河北衡水中学2020届全国高三第三次联合考试(I )理科数学总分150分.考试时间120分钟答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上相应的位置. 全部答案在答题卡上完成,答在本试卷上无效.回答选择题时,选出每小题答案后,用2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑. 如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号.回答非选择题时,将答案用0.5 mm 黑色笔 迹签字笔写在答题卡上. 考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回.一、选择题:本题共12小题,每小题5分,共60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.已知集合{}20M x x x =+>,(){}ln 10N x x =->,则( )A. M N ⊇B. M N ⊆C. ()1,M N ⋂=+∞D.()2,M N ⋃=+∞【答案】A 【解析】 【分析】解出集合M 、N ,利用集合的包含关系和交集、并集的定义可判断各选项的正误. 【详解】{}()()20,10,M x x x =+>=-∞-⋃+∞,(){}{}()ln 10112,N x x x x =->=->=+∞,所以,M N ⊇,()2,M N =+∞,()(),10,M N =-∞-+∞.故选:A.【点睛】本题考查集合包含关系的判断,同时也考查了集合的交集和并集运算、二次不等式与对数不等式的求解,考查计算能力,属于基础题. 2.已知复数2(2)z i =+,则z 的虚部为( ) A. 3B. 3iC. 4D. 4i【答案】C 【解析】 【分析】根据复数的代数形式的乘法法则计算即可得解; 【详解】解:2(2)34z i i =+=+,所以z 的虚部为4. 故选:C .【点睛】本题考查复数代数形式的乘法,复数的相关概念,属于基础题. 3.以下统计表和分布图取自《清华大学2019年毕业生就业质量报告》.则下列选项错误的是( )A. 清华大学2019年毕业生中,大多数本科生选择继续深造,大多数硕士生选择就业B. 清华大学2019年毕业生中,硕士生的就业率比本科生高C. 清华大学2019年签三方就业的毕业生中,本科生的就业城市比硕士生的就业城市分散D. 清华大学2019年签三方就业的毕业生中,留北京人数超过一半 【答案】D 【解析】【分析】根据统计表和分布图中的数据信息,对选项进行逐一分析判断,得出答案.【详解】A. 根据统计表,本科生选择继续深造的比例为80.4%,硕士生选择就业的比例为89.2%,所以判断正确.B. 根据统计表,本科生就业率17.3%, 硕士生的就业率为为89.2%.判断正确.C. 根据分布图,签三方就业的毕业生中,硕士生的就业城市主要分布在北京、广东、上海;本科生的就业城市相对比较分散.判断正确.D. 根据分布图, 毕业学生中,本科生人数占绝大多数,签三方就业的毕业生中,留在北京的本科生占18.2%,而硕士生和博士生分别占43.0%、51.2%, 所以毕业生留在北京的没有达到一半,所以判断错误. 故选:D【点睛】本题考查对统计图表的认识,根据图表得出有用的信息,读懂图表是关键,属于基础题.4.若圆22(2)(1)5x y -+-=关于直线10(0,0)ax by a b +-=>>对称,则21a b+的最小值为( ) A. 4B. C. 9D.【答案】C 【解析】 【分析】由已知得,若圆关于直线对称,即直线必然经过圆心,故有圆心(2,1)在直线10ax by 上,则21a b +=,然后,利用基本不等式关于“1”的用法即可求解.【详解】由题意知圆心(2,1)在直线10ax by 上,则21a b +=.又因为0,0a b >>,所以212122(2)59b a a b a b a b a b ⎛⎫+=++=++ ⎪⎝⎭,当且仅当22b a a b =时,即13a b ==时取等号,此时,min219a b ⎛⎫+= ⎪⎝⎭故选:C【点睛】本题考查基本不等式关于“1”的用法,属于基础题.5.