环球天下教育旗下品牌网站 美国纽交所上市公司2012年普通高等学校招生全国统一考试(福建卷)数学试题(理工农医类)本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分.理科:第Ⅱ卷第21题为选考题,其他题为必考题,满分150分.第Ⅰ卷一、选择题:(理科)本大题共10小题,每小题5分,共50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.(文科)本大题共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.若复数z 满足z i =1-i ,则z 等于( )A .-1-iB .1-iC .-1+iD .1+i A .3+4i B .5+4i C .3+2i D .5+2i2.等差数列{a n }中,a 1+a 5=10,a 4=7,则数列{a n }的公差为( ) A .1 B .2 C .3 D .4 3.下列命题中,真命题是( ) A .x 0∈R ,0e0x ≤B .x ∈R ,2x >x 2C .a +b =0的充要条件是1ab=- D .a >1,b >1是ab >1的充分条件4.一个几何体的三视图形状都相同、大小均相等,那么这个几何体不可以是( ) A .球 B .三棱锥 C .正方体 D .圆柱 5.下列不等式一定成立的是( )A .lg(x 2+14)>lg x (x >0) B .sin x +1sin x≥2(x ≠k π,k ∈Z )C .x 2+1≥2|x |(x ∈R )D .2111x >+(x ∈R ) 6.如图所示,在边长为1的正方形OABC 中任取一点P ,则点P 恰好取自阴影部分的概率为( )A .14 B .15 C .16 D .177.设函数1,()0,x D x x ⎧=⎨⎩为有理数,为无理数,则下列结论错误的是( )A .D (x )的值域为{0,1}B .D (x )是偶函数C .D (x )不是周期函数 D .D (x )不是单调函数8.已知双曲线22214x y b-=的右焦点与抛物线y 2=12x 的焦点重合,则该双曲线的焦点到其渐近线的距离等于( )A .5B .42C .3D .59.若函数y =2x 图象上存在点(x ,y )满足约束条件30,230,,x y x y x m +-≤⎧⎪--≤⎨⎪≥⎩则实数m 的最大值为( )A .12 B .1 C .32D .2 10.函数f (x )在[a ,b ]上有定义,若对任意x 1,x 2∈[a ,b ],有()()12121()22x x f f x f x +≤[+],则称f (x )在[a ,b ]上具有性质P .设f (x )在[1,3]上具有性质P ,现给出如下命题:①f (x )在[1,3]上的图象是连续不断的;②f (x 2)在[1,3]上具有性质P ;③若f (x )在x =2处取得最大值1,则f (x )=1,x ∈[1,3]; ④对任意x 1,x 2,x 3,x 4∈[1,3],有12341()44x x x x f +++≤[f (x 1)+f (x 2)+f (x 3)+f (x 4)].其中真命题的序号是( )A .①②B .①③C .②④D .③④第Ⅱ卷二、填空题:(理科)本大题共5小题,每小题4分,共20分.把答案填在答题卡的相应位置.(文科)本大题共4小题,每小题4分,共16分.把答案填在答题卡的相应位置.11. (a +x )4的展开式中x 3的系数等于8,则实数a =________.12.阅读右图所示的程序框图,运行相应的程序,输出的s 值等于________. 13.已知△ABC 的三边长成公比为2的等比数列,则其最大角的余弦值为________.14.数列{a n }的通项公式πcos12n n a n =+,前n 项和为S n ,则S 2 012=________. 15.对于实数a 和b ,定义运算“*”:22*.a ab a b a b b ab a b ⎧-≤=⎨->⎩,,,设f (x )=(2x -1)*(x -1),且关于x 的方程f (x )=m (m ∈R )恰有三个互不相等的实数根x 1,x 2,x 3,则x 1x 2x 3的取值范围是__________.