湖南省长沙市一中2013届高三月考数学(理科)试卷(五)长沙市一中高三理科数学备课组组稿 命题人:蒋楚辉 审题人:胡雪文时量:120分钟 满分:150分(考试范围:集合、逻辑、算法、函数、导数、三角函数、平面向量与复数、数列、推理与应用、不等式、不等式证明、计数原理、二项式定理、概率)本试题卷包括选择题、填空题和解答题三部分,共6页。
时量120分钟。
满分150分。
一、选择题:本大题共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.已知集合A ={-2,0,1},集合B ={x ||x |<a 且x ∈Z },则满足A B 的实数a 可以取的一个值是( )A.3B.2C.1D.02.若(1-2x )4=a 0+a 1x +a 2x 2+a 3x 3+a 4x 4,则|a 0|+|a 1|+|a 2|+|a 3|+|a 4|的值为( ) A.1 B.16 C.81 D.413.如图,设D 是图中边长分别为2和4的矩形区域,E 是D 内位于函数y =x 2图象下方的区域(阴影部分),向D 内随机抛掷30个点,则落在E 内的点的个数约为( )A.15B.20C.5D.104.已知命题p :“a =1是x >0,x +a x ≥2的充分必要条件”,命题q :“x 0∈R ,x 20+x 0-2>0”,则下列命题正确的是( )A.命题“p ∧q ”是真命题B.命题“p ∧(┐q )”是真命题C.命题“(┐p )∧q ”是真命题D.命题“(┐p )∧(┐q )”是真命题5.已知cos(π6-α)=33,则sin(5π6-2α)的值为( )A.13B.-13C.23D.-236.已知函数f (x )= 2a (x ≥2) 则f (log 45)等于(B)f(x+2)(x<2), A.2 5 B.4 5 C.3 5 D. 5x-y+2≥07.已知实数x ,y 满足线性约束条件 x+y-4≥0 ,目标函数z =y -ax (a ∈R ),若z 取最大2x-y-5≤0值时的唯一最优解是(1,3),则实数a 的取值范围是( ) A.(0,1) B.(-1,0) C.(1,+∞) D.(-∞,-1)8.形如45132这样的数称为“波浪数”,即十位数字,千位数字均比它们各自相邻的数字大,则由1、2、3、4、5可构成的数字不重复的五位“波浪数”的概率为( )A.16B.320C.11120D.215二、填空题:本大题共7小题,每小题5分,共35分,把答案填在答题卡中对应题号后的横线上.9.幂函数f(x)=x α(α为常数)的图象经过(3,3),则f(x)的解析式是 . 10.函数f(x)=e x ln x -1的零点个数是 个.11.按下图所示的程序框图运算:若输出k =2,则输入x 的取值范围是 .12.数列{a n }满足:a 1=2,a n =1-1a n -1(n =2,3,4,…),则a 12= .13.已知函数f (x )=|x -2|,若a ≠0,且a ,b ∈R ,都有不等式|a +b |+|a -b |≥|a |·f (x )成立,则实数x 的取值范围是 .14.在△ABC 中有如下结论:“若点M 为△ABC 的重心,则MA +MB +MC =0”,设a ,b ,c 分别为△ABC 的内角A ,B ,C 的对边,点M 为△ABC 的重心.如果a MA +b MB +33c MC =0,则内角A 的大小为 ;若a =3,则△ABC 的面积为 .15.给定集合A ={a 1,a 2,a 3,…,a n }(n ∈N ,n ≥3),定义a i +a j (1≤i <j ≤n ,i ,j ∈N )中所有不同值的个数为集合A 两元素和的容量,用L (A )表示,若A ={2,4,6,8},则L (A )= ;若数列{a n }是等差数列,设集合A ={a 1,a 2,a 3,…,a m }(其中m ∈N *,m 为常数),则L (A )关于m 的表达式为 .三、解答题:本大题共6小题,共75分.解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤.16.