要使得满足约束条件42y x y x x y ⎧⎪-⎨⎪+⎩,的变量,x y 表示的平面区域为正方形,则可增加的一个约束条件为( ) A. 4x y +≤B. 4x y +C. 6x y +D.6x y + 【答案】C 【解析】 【分析】设新增加的约束条件为x y c +,根据正方形两组对边的距离相等,得到方程解得即可;【详解】解:根据正方形的性质可设新增加的约束条件为x y c +,两组对边的距离相等,故2222d ===,所以6c =或2c =-(舍去). 如图所示故选:C .【点睛】本题考查二元不等式组表示的平面区域,两平行线间的距离公式的应用,属于基础题.6.若{}n a 是公比为()0q q ≠的等比数列,记n S 为{}n a 的前n 项和,则下列说法正确的是( )A. 若{}n a 是递增数列,则10a <,0q <B. 若{}n a 是递减数列,则10a >,01q <<C. 若0q >,则4652S S S +>D. 若1n nb a =,则{}n b 是等比数列 【答案】D 【解析】 【分析】选项,,A B C 中,分别取特殊数列满足条件,但得不出相应的结论,说明选项,,A B C 都是错误的,选项D 中,利用等比数列的定义可以证明结论正确.【详解】A 选项中,12,3a q ==,满足{}n a 单调递增,故A 错误; B 选项中,11,2a q =-=,满足{}n a 单调递减,故B 错误; C 选项中,若111,2a q ==,则656554,a a S S S S <-<-,故C 错误; D 选项中,()1110n n n n b a q b a q++==≠,所以{}n b 是等比数列.故D 正确. 故选:D.【点睛】本题考查了等比数列的定义,考查了数列的单调性,考查了特值排除法,属于基础题.7.为了得到函数()sin g x x =的图象,需将函数()sin 6f x x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭的图象( ) A. 向左平移6π个单位长度 B. 向右平移6π个单位长度C. 向左平移56π个单位长度 D. 向右平移56π个单位长度【答案】D 【解析】 【分析】先将函数()sin 6f x x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭用诱导公式变形为5()sin 6f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭,结合三角函数图象的平移变换规律,得到答案. 【详解】5()sin sin sin sin 6666f x x x x x πππππ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-=--=-+=+⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭, 由5()sin 6f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭的图象得到函数()sin g x x =的图象,向右56π个单位长度即可. 故选:D.【点睛】本题主要考查三角函数图象的平移变换,要注意三角函数图象的平移变换是在“x ”的基础上进行的,解决此类题还需熟记口诀“左加右减”.8.设()f x 是定义在R 上的奇函数,且当0x 时,1()sin 23f x x x =-.若2tan5a f π⎛⎫= ⎪⎝⎭,32log cos 5b f π⎛⎫= ⎪⎝⎭,2cos 5c f π⎛⎫= ⎪⎝⎭大小关系为( )A. a b c <<B. b c a <<C. b a c <<D.c b a <<【答案】B 【解析】 【分析】根据题意当0x 时2()1cos 203f x x '=->,()f x 是定义在R 上的奇函数,则()f x 在定义域上单调递增,2tantan 154ππ>=,20cos 15π<<,32log cos 05π<,由函数的单调性可得出答案.【详解】由题意知由当0x 时,2()1cos 203f x x '=->,所以()f x 在[)0+,∞上单调递增,且()00f =又()f x 是定义在R 上的奇函数,所以()f x 在(]0-∞,上单调递增. 