三、解答题:(理科)本大题共6小题,共80分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.(文科)本大题共6小题,共74分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.16.受轿车在保修期内维修费等因素的影响,企业生产每辆轿车的利润与该轿车首次出现故障的时间有关.某轿车制造厂生产甲、乙两种品牌轿车,保修期均为2年.现从该厂已售出的两种品牌轿车中各随机抽取50辆,统计数据如下:品牌 甲 乙 首次出现故障时间x (年)0<x ≤1 1<x ≤2 x >2 0<x ≤2 x >2轿车数量(辆)2 3 45 5 45 每辆利润(万元)1 2 3 1.8 2.9将频率视为概率,解答下列问题:(1)从该厂生产的甲品牌轿车中随机抽取一辆,求其首次出现故障发生在保修期内的概率;(2)若该厂生产的轿车均能售出,记生产一辆甲品牌轿车的利润为X 1,生产一辆乙品牌轿车的利润为X 2,分别求X 1,X 2的分布列;(3)该厂预计今后这两种品牌轿车销量相当,由于资金限制,只能生产其中一种品牌的轿车.若从经济效益的角度考虑,你认为应生产哪种品牌的轿车?说明理由.17.某同学在一次研究性学习中发现,以下五个式子的值都等于同一个常数: ①sin 213°+cos 217°-sin13°cos17°; ②sin 215°+cos 215°-sin15°cos15°;③sin 218°+cos 212°-sin18°cos12°;④sin 2(-18°)+cos 248°-sin(-18°)cos48°;⑤sin 2(-25°)+cos 255°-sin(-25°)cos55°.(1)试从上述五个式子中选择一个,求出这个常数;(2)根据(1)的计算结果,将该同学的发现推广为三角恒等式,并证明你的结论.18.如图,在长方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,AA 1=AD =1,E 为CD 中点.(1)求证:B 1E ⊥AD 1.(2)在棱AA 1上是否存在一点P ,使得DP ∥平面B 1AE ?若存在,求AP 的长;若不存在,说明理由.(3)若二面角A -B 1E -A 1的大小为30°,求AB 的长.19.如图,椭圆E :22221x y a b+=(a >b >0)的左焦点为F 1,右焦点为F 2,离心率12e =.过F 1的直线交椭圆于A 、B 两点,且△ABF 2的周长为8.(1)求椭圆E 的方程;(2)设动直线l :y =kx +m 与椭圆E 有且只有一个公共点P ,且与直线x =4相交于点Q .试探究:在坐标平面内是否存在定点M ,使得以PQ 为直径的圆恒过点M ?若存在,求出点M的坐标;若不存在,说明理由.20.已知函数f (x )=e x +ax 2-e x ,a ∈R .(1)若曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线平行于x 轴,求函数f (x )的单调区间;(2)试确定a 的取值范围,使得曲线y =f (x )上存在唯一的点P ,曲线在该点处的切线与曲线只有一个公共点P .21. (1)选修4-2:矩阵与变换设曲线2x 2+2xy +y 2=1在矩阵 0 1a b ⎛⎫= ⎪⎝⎭A (a >0)对应的变换作用下得到的曲线为x2+y 2=1.①求实数a ,b 的值; ②求A 2的逆矩阵.(2)选修4-4:坐标系与参数方程在平面直角坐标系中,以坐标原点O 为极点,x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系.已知直线l 上两点M ,N 的极坐标分别为(2,0),23π,32⎛⎫⎪⎪⎝⎭,圆C 的参数方程为22cos ,32sin x y θθ=+⎧⎪⎨=-+⎪⎩(θ为参数). ①设P 为线段MN 的中点,求直线OP 的平面直角坐标方程;②判断直线l 与圆C 的位置关系. (3)选修4-5:不等式选讲已知函数f (x )=m -|x -2|,m ∈R ,且f (x +2)≥0的解集为[-1,1]. ①求m 的值; ②若a ,b ,c ∈R +,且11123m a b c++=,求证:a +2b +3c ≥9.22.