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2018南通泰州一模数学

2018届高三年级第一次模拟考试(四)数 学(满分160分,考试时间120分钟)参考公式:柱体的体积公式:V 柱体=Sh ,其中S 为柱体的底面积,h 为高. 一、 填空题:本大题共14小题,每小题5分,共计70分.1. 已知集合A ={-1,0,a},B ={0,a}.若B ⊆A ,则实数a 的值为________.2. 已知复数z =1+4i1-i ,其中i 为虚数单位,则复数z 的实部为________.3. 已知某校高一、高二、高三的学生人数分别为400,400,500.为了解该校学生的身高情况,现用分层抽样的方法从该校高中三个年级的学生中抽取容量为65的样本,则应从高三年级抽取________名学生.4. 根据如图所示的伪代码,可知输出的结果S 为________.5. 若某同学欲从数学建模、航模制作、程序设计和机器人制作4个社团中随机选择2个,则数学建模社团被选中的概率为________.6. 若实数x ,y 满足⎩⎪⎨⎪⎧y ≥1,y ≤3,x -y -1≤0,则2x —y 的最大值为________.7. 在平面直角坐标系xOy 中,已知点F 为抛物线y 2=8x的焦点,则点F 到双曲线x 216-y 29=1的渐近线的距离为________. 8. 在各项均为正数的等比数列{a n }中,若a 2=1,a 8=a 6+6a 4,则a 3的值为________.9. 在平面直角坐标系xOy 中,将函数y =sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3的图象向右平移φ⎝⎛⎭⎫0<φ<π2个单位长度,若平移后得到的图象经过坐标原点,则φ的值为________.10. 若曲线y =x ln x 在x =1与x =t 处的切线互相垂直,则正数t 的值为________. 11. 如图,铜质六角螺帽毛坯是由一个正六棱柱挖去一个圆柱所构成的.已知正六棱柱的底面边长、高都为4 cm ,圆柱的底面积为9 3 cm 2.若将该螺帽熔化后铸成一个高为6 cm 的正三棱柱零件,则该正三棱柱的底面边长为________cm .(不计损耗)(第11题) (第12题)12. 如图,已知矩形ABCD 的边长AB =2,AD =1.点P ,Q 分别在边BC ,CD 上,且∠PAQ =45°,则AP →·AQ →的最小值为________.13. 在平面直角坐标系xOy 中,已知点A(-4,0),B(0,4),从直线AB 上一点P 向圆x 2+y 2=4引两条切线PC ,PD ,切点分别为C ,D.设线段CD 的中点为M ,则线段AM 的长度的最大值为________.14. 已知函数f(x)=⎩⎪⎨⎪⎧x 2-2ax -a +1,x ≥0,ln (-x ), x<0,g(x)=x 2+1-2a.若函数y =f(g(x))有4个零点,则实数a 的取值范围是________________.二、 解答题:本大题共6小题,共计90分.解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤.15. (本小题满分14分) 如图,在三棱锥PABC 中,AB ⊥PC ,CA =CB ,M 是AB 的中点.点N 在棱PC 上,D 是BN 的中点.求证:(1) MD ∥平面PAC ; (2) 平面ABN ⊥平面PMC.16. (本小题满分14分)在△ABC 中,角A ,B ,C 所对的边分别是a ,b ,c ,且a 2=b 2+c 2-bc ,a =152b. (1) 求sin B 的值; (2) 求cos ⎝⎛⎭⎫C +π12的值.如图,在平面直角坐标系xOy 中,已知椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a>b>0)的离心率为22,两条准线之间的距离为4 2.(1) 求椭圆的标准方程;(2) 已知椭圆的左顶点为A ,点M 在圆x 2+y 2=89上,直线AM 与椭圆相交于另一点B ,且△AOB 的面积是△AOM 的面积的2倍,求直线AB 的方程.18. (本小题满分16分)如图,某小区中央广场由两部分组成,一部分是边长为80m 的正方形ABCD ,另一部分是以AD 为直径的半圆,其圆心为O.