(本小题满分12分)若盒中装有同一型号的灯泡共12只,其中有9只合格品,3只次品. (1)某工人师傅有放回地连续从该盒中取灯泡3次,每次取一只灯泡,求2次取到次品的概率; (2)某工人师傅用该盒中的灯泡去更换会议室的一只已坏灯泡,每次从中取一灯泡,若是正品则用它更换已坏灯泡,若是次品则将其报废(不再放回原盒中),求成功更换会议室的已坏灯泡前取出的次品灯泡只数X 的分布列和数学期望.17.(本小题满分12分)已知函数f(x)=2sin ωx·cos (ωx +π6)+12(ω>0)的最小正周期为4π.(1)求正实数ω的值;(2)在△ABC 中,内角A 、B 、C 的对边分别为a 、b 、c ,且满足2b cos A =a cos C +c cos A ,求f(A)的值.18.(本小题满分12分)已知数列{a n }的前三项与数列{b n }的前三项对应相等,且a 1+2a 2+22a 3+…+2n -1a n =8n 对任意的n ∈N *都成立,数列{b n +1-b n }是等差数列.(1)求数列{a n }与{b n }的通项公式;(2)是否存在k ∈N *,使得b k -a k ∈(0,1)?请说明理由.19.(本小题满分13分)某化工厂生产某种产品,每件产品的生产成本是3元,根据市场调查,预计每件产品的出厂价为x 元(7≤x ≤10)时,一年的产量为(11-x )2万件;若该企业所生产的产品全部销售,则称该企业正常生产;但为了保护环境,用于污染治理的费用与产量成正比,比例系数为常数a (1≤a ≤3).(1)求该企业正常生产一年的利润L (x )与出厂价x 的函数关系式;(2)当每件产品的出厂价定为多少元时,企业一年的利润最大,并求最大利润.20.(本小题满分13分)设函数y =f (x )的定义域为(0,+∞),且在(0,+∞)上单调递增,若对任意x ,y ∈(0,+∞)都有:f (xy )=f (x )+f (y )成立,数列{a n }满足:a 1=f (1)+1,f (12a n +1-12a n )+f (12a n +1+12a n)=0.设S n =a 21a 22+a 22a 23+a 23a 24+…+a 2n -1a 2n +a 2n a 2n +1.(1)求数列{a n }的通项公式,并求S n 关于n 的表达式;(2)设函数g (x )对任意x 、y 都有:g (x +y )=g (x )+g (y )+2xy ,若g (1)=1,正项数列{b n }满足:b 2n =g (12n ),T n 为数列{b n }的前n 项和,试比较4S n 与T n 的大小.21.(本小题满分13分)定义F (x ,y )=(1+x )y ,其中x ,y ∈(0,+∞).(1)令函数f (x )=F (1,log 2(x 3+ax 2+bx +1)),其图象为曲线C ,若存在实数b 使得曲线C 在x 0(-4<x 0<-1)处有斜率为-8的切线,求实数a 的取值范围;(2)令函数g (x )=F (1,log 2[(ln x -1)e x +x ]),是否存在实数x 0∈[1,e],使曲线y =g (x )在点x =x 0处的切线与y 轴垂直?若存在,求出x 0的值;若不存在,请说明理由.(3)当x ,y ∈N ,且x <y 时,求证:F (x ,y )>F (y ,x ).数 学(理科) 答 案一、选择题:本大题共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.已知集合A ={-2,0,1},集合B ={x ||x |<a 且x ∈Z },则满足A B 的实数a 可以取的一个值是(A)A.3B.2C.1D.02.若(1-2x )4=a 0+a 1x +a 2x 2+a 3x 3+a 4x 4,则|a 0|+|a 1|+|a 2|+|a 3|+|a 4|的值为(C) A.1 B.16 C.81 D.413.如图,设D 是图中边长分别为2和4的矩形区域,E 是D 内位于函数y =x 2图象下方的区域(阴影部分),向D 内随机抛掷30个点,则落在E 内的点的个数约为(D)A.15B.20C.5D.104.已知命题p :“a =1是x >0,x +a x ≥2的充分必要条件”,命题q :“x 0∈R ,x 20+x 0-2>0”,则下列命题正确的是(C)A.命题“p ∧q ”是真命题B.命题“p ∧(┐q )”是真命题C.命题“(┐p )∧q ”是真命题D.命题“(┐p )∧(┐q )”是真命题5.