(文)已知函数f (x )=ax sin x -32(a ∈R ),且在[0,π2]上的最大值为π32-. (1)求函数f (x )的解析式;(2)判断函数f (x )在(0,π)内的零点个数,并加以证明.答案1. A 由z i =1-i ,得221i (1i)i i i i+11i i i 11z ---=====----. 2. B ∵a 1+a 5=10=2a 3,∴a 3=5.故d =a 4-a 3=7-5=2.3. D ∵a >1>0,b >1>0,∴由不等式的性质得ab >1, 即a >1,b >1⇒ab >1.4. D ∵圆柱的三视图中有两个矩形和一个圆, ∴这个几何体不可以是圆柱.5. C ∵x 2+1≥2|x |⇔x 2-2|x |+1≥0,∴当x ≥0时,x 2-2|x |+1=x 2-2x +1=(x -1)2≥0成立;当x <0时,x 2-2|x |+1=x 2+2x +1=(x +1)2≥0成立.故x 2+1≥2|x |(x ∈R )一定成立.6. C ∵由图象知阴影部分的面积是31220121211()d ()032326x x x x x -=⋅-=-=⎰,∴所求概率为11616=.7. C ∵D (x )是最小正周期不确定的周期函数, ∴D (x )不是周期函数是错误的.8. A 由双曲线的右焦点与抛物线y 2=12x 的焦点重合,知32pc ==,c 2=9=4+b 2,于是b 2=5,5b =.因此该双曲线的渐近线的方程为52y x =±,即520x y ±=.故该双曲线的焦点到其渐近线的距离为|35|554d ==+. 9. B 由约束条件作出其可行域如图所示:由图可知当直线x =m 经过函数y =2x的图象与直线x +y -3=0的交点P 时取得最大值,即得2x=3-x ,即x =1=m .10. D ①如图1,图 1在区间[1,3]上f (x )具有性质P ,但是是间断的,故①错.②可设f (x )=|x -2|(如图2),当x ∈[1,3]时易知其具有性质P ,但是f (x 2)=|x2-2|=222,12,2,23x x x x ⎧-≤≤⎪⎨-<≤⎪⎩不具有性质P (如图3).故②错.图2图3 ③任取x 0∈[1,3],则4-x 0∈[1,3], 1=f (2)=004()2x x f +-≤12[f (x 0)+f (4-x 0)]. 又∵f (x 0)=1,f (4-x 0)≤1, ∴12[f (x 0)+f (4-x 0)]≤1. ∴f (x 0)=f (4-x 0)=1.故③正确.④3412123422()()42x x x x x x x x f f ++++++= ≤34121()+()222x x x x f f ++⎡⎤⎢⎥⎣⎦≤14[f (x 1)+f (x 2)+f (x 3)+f (x 4)],故④正确. 11.答案:2 解析:∵T r +1=4C r a r x4-r,∴当4-r =3,即r =1时,T 2=14C ·a ·x 3=4ax 3=8x 3.故a=2.12.答案:-3解析:(1)k =1,1<4,s =2×1-1=1; (2)k =2,2<4,s =2×1-2=0; (3)k =3,3<4,s =2×0-3=-3; (4)k =4,直接输出s =-3.13.答案:24-解析:设△ABC 的最小边长为a (m >0),则其余两边长为2a ,2a ,故最大角的余弦值是22222(2)(2)2cos 42222a a a a a a aθ+--===-⋅⋅. 14.答案:3 018 解析:∵函数πcos2n y =的周期2π4π2T ==,∴可用分组求和法:a 1+a 5+…+a 2 009=50311+1=503++个…;a 2+a 6+…+a 2 010=(-2+1)+(-6+1)+…+(-2 010+1)=-1-5-…-2 009=503(12009)2--=-503×1 005;a 3+a 7+…+a 2 011=50311+1=503++个…;a 4+a 8+…+a 2 012=(4+1)+(8+1)+…+(2 012+1)=503(52013)2⨯+=503×1009;故S 2 012=503-503×1 005+503+503×1 009 =503×(1-1 005+1+1 009)=3 018.15.