所以()f x 在定义域上单调递增. 又因为28tantan tan 15204πππ=>=,20cos 15π<<,所以32log cos 05π<, 由()f x 在定义域上单调递增,则3222tan cos log cos 555f f f πππ⎛⎫⎛⎫⎛⎫>> ⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭所以b c a <<. 故选:B .【点睛】本题考查函数的奇偶性和单调性的综合应用,利用单调性比较大小,考查三角函数值大小的的比较,对数值大小的比较,属于中档题9.如图是由等边△AIE 和等边△KGC 构成的六角星,图中的B ,D ,F ,H ,J ,L 均为三等分点,两个等边三角形的中心均为O .若OA mOC nOJ =+,则mn=( )A12B.23C.34D. 1【答案】B 【解析】【分析】以点O 为坐标原点,OD 为x 轴,OA 为y 轴建立平面直角坐标系,设等边三角形的边长为23,得出点,,A C J 的坐标,由向量的运算可求得,m n 的值,可得答案.【详解】由平行四边形法则,22()23OA OB OJ OC OJ OJ OC OJ =+=++=+,所以2m =,3n =,所以23m n = 以点O 为坐标原点,OD 为x 轴,OA 为y 轴建立如图所示的平面直角坐标系,设等边三角形的边长为23()()222333-=,由B ,D ,F ,H ,J ,L 均为三等分点, 则2323OA =⨯=,233OJ =所以())230,23,1,,A J C⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭()0,2OA =,()3,1OC =,23OJ ⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭)23233,13,33n OA mOC nOJ mn m m ⎛⎫⎫=+=+-=- ⎪⎪ ⎪⎪⎝⎭⎭所以233032nmm⎧-=⎪⎨⎪=⎩,解得32nm=⎧⎨=⎩所以23mn=故选:B.【点睛】本题考查向量的线性运算,建立直角坐标系是解决本题的关键,也是解决的向量问题的常用方法,属于中档题.10.区块链是数据存储、传输、加密算法等计算机技术的新型应用模式,图论是区块链技术的一个主要的数学模型,在一张图中有若干点,有的点与点之间有边相连,有的没有边相连,边可以是直线段,也可以是曲线段,我们规定图中无重边(即两个点之间最多只有一条边)且无孤立点(即对于每个点,都至少存在另外一个点与之相连),现有A,B,C,D四个点,若图中恰有3条边,则满足上述条件的图的个数为()A. 4B. 8C. 12D. 16【答案】D【解析】【分析】先求出A,B,C,D四点最可确定6条边,再由题得到满足条件的图的个数.【详解】如图,A,B,C,D四点最可确定AB,AC,AD,BC,BD,CD共6条边.由题意知恰有3条边且无孤立点,所以满足条件的图有36416C-=(个).故选:D.【点睛】本题主要考查组合的应用,意在考查学生对这些知识的理解掌握水平.11.地球的公转轨道可以看作是以太阳为一个焦点的椭圆,根据开普勒行星运动第二定律,可知太阳和地球的连线在相等的时间内扫过相等的面积,某同学结合物理和地理知识得到以下结论:①地球到太阳的距离取得最小值和最大值时,地球分别位于图中A点和B点;②已知地球公转轨道的长半轴长约为149600000千米,短半轴长约为149580000千米,则该椭圆的离心率约为1.因此该椭圆近似于圆形:③已知我国每逢春分(3月21日前后)和秋分(9月23日前后),地球会分别运行至图中C 点和D 点,则由此可知我国每年的夏半年(春分至秋分)比冬半年(当年秋分至次年春分)要少几天.以上结论正确的是( )A. ①B. ①②C. ②③D. ①③【答案】A 【解析】 【分析】根据椭圆的几何性质可判断命题①的正误;利用椭圆的离心率公式可判断命题②的正误;根据开普勒行星运动第二定律可判断命题③的正误.综合可得出结论.