规划修建的3条直道AD ,PB ,PC 将广场分割为6个区域:Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ为绿化区域(图中阴影部分),Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ为休闲区域,其中点P 在半圆弧上,AD 分别与PB ,PC 相交于点E ,F.(道路宽度忽略不计)(1) 若PB 经过圆心,求点P 到AD 的距离:(2) 设∠POD =θ,θ∈⎝⎛⎭⎫0,π2.①试用θ表示EF 的长度;②当sin θ为何值时,绿化区域面积之和最大.已知函数g(x)=x 3+ax 2+bx(a ,b ∈R)有极值,且函数f (x )=(x +a )e x 的极值点是g (x )的极值点,其中e 是自然对数的底数.(极值点是指函数取得极值时对应的自变量的值)(1) 求b 关于a 的函数关系式;(2) 当a >0时,若函数F (x )=f (x )-g (x )的最小值为M (a ),证明:M (a )<-73.20. (本小题满分16分)若数列{a n }同时满足:①对于任意的正整数n ,a n +1≥a n 恒成立;②若对于给定的正整数k ,a n -k +a n +k =2a n 对于任意的正整数n(n>k)恒成立,则称数列{a n }是“R(k)数列”.(1) 已知a n =⎩⎪⎨⎪⎧2n -1,n 为奇数,2n , n 为偶数,判断数列{a n }是否为“R(2)数列”,并说明理由;(2) 已知数列{b n }是“R(3)数列”,且存在整数p(p>1),使得b 3p -3,b 3p -1,b 3p +1,b 3p +3成等差数列,证明:{b n }是等差数列.2018届高三年级第一次模拟考试(四)数学附加题(本部分满分40分,考试时间30分钟)21. 【选做题】本题包括A 、B 、C 、D 四小题,请选定其中两小题,并作答.若多做,则按作答的前两小题评分.解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤.A. [选修41:几何证明选讲](本小题满分10分) 如图,已知⊙O 1的半径为2,⊙O 2的半径为1,两圆外切于点T .点P 为⊙O 1上一点,PM 与⊙O 2切于点M .若PM =3,求PT 的长.B. [选修42:矩阵与变换](本小题满分10分)已知x ∈R ,向量⎣⎢⎡⎦⎥⎤01是矩阵A =⎣⎢⎡⎦⎥⎤1x 02的属于特征值λ的一个特征向量,求λ与A -1.C. [选修44:坐标系与参数方程](本小题满分10分)在平面直角坐标系xOy 中,直线y =x 与曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =t -1,y =t 2-1(t 为参数)相交于A ,B 两点,求线段AB 的长.D. [选修45:不等式选讲](本小题满分10分) 已知a >1,b >1,求b 2a -1+a 2b -1的最小值.【必做题】第22题、第23题,每题10分,共计20分.解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤.22. (本小题满分10分)如图,在四棱锥PABCD 中,AP ,AB ,AD 两两垂直,BC ∥AD ,且AP =AB =AD =4,BC =2.(1) 求二面角PCDA 的余弦值;(2) 已知点H 为线段PC 上异于C 的点,且DC =DH ,求PHPC的值.23. (本小题满分10分)(1) 用数学归纳法证明:当n ∈N *时,cos x +cos2x +cos3x +…+cos nx =sin ⎝⎛⎭⎫n +12x 2sin 12x-12(x ∈R ,且x ≠2k π,k ∈Z);(2) 求sin π6+2sin 2π6+3sin 3π6+4sin 4π6+…+2 018sin 2 018π6的值.2018届南通、泰州高三年级第一次模拟考试数学参考答案1. 