常州市高三上学期期末考试数学数 学(满分160分,考试时间120分钟)2019.1一、 填空题:本大题共14小题,每小题5分,共70分.1. 已知集合A ={0,1},B ={-1,1},则A ∩B = W.2. 已知复数z 满足z (1+i)=1-i(i 是虚数单位),则复数z = W.3.已知5位裁判给某运动员打出的分数为9.1,9.3,x ,9.2,9.4,且这5个分数的平均数为9.3,则实数x = W.4. 一个算法的伪代码如右图所示,执行此算法,若输出y 的值为1,则输入的实数x 的值为 W. Read xIf x ≥1 Theny ←x 2-2x -2Elsey ←x +1x -1End IfPrint y(第4题)5. 函数y =1-ln x 的定义域为 W.6.某校开设5门不同的选修课程,其中3门理科类和2门文科类,某同学从中选修2门课程,则该同学恰好选中1文1理的概率为 W.7. 已知双曲线C :x2a2-y2b2=1(a >0,b >0)的离心率为2,直线x +y +2=0经过双曲线C 的焦点,则双曲线C 的渐近线方程为 W.(第8题)8.已知圆锥SO ,过SO 的中点P 作平行于圆锥底面的截面,以截面为上底面作圆柱PO ,圆柱的下底面落在圆锥的底面上(如图),则圆柱PO 的体积与圆锥SO 的体积的比值为 W.9. 已知正数x ,y 满足x +y x =1,则1x +x y的最小值为 W. 10. 若直线kx -y -k =0与曲线y =e x (e 是自然对数的底数)相切,则实数k =W.11. 已知函数f (x )=sin(ωx +φ)(ω>0,φ∈R )是偶函数,点(1,0)是函数y =f (x )图象的对称中心,则ω最小值为 W.12. 已知平面内不共线的三点O ,A ,B ,满足|OA →|=1,|OB →|=2,点C 为线段AB 的中点,∠AOB 的平分线交线段AB 于点D .若|OC →|=32,则|OD →|= W. 13.过原点的直线l 与圆x 2+y 2=1交于P ,Q 两点,点A 是该圆与x 轴负半轴的交点,以AQ 为直径的圆与直线l 有异于Q 的交点N ,且直线AN 与直线AP 的斜率之积等于1,那么直线l 的方程为 W.14. 若数列{a n },{b n }满足b n =a n +1+(-1)n a n (n ∈N *),且数列{}bn 的前n 项和为n 2.已知数列{a n -n }的前2 018项和为1,则数列{a n }的首项a 1= W.二、 解答题:本大题共6小题,共90分. 解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.15. (本小题满分14分)如图,在正三棱柱ABCA 1B 1C 1中,点M ,N 分别是棱AB ,CC 1的中点.求证:(1) CM ∥平面AB 1N ;(2) 平面A 1BN ⊥平面AA 1B 1B .16. (本小题满分14分) 在△ABC 中,a ,b ,c 分别为三个内角A ,B ,C 的对边,且b 2-233bc sin A +c 2=a 2. (1) 求角A 的大小;(2) 若tan B tan C =3,且a =2,求△ABC 的周长.在平面直角坐标系xOy 中,椭圆C 1:x2a2+y2b2=1的焦点在椭圆C 2:y2a2+x2b2=1上,其中a >b >0,且点(63,63)是椭圆C 1,C 2位于第一象限的交点. (1) 求椭圆C 1,C 2的标准方程;(2) 过y 轴上一点P 的直线l 与椭圆C 2相切,与椭圆C 1交于点A ,B ,已知PA →=35PB →,求直线l 的斜率.18. (本小题满分16分)某公园要设计如图①所示的景观窗格(其结构可以看成矩形在四个角处对称地截去四个全等的三角形所得,如图②所示的多边形ABCDEFGH ),整体设计方案要求:内部井字形的两根水平横轴AF =BE =1.6 m ,两根竖轴CH =DG =1.2 m ,记景观窗格的外框(图②实线部分,轴和边框的粗细忽略不计)总长度为l m.