已知cos(π6-α)=33,则sin(5π6-2α)的值为(B)A.13B.-13C.23D.-236.已知函数f (x )= 2a (x ≥2) 则f (log 45)等于(B)f(x+2)(x<2), A.2 5 B.4 5 C.3 5 D. 5解:∵1<log 45<2,∴f (log 45)=f (log 45+2)=f (log 480)=2log 480=4 5.x-y+2≥07.已知实数x ,y 满足线性约束条件 x+y-4≥0 ,目标函数z =y -ax (a ∈R ),若z 取最大2x-y-5≤0值时的唯一最优解是(1,3),则实数a 的取值范围是(C) A.(0,1) B.(-1,0) C.(1,+∞) D.(-∞,-1)解:约束条件对应的平面区域如下图,而直线x +y -4=0与x -y +2=0交于点A (1,3),此时取最大值,故a >1.8.形如45132这样的数称为“波浪数”,即十位数字,千位数字均比它们各自相邻的数字大,则由1、2、3、4、5可构成的数字不重复的五位“波浪数”的概率为(D)A.16B.320C.11120D.215解:当十位与千位是4或5时,共有波浪数为A 22A 33=12个.当千位是5,十位是3时,万位只能是4,此时共有2个波浪数.当千位是3,十位是5时,末位只能是4.此时共有2个波浪数.故所求概率P =12+2+2A 55=215.选择题答题卡二、填空题:本大题共7小题,每小题5分,共35分,把答案填在答题卡中对应题号后的横线上.9.幂函数f(x)=x α(α为常数)的图象经过(3,3),则f(x)的解析式是 f(x)=x 12 .10.函数f(x)=e x ln x -1的零点个数是 1 个.11.按下图所示的程序框图运算:若输出k =2,则输入x 的取值范围是 (28,57] .解:当输出k =2时,应满足 2x+1≤115,解得28<x ≤57.2(2x+1)+1>11512.数列{a n }满足:a 1=2,a n =1-1a n -1(n =2,3,4,…),则a 12= -1 .解:由已知a 1=2,a 2=1-1a 1=12,a 3=1-1a 2=-1,a 4=1-1a 3=2,可知{a n }是周期为3的周期数列,则a 12=a 3×4=a 3=-1. 13.已知函数f (x )=|x -2|,若a ≠0,且a ,b ∈R ,都有不等式|a +b |+|a -b |≥|a |·f (x )成立,则实数x 的取值范围是 [0,4] .解:|a +b |+|a -b |≥|a |·f (x )及a ≠0得f (x )≤|a +b |+|a -b ||a |恒成立,而|a +b |+|a -b ||a |≥|a +b +a -b ||a |=2,则f (x )≤2,从而|x -2|≤2,解得0≤x ≤4.14.在△ABC 中有如下结论:“若点M 为△ABC 的重心,则MA +MB +MC =0”,设a ,b ,c 分别为△ABC 的内角A ,B ,C 的对边,点M 为△ABC 的重心.如果a MA +b MB +33c MC =0,则内角A 的大小为 π6 ;若a =3,则△ABC 的面积为 934.解:由a MA +b MB +33c MC =a MA +b MB +33c (-MA -MB )=(a -33c )MA +(b -33c )MB =0. 又MA 与MB 不共线,则a =33c =b ,由余弦定理可求得cos A =32,故A =π6. 又S △=12bc sin A =12×3×33×12=934.15.给定集合A ={a 1,a 2,a 3,…,a n }(n ∈N ,n ≥3),定义a i +a j (1≤i <j ≤n ,i ,j ∈N )中所有不同值的个数为集合A 两元素和的容量,用L (A )表示,若A ={2,4,6,8},则L (A )= 5 ;若数列{a n }是等差数列,设集合A ={a 1,a 2,a 3,…,a m }(其中m ∈N *,m 为常数),则L (A )关于m 的表达式为 2m -3 .解:①∵2+4=6,2+6=8,2+8=10,4+6=10,4+8=12,6+8=14,∴L (A )=5.