【详解】由椭圆的几何性质可知,当地球到太阳的距离取得最小值和最大值时,地球分别位于图中A 点和B 点,命题①正确;1495800001149600000b a =≈,则该椭圆的离心率222210c a b b e a a a -⎛⎫===-≈ ⎪⎝⎭,命题②错误;根据开普勒行星运动第二定律,地球从D 点到C 点运行的速度较快,因此经历的时间较短,因此夏半年比冬半年多几天,命题③错误. 故选:A.【点睛】本题考查与椭圆性质相关的命题真假的判断,涉及椭圆焦半径、离心率的应用,考查推理能力,属于中等题.12.正方体1111ABCD A B C D -的棱长为2,在A ,B ,C ,D ,1C ,1D 这六个顶点中.选择两个点与1A ,1B 构成正三棱锥P ,在剩下的四个顶点中选择两个点与1A ,1B 构成正三棱锥Q ,M 表示P 与Q 的公共部分,则M 的体积为( ) A.13B.2 C.23D. 1【答案】A 【解析】 【分析】根据题意,设平面11A BC 与平面11AB D 的交线为EF ,则M 为四面体11A B EF , 取11A B 的中点O ,连EO 接,可得EO ⊥平面11A B F ,然后,分别求出EO 与11A B F S △ 即可求出M 的体积1113A B F V EO S =⋅⋅△ 【详解】如图,由题意知,P 和Q 分别为三棱锥111B A BC -和三棱锥111A AB D -,设平面11A BC 与平面11AB D 的交线为EF ,则M 为四面体11A B EF ,取11A B 的中点O ,连接EO ,可得1EO =, 1112112A B F S =⨯⨯=△, 可得EO ⊥平面11A B F ,则M 的体积为1111111333A B F V EO S =⋅⋅=⨯⨯=△故选:A【点睛】本题考查空间几何体的体积问题,属于简单题.二、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.13.62x x ⎛⎫- ⎪⎝⎭的展开式中2x 的系数为_________.(用数字作答)【答案】60 【解析】 【分析】先求出二项式展开式的通项6216(2)r r rr T C x-+=-,再令622r -=即得解.【详解】由题得()6162166(2)(2)rr rr r r rr T C x x C x ---+=⋅-⋅=-.令622r -=,解得2r ,所以2x 的系数为226(2)60C ⋅-=.故答案为:60【点睛】本题主要考查利用二项式定理求指定项的系数,意在考查学生对该知识的理解掌握水平.14.记n S 为正项等差数列{}n a 的前n 项和,若13471,a a a S =⋅=,则n S =_________. 【答案】23122n n - 【解析】 【分析】设等差数列的公差为d ,根据已知求出3d =,再利用等差数列求和公式求解. 【详解】设等差数列的公差为d , 由题得173474772a a a a S a +⋅==⨯=, 所以37,a =所以1+27,3d d =∴=.所以2(1)313222n n n S n n n -=+⨯=-. 故答案为:23122n n -.【点睛】本题主要考查等差数列的基本量计算,考查等差中项的应用和求和,意在考查学生对这些知识的理解掌握水平.15.若抛物线()220y px p =>的焦点到双曲线22222y x p -=则p 的值为_________. 【答案】2 【解析】 【分析】求出双曲线的焦点坐标以及抛物线的焦点坐标,利用两点间的距离公式可得出关于p 的等式,由此可解得p 的值.【详解】抛物线的焦点为,02p F ⎛⎫⎪⎝⎭,双曲线的方程可化为222212y x p p -=,所以223c p =, 所以其一个焦点化为()10,3F p ,所以221133134p FF p p =+==,所以2p =. 故答案为:2.【点睛】本题考查利用双曲线和抛物线的焦点坐标求参数,考查计算能力,属于基础题. 16.已知函数()(2)1x f x kx k e x =+--,若()0f x <的解集中恰有三个整数,则实数k 的取值范围为_________. 【答案】3243,54e e ⎡⎫⎪⎢⎣⎭【解析】 【分析】把()0f x <转化为(2)1xkx k e x +<+,即1(2)x x k x e++<,然后,利用数形结合法求解即可.