(1) 若∠ABC =2π3,且两根横轴之间的距离为0.6 m ,求景观窗格的外框总长度; (2) 由于预算经费限制,景观窗格的外框总长度不超过5m ,当景观窗格的面积(多边形ABCDEFGH 的面积)最大时,给出此景观窗格的设计方案中∠ABC 的大小与BC 的长度.19. (本小题满分16分)已知数列{a n }中,a 1=1,且a n +1+3a n +4=0,n ∈N *.(1) 求证:{a n +1}是等比数列,并求数列{a n }的通项公式;(2)数列{a n }中是否存在不同的三项按照一定顺序重新排列后,构成等差数列?若存在,求满足条件的项;若不存在,请说明理由.已知函数m (x )=x 2,函数n (x )=a ln x +1(a ∈R ).(1) 若a =2,求曲线y =n (x )在点(1,n (1))处的切线方程;(2) 若函数f (x )=m (x )-n (x )有且只有一个零点,求实数a 的取值范围;(3) 若函数g (x )=n (x )-1+e x -e x ≥0对x ∈[1,+∞)恒成立,求实数a 的取值范围.(e 是自然对数的底数,e ≈2.718 28…)2019届高三模拟考试试卷(八)数学附加题(满分40分,考试时间30分钟)21. 【选做题】 在A ,B ,C 三小题中只能选做2题,每小题10分,共20分.若多做,则按作答的前两题计分.解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.A. (选修42:矩阵与变换)已知点(1,2)在矩阵A =⎣⎢⎡⎦⎥⎤1x 2y 对应的变换作用下得到点(7,6).求: (1) 矩阵A ;(2) 矩阵A 的特征值及对应的特征向量.B. (选修44:坐标系与参数方程)在平面直角坐标系xOy 中,以原点O 为极点,x 轴非负半轴为极轴,建立极坐标系.直线l 的参数方程为⎩⎨⎧x =1+22t ,y =12t(t 为参数),曲线C 的极坐标方程为ρ=22sin(θ+π4),求直线l 被曲线C 所截的弦长.C. (选修45:不等式选讲)已知a >0,b >0,求证:a +b +1≥ab +a +b .【必做题】 第22,23题,每小题10分,共20分.解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤.22. 如图,在空间直角坐标系Oxyz 中,已知正四棱锥PABCD 的高OP =2,点B ,D 和C ,A 分别在x 轴和y 轴上,且AB =2,点M 是棱PC 的中点.(1) 求直线AM 与平面PAB 所成角的正弦值; (2) 求二面角APBC 的余弦值.23. 是否存在实数a ,b ,c ,使得等式1·3·5+2·4·6+…+n (n +2)(n +4)=n (n +1)4(an 2+bn +c )对于一切正整数n 都成立?若存在,求出a ,b ,c 的值;若不存在,请说明理由.2019届高三模拟考试试卷(八)(常州)数学参考答案及评分标准1. {1}2. -i3. 9.54. 35. (0,e]6. 357. y =±3x8. 389. 4 10. e 2 11. π2 12. 2313. y =±3x 14. 3215. 证明:(1) 令AB 1交A 1B 于点O ,连结OM ,ON ,在正三棱柱ABCA 1B 1C 1中,BB 1∥CC 1,BB 1=CC 1,且四边形AA 1B 1B 是平行四边形,所以O 为AB 1的中点.因为M 为AB 的中点,所以OM ∥BB 1,且OM =12BB 1. 因为N 为CC 1的中点,CN =12CC 1, 所以OM =CN ,且OM ∥CN ,所以四边形CMON 是平行四边形,(5分)所以CM ∥ON .又ON ⊂平面AB 1N ,CM ⊄平面AB 1N ,所以CM ∥平面AB 1N .(7分)(2) 在正三棱柱ABCA 1B 1C 1中,BB 1⊥平面ABC ,CM ⊂平面ABC ,所以BB 1⊥CM .(9分)又CA =CB ,M 为AB 的中点,所以CM ⊥AB .又由(1)知CM ∥ON ,所以ON ⊥AB ,ON ⊥BB 1.因为AB ∩BB 1=B ,AB ,BB 1⊂平面AA 1B 1B ,所以ON ⊥平面AA 1B 1B .