二项分布,代入公式即可.
14.(2026高三上·张家口期末)在一个半径的大球内放入个半径均为的小球,若,则的最大值为 ;若,则的最大值为 .
【答案】2;
【知识点】球的表面积与体积公式及应用;球内接多面体
【解析】【解答】解:大球半径,小球半径,
当时,小球球心和大球球心在大球的一条直径上,为使小球半径最大,两个小球的球心与大球球心共线,且两个小球相切于大球球心,此时大球的半径等于一个小球的直径,即,解得;
当时,四个小球的球心恰好可以构成棱长为的正四面体的顶点(球心是正四面体的中心),
高,正四面体的外接球的半径为,
由解得.
故答案为:①2;②.
【分析】①当时,大球的半径等于一个小球的直径且在同一直径上,得求出半径即可;
②当时,四个小球的球心组成的球即为棱长为的正四面体的外接球,得解
15.(2026高三上·张家口期末)已知数列满足,且.
(1)求的值;
(2)证明数列为等比数列;
(3)求数列的前项和.
【答案】(1)解:因为,
由,可得;
同理.
(2)证明:证法一:因为,所以;
由可得,
故数列是首项为3、公比为2的等比数列,且.
证法二:易得,
故,
以此类推,,
即,则,
数列是首项为3、公比为2的等比数列.
(3)解:由(2)得,
两式相减可得,
【知识点】等比数列概念与表示;等比数列的前n项和;数列的求和;数列的递推公式
【解析】【分析】(1)将n=2,3代入递推式子可得解;
(2)证法一:将递推式子进行变形为,符合等比数列的定义;
证法二:易得,故,则,得证;
(3)由(2)得,符合错位相减法,先求,再求2,两式做差,进行计算即可.
(1)因为,
由,可得;
同理.
(2)证法一:因为,所以;
由可得,
故数列是首项为3、公比为2的等比数列,且.
证法二:易得,
故,
以此类推,,
即,则,
数列是首项为3、公比为2的等比数列.
(3)由(2)得,
两式相减可得,
16.(2026高三上·张家口期末)某省为了解高中生对足球赛事的了解情况,特地举办了一次足球常识问卷调查,问卷的满分为100分,统计结果显示,学生成绩,不低于60分为及格,高于80分为优秀,且优秀率为20%.根据某高中学校参加问卷的90名学生的调查结果,得到如下列联表:
性别 关注足球赛事 不关注足球赛事 合计
男 55 5 60
女 20 10 30
合计 75 15 90
(1)根据小概率值的独立性检验,分析该校学生对足球赛事的关注是否与性别有关;
(2)在这90名学生中随机抽取一名,记事件表示抽到“学生关注足球赛事”,事件表示抽到“学生是女生”,求及的值;
(3)从全省参与调查的学生中随机选出5人,这5人中及格的人数记作,求的期望与方差.
附:,其中.
常用的小概率值和相应的临界值:
0.05 0.01 0.001
3.841 6.635 10.828
【答案】(1)解:零假设为:学生对足球赛事的关注与性别无关.
根据列联表中的数据,得到,
根据小概率值的独立性检验,我们推断不成立,
即认为该校学生对足球赛事的关注与性别有关.
(2)解:由题意得,,,,
故.
(3)解:因为,
所以,
所以,
故,
即.
【知识点】独立性检验的基本思想;条件概率与独立事件;二项分布;正态分布的期望与方差
【解析】【分析】(1)代入卡方计算公式,得,推断不成立,即认为该校学生对足球赛事的关注与性别有关;
(2)代入和事件的运算公式得,代入条件概率的计算公式计算;
(3)由正态分布性质得,, 结合二项分布的均值与方差公式计算 .
(1)零假设为:学生对足球赛事的关注与性别无关.
根据列联表中的数据,得到,
根据小概率值的独立性检验,我们推断不成立,
即认为该校学生对足球赛事的关注与性别有关.
(2)由题意得,,,,
故.
(3)因为,
所以,
所以,
故,
即.
17.(2026高三上·张家口期末)已知在中,角的对边分别为,且.