【详解】由()(2)10xf x kx k e x =+--<得,(2)1xkx k e x +<+,即1(2)xx k x e ++<,在平面直角坐标系中画出函数g()(2)x k x =+和1()+=xx h x e 的图象如图所示,为了满足不等式()0f x <的解集中恰有三个整数,只需要满足(2)(2)(3)(3)h g h g >⎧⎨⎩,解得324354k e e <故答案为:3243,54e e ⎡⎫⎪⎢⎣⎭【点睛】本题考查利用数形结合,求参数范围的问题,本题采用数形结合法求解,先对解析式变形,在同一平面直角坐标系中,画出函数的图象,然后数形结合求解,属于中档题三、解答题:共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.第17-21题为必考题,每个试题考生都必须作答.第22,23题为选考题,考生根据要求作答.(一)必考题:共60分.17.在锐角△ABC 中,内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,若cos cos c B b C =,BC 边上的高12AD =,4sin 5BAC ∠=. (1)求BC 的长:(2)过点A 作AE AB ⊥,垂足为A ,且CAE ∠为锐角,AE =sin ACE ∠.【答案】(1)12BC =(2)sin 5ACE ∠= 【解析】 【分析】(1)根据正弦定理、两角和的正弦公式化简已知的式子,得到B C =,根据等腰三角形的性质,得2BAC BAD ∠=∠,利用二倍角公式求出BAD ∠的正弦、余弦,进而求出BAD ∠的正切值,即可出BC 的长 (2)利用43cos cos sin ,sin 255EAC BAC BAC EAC π⎛⎫∠=-∠=∠=∠= ⎪⎝⎭,求出AC AB ==【详解】解:(1)由cos cos c B b C =及正弦定理得sinCcos sin cos B B C = 即sin()0B C -=.因为,22B C ππ⎛⎫-∈-⎪⎝⎭,所以.B C = 因为ABC 为锐角三角形,且4sin 5BAC ∠=, 所以3cos 5BAC ∠=. 又因为根据等腰三角形的性质, 可得,2BAC BAD ∠=∠, 所以232cos 15BAD ∠-=则cos BAD ∠=所以1sin tan 2BAD BAD ∠=∠= 所以6BD =,所以12BC = (2)由题意得43cos cos sin ,sin 255EAC BAC BAC EAC π⎛⎫∠=-∠=∠=∠=⎪⎝⎭AC AB ===在ACE △,因为222cos 2AE AC CE CAE AE AC+-∠=⋅所以9CE =. 由sin sin CE AECAE ACE=∠∠得sin 5ACE ∠=【点睛】本题考查正弦定理、余弦定理、两角和的正弦公式以及二倍角公式,属于中档题. 18.如图,在三棱锥A BCD -中,AB ⊥平面BCD ,E 为棱AC 上的一点,且BE ⊥平面ACD .(1)证明:BC CD ⊥;(2)设1BC CD ==.BC 与平面ACD 所成的角为45︒.求二面角B AD C --的大小. 【答案】(1)见解析(2)60︒. 【解析】 【分析】(1)根据线面垂直性质,以及线面垂直的判定定理,先得到CD ⊥平面.ABE ,进而可得BC CD ⊥;(2)先由题意,得到45BCE BCA ︒∠=∠=,求得1BC AB ==,以C 为坐标原点,CD 方向为x 轴正方向,CB 方向为y 轴正方向,建立空间直角坐标系C xyz -,求出两平面ACD 和ABD 的法向量,根据向量夹角公式,即可求出结果.【详解】(1)证明:因为BE ⊥平面ACD ,CD ⊂平面ACD , 所以BE CD ⊥.因为AB ⊥平面BCD ,CD ⊂平面BCD , 所以AB CD ⊥. 因为ABBE B =,所以CD ⊥平面.ABE因为BC ⊂平面ABE ,所以BC CD ⊥.