(12分)又ON ⊂平面A 1BN ,所以平面A 1BN ⊥平面AA 1B 1B .(14分)16. 解:(1) 由余弦定理得a 2=b 2-2bc cos A +c 2,又b 2-233bc sin A +c 2=a 2, 所以b 2-2bc cos A +c 2=b 2-233bc sin A +c 2,即2bc cos A =233bc sin A .(3分) 从而sin A =3cos A ,若cos A =0,则sin A =0,与sin 2A +cos 2A =1矛盾,所以cos A ≠0,所以tanA =3.又A ∈(0,π),所以A =π3.(7分) (2) tan B +tan C 1-tan Btan C =tan(B +C )=tan(π-A )=tan 2π3=-3.(9分) 又tan B tan C =3,所以tan B +tan C =-3×(-2)=23,解得tan B =tan C =3.(11分)又B ,C ∈(0,π),所以B =C =π3.因为A =π3,所以△ABC 是正三角形. 由a =2得△ABC 的周长为6.(14分)17. 解:(1) 椭圆C 1:x2a2+y2b2=1的焦点坐标为(±c ,0),代入椭圆C 2的方程得c2b2=1, 点(63,63)的坐标代入椭圆C 1,C 2的方程得C 1:23a2+23b2=1, 所以⎩⎪⎨⎪⎧c2b2=1,a2=b2+c2,23a2+23b2=1,解得a 2=2,b 2=c 2=1.(3分)所以椭圆C 1,C 2的标准方程分别为x22+y 2=1,y22+x 2=1.(5分) (2) 由题意知直线l 的斜率存在,设直线l 的方程为y =kx +m ,A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),P (0,m ),联立⎩⎪⎨⎪⎧y22+x2=1,y =kx +m ,消去y 得(kx +m )22+x 2=1,即(1+k22)x 2+kmx +m22-1=0, Δ=k 2m 2-4(1+k22)(m22-1)=0,即k 2+2-m 2=0.(7分) 联立⎩⎪⎨⎪⎧x22+y2=1,y =kx +m ,消去y 得x22+(kx +m )2=1,即(12+k 2)x 2+2kmx +m 2-1=0. 因为直线l 与椭圆C 1相交,有Δ=4k 2m 2-4(12+k 2)(m 2-1)=4(k 2-12m 2+12)>0 (*), x 1,2=-2km±4(k2-12m2+12)2(12+k2).(9分) 因为PA →=35PA →,即(x 1,y 1-m )=35(x 2,y 2-m ),有5x 1=3x 2,所以 5-2km +4(k2-12m2+12)2(12+k2)=3-2km -4(k2-12m2+12)2(12+k2) 或5-2km -4(k2-12m2+12)2(12+k2)=3-2km +4(k2-12m2+12)2(12+k2), 化简得km =4k2-12m2+12或km =-4k2-12m2+12,即k 2m 2=16(k 2-12m 2+12).(12分) 因为k 2+2-m 2=0,解得⎩⎨⎧k2=2,m2=4或⎩⎨⎧k2=4,m2=6,符合(*)式, 所以直线l 的斜率为±2或±2.(14分)18. 解:(1) 记CH 与AF ,BE 的交点为M ,N , 在△BCN 中,由∠ABC =2π3可得∠CBN =π6,其中CN =HM =12(1.2-0.6)=0.3(m), 所以BC =CN sin ∠CBN =0.3sin π6=35(m),BN =CN tan ∠CBN =0.3tan π6=3310(m).(2分) 所以CD =BE -2BN =1.6-335=8-335,则 AB +BC +CD +DE +EF +FG +GH +HA =2AB +2CD +4BC =1.2+16-635+125=34-635(m).(5分) 答:景观窗格的外框总长度为34-635(m).