12. -323. 254. 105. 126. 57. 658. 3 9.π610. e -2 11. 210 12. 42-413. 32 14. ⎝⎛⎭⎪⎫5-12,1∪(1,+∞)15. 解析:(1) 在△ABN 中,M 是AB 的中点, D 是BN 的中点, 所以MD ∥AN.(3分)因为AN ⊂平面PAC ,MD ⊄平面PAC , 所以MD ∥平面PAC.(6分)(2) 在△ABC 中,CA =CB ,M 是AB 的中点, 所以AB ⊥MC.(8分)因为AB ⊥PC ,PC ⊂平面PMC ,MC ⊂平面PMC ,PC ∩MC =C , 所以AB ⊥平面PMC.(11分) 因为AB ⊂平面ABN ,所以平面ABN ⊥平面PMC.(14分)16. 解析:(1) 在△ABC 中,根据余弦定理及a 2=b 2+c 2-bc得,cos A =b 2+c 2-a 22bc =12.因为A ∈(0,π),所以A =π3.(3分)在△ABC 中,由正弦定理a sin A =bsin B 得sin B =b a sin A =215×32=55.(6分)(2) 因为a =152b>b , 所以A>B ,即0<B<π3.又sin B =55,所以cos B =1-sin 2B =255.(9分) 在△ABC 中,A +B +C =π, 所以cos ⎝⎛⎭⎫C +π12=cos ⎝⎛⎭⎫π-A -B +π12=-cos ⎝⎛⎭⎫B +π4(12分)=-⎝⎛⎭⎫cos B cos π4-sin B sin π4=-⎝⎛⎭⎫255×22-55×22=-1010.(14分) 17. 解析:(1) 设椭圆的焦距为2c ,由题意得c a =22,2a 2c =42,(2分)解得a =2,c =2,所以b = 2. 所以椭圆的方程为x 24+y 22=1.(4分)(2) 方法一:因为S △AOB =2S △AOM , 所以AB =2AM ,所以M 为AB 的中点.(6分) 因为椭圆的方程为x 24+y 22=1,所以A(-2,0).设M(x 0,y 0),则B(2x 0+2,2y 0). 所以x 20+y 20=89, ① (2x 0+2)24+(2y 0)22=1, ②(10分) 由①②得9x 20-18x 0-16=0, 解得x 0=-23,x 0=83(舍去).把x 0=-23代入①,得y 0=±23,(12分)所以k AB =±12,因此,直线AB 的方程为y =±12(x +2),即x +2y +2=0或x -2y +2=0.(14分)方法二:因为S △AOB =2S △AOM ,所以AB =2AM , 所以M 为AB 的中点.(6分)设直线AB 的方程为y =k(x +2).由⎩⎪⎨⎪⎧x 24+y 22=1,y =k (x +2)得(1+2k 2)x 2+8k 2x +8k 2-4=0,所以(x +2)[(1+2k 2)x +4k 2-2]=0, 解得x B =2-4k 21+2k 2.(8分)所以x M =x B +(-2)2=-4k 21+2k 2,y M =k(x M +2)=2k1+2k 2,(10分) 代入x 2+y 2=89得,⎝ ⎛⎭⎪⎫-4k 21+2k 22+⎝⎛⎭⎫2k 1+2k 22=89, 化简得28k 4+k 2-2=0,(12分)即(7k 2+2)(4k 2-1)=0,解得k =±12,所以直线AB 的方程为y =±12(x +2),即x +2y +2=0或x -2y +2=0.(14分)18. 解析:以AD 所在直线为x 轴,以线段AD 的中垂线为y 轴建立平面直角坐标系. (1) 直线PB 的方程为y =2x ,半圆O 的方程为x 2+y 2=402(y ≥0),(2分)由⎩⎪⎨⎪⎧y =2x ,x 2+y 2=402,y ≥0得y =16 5. 所以点P 到AD 的距离为16 5 m .(4分)(2) ①由题意得P(40cos θ,40sin θ). 直线PB 的方程为y +80=sin θ+2cos θ+1(x +40),令y =0,得x E =80cos θ+80sin θ+2-40=80cos θ-40sin θsin θ+2.