(2)解:因为BE ⊥平面ACD ,BCE ∠即为BC 与平面ACD 所成的角, 所以45BCE BCA ︒∠=∠=,所以1BC AB ==,以C 为坐标原点,CD 方向为x 轴正方向,CB 方向为y 轴正方向,建立空间直角坐标系C xyz -则(0,0,0),(1,0,0),(0,1,0),(0,1,1)C D B A(1,0,0),(0,1,1),(1,1,0),(0,0,1)CD CA BD BA===-=设平面ACD的一个法向量为()111,,n x y z=,平面ABD的一个法向量为()222,,m x y z=则CD nCA n⎧⋅=⎨⋅=⎩,BD mBA m⎧⋅=⎨⋅=⎩即111xy z=⎧⎨+=⎩,222x yz-=⎧⎨=⎩,令121,1y x==可得(0,1,1),(1,1,0)n m=-=所以1cos,2n mn mn m⋅<>==由图知,二面角B AD C--的平面角为锐角,所以二面角B AD C--的大小为60︒.【点睛】本题主要考查证明线线垂直,以及求二面角的大小,熟记线面垂直的判定定理及性质,灵活运用空间向量的方法求二面角即可,属于常考题型.19.2020年1月10日,中国工程院院士黄旭华和中国科学院院士曾庆存荣获2019年度国家最高科学技术奖.曾庆存院士是国际数值天气预报奠基人之一,他的算法是世界数值天气预报核心技术的基础,在气象预报中,过往的统计数据至关重要,如图是根据甲地过去50年的气象记录所绘制的每年高温天数(若某天气温达到35 ℃及以上,则称之为高温天)的频率分布直方图.若某年的高温天达到15天及以上,则称该年为高温年,假设每年是否为高温年相互独立,以这50年中每年高温天数的频率作为今后每年是否为高温年的概率.(1)求今后4年中,甲地至少有3年为高温年的概率.(2)某同学在位于甲地的大学里勤工俭学,成为了校内奶茶店(消费区在户外)的店长,为了减少高温年带来的损失,该同学现在有两种方案选择:方案一:不购买遮阳伞,一旦某年为高温年,则预计当年的收入会减少6000元;方案二:购买一些遮阳伞,费用为5000元,可使用4年,一旦某年为高温年,则预计当年的收入会增加1000元.以4年为期,试分析该同学是否应该购买遮阳伞?【答案】(1)0.0272(2)应该购买遮阳伞 【解析】 【分析】(1)先求出某年为高温年的概率为0.2,再根据~(4,0.2)X B ,求出今后4年中,甲地至少有3年为高温年的概率;(2)求出两种方案损失的收入的期望,再决定是否应该购买遮阳伞. 【详解】解:(1)由题意知,某年为高温年的概率为(0.030.01)50.2+⨯=, 设今后4年中高温年出现X 年,则~(4,0.2)X B 故44()0.20.8,0,1,2,3,4kkkP X k C k -===3314(3)0.20.80.0256P X C ===, 4404(4)0.20.80.0016P X C ==⋅=,(3)(3)(4)0.02560.00160.0272P X P X P X ==+==+=.(2)若选择方案一,不购买遮阳伞,设今后4年共损失1Y 元, 则()1460000.24800E Y =⨯⨯=若选择方案二,购买遮阳伞,设今后4年共损失2Y 元,则()25000410000.24200E Y =-⨯⨯=(元) 则()()12E Y E Y >,故该同学应该购买遮阳伞.【点睛】本题主要考查互斥事件的概率和独立重复试验的概率的求法,考查二项分布的期望的计算,意在考查学生对这些知识的理解掌握水平.20.已知椭圆22221(0)x y a b a b+=>>的左、右焦点分别为12,F F ,且12F F =过椭圆的右焦点2F 作长轴的垂线与椭圆,在第一象限交于点P ,且满足127PF PF =.(1)求椭圆的标准方程;(2)若矩形ABCD 的四条边均与椭圆相切,求该矩形面积的取值范围.【答案】(1)2214x y +=(2)[]8,10【解析】 【分析】(1)易知c =,设2PF x =,17PF x =,根据勾股定理计算得到2a =,得到椭圆方程.(2)考虑矩形边与坐标轴平行和不平行两种情况,联立方程组根据0∆=得到,m n 和k 的关系,计算边长得到面积表达式,根据均值不等式计算得到答案.【详解】(1)由12F F =c =,设2PF x =,因为127PF PF =,所以17PF x =,在Rt △12PF F 中,2221212PF PF F F =+,即224912x x =+,所以12x =, 所以284a x ==,解得2222,1a b a c ==-=,所以椭圆的标准方程为2214x y +=.(2)记矩形面积为S ,当矩形一边与坐标轴平行时,易知8S =.