答案:(1316-,0) 解析:由已知,得()22200x x x f x x x x ⎧≤⎪⎨⎪⎩-,,=-+,>,作出其图象如图,结合图象可知m 的取值范围为0<m <14,当x >0时,有-x 2+x =m ,即x 2-x +m =0, 于是x 1x 2=m .当x <0时,有2x 2-x -m =0,于是31184mx -+=.故123(118)4m m x x x -+=.设h (m )=m (1-18m +),∵h ′(m )=(1-18m +)+[m (18218m-+)]=4118018mm m-+-<+,∴函数h (m )单调递减. 故x 1x 2x 3的取值范围为(1316-,0). 16.解:(1)设“甲品牌轿车首次出现故障发生在保修期内”为事件A , 则231()5010P A +==. (2)依题意得,X 1的分布列为X 1 123P125350 910X 2的分布列为X 2 1.82.9P110910(3)由(2)得,E (X 1)=1×125+2×350+3×910=14350=2.86(万元),E (X 2)=1.8×110+2.9×910=2.79(万元).因为E (X 1)>E (X 2),所以应生产甲品牌轿车.17.解:方法一:(1)选择②式,计算如下:sin 215°+cos 215°-sin15°cos15°=1-12sin30°=13144-=. (2)三角恒等式为sin 2α+cos 2(30°-α)-sin α·cos(30°-α)=34.证明如下: sin 2α+cos 2(30°-α)-sin αcos(30°-α)=sin 2α+(cos30°cos α+sin30°sin α)2-sin α·(cos30°cos α+sin30°sin α)=sin 2α+34cos 2α+32sin αcos α+14sin 2α-32sin α·cos α-12sin 2α =34sin 2α+34cos 2α=34. 方法二:(1)同方法一.(2)三角恒等式为sin 2α+cos 2(30°-α)-sin α·cos(30°-α)=34. 证明如下: sin 2α+cos 2(30°-α)-sin αcos(30°-α)=1cos21cos(602)22αα-+︒-+-sin α(cos30°cos α+sin30°sin α) =12-12cos2α+12+12(cos60°·cos2α+sin60°sin2α)-32sin αcos α-12sin 2α =12-12cos2α+12+14cos2α+34sin2α-34sin2α-14(1-cos2α) =11131cos2cos24444αα--+=.18.解:(1)以A 为原点,AB ,AD ,1AA 的方向分别为x 轴,y 轴,z 轴的正方向建立空间直角坐标系(如图).设AB =a ,则A (0,0,0),D (0,1,0),D 1(0,1,1),E (2a,1,0),B 1(a,0,1),故1AD =(0,1,1),1B E =(2a -,1,-1),1AB =(a,0,1),AE =(2a,1,0).∵1AD ·1B E =2a-×0+1×1+(-1)×1=0,∴B 1E ⊥AD 1.(2)假设在棱AA 1上存在一点P (0,0,z 0), 使得DP ∥平面B 1AE .此时DP =(0,-1,z 0).又设平面B 1AE 的法向量n =(x ,y ,z ). ∵n ⊥平面B 1AE ,∴n ⊥1AB ,n ⊥AE ,得00.2ax z ax y +=⎧⎪⎨+=⎪⎩,取x =1,得平面B 1AE 的一个法向量n =(1,2a-,-a ). 要使DP ∥平面B 1AE ,只要n ⊥DP ,有2a -az 0=0,解得012z =. 又DP 平面B 1AE ,∴存在点P ,满足DP ∥平面B 1AE ,此时12AP =.(3)连接A 1D ,B 1C ,由长方体ABCD A 1B 1C 1D 1及AA 1=AD =1,得AD 1⊥A 1D . ∵B 1C ∥A 1D ,∴AD 1⊥B 1C .又由(Ⅰ)知B 1E ⊥AD 1,且B 1C ∩B 1E =B 1,∴AD 1⊥平面DCB 1A 1.