(6分)直线PC 的方程为y +80=sin θ+2cos θ-1(x -40),令y =0,得x F =80cos θ-80sin θ+2+40=80cos θ+40sin θsin θ+2,(8分)所以EF 的长度为f (θ)=x F -x E =80sin θsin θ+2,θ∈⎝⎛⎭⎫0,π2.(10分)②区域Ⅳ、Ⅵ的面积之和为S 1=12×⎝ ⎛⎭⎪⎫80-80sin θsin θ+2×80= 6 400sin θ+2, 区域Ⅱ的面积为S 2=12×EF ×40sin θ=12×80sin θsin θ+2×40sin θ=1 600sin 2θsin θ+2,所以S 1+S 2=1 600sin 2θ+6 400sin θ+2⎝⎛⎭⎫0<θ<π2.(3分)设sin θ+2=t ,则2<t<3,则S 1+S 2=1 600(t -2)2+6 400t=1 600⎝⎛⎭⎫t +8t -4≥1 600(28-4)=6 400(2-1), 当且仅当t =22,即sin θ=22-2时等号成立.所以休闲区域Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ的面积S 1+S 2的最小值为6 400(2-1)m 2. 故当sin θ=22-2时,绿化区域Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ的面积之和最大.(16分)19. 解析:(1) 因为f′(x)=e x +(x +a)e x =(x +a +1)e x .令f′(x)=0,解得x =-a -1. f(x),f ′(x)随x 的变化列表如下:所以当x =-a -1时,f(x)取得极小值.(2分) 因为g′(x)=3x 2+2ax +b ,由题意可知 g ′(-a -1)=0,且Δ=4a 2-12b>0, 所以3(-a -1)2+2a(-a -1)+b =0, 化简得b =-a 2-4a -3.(4分)由Δ=4a 2-12b =4a 2+12(a +1)(a +3)>0得a ≠-32,所以b =-a 2-4a -3⎝⎛⎭⎫a ≠-32.(6分) (2) 因为F(x)=f(x)-g(x)=(x +a)e x -(x 3+ax 2+bx),所以F′(x)=f′(x)-g′(x)=(x +a +1)e x -[3x 2+2ax -(a +1)(a +3)] =(x +a +1)e x -(x +a +1)(3x -a -3) =(x +a +1)(e x -3x +a +3).(8分)记h(x)=e x -3x +a +3,则h′(x)=e x -3, 令h′(x)=0,解得x =ln 3.h(x),h ′(x)随x 的变化列表如下:所以当x =ln 3时,h(x)取得极小值,也是最小值, 此时h(ln 3)=eln 3-3ln 3+a +3=6-3ln 3+a =3(2-ln 3)+a =3ln e 23+a>a>0.(10分)令F′(x)=0,解得x =-a -1.F(x),F ′(x)随x 的变化列表如下:所以当x =-a -1时,F(x)取得极小值,也是最小值,所以M(a)=F(-a -1)=(-a -1+a)e -a -1-[(-a -1)3+a(-a -1)2+b(-a -1)]=-e -a -1-(a +1)2(a +2).(12分)令t =-a -1,则t<-1,记m(t)=-e t -t 2(1-t)=-e t +t 3-t 2,t<-1,则m′(t)=-e t +3t 2-2t ,t<-1.因为-e -1<-e t <0,3t 2-2t>5,所以m′(t)>0,所以m(t)单调递增.(14分)所以m(t)<-e -t -2<-13-2=-73, 所以M(a)<-73.(16分) 20. 解析:(1) 当n 为奇数时,a n +1-a n =2(n +1)-1-(2n -1)=2>0,所以a n +1≥a n .(2分) a n -2+a n +2=2(n -2)-1+2(n +2)-1=2(2n -1)=2a n ;(4分)当n 为偶数时,a n +1-a n =2(n +1)-2n =2>0,所以a n +1≥a n .a n -2+a n +2=2(n -2)+2(n +2)=4n =2a n .