当矩形的边与坐标轴不平行时,根据对称性,设其中一边所在直线方程为y kx m =+, 则对边所在直线方程y kx m =-,另一边所在的直线方程为1y x n k =-+,则对边所在直线方程为1y x n k=--, 联立2244x y y kx m⎧+=⎨=+⎩,得()()222148410k x kmx m +++-=,由题意知()()222264161140k m m k∆=--+=,整理得2241km +=,矩形的一边长为1d =,同理2241n k +=,矩形的另一边长为2d =,122|4|1mnk S d d k =⋅==+44==44== 因为0k ≠,所以20k >,所以2212k k+≥(当且仅当21k =时等号成立), 所以22990,142k k ⎛⎤∈ ⎥⎝⎦++52,2⎛⎤⎥⎝⎦,所以(8,10]S ∈. 综上所述,该矩形面积的取值范围为[]8,10.【点睛】本题考查了求椭圆方程,椭圆外接矩形的面积范围,意在考查学生的计算能力和综合应用能力.21.已知函数()2,()ln x f x e x g x x x =+-=+,若1x 是函数()f x 的零点,2x 是函数()g x 的零点.(1)比较1x 与2x 的大小; (2)证明:()()210f x g x +<.【答案】(1)12x x <,见解析(2)见解析 【解析】 【分析】方法一:利用()20=+-=xf x e x ,利用2=-x e x 对不等式进行放缩,可得()111111ln 2ln 12ln 10x x e x x x x -+-++=-+≤,进而利用()g x 单调递增,且()10g x <和()20g x =,即可比较1x 与2x 的大小方法二:设()11111ln ln 2xH x x x x e =+=-+,令函数()ln 2,0tH t t e t =-+>,从而判断出函数()g x 的单调性,即可利用函数的单调性即可比较1x 与2x 的大小 (2) 令函数()()()h x f x g x =-,则()()()()1122,h x g x h x f x =-=,要证()()210f x g x +<,即证()()21f x g x <-,只要证:()()21h x h x <,最后通过证明函数()h x 在区间[]12,x x 上的单调性进行证明即可.【详解】(1)解:()11120xf x e x =+-=()11111ln ln 2x g x x x x e =+=-+方法一:()111111ln 2ln 12ln 10xx e x x x x -+-++=-+≤因为11x ≠,所以11ln 10x x -+<,所以()10g x <. 因为()20g x =,且()g x 单调递增,所以12x x < 方法二:设()11111ln ln 2xH x x x x e =+=-+,令函数()ln 2,0tH t t e t =-+>则1()t H t e t'=-,则()00010t H t e t '=-= 则函数()H t 在区间()00,t 上单调递增,()H t 在区间()0,t +∞上单调递减,所以()0max 00001()ln 220t H t H t t e t t ==-+=--+< 所以()10g x '<因为()20g x =,且()g x 单调递增,所以12x x < (2)证明:令函数()()()h x f x g x =-, 则()()()()1122,h x g x h x f x =-=.要证()()210f x g x +<,即证()()21f x g x <- 只要证:()()21h x h x <,只要证:函数()h x 在区间[]12,x x 上单调递减. 由题意得()()()ln 2xh x f x g x e x =-=--()22211(),x x h x e h x e x x ''=-=-因为()222ln 0g x x x =+= 所以2221ln lnx x x =-= 所以()2222211,0x x e h x e x x '==-= 因为()h x '单调递增,所以在区间[]12,x x 上,()0h x '所以()h x 在区间[]12,x x 上单调递减. 所以原命题得证.【点睛】本题考查利用构造函数比较大小,主要通过求导判断函数的单调性进行判断大小,属于难题.