(1)若,求的外接圆的半径;
(2)求面积的最大值.
【答案】(1)解:当时,.
因为,所以,则.
又,可得,则.
因为,所以,又因为,所以为锐角,则,
因此,则,
故外接圆的半径.
(2)解:解法一:由正弦定理及,得;
由余弦定理得,又,得,
则,
则.
令,可得,
由辅助角公式可得(其中),
由,解得,
所以,即,
所以的最大值为.
解法二:同法一得到
,因为,所以,所以,
又,
所以
当且仅当时取得最大值,
所以的最大值为.
【知识点】解三角形;正弦定理的应用;辅助角公式
【解析】【分析】(1)时,.结合诱导公式得,,得解;,所以,为锐角,则得解;
(2)解法一:代入 正弦定理得,余弦定理得,计算得, 根据三角形面积公式和反解法计算;解法二:同法一得到,利用万能公式求解 .
(1)当时,.
因为,所以,则.
又,可得,则.
因为,所以,又因为,所以为锐角,则,
因此,则,
故外接圆的半径.
(2)解法一:由正弦定理及,得;
由余弦定理得,又,得,
则,
则.
令,可得,
由辅助角公式可得(其中),
由,解得,
所以,即,
所以的最大值为.
解法二:同法一得到
,因为,所以,所以,
又,
所以
当且仅当时取得最大值,
所以的最大值为.
18.(2026高三上·张家口期末)已知函数.
(1)当时,
(i)求的图象在点处的切线方程;
(ii)过原点向的图象作切线,求该切线的方程;
(2)若时,函数有两个极值点,且,求实数的取值范围.
【答案】(1)解:当时,.
(i),故点(0,1)处的切线方程为.
(ii)设切点为,则,则切线方程为,代入,
可得,得,则切线方程是.
(2)解:当时,,则.
由题意得有两个变号零点,即有两个实根,
方程可变形为,可转化为直线和曲线有两个不同的交点.
由,解得,且是的递增区间,是的递减区间;
注意到,且时,,画出其图象如图,
当且仅当时函数有两个极值点,且
又因为,所以.令,则.
又,则,即,
两边取自然对数可得.设,那么,分母恒为正值,
对于分子对应的函数,在时恒成立,
所以单调递减,所以,也就是在时恒成立,
所以也单调递减,所以,从而.
又在上单调递增,
所以当时,取得最大值,且,
因此实数的取值范围是.
【知识点】导数的几何意义;利用导数研究函数的极值;利用导数研究曲线上某点切线方程
【解析】【分析】(1)(i),由点斜式得切线方程.
(ii)设切点为,则,则切线方程为,代入,
解方程可得.
(2) 函数有两个极值点 转化为直线和曲线有两个不同的交点.,分离参数,然后利用导函数求解参数的取值范围即可
(1)当时,.
(i),故点(0,1)处的切线方程为.
(ii)设切点为,则,则切线方程为,代入,
可得,得,则切线方程是.
(2)当时,,则.
由题意得有两个变号零点,即有两个实根,
方程可变形为,可转化为直线和曲线有两个不同的交点.
由,解得,且是的递增区间,是的递减区间;
注意到,且时,,画出其图象如图,
当且仅当时函数有两个极值点,且
又因为,所以.令,则.
又,则,即,
两边取自然对数可得.设,那么,分母恒为正值,
对于分子对应的函数,在时恒成立,
所以单调递减,所以,也就是在时恒成立,
所以也单调递减,所以,从而.
又在上单调递增,
所以当时,取得最大值,且,
因此实数的取值范围是.
19.(2026高三上·张家口期末)在空间直角坐标系中,三棱锥的顶点,顶点在平面内,侧面绕转动且与底面形成的二面角为,在转动过程中满足:①;②;③.
(1)点和点纵坐标是否相等?证明你的结论;
(2)当侧面所在平面为平面时,
(i)求动点在平面内的轨迹方程和点在平面内的轨迹方程;
(ii)求三棱锥的体积的最大值;
(3)当,且时,求三棱锥外接球的表面积.