所以数列{a n }是“R(2)数列”.(6分)(2) 由题意可得b n -3+b n +3=2b n ,则数列b 1,b 4,b 7,…是等差数列,设其公差为d 1,数列b 2,b 5,b 8,…是等差数列,设其公差为d 2,数列b 3,b 6,b 9,…是等差数列,设其公差为d 3.(8分)因为b n ≤b n +1,所以b 3n +1≤b 3n +2≤b 3n +4,所以b 1+nd 1≤b 2+nd 2≤b 1+(n +1)d 1,所以n(d 2-d 1)≥b 1-b 2,①n(d 2-d 1)≤b 1-b 2+d 1.②若d 2-d 1<0,则当n>b 1-b 2d 2-d 1时,①不成立; 若d 2-d 1>0,则当n>b 1-b 2+d 1d 2-d 1时,②不成立. 若d 2-d 1=0,则①和②都成立,所以d 1=d 2.同理得d 1=d 3,所以d 1=d 2=d 3,记d 1=d 2=d 3=d.(12分)设b 3p -1-b 3p -3=b 3p +1-b 3p -1=b 3p +3-b 3p +1=λ,则b 3n -1-b 3n -2=b 3p -1+(n -p)d -[b 3p +1+(n -p -1)d]=b 3p -1-b 3p +1+d =d -λ.(14分)同理可得b 3n -b 3n -1=b 3n +1-b 3n =d -λ,所以b n +1-b n =d -λ.所以{b n }是等差数列.(6分)另解:λ=b 3p -1-b 3p -3=b 2+(p -1)d -[b 3+(p -2)d]=b 2-b 3+d ,λ=b 3p +1-b 3p -1=b 1+pd -[b 2+(p -1)d]=b 1-b 2+d ,λ=b 3p +3-b 3p +1=b 3+pd -(b 1+pd)=b 3-b 1,以上三式相加可得3λ=2d ,所以λ=23d ,(12分) 所以b 3n -2=b 1+(n -1)d =b 1+(3n -2-1)d 3, b 3n -1=b 2+(n -1)d =b 1+d -λ+(n -1)d =b 1+(3n -1-1)d 3, b 3n =b 3+(n -1)d =b 1+λ+(n -1)d =b 1+(3n -1)d 3, 所以b n =b 1+(n -1)d 3,所以b n +1-b n =d 3, 所以数列{b n }是等差数列.(16分)21. A . 解析:延长PT 交⊙O 2于点C ,连结O 1P ,O 2C ,O 1O 2,则O 1O 2过点T.由切割线定理得PM 2=PC·PT =3.因为∠O 1TP =∠O 2TC ,△O 1TP 与△O 2TC 均为等腰三角形,(5分)所以△O 1TP ∽△O 2TC ,所以PT CT =PO 1CO 2=2, 所以PT PC =23,即PC =32PT. 因为PC·PT =32PT ·PT =3,所以PT = 2.(10分) B . 解析:由已知得⎣⎢⎡⎦⎥⎤1x 02⎣⎢⎡⎦⎥⎤01=⎣⎢⎡⎦⎥⎤x 2=λ⎣⎢⎡⎦⎥⎤01, 所以⎩⎪⎨⎪⎧λ=2,x =0,所以A =⎣⎢⎡⎦⎥⎤1002.(4分) 设A -1=⎣⎢⎡⎦⎥⎤a b c d , 则AA -1=⎣⎢⎡⎦⎥⎤1002⎣⎢⎡⎦⎥⎤a b c d =⎣⎢⎡⎦⎥⎤1001, 即⎣⎢⎡⎦⎥⎤a b2c 2d =⎣⎢⎡⎦⎥⎤1001, 所以a =1,b =c =0,d =12, 所以λ=2,A -1=⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤10012.(10分) C. 解析:曲线⎩⎪⎨⎪⎧x =t -1,y =t 2-1的普通方程为y =x 2+2x .(4分) 联立⎩⎪⎨⎪⎧y =x ,y =x 2+2x ,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =0或⎩⎪⎨⎪⎧x =-1,y =-1,(8分)所以A (0,0),B (-1,-1), 所以AB =(-1-0)2+(-1-0)2= 2.(10分)D. 解析:因为a >1,b >1,所以b 2a -1+4(a -1)≥4b ,a 2b -1+4(b -1)≥4a .