(二)选考题:共10分.请考生在第22、23题中任选一题作答.如果多做,则按所做的第一题计分. [选修4-4:坐标系与参数方程]22.在直角坐标系xOy 中,曲线C 的参数方程为222x t y t t =-⎧⎨=-⎩(t 为参数),曲线C 上异于原点的两点M ,N 所对应的参数分别为12,t t .以坐标原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系,曲线D 的极坐标方程为2sin a ρθ=.(1)当121,3t t ==时,直线MN 平分曲线D ,求a 的值;(2)当1a =时,若122t t +=MN 被曲线DMN 的方程.【答案】(1)1a =(2)y =或2y =+【解析】 【分析】(1)求出直线MN 的方程和曲线D 的直角坐标方程,然后利用直线MN 过点()0,a 求出答案;(2)由122t t +=可算出MN k =MN的方程为y m =+,然后根据直线MN 被曲线D建立方程求解即可. 【详解】(1)因为121,3t t ==,所以(1,1),(1,3)M N --. 所以直线MN 的方程为21y x =+. 曲线D 的方程可化为222()x y a a +-=因为直线MN 平分曲线D ,所以直线MN 过点()0,a , 所以1a =.(2)由题意可知()()()()()()22112212121212121222222MNt t t t t t t t y y k x x t t t t ----+--====-----曲线D 的方程为22(1)1y x +-= 设直线MN的方程为y m =+,圆心D 到直线MN 的距离为.d因为2221d +=⎝⎭,所以22112m -⎛⎫+= ⎪⎝⎭⎝⎭所以0m =或2m =,所以直线MN的方程为y =或2y =+【点睛】设圆的半径为r ,圆心到直线的距离为d ,弦长为AB ,则有2222AB r d ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭.[选修4-5:不等式选讲]23.已知函数()|1|2|3|,()|1|f x x x g x a x =++-=-. (1)求()8f x 的解集;(2)当[1,3]x ∈-时,()()f x g x 恒成立,求实数a 的取值范围.【答案】(1)1313x x ⎧⎫-⎨⎬⎩⎭∣(2)(,2]-∞【解析】 【分析】(1)利用分类讨论法解绝对值不等式得解; (2)对x 分三种情况1x =、[1,1)x 、(1,3]x ∈讨论,分别求出每一种情况下的实数a 的取值范围,最后综合即得解. 【详解】解:(1)由题意得35,1()|1|2|3|7,1335,3x x f x x x x x x x -+<-⎧⎪=++-=-+-≤≤⎨⎪->⎩当1x <-时,()8f x 得1x ≥-,所以此时无解;当13x -时,由()8f x ,即78x -+≤,解得13x -; 当3x >时,由()8f x ,即358x -≤,解得1333x< 综上,解集为1313xx ⎧⎫-⎨⎬⎩⎭∣. (2)①当1x =时,()()f x g x 显然恒成立. ②当[1,1)x时,()7,()(1)f x x g x a x =-=-因为()()f x g x 恒成立, 所以7(1)x a x --,即76111x ax x-=+--恒成立. 令6()1,[1,1)1F x x x=+∈--则min ()a F x 显然()F x 在区间[1,1)-上为增函数, 所以min ()(1)4F x F =-=,所以4a .③当(1,3]x ∈时,()7,()(1)f x x g x a x =-=-.因为()()f x g x 恒成立, 所以7(1)x a x --,即76111x a x x -=-+--恒成立. 令6()1,(1,3]1G x x x =-+∈-,则min ()a G x 显然()G x 在区间(1,3]上为减函数, 所以min ()(3)2G x G ==, 所以2a .综上所述,实数a 的取值范围为(,2]-∞.【点睛】本题主要考查绝对值不等式的解法,考查绝对值不等式的恒成立问题,考查函数的单调性求最值,意在考查学生对这些知识的理解掌握水平和分析推理能力.。