【答案】(1)解:设,顶点,
则.
因为,则,即,因此点和点的纵坐标相等.
(2)解:(i)点,点在平面内,且不在直线上.
因为,
所以点在以为焦点,实轴长为的双曲线上(不含实轴端点),
故其在平面内方程为或.
点,点在平面内,且不在直线上.
因为,
所以点在以为焦点,长轴长为的椭圆上(不含长轴端点),
故其在平面内方程为.
综上可得,动点在平面内的轨迹方程为(或),
点在平面内的轨迹方程为.(或);
(ii)平面所在平面为平面时,点在以为焦点的等轴双曲线上;
当侧面所在平面为平面时,点在以为焦点的椭圆上;
注意到,只能是(设为,则),
此时三棱锥的高,点到的距离,
则,
整理可得,当时取得最大值.
(3)解:因为,,,所以平面,
所以,所以.
又平面,所以平面平面.
在中,,可得,
同理在中,,可得,
所以是等边三角形,
所以外接圆的圆心为的中心,故半径.
设三棱锥外接球的球心为,取的中点,则为的外心,
所以平面,所以到平面的距离等于到平面的距离,等于长的一半,所以,
故外接球的半径满足,
则外接球的表面积.
【知识点】椭圆的定义;双曲线的定义;双曲线的标准方程;球内接多面体;锥体的体积公式及应用
【解析】【分析】(1)由,用向量坐标法,设B、P坐标易得,得证;
(2)(i)根据动点满足,满足双曲线定义,即点的轨迹为双曲线,得;同理得的轨迹为椭圆,;
(ii)由题意得,此时三棱锥的高,点到的距离,代入体积公式可得,结合一元二次复合函数可求最值
(3)由题意得平面平面,判断是等边三角形,求出球心到平面的距离,解直角三角形求出外接球的半径.结合外接球的半径满足,得解外接球的表面积.
(1)设,顶点,
则.
因为,则,即,因此点和点的纵坐标相等.
(2)(i)点,点在平面内,且不在直线上.
因为,
所以点在以为焦点,实轴长为的双曲线上(不含实轴端点),
故其在平面内方程为或.
点,点在平面内,且不在直线上.
因为,
所以点在以为焦点,长轴长为的椭圆上(不含长轴端点),
故其在平面内方程为.
综上可得,动点在平面内的轨迹方程为(或),
点在平面内的轨迹方程为.(或);
(ii)平面所在平面为平面时,点在以为焦点的等轴双曲线上;
当侧面所在平面为平面时,点在以为焦点的椭圆上;
注意到,只能是(设为,则),
此时三棱锥的高,点到的距离,
则,
整理可得,当时取得最大值.
(3)因为,,,所以平面,
所以,所以.
又平面,所以平面平面.
在中,,可得,
同理在中,,可得,
所以是等边三角形,
所以外接圆的圆心为的中心,故半径.
设三棱锥外接球的球心为,取的中点,则为的外心,
所以平面,所以到平面的距离等于到平面的距离,等于长的一半,所以,
故外接球的半径满足,
则外接球的表面积.
1 / 1河北省张家口市2026届高三上学期期末教学质量监测数学试题
1.(2026高三上·张家口期末)已知复数(是虚数单位)的共轭复数为,则( )
A. B. C. D.
2.(2026高三上·张家口期末)已知集合,则( )
A. B.
C. D.
3.(2026高三上·张家口期末)双曲线的渐近线的倾斜角为( )
A.或 B.或
C.或 D.或
4.(2026高三上·张家口期末)已知函数图象的对称轴为直线,其中,则的最小值为( )
A. B. C. D.
5.(2026高三上·张家口期末)已知直线的倾斜角为,直线与轴的交点为点,绕点顺时针方向旋转得到直线,与轴的交点为点,则点的坐标是( )
A. B. C. D.
6.(2026高三上·张家口期末)已知数列中,,则数列的前10项和为( )
A.9 B.10 C.100 D.99
7.(2026高三上·张家口期末)已知甲、乙、丙、丁四名学生利用假期的某周周一到周五去敬老院参加志愿者活动,每天去一人,且甲参加两天活动,其余三名学生每人一天,则安排甲不在相邻两天做志愿者的概率为( )