(6分) (2) AB +BC +CD +DE +EF +FG +GH +HA =2AB +2CD +4BC ≤5,设∠CBN =α,α∈(0,π2),BC =r ,则CN =r sin α,BN =r cos α, 所以AB =CH -2CN =1.2-2r sin α,CD =BE -2BN =1.6-2r cos α,所以2(1.2-2r sin α)+2(1.6-2r cos α)+4r ≤5,即4r (sin α+cos α-1)≥35.(8分) 设景观窗格的面积为S ,有S =1.2×1.6-2r 2sin αcos α≤4825-9sin αcos α200(sin α+cos α-1)2[当且仅当4r (sin α+cos α-1)=35时取等号].(9分)令t =sin α+cos α∈(1,2],则sin αcos α=t2-12. 所以S ≤4825-9t2-12200(t -1)2=4825-9400(1+2t -1),其中1+2t -1≥1+22-1(当且仅当t =2,即α=π4时取等号).(12分)所以S ≤4825-9400(1+2t -1)≤4825-9400(1+22-1)=4825-9400(3+22)=741400-92200, 即S ≤741400-92200[当且仅当4r (sin α+cos α-1)=35且α=π4时,取等号], 所以当且仅当r =3(2+1)20且α=π4时,S 取到最大值.(15分) 答:当景观窗格的面积最大时,此景观窗格的设计方案中∠ABC =3π4且BC =3(2+1)20m.(16分) 19. (1) 证明:由a n +1+3a n +4=0得a n +1+1=-3(a n +1),n ∈N *.(2分)其中a 1=1,所以a 1+1=2≠0,可得a n +1≠0,n ∈N *.(4分)所以an +1+1an +1=-3,n ∈N *,所以{a n +1}是以2为首项,-3为公比的等比数列.(6分) 所以a n +1=2(-3)n -1,则数列{a n }的通项公式a n =2(-3)n -1,n ∈N *.(8分)(2) 解:若数列{a n }中存在三项a m ,a n ,a k (m <n <k )符合题意,其中k -n ,k -m ,n -m 都是正整数,(9分)分以下三种情形:① a m 位于中间,则2a m =a n +a k ,即2[2(-3)m -1-1]=2(-3)n -1-1+2(-3)k -1-1,所以2(-3)m =(-3)n +(-3)k ,两边同时除以(-3)m ,得2=(-3)n -m +(-3)k -m 是3的倍数,舍去; ② a n 位于中间,则2a n =a m +a k ,即2[2(-3)n -1-1]=2(-3)m -1-1+2(-3)k -1-1,所以2(-3)n =(-3)m +(-3)k ,两边同时除以(-3)m ,得2(-3)n -m =1+(-3)k -m ,即1=2(-3)n -m -(-3)k -m 是3的倍数,舍去;③ a k 位于中间,则2a k =a m +a n ,即2[2(-3)k -1-1]=2(-3)m -1-1+2(-3)n -1-1,所以2(-3)k =(-3)m +(-3)n ,两边同时除以(-3)m ,得2(-3)k -m =1+(-3)n -m ,即1=2(-3)k -m -(-3)n -m 是3的倍数,舍去.(15分)综上可得,数列{a n }中不存在三项满足题意.(16分)20. 解:(1) 当a =2时,n (x )=2ln x +1,∴ n ′(x )=2x,∴ n ′(1)=2. 又n (1)=1,∴ 切线的方程为y -1=2(x -1),即y =2x -1.(3分)(2) f (x )=x 2-a ln x -1,定义域为(0,+∞),其图象是一条不间断的曲线.f ′(x )=2x -a x =2x2-a x, ① 若a ≤0,则f ′(x )>0对x ∈(0,+∞)恒成立,∴ y =f (x )在(0,+∞)上单调递增.又f (1)=0,∴ y =f (x )在(0,+∞)上只有一个零点,符合题意.