②不妨设数列{a n }是递增等差数列可知a 1<a 2<a 3<…<a m ,则a 1+a 2<a 1+a 3<…<a 1+a m <a 2+a m <…<a m -1+a m ,故a i +a j (1≤i <j ≤m )中至少有2m -3个不同的数.又据等差数列的性质:当i +j ≤m 时,a i +a j =a 1+a i +j -1; 当i +j >m 时,a i +a j =a i +j -m +a m ,因此每个和a i +a j (1≤i <j ≤m )等于a 1+a k (2≤k ≤m )中一个, 或者等于a l +a m (2≤l ≤m -1)中的一个.故L (A )=2m -3.三、解答题:本大题共6小题,共75分.解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤. 16.(本小题满分12分)若盒中装有同一型号的灯泡共12只,其中有9只合格品,3只次品. (1)某工人师傅有放回地连续从该盒中取灯泡3次,每次取一只灯泡,求2次取到次品的概率; (2)某工人师傅用该盒中的灯泡去更换会议室的一只已坏灯泡,每次从中取一灯泡,若是正品则用它更换已坏灯泡,若是次品则将其报废(不再放回原盒中),求成功更换会议室的已坏灯泡前取出的次品灯泡只数X 的分布列和数学期望.解:(1)每次取到一只次品的概率P 1=C 13C 112=14,则有放回连续取3次,其中2次取得次品的概率P =C 23(14)2·(1-14)=964.(5分) (2)依题知X 的可能取值为0、1、2、3.(6分) 且P(X =0)=912=34,P(X =1)=312×911=944,P(X =2)=312×211×910=9220,P(X =3)=312×211×110×99=1220.(8分)则X 的分布列如下表:X 0 1 2 3 P3494492201220(10分)EX =0×34+1×944+2×9220+3×1220=310.(12分)17.(本小题满分12分)已知函数f(x)=2sin ωx·cos (ωx +π6)+12(ω>0)的最小正周期为4π.(1)求正实数ω的值;(2)在△ABC 中,内角A 、B 、C 的对边分别为a 、b 、c ,且满足2b cos A =a cos C +c cos A ,求f(A)的值.解:(1)∵f(x)=2sin ωx(cos ωx·cos π6-sin ωx·sin π6)+12(2分)=3sin ωx cos ωx -sin 2ωx +12=32sin 2ωx -12(1-cos 2ωx)+12=sin (2ωx +π6).(5分) 又f(x)的最小正周期T =2π2ω=4π,则ω=14.(6分)(2)由2b cos A =a cos C +c cos A 及正弦定理可得2sin B cos A =sin A cos C +sin C cos A =sin (A +C). 又A +B +C =π,则2sin B cos A =sin B.(8分)而sin B≠0,则cos A =12.又A ∈(0,π),故A =π3.(10分)由(1)f(x)=sin (x 2+π6),从而f(A)=sin (π3×12+π6)=sin π3=32.(12分)18.(本小题满分12分)已知数列{a n }的前三项与数列{b n }的前三项对应相等,且a 1+2a 2+22a 3+…+2n -1a n =8n 对任意的n ∈N *都成立,数列{b n +1-b n }是等差数列.(1)求数列{a n }与{b n }的通项公式;(2)是否存在k ∈N *,使得b k -a k ∈(0,1)?请说明理由. 解:(1)已知a 1+2a 2+22a 3+…+2n -1a n =8n (n ∈N *).① n ≥2时,a 1+2a 2+22a 3+…+2n -2a n -1=8(n -1)(n ∈N *).②①-②得2n -1a n =8,解得a n =24-n ,在①中令n =1,可得a 1=8=24-1, 所以a n =24-n (n ∈N *).(4分)由题意b 1=8,b 2=4,b 3=2,所以b 2-b 1=-4,b 3-b 2=-2, ∴数列{b n +1-b n }的公差为-2-(-4)=2, ∴b n +1-b n =-4+(n -1)×2=2n -6, b n =b 1+(b 2-b 1)+(b 3-b 2)+…+(b n -b n -1)=8+(-4)+(-2)+…+(2n -8)=n 2-7n +14(n ∈N *).