A. B. C. D.
8.(2026高三上·张家口期末)已知实数满足,则下列关系一定不成立的是( )
A. B. C. D.
9.(2026高三上·张家口期末)下列命题中的真命题是( )
A.数据:1,2,3,4,5,6,7,8,9,11的分位数是10
B.已知,命题“,使平行”的否定是“,平行”
C.设,则“”是“”成立的必要不充分条件
D.奇函数在定义域上单调递增
10.(2026高三上·张家口期末)已知动直线经过抛物线的焦点,与交于两点,为坐标原点,则下列结论正确的是( )
A.
B.的最小值为4
C.抛物线在处的切线的交点在准线上
D.当直线的倾斜角为时,是等腰三角形
11.(2026高三上·张家口期末)已知动圆的圆心在曲线上运动,是原点,则下列结论正确的是( )
A.存在两个不同的实数满足圆经过点
B.若圆被直线平分,则圆心的坐标为
C.当时,存在某个位置使得圆被两条坐标轴截得的弦长相等
D.若点在圆上运动,点在直线上运动,则的最小值为
12.(2026高三上·张家口期末)在的二项展开式中,的系数为 (用数字作答).
13.(2026高三上·张家口期末)某大型购物商场为吸引顾客设置购物抽奖活动,顾客消费满一定金额后可以参加抽奖活动,抽奖规则是:从一个装有6个大小、形状、质地完全相同的小球(2个红球、4个白球)的不透明盒子中每次随机抽取1个球,记下颜色后放回,摇匀后进行下一次抽取,每名顾客一共有4次抽奖机会,若前3次都抽到红球,则不需要抽第4次,根据抽出的红球数计算奖次.记为抽到红球的次数,则 .
14.(2026高三上·张家口期末)在一个半径的大球内放入个半径均为的小球,若,则的最大值为 ;若,则的最大值为 .
15.(2026高三上·张家口期末)已知数列满足,且.
(1)求的值;
(2)证明数列为等比数列;
(3)求数列的前项和.
16.(2026高三上·张家口期末)某省为了解高中生对足球赛事的了解情况,特地举办了一次足球常识问卷调查,问卷的满分为100分,统计结果显示,学生成绩,不低于60分为及格,高于80分为优秀,且优秀率为20%.根据某高中学校参加问卷的90名学生的调查结果,得到如下列联表:
性别 关注足球赛事 不关注足球赛事 合计
男 55 5 60
女 20 10 30
合计 75 15 90
(1)根据小概率值的独立性检验,分析该校学生对足球赛事的关注是否与性别有关;
(2)在这90名学生中随机抽取一名,记事件表示抽到“学生关注足球赛事”,事件表示抽到“学生是女生”,求及的值;
(3)从全省参与调查的学生中随机选出5人,这5人中及格的人数记作,求的期望与方差.
附:,其中.
常用的小概率值和相应的临界值:
0.05 0.01 0.001
3.841 6.635 10.828
17.(2026高三上·张家口期末)已知在中,角的对边分别为,且.
(1)若,求的外接圆的半径;
(2)求面积的最大值.
18.(2026高三上·张家口期末)已知函数.
(1)当时,
(i)求的图象在点处的切线方程;
(ii)过原点向的图象作切线,求该切线的方程;
(2)若时,函数有两个极值点,且,求实数的取值范围.
19.(2026高三上·张家口期末)在空间直角坐标系中,三棱锥的顶点,顶点在平面内,侧面绕转动且与底面形成的二面角为,在转动过程中满足:①;②;③.
(1)点和点纵坐标是否相等?证明你的结论;
(2)当侧面所在平面为平面时,
(i)求动点在平面内的轨迹方程和点在平面内的轨迹方程;
(ii)求三棱锥的体积的最大值;
(3)当,且时,求三棱锥外接球的表面积.
答案解析部分
1.【答案】B
【知识点】复数代数形式的乘除运算;复数的模;共轭复数
【解析】【解答】解:依题意,,所以.