② 若a >0,令f ′(x )=0,得x =a 2或x =-a 2(舍去).x (0,a 2) a 2 (a 2,+∞) f ′(x ) - 0 +f (x )极小值f (a 2) 1° 若a 2>1,即a >2,此时a >a 2,则f (a 2)<f (1)=0,f (a )=a 2-a ln a -1. 令F 11令F 2(a )=2a -ln a -1,则F ′2(a )=2-1a>0对a ∈[2,+∞)恒成立, ∴ F 2(a )=2a -ln a -1在[2,+∞)上单调递增,∴ F 2(a )≥F 2(2)=3-ln 2>0,即F ′1(a )>0对a ∈[2,+∞)恒成立,∴ F 1(a )=a 2-a ln a -1在[2,+∞)上单调递增,∴ F 1(a )≥F 1(2)=3-2ln 2>0,即f (a )>0.∵ f (a 2)<0,且函数f (x )在(a 2,+∞)上单调递增, ∴ 函数f (x )在(a 2,+∞)上有且只有一个零点. 而函数f (x )在(0,a 2)上单调递减,且有一个零点x =1, 故函数f (x )在(0,+∞)上有两个零点,不符题意,舍去.2°若a 2=1,即a =2,则函数f (x )在(0,1)上单调递减,∴ f (x )>f (1)=0, 函数f (x )在(1,+∞)上单调递增,∴ f (x )>f (1)=0,故函数f (x )在(0,+∞)上有且只有一个零点,适合题意.3°若a 2<1,即0<a <2,此时0<e -1a <e 0=1,0<a 2<1. ∵ 函数f (x )在(a 2,+∞)上单调递增,∴ f (a 2)<f (1)=0. 又f (e -1a )=e -2a>0,∴ 函数f (x )在(0,1)内必有零点, 又1是函数f (x )的零点,故不符题意,舍去.(9分)综上,a ≤0或a =2.(10分)(3) 当x ≥1时,g (x )=a ln x +e x -e x .令G (x )=e x -e x ,x ≥1,则G ′(x )=e x -e ≥0对x ∈[1,+∞)恒成立,∴ 函数y =G (x )在[1,+∞)上单调递增,∴ G (x )≥G (1)=0.① 若a ≥0,则当x ≥1时,ln x ≥0,∴ g (x )=a ln x +e x -e x ≥0恒成立,符合题意.(11分)② 若a <0,g ′(x )=a x +e x -e ,令H (x )=a x +e x -e ,x ≥1,则H ′(x )=e x -a x2>0恒成立, ∴ H (x )=a x+e x -e 在[1,+∞)上单调递增,且H (1)=a <0. ∵ a <0,∴ 1-a >1,∴ G (1-a )>G (1)=0,即e 1-a >e(1-a ).(12分)∴ H (1-a )=a 1-a +e 1-a -e >a 1-a +e -e a -e =a 1-a -e a =11-a+(1-a )-2-(e -1)a . ∵ a <0,1-a >1,∴ 11-a+(1-a )>2,(e -1)a <0,∴ H (1-a )>0. ∵ H (x )=a x+e x -e 在[1,+∞)上单调递增,其图象是一条不间断的曲线,且H (1)=a <0, ∴ 存在唯一的x 0∈(1,1-a ),使H (x 0)=0,即g ′(x 0)=0,当x ∈(1,x 0)时,g ′(x )<0,∴ 函数y =g (x )在(1,x 0)上单调递减,此时g (x )<g (1)=0,不符合题意,舍去.(15分)综上,a ≥0.(16分)2019届高三模拟考试试卷(八)(常州)数学附加题参考答案及评分标准21. A. 解:(1) 由题意⎣⎢⎡⎦⎥⎤1x 2y ⎣⎢⎡⎦⎥⎤12=⎣⎢⎡⎦⎥⎤76,即⎩⎨⎧1+2x =7,2+2y =6,解得⎩⎨⎧x =3,y =2,所以A =⎣⎢⎡⎦⎥⎤1322.(3分) (2) f (λ)=⎪⎪⎪⎪⎪⎪λ-1-3-2λ-2=(λ-1)(λ-2)-6=λ2-3λ-4, 令f (λ)=0,得λ2-3λ-4=0,解得λ1=-1,λ2=4.(5分)当λ1=-1时,⎩⎨⎧-2x -3y =0,-2x -3y =0,取⎩⎨⎧x =3,y =-2,所以属于λ1=-1的一个特征向量为⎣⎢⎡⎦⎥⎤ 3-2; 当λ2=4时,⎩⎨⎧3x -3y =0,-2x +2y =0,取⎩⎨⎧x =1,y =1,所以属于λ2=4的一个特征向量为⎣⎢⎡⎦⎥⎤11.