∴1AD 是平面A 1B 1E 的一个法向量,此时1AD =(0,1,1).设1AD 与n 所成的角为θ,则1212·2cos ||||214a aAD AD aa θ--==++n n .∵二面角A -B 1E -A 1的大小为30°, ∴|cos θ|=cos30°,即233225214a a =+, 解得a =2,即AB 的长为2.19.解:方法一:(1)因为|AB |+|AF 2|+|BF 2|=8, 即|AF 1|+|F 1B |+|AF 2|+|BF 2|=8, 又|AF 1|+|AF 2|=|BF 1|+|BF 2|=2a , 所以4a =8,a =2. 又因为12e =,即12c a =,所以c =1. 所以223b a c =-=.故椭圆E 的方程是22143x y +=. (2)由22143y kx m x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩,,得(4k 2+3)x 2+8kmx +4m 2-12=0.因为动直线l 与椭圆E 有且只有一个公共点P (x 0,y 0),所以m ≠0且∆=0,即64k 2m 2-4(4k 2+3)(4m 2-12)=0,化简得4k 2-m 2+3=0.(*)此时024443km k x k m =-=-+,y 0=kx 0+m =3m , 所以P (4k m -,3m).由4x y kx m =⎧⎨=+⎩,,得Q (4,4k +m ).假设平面内存在定点M 满足条件,由图形对称性知,点M 必在x 轴上. 设M (x 1,0),则0MP MQ ⋅=对满足(*)式的m ,k 恒成立.因为MP =(14k x m --,3m),MQ =(4-x 1,4k +m ), 由0MP MQ ⋅=,得211141612430kx k kx x m m m-+-+++=, 整理,得(4x 1-4)k m+x 12-4x 1+3=0.(**)由于(**)式对满足(*)式的m ,k 恒成立,所以1211440,430,x x x -=⎧⎨-+=⎩解得x 1=1.故存在定点M (1,0),使得以PQ 为直径的圆恒过点M . 方法二:(1)同方法一.(2)由22143y kx m x y =+⎧⎪⎨+=⎪⎩,,得(4k 2+3)x 2+8kmx +4m 2-12=0.因为动直线l 与椭圆E 有且只有一个公共点P (x 0,y 0),所以m ≠0且∆=0,即64k 2m 2-4(4k 2+3)(4m 2-12)=0,化简得4k 2-m 2+3=0.(*)此时024443km k x k m =-=-+,y 0=kx 0+m =3m , 所以P (4k m -,3m ).由4x y kx m =⎧⎨=+⎩,,得Q (4,4k +m ).假设平面内存在定点M 满足条件,由图形对称性知,点M 必在x 轴上.取k =0,3m =,此时P (0,3),Q (4,3),以PQ 为直径的圆为(x -2)2+(y -3)2=4,交x 轴于点M 1(1,0),M 2(3,0);取12k =-,m =2,此时P (1,32),Q (4,0),以PQ 为直径的圆为225345()()2416x y -+-=,交x 轴于点M 3(1,0),M 4(4,0).所以若符合条件的点M 存在,则M 的坐标必为(1,0).以下证明M (1,0)就是满足条件的点:因为M 的坐标为(1,0),所以MP =(41k m --,3m),MQ =(3,4k +m ), 从而1212330k kMP MQ m m⋅=--++=, 故恒有MP MQ ⊥,即存在定点M (1,0),使得以PQ 为直径的圆恒过点M .20.解:(1)由于f ′(x )=e x+2ax -e ,曲线y =f (x )在点(1,f (1))处切线斜率k =2a =0,所以a=0,即f(x)=e x-e x.此时f′(x)=e x-e,由f′(x)=0得x=1.当x∈(-∞,1)时,有f′(x)<0;当x∈(1,+∞)时,有f′(x)>0.所以f(x)的单调递减区间为(-∞,1),单调递增区间为(1,+∞).(2)设点P(x0,f(x0)),曲线y=f(x)在点P处的切线方程为y=f′(x0)(x-x0)+f(x0),令g(x)=f(x)-f′(x0)(x-x0)-f(x0),故曲线y=f(x)在点P处的切线与曲线只有一个公共点P等价于函数g(x)有唯一零点.