故答案为:B.
【分析】将虚部变为负值即为,代入公式即可.
2.【答案】D
【知识点】补集及其运算;其他不等式的解法
【解析】【解答】解:由,则或,解得或,
则或,所以.
故答案为:D.
【分析】先求绝对值不等式得集合,再根据补集的定义去除属于A的元素求解即可.
3.【答案】C
【知识点】双曲线的标准方程;双曲线的简单性质
【解析】【解答】解:令,则,
即双曲线的渐近线方程为,倾斜角为或.
故答案为:C.
【分析】令,则双曲线渐近线为,可得斜率和倾斜角.
4.【答案】A
【知识点】奇偶函数图象的对称性;正切函数的图象与性质;函数y=Atan(ωx+φ)的图象与性质
【解析】【解答】解:由于函数的对称轴为直线,
令,解得,
因为,取,可得,则的最小值为.
故答案为:A.
【分析】函数为偶函数,可得对称轴为直线,令,并令k=1得解.
5.【答案】D
【知识点】两角和与差的正切公式;直线的倾斜角;斜率的计算公式;直线的图象特征与倾斜角、斜率的关系
【解析】【解答】解:由题意,直线的倾斜角为,直线与轴的交点为点,
所以,
又直线绕点顺时针方向旋转得到直线,
所以直线的斜率,
所以直线的方程为,令,可得,所以.
故答案为:D
【分析】由直线方程得,顺时针方向旋转得到直线得,用两角差的正切公式可得,又过点A,得直线方程,代入y=0得解.
6.【答案】C
【知识点】等差数列概念与表示;数列的递推公式;数列的前n项和
【解析】【解答】解:由,则,
所以数列是首项为,公差为2的等差数列,
则数列的前10项和为.
故答案为:C.
【分析】原式可化为,符合等差数列定义得数列是首项为,公差为2的等差数列,代入等差数列的求和公式得解.
7.【答案】B
【知识点】互斥事件与对立事件;古典概型及其概率计算公式;排列、组合的实际应用;排列与组合的综合
【解析】【解答】解:解法1:总的安排方法数为种,其中乙、丙、丁全排列方法数为种,
甲在乙、丙、丁的排列形成的四个空当中任选两个的方法数为种,
故所求概率,
解法2:总的安排方法数为种,其中甲两天相邻的排列方法数为种,
故所求概率,
故答案为:B.
【分析】法一:利用古典概型概率计算公式,先求出总的安排方法数为N=种,再先全排列乙、丙、丁,种,插空,四个空当中任选两个的方法数为n=种,得解;法二:先求出总的安排方法数为种,再求甲两天相邻的排列方法数为种,结合对立事件求所求概率.
8.【答案】B
【知识点】指数函数的图象与性质;对数函数的图象与性质
【解析】【解答】解:设,则,
取对数得,在同一平面直角坐标系中作出三条直线的大致图象如图所示:
三条直线的交点记为,则直线自上而下运动时与三条直线的交点的横坐标分别为,则依次出现,这7种可能的情况,
故答案为:B.
【分析】由题意画出图象,三条直线的交点记为,则直线自上而下运动时与三条直线的交点的横坐标分别为,由图象可得7种可能情况.
9.【答案】A,C
【知识点】命题的真假判断与应用;必要条件、充分条件与充要条件的判断;函数单调性的判断与证明;用样本估计总体的百分位数
【解析】【解答】解:A、因为,其分位数是该选项正确,符合题意;
B、命题“,使平行”的否定是“不平行”,该选项错误,不合题意;
C、令,满足,不满足,反之,若,则,所以,
所以“”是“”成立的必要不充分条件,该选项正确,符合题意;
D、在和上都单调递增,但在定义域上不是单调递增的,比如,该选项错误,不合题意.
故答案为:AC.
【分析】代入计算公式得,故所求数是,可判断A正确; 根据存在量词命题的否定的定义可判断B不正确;令,满足,不满足,反之,若,则,所以,所以“”是“”成立的必要不充分条件,可判断C正确;在和上都单调递增,但在定义域上不是单调递增的,比如,可判断D不正确.