(9分) 故矩阵A 的特征值为λ1=-1,λ2=4,对应的特征向量为⎣⎢⎡⎦⎥⎤ 3-2,⎣⎢⎡⎦⎥⎤11.(10分) B. 解:直线l 的普通方程为x -2y -1=0,曲线C 的直角坐标方程(x -1)2+(y -1)2=2,(4分) 所以曲线C 是圆心为C (1,1),半径r =2的圆.(6分)所以圆心C (1,1)到直线l 的距离为d =|1-2-1|1+(-2)2=23.(8分) 所以直线l 被曲线C 所截的弦长为2r2-d2=22-23=433.(10分) C. 证明:因为a >0,b >0,由柯西不等式可得(a +b +1)(b +1+a )≥(ab +a +b )2,当且仅当a b =b 1=1a时取等号,所以(a +b +1)2≥(ab +a +b )2. 因为a +b +1>0,ab +a +b >0,所以a +b +1≥ab +a +b .(10分)22. 解:(1) 记直线AM 与平面PAB 所成角为α,A (0,-1,0),B (1,0,0),C (0,1,0),P (0,0,2),M (0,12,1),则AB →=(1,1,0),PA →=(0,-1,-2),AM →=(0,32,1). 设平面PAB 的法向量为n =(x ,y ,z ),所以⎩⎪⎨⎪⎧n·AB →=0,n·PA →=0,即⎩⎨⎧x +y =0,-y -2z =0,取n =(2,-2,1); 所以sin α=|cos 〈n ,AM →〉|=⎪⎪⎪⎪⎪⎪n·AM →|n|·|AM →|=23×132=41339,(5分) 即直线AM 与平面PAB 所成角的正弦值为41339.(6分) (2) 设平面PBC 的法向量n 1=(x ,y ,z ),BC →=(-1,1,0),PB →=(1,0,-2).由⎩⎪⎨⎪⎧n1·BC →=0,n1·PB →=0,即⎩⎨⎧-x +y =0,x -2z =0,取n 1=(2,2,1),所以cos 〈n ,n 1〉=n·n1|n|×|n1|=13×3=19.(9分) 由图可知二面角APBC 的余弦值为-19.(10分) 23. 解:在1·3·5+2·4·6+…+n (n +2)(n +4)=n (n +1)4(an 2+bn +c )中, 令n =1,得15=24(a +b +c );令n =2,得63=64(4a +2b +c );令n =3,得168=124(9a +3b +c ),即⎩⎪⎨⎪⎧a +b +c =30,4a +2b +c =42,9a +3b +c =56,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =1,b =9,c =20.(3分) 下面用数学归纳法证明:等式1·3·5+2·4·6+…+n (n +2)(n +4)=n (n +1)4(n 2+9n +20)对于一切正整数n 都成立. 当n =1时,等式成立;假设当n =k 时,等式成立,即1·3·5+2·4·6+…+k (k +2)(k +4)=k (k +1)4(k 2+9k +20).(4分) 当n =k +1时,则1·3·5+2·4·6+…+k (k +2)(k +4)+(k +1)(k +3)(k +5)=k (k +1)4(k 2+9k +20)+(k +1)(k +3)(k +5)=14k (k +1)(k +4)(k +5)+(k +1)(k +3)(k +5)=14(k +1)(k +5)(k 2+8k +12)=(k +1)(k +1+4)4[(k +1+1)(k +1+5)]=(k +1)[(k +1)+1]4[(k +1)2+9(k +1)+20], 即等式对n =k +1也成立.(8分)综上可得,等式1·3·5+2·4·6+…+n (n +2)(n +4)=n (n +1)4(n 2+9n +20)对于一切正整数n 都成立. 所以存在实数a ,b ,c 符合题意,且⎩⎪⎨⎪⎧a =1,b =9,c =20.(10分)1,4,8,11-12,15。