(8分)(2)b k -a k =k 2-7k +14-24-k ,当k ≥4时,f (k )=(k -72)2+74-24-k 单调递增,且f (4)=1,所以k ≥4时,f (k )=k 2-7k +14-24-k ≥1.又f (1)=f (2)=f (3)=0,所以,不存在k ∈N *,使得b k -a k ∈(0,1).(12分)19.(本小题满分13分)某化工厂生产某种产品,每件产品的生产成本是3元,根据市场调查,预计每件产品的出厂价为x 元(7≤x ≤10)时,一年的产量为(11-x )2万件;若该企业所生产的产品全部销售,则称该企业正常生产;但为了保护环境,用于污染治理的费用与产量成正比,比例系数为常数a (1≤a ≤3).(1)求该企业正常生产一年的利润L (x )与出厂价x 的函数关系式;(2)当每件产品的出厂价定为多少元时,企业一年的利润最大,并求最大利润.解:(1)依题意,L (x )=(x -3)(11-x )2-a (11-x )2=(x -3-a )(11-x )2,x ∈[7,10].(4分) (2)因为L ′(x )=(11-x )2-2(x -3-a )(11-x )=(11-x )(11-x -2x +6+2a ) =(11-x )(17+2a -3x ). 由L ′(x )=0,得x =11[7,10]或x =17+2a3.(6分)因为1≤a ≤3,所以193≤17+2a 3≤233.①当193≤17+2a3≤7,即1≤a ≤2时,L ′(x )在[7,10]上恒为负,则L (x )在[7,10]上为减函数,所以[L (x )]max =L (7)=16(4-a ).(9分)②当7<17+2a 3≤233,即2<a ≤3时,[L (x )]max =L (17+2a 3)=427(8-a )3.(12分)即当1≤a ≤2时,则每件产品出厂价为7元时,年利润最大,为16(4-a )万元.当2<a ≤3时,则每件产品出厂价为17+2a 3元时,年利润最大,为427(8-a )3万元.(13分)20.(本小题满分13分)设函数y =f (x )的定义域为(0,+∞),且在(0,+∞)上单调递增,若对任意x ,y ∈(0,+∞)都有:f (xy )=f (x )+f (y )成立,数列{a n }满足:a 1=f (1)+1,f (12a n +1-12a n )+f (12a n +1+12a n)=0.设S n =a 21a 22+a 22a 23+a 23a 24+…+a 2n -1a 2n +a 2n a 2n +1.(1)求数列{a n }的通项公式,并求S n 关于n 的表达式;(2)设函数g (x )对任意x 、y 都有:g (x +y )=g (x )+g (y )+2xy ,若g (1)=1,正项数列{b n }满足:b 2n =g (12n ),T n 为数列{b n }的前n 项和,试比较4S n 与T n 的大小. 解:(1)当x ,y ∈(0,+∞)时,有f (xy )=f (x )+f (y ),令x =y =1得f (1)=2f (1),得f (1)=0,所以a 1=f (1)+1=1.(1分)因为f (12a n +1-12a n )+f (12a n +1+12a n )=0,所以f (14a 2n +1-14a 2n)=0=f (1).又因为y =f (x )在(0,+∞)上是单调增函数,所以14a 2n +1-14a 2n =1,即1a 2n +1-1a 2n =4,(3分)所以数列{1a 2n }是以1为首项,4为公差的等差数列,所以1a 2n =4n -3,所以a n =14n -3 .∵a 2n a 2n +1=1(4n -3)(4n +1)=14[14n -3-14n +1], ∴S n =14[11-15+15-19+…+14n -3-14n +1]=14[1-14n +1].