10.【答案】B,C
【知识点】抛物线的定义;抛物线的简单性质;直线与圆锥曲线的综合问题
【解析】【解答】解:如图:
A、直线即,令可得,
这与的变化无关,所以动直线过定点,
定点是抛物线的焦点,则,所以,该选项错误,不合题意;
B、由A选项知抛物线的方程为是通径时最小,
此时,该选项正确,符合题意;
C、抛物线的准线方程为,
联立,消得,
设,则,
点处的切线方程为,即,
同理点处的切线方程为,
两方程相减可得,
代回切线方程可得,
所以交点在准线上,该选项正确,符合题意;
D、若直线的倾斜角为,则,
联立,消得,解得或,
不妨取,
所以,所以不是等腰三角形,该选项错误,不合题意.
故答案为:BC
【分析】对于选项A,令可得,与的变化无关,故过定点,代入可得;对于选项B、由A得是通径时最小,此时;对于选项C, 联立方程,设,利用韦达定理求出,再分别求出切线方程,联立切线方程 ;对于选项D,若直线的倾斜角为,得直线方程,类比C方法得可得不是等腰三角形.
11.【答案】A,B,D
【知识点】指数函数的图象与性质;导数的几何意义;直线与圆的位置关系;直线和圆的方程的应用
【解析】【解答】解:A、若圆经过原点,则,即,
由函数的性质得出有两个不同的交点,即存在两个不同的实数满足圆经过点,该选项正确,符合题意;
B、当且仅当直线经过圆心时平分圆,所以,解得,圆心为,该选项正确,符合题意;
C、当时,,圆的方程中令,得,
则被轴截得的弦长为;令,得,
则被轴截得的弦长为;
方程等价于,即,但,
所以方程无解,当时,不存在某个位置使得圆被两条坐标轴截得的弦长相等,该选项错误,不合题意;
D、设,则,令可得,圆心在(0,1)处时的切线的斜率为1,
圆心到直线的距离,此时圆上的点到直线的距离的最小值是,该选项正确,符合题意
故答案为:ABD.
【分析】假设圆经过原点,则,即,由函数的性质得出有两个不同的交点,可判断A正确;直线平分圆则圆心必定在直线上,得,解得可得圆心,可判断B正确;当时,及时,分别求得被、y轴截得的弦长分别为和;经检验方无解,当时,不存在某个位置使得圆被两条坐标轴截得的弦长相等,可判断C不正确; 根据圆心到直线距离计算 ,可判断D正确,
12.【答案】80
【知识点】二项展开式的通项
【解析】【解答】解:展开式的通项为,
令,得4,所以的系数为.
故答案为:80
【分析】代入二项式展开式的通项公式,令可求解.
13.【答案】
【知识点】二项分布
【解析】【解答】解:包含两类:前3次都取到红球,或前3次取到2个红球和1个白球且第4次取到红球,
其概率为.
故答案为:.
【分析】抽奖, 记下颜色后放回,摇匀后进行下一次抽取 ,符合二项分布,代入公式即可.
14.【答案】2;
【知识点】球的表面积与体积公式及应用;球内接多面体
【解析】【解答】解:大球半径,小球半径,
当时,小球球心和大球球心在大球的一条直径上,为使小球半径最大,两个小球的球心与大球球心共线,且两个小球相切于大球球心,此时大球的半径等于一个小球的直径,即,解得;
当时,四个小球的球心恰好可以构成棱长为的正四面体的顶点(球心是正四面体的中心),
高,正四面体的外接球的半径为,
由解得.
故答案为:①2;②.
【分析】①当时,大球的半径等于一个小球的直径且在同一直径上,得求出半径即可;
②当时,四个小球的球心组成的球即为棱长为的正四面体的外接球,得解
15.【答案】(1)解:因为,
由,可得;
同理.
(2)证明:证法一:因为,所以;
由可得,
故数列是首项为3、公比为2的等比数列,且.
证法二:易得,
故,
以此类推,,
即,则,
数列是首项为3、公比为2的等比数列.