因为g(x0)=0,且g′(x)=f′(x)-f′(x0)=e x-e x0+2a(x-x0).(1)若a≥0,当x>x0时,g′(x)>0,则x>x0时,g(x)>g(x0)=0;当x<x0时,g′(x)<0,则x<x0时,g(x)>g(x0)=0.故g(x)只有唯一零点x=x0.由P的任意性,a≥0不合题意.(2)若a<0,令h(x)=e x-e x0+2a(x-x0),则h(x0)=0,h′(x)=e x+2a.令h′(x)=0,得x=ln(-2a),记x′=ln(-2a),则当x∈(-∞,x*)时,h′(x)<0,从而h(x)在(-∞,x*)内单调递减;当x∈(x*,+∞)时,h′(x)>0,从而h(x)在(x*,+∞)内单调递增.①若x0=x*,由x∈(-∞,x*)时,g′(x)=h(x)>h(x*)=0;x∈(x*,+∞)时,g′(x)=h(x)>h(x*)=0,知g(x)在R上单调递增.所以函数g(x)在R上有且只有一个零点x=x*.②若x0>x*,由于h(x)在(x*,+∞)内单调递增,且h(x0)=0,则当x∈(x*,x0)时有g′(x)=h(x)<h(x0)=0,g(x)>g(x0)=0;任取x1∈(x*,x0)有g(x1)>0.又当x∈(-∞,x1)时,易知g(x)=e x+ax2-[e+f′(x0)]x-f(x0)+x0f′(x0)<e x1+ax2-[e+f′(x0)]x-f(x0)+x0f′(x0)=ax2+bx+c,其中b=-[e+f′(x0)],c=e x1-f(x0)+x0f′(x0).由于a<0,则必存在x2<x1,使得ax22+bx2+c<0.所以g(x2)<0.故g(x)在(x2,x1)内存在零点,即g(x)在R上至少有两个零点.③若x0<x*,仿②并利用3e6xx>,可证函数g(x)在R上至少有两个零点.综上所述,当a<0时,曲线y=f(x)上存在唯一点P(ln(-2a),f(ln(-2a))),曲线在该点处的切线与曲线只有一个公共点P.21. (1)选修4-2:矩阵与变换解:①设曲线2x2+2xy+y2=1上任意点P(x,y)在矩阵A对应的变换作用下的像是P′(x′,y′).由1x ay b'⎛⎫⎛⎫=⎪ ⎪'⎝⎭⎝⎭x axy bx y⎛⎫⎛⎫=⎪ ⎪+⎝⎭⎝⎭,得,.x axy bx y'=⎧⎨'=+⎩又点P′(x′,y′)在x2+y2=1上,所以x′2+y′2=1,即a2x2+(bx+y)2=1,整理得(a2+b2)x2+2bxy+y2=1.依题意得222,22,a bb⎧+=⎨=⎩解得1,1,ab=⎧⎨=⎩或1,1,ab=-⎧⎨=⎩因为a>0,所以1,1. ab=⎧⎨=⎩②由①知,1 01 1⎛⎫= ⎪⎝⎭A,21 0 1 0 1 01 1 1 12 1⎛⎫⎛⎫⎛⎫==⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭A,所以|A 2|=1,(A 2)-1= 1 02 1⎡⎤⎢⎥-⎣⎦. (2)选修4-4:坐标系与参数方程解:①由题意知,M ,N 的平面直角坐标分别为(2,0),(0,233). 又P 为线段MN 的中点,从而点P 的平面直角坐标为(1,33),故直线OP 的平面直角坐标方程为33y x =.②因为直线l 上两点M ,N 的平面直角坐标分别为(2,0),(0,233),所以直线l 的平面直角坐标方程为33230x y +-=.又圆C 的圆心坐标为(2,3-),半径r =2, 圆心到直线l 的距离|233323|3239d r --==<+,故直线l 与圆C 相交. (3)选修4-5:不等式选讲解:①因为f (x +2)=m -|x |,f (x +2)≥0等价于|x |≤m , 由|x |≤m 有解,得m ≥0,且其解集为{x |-m ≤x ≤m }. 又f (x +2)≥0的解集为[-1,1],故m =1.②由①知111123a b c++=,又a ,b ,c ∈R +,由柯西不等式得 a +2b +3c =(a +2b +3c )(11123a b c++) ≥2111(23)923a b c a b c⋅+⋅+⋅=.。