(4分) 两式相加b 2a -1+4(a -1)+a 2b -1+4(b -1)≥4b +4a , 所以b 2a -1+a 2b -1≥8.(8分) 当且仅当b 2a -1=4(a -1)且a 2b -1=4(b -1)时,等号成立, 即当a =b =2时,b 2a -1+a 2b -1取得最小值为8.(10分) 22. 解析:以{AB →,AD →,AP →}为正交基底,建立如图所示的空间直角坐标系Axyz.则A(0,0,0),B(4,0,0),C(4,2,0),D(0,4,0),P(0,0,4).(1) 由题意可知,DP →=(0,-4,4),DC →=(4,-2,0).设平面PCD 的法向量为n 1=(x ,y ,z ),则⎩⎪⎨⎪⎧n 1·DP →=0,n 1·DC →=0,即⎩⎪⎨⎪⎧-4y +4z =0,4x -2y =0. 令x =1,则y =2,z =2.所以n 1=(1,2,2).(3分)平面ACD 的法向量为n 2=(0,0,1),所以|cos 〈n 1,n 2〉|=|n 1·n 2||n 1||n 2|=23, 所以二面角PCDA 的余弦值为23.(5分)(2) 由题意可知,PC →=(4,2,-4),DC →=(4,-2,0).设PH →=λPC →=(4λ,2λ,-4λ),则DH →=DP →+PH →=(4λ,2λ-4,4-4λ).(7分)因为DC =DH ,所以(4λ)2+(2λ-4)2+(4-4λ)2=20,化简得3λ2-4λ+1=0,所以λ=1或λ=13. 因为点H 异于点C ,所以λ=13.(10分) 23. 解析:①当n =1时,等式右边=sin ⎝⎛⎭⎫1+12x 2sin 12x -12=sin ⎝⎛⎭⎫1+12x -sin ⎝⎛⎭⎫1-12x 2sin 12x = 12sin 12x ×[(sin x cos 12x +cos x sin 12x)-(sin x cos 12x -cos x sin 12x)] =cos x =等式左边,等式成立.(2分)②假设当n =k 时等式成立,即cos x +cos 2x +cos 3x +…+cos kx =sin ⎝⎛⎭⎫k +12x 2sin 12x -12. 那么,当n =k +1时,有cos x +cos 2x +cos 3x +…+cos kx +cos (k +1)x=sin ⎝⎛⎭⎫k +12x 2sin 12x -12+cos (k +1)x =12sin 12x ×{sin ⎣⎡⎦⎤(k +1)x -12x +2sin 12x ·cos (k +1)x}-12 =12sin 12x ×[sin (k +1)x cos 12x -cos (k +1)x sin 12x +2sin 12x cos (k +1)x]-12 =sin (k +1)x cos 12x +cos (k +1)x sin 12x 2sin 12x -12 =sin ⎝⎛⎭⎫k +1+12x 2sin 12x -12. 这就是说,当n =k +1时等式也成立.根据①和②可知,对任何n ∈N *等式都成立.(6分)(2) 由(2)可知,cos x +cos2x +cos3x +…+cos2 018x =sin ⎝⎛⎭⎫2 018+12x 2sin 12x -12, 两边同时求导,得-sin x -2sin2x -3sin3x -…-2 018sin2 018x=12sin 212x ×[(2 018+12)cos(2 018+12)x sin 12x -12sin ⎝⎛⎭⎫2 018+12x cos 12x ],(8分) 所以-sin π6-2sin 2π6-3sin 3π6-…-2 018sin 2 018π6=12sin 2π12×[⎝⎛⎭⎫2 018+12cos ⎝⎛⎭⎫2 018+12π6sin π12-12sin ⎝⎛⎭⎫2 018+12π6cos π12]= 2 0152-3, 所以sin π6+2sin 2π6+3sin 3π6+4sin 4π6+…+2 018sin 2 018π6=3-2 0152.(10分)。

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