(3)解:由(2)得,
两式相减可得,
【知识点】等比数列概念与表示;等比数列的前n项和;数列的求和;数列的递推公式
【解析】【分析】(1)将n=2,3代入递推式子可得解;
(2)证法一:将递推式子进行变形为,符合等比数列的定义;
证法二:易得,故,则,得证;
(3)由(2)得,符合错位相减法,先求,再求2,两式做差,进行计算即可.
(1)因为,
由,可得;
同理.
(2)证法一:因为,所以;
由可得,
故数列是首项为3、公比为2的等比数列,且.
证法二:易得,
故,
以此类推,,
即,则,
数列是首项为3、公比为2的等比数列.
(3)由(2)得,
两式相减可得,
16.【答案】(1)解:零假设为:学生对足球赛事的关注与性别无关.
根据列联表中的数据,得到,
根据小概率值的独立性检验,我们推断不成立,
即认为该校学生对足球赛事的关注与性别有关.
(2)解:由题意得,,,,
故.
(3)解:因为,
所以,
所以,
故,
即.
【知识点】独立性检验的基本思想;条件概率与独立事件;二项分布;正态分布的期望与方差
【解析】【分析】(1)代入卡方计算公式,得,推断不成立,即认为该校学生对足球赛事的关注与性别有关;
(2)代入和事件的运算公式得,代入条件概率的计算公式计算;
(3)由正态分布性质得,, 结合二项分布的均值与方差公式计算 .
(1)零假设为:学生对足球赛事的关注与性别无关.
根据列联表中的数据,得到,
根据小概率值的独立性检验,我们推断不成立,
即认为该校学生对足球赛事的关注与性别有关.
(2)由题意得,,,,
故.
(3)因为,
所以,
所以,
故,
即.
17.【答案】(1)解:当时,.
因为,所以,则.
又,可得,则.
因为,所以,又因为,所以为锐角,则,
因此,则,
故外接圆的半径.
(2)解:解法一:由正弦定理及,得;
由余弦定理得,又,得,
则,
则.
令,可得,
由辅助角公式可得(其中),
由,解得,
所以,即,
所以的最大值为.
解法二:同法一得到
,因为,所以,所以,
又,
所以
当且仅当时取得最大值,
所以的最大值为.
【知识点】解三角形;正弦定理的应用;辅助角公式
【解析】【分析】(1)时,.结合诱导公式得,,得解;,所以,为锐角,则得解;
(2)解法一:代入 正弦定理得,余弦定理得,计算得, 根据三角形面积公式和反解法计算;解法二:同法一得到,利用万能公式求解 .
(1)当时,.
因为,所以,则.
又,可得,则.
因为,所以,又因为,所以为锐角,则,
因此,则,
故外接圆的半径.
(2)解法一:由正弦定理及,得;
由余弦定理得,又,得,
则,
则.
令,可得,
由辅助角公式可得(其中),
由,解得,
所以,即,
所以的最大值为.
解法二:同法一得到
,因为,所以,所以,
又,
所以
当且仅当时取得最大值,
所以的最大值为.
18.【答案】(1)解:当时,.
(i),故点(0,1)处的切线方程为.
(ii)设切点为,则,则切线方程为,代入,
可得,得,则切线方程是.
(2)解:当时,,则.
由题意得有两个变号零点,即有两个实根,
方程可变形为,可转化为直线和曲线有两个不同的交点.
由,解得,且是的递增区间,是的递减区间;
注意到,且时,,画出其图象如图,
当且仅当时函数有两个极值点,且
又因为,所以.令,则.
又,则,即,
两边取自然对数可得.设,那么,分母恒为正值,
对于分子对应的函数,在时恒成立,
所以单调递减,所以,也就是在时恒成立,
所以也单调递减,所以,从而.
又在上单调递增,
所以当时,取得最大值,且,
因此实数的取值范围是.
【知识点】导数的几何意义;利用导数研究函数的极值;利用导数研究曲线上某点切线方程
【解析】【分析】(1)(i),由点斜式得切线方程.