(5分)(2)由于任意x ,y ∈R 都有g (x +y )=g (x )+g (y )+2xy ,则g (2x )=2g (x )+2x 2, ∴g (1)=2g (12)+2·(12)2=2[2g (14)+2·(14)2]+12=22g (14)+122+12=22[2g (123)+2·(123)2]+122+12=23g (123)+123+122+12=…=2n g (12n )+12n +12n -1+12n -2+…+122+12=1, ∴g (12n )=122n ,即b 2n =122n . 又b n >0,∴b n =12n ,(9分) ∴T n =12+122+…+12n =1-12n ,又4S n =1-14n +1. 当n =1,2,3,4时,4n +1>2n ,∴4S n >T n ;(10分)当n ≥5时,2n =C 0n +C 1n +C 2n +…+C n -1n +C n n >1+2n +2n (n -1)2=1+n 2+n . 而n 2+n +1-(4n +1)=n 2-3n =n (n -3)>0,故4S n <T n .(13分) (用数学归纳法证明参照计分)21.(本小题满分13分)定义F (x ,y )=(1+x )y ,其中x ,y ∈(0,+∞).(1)令函数f (x )=F (1,log 2(x 3+ax 2+bx +1)),其图象为曲线C ,若存在实数b 使得曲线C 在x 0(-4<x 0<-1)处有斜率为-8的切线,求实数a 的取值范围;(2)令函数g (x )=F (1,log 2[(ln x -1)e x +x ]),是否存在实数x 0∈[1,e],使曲线y =g (x )在点x =x 0处的切线与y 轴垂直?若存在,求出x 0的值;若不存在,请说明理由.(3)当x ,y ∈N ,且x <y 时,求证:F (x ,y )>F (y ,x ). 解:(1)f (x )=F (1,log 2(x 3+ax 2+bx +1))=x 3+ax 2+bx +1,设曲线C 在x 0(-4<x 0<-1)处有斜率为-8的切线,又由题设知log 2(x 3+ax 2+bx +1)>0,f ′(x )=3x 2+2ax +b ,3x 20+2ax 0+b=-8 ①∴存在实数b 使得 -4<x 0<-1 ② 有解,(3分)x 30+ax 20+bx 0>0 ③由①得b =-8-3x 20-2ax 0,代入③得-2x 20-ax 0-8<0,∴由 2x 20+ax 0+8>0 有解,-4< x 0<-1得2×(-4)2+a ×(-4)+8>0或2×(-1)2+a ×(-1)+8>0,∴a <10或a <10,∴a <10.(5分)(2)∵g (x )=(ln x -1)e x +x ,∴g ′(x )=(ln x -1)′e x +(ln x -1)(e x)′+1=e x x +(ln x -1)e x +1=(1x +ln x -1)e x +1.(6分) 设h (x )=1x +ln x -1.则h ′(x )=-1x 2+1x =x -1x2, 当x ∈[1,e]时,h ′(x )≥0.h (x )为增函数,因此h (x )在区间[1,e]上的最小值为ln1=0,即1x+ln x -1≥0. 当x 0∈[1,e]时,e x 0>0,1x 0+ln x 0-1≥0, ∴g ′(x 0)=(1x 0+ln x 0-1)e x 0+1≥1>0.(8分) 曲线y =g (x )在点x =x 0处的切线与y 轴垂直等价于方程g ′(x 0)=0有实数解. 而g ′(x 0)>0,即方程g ′(x 0)=0无实数解.故不存在实数x 0∈[1,e],使曲线y =g (x )在点x =x 0处的切线与y 轴垂直.(9分)(3)证明:令h (x )=ln(1+x )x ,x ≥1,由h ′(x )=x 1+x -ln(1+x )x 2, 又令p (x )=x 1+x-ln(1+x ),x ≥0, ∴p ′(x )=1(1+x )2-11+x =-x (1+x )2≤0, ∴p (x )在[0,+∞)上单调递减,∴当x >0时,有p (x )<p (0)=0,∴当x ≥1时,有h ′(x )<0,∴h (x )在[1,+∞)上单调递减,(11分)∴当1≤x <y 时,有ln(1+x )x >ln(1+y )y, ∴y ln(1+x )>x ln(1+y ),∴(1+x )y >(1+y )x ,∴当x ,y ∈N ,且x <y 时,F (x ,y )>F (y ,x ).(13分)。