(ii)设切点为,则,则切线方程为,代入,
解方程可得.
(2) 函数有两个极值点 转化为直线和曲线有两个不同的交点.,分离参数,然后利用导函数求解参数的取值范围即可
(1)当时,.
(i),故点(0,1)处的切线方程为.
(ii)设切点为,则,则切线方程为,代入,
可得,得,则切线方程是.
(2)当时,,则.
由题意得有两个变号零点,即有两个实根,
方程可变形为,可转化为直线和曲线有两个不同的交点.
由,解得,且是的递增区间,是的递减区间;
注意到,且时,,画出其图象如图,
当且仅当时函数有两个极值点,且
又因为,所以.令,则.
又,则,即,
两边取自然对数可得.设,那么,分母恒为正值,
对于分子对应的函数,在时恒成立,
所以单调递减,所以,也就是在时恒成立,
所以也单调递减,所以,从而.
又在上单调递增,
所以当时,取得最大值,且,
因此实数的取值范围是.
19.【答案】(1)解:设,顶点,
则.
因为,则,即,因此点和点的纵坐标相等.
(2)解:(i)点,点在平面内,且不在直线上.
因为,
所以点在以为焦点,实轴长为的双曲线上(不含实轴端点),
故其在平面内方程为或.
点,点在平面内,且不在直线上.
因为,
所以点在以为焦点,长轴长为的椭圆上(不含长轴端点),
故其在平面内方程为.
综上可得,动点在平面内的轨迹方程为(或),
点在平面内的轨迹方程为.(或);
(ii)平面所在平面为平面时,点在以为焦点的等轴双曲线上;
当侧面所在平面为平面时,点在以为焦点的椭圆上;
注意到,只能是(设为,则),
此时三棱锥的高,点到的距离,
则,
整理可得,当时取得最大值.
(3)解:因为,,,所以平面,
所以,所以.
又平面,所以平面平面.
在中,,可得,
同理在中,,可得,
所以是等边三角形,
所以外接圆的圆心为的中心,故半径.
设三棱锥外接球的球心为,取的中点,则为的外心,
所以平面,所以到平面的距离等于到平面的距离,等于长的一半,所以,
故外接球的半径满足,
则外接球的表面积.
【知识点】椭圆的定义;双曲线的定义;双曲线的标准方程;球内接多面体;锥体的体积公式及应用
【解析】【分析】(1)由,用向量坐标法,设B、P坐标易得,得证;
(2)(i)根据动点满足,满足双曲线定义,即点的轨迹为双曲线,得;同理得的轨迹为椭圆,;
(ii)由题意得,此时三棱锥的高,点到的距离,代入体积公式可得,结合一元二次复合函数可求最值
(3)由题意得平面平面,判断是等边三角形,求出球心到平面的距离,解直角三角形求出外接球的半径.结合外接球的半径满足,得解外接球的表面积.
(1)设,顶点,
则.
因为,则,即,因此点和点的纵坐标相等.
(2)(i)点,点在平面内,且不在直线上.
因为,
所以点在以为焦点,实轴长为的双曲线上(不含实轴端点),
故其在平面内方程为或.
点,点在平面内,且不在直线上.
因为,
所以点在以为焦点,长轴长为的椭圆上(不含长轴端点),
故其在平面内方程为.
综上可得,动点在平面内的轨迹方程为(或),
点在平面内的轨迹方程为.(或);
(ii)平面所在平面为平面时,点在以为焦点的等轴双曲线上;
当侧面所在平面为平面时,点在以为焦点的椭圆上;
注意到,只能是(设为,则),
此时三棱锥的高,点到的距离,
则,
整理可得,当时取得最大值.
(3)因为,,,所以平面,
所以,所以.
又平面,所以平面平面.
在中,,可得,
同理在中,,可得,
所以是等边三角形,
所以外接圆的圆心为的中心,故半径.
设三棱锥外接球的球心为,取的中点,则为的外心,
所以平面,所以到平面的距离等于到平面的距离,等于长的一半,所以,
故外接球的半径满足,
则外接球的表面积.
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