2014年高考数学模拟试题
2014-09-09蔡勇全
蔡勇全
一、选择题(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.)
1.已知集合A={x||x-1|<2},B={x|log2x<2},则A∩B=().
A.(-1,3)B.(0,4)C.(0,3)D.(-1,4)
2.下列说法正确的是( ).
A.命题“若x=y,则sinx=siny”的逆否命题是真命题
B.函数f(x)=tanx的定义域为{x|x≠kπ,k∈Z}
C.命题“x∈R,使得x2+x+1<0”的否定是“x∈R,均有x2+x+1<0”
D.“a=2” 是“直线y=-ax+2与y=a4x-1垂直”的必要不充分条件
3.函数y=xln|x|的图象为( ).
4.已知m、n为两条不同的直线,α、β为两个不同的平面,则( ).
A.如果l⊥m,l⊥n,且m、nα,那么l⊥α
B.如果平面α内有不共线的三点到平面β的距离相等,那么α∥β
C.如果m⊥α,m⊥n,那么n∥α
D.如果m∥n,n⊥α,那么m⊥α
5.下列不等式成立的是( ).
A.tan9π8>tanπ6
B.sin(-3π10)>sin(-π5)
C.sinπ18>sinπ10
D.cos(-7π4)>cos(-23π5)
图16.执行如图1所示的程序框图(其中[x]表示不超过x的最大整数),则输出的S值为( ).
A. 7B. 6
C. 5D. 4
7.某公司生产甲、乙两种桶装产品,已知生产甲产品一桶需耗A原材料1千克、B原材料2千克;生产乙产品1桶需耗A原材料2千克、B原材料1千克.每桶甲产品的利润是300元,每桶乙产品的利润是400元.公司在生产这两种产品的计划中,要求每天消耗A、B原材料都不超过12千克.通过合理安排生产计划,从每天生产的甲、乙两种产品中,公司共可获得的最大利润是( ).
A.2200元 B.2400元
C.2600元D.2800元
8.由数字0,1,2,3,4,5组成的奇偶数字相间且无重复数字的六位数的个数是( ).
A.36B.48C.60D.72
9.F1、F2是双曲线x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的左、右焦点,以坐标原点O为圆心,|OF1|为半径的圆与该双曲线左支的两个交点分别为A、B,且△F2AB是等边三角形,则该双曲线的离心率为( ).
A.2+1B.3+1C.2+12D.3+12
10.设数集S={a,b,c,d}满足下列两个条件:
(1)x,y∈S,xy∈S;(2) x,y,z∈S,若x≠y,则xz≠yz.
现给出如下论断:①a,b,c,d中必有一个为0;②a,b,c,d中必有一个为1;③若x∈S且xy=1,则y∈S;④存在互不相等的x,y,z∈S,使得x2=y,y2=z.其中正确论断的个数是( ).
A.1 B.2C.3D.4
二、填空题:本大题共5小题,每小题5分,共25分.
11.已知i是虚数单位,x,y∈R.若x-3i=(8x-y)i,则x+y= .
12.若二项式(x+a)7的展开式中含x5项的系数为7,则实数a=.
图213.已知图2是一个空间几何体的三视图,则该几何体的体积为.
14.椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的右焦点为F,直线y=-3x与椭圆C交于A、B两点,且AF⊥BF,则该椭圆的离心率为 .
15.在直角梯形ABCD中,AB⊥AD,AD=DC=1,AB=3,动点P在以点C为圆心,且与直线BD相切的圆内运动,设AP=αAD+βAB(α,β∈R),则α+β的取值范围为.
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)在锐角三角形ABC中,a、b、c分别是角A、B、C的对边,且3a-2csinA=0.
(Ⅰ)求角C的大小;
(Ⅱ)若c=2,求a+b的最大值.
17.(本小题满分12分)某部门对当地城乡居民进行了主题为“你幸福吗?”的幸福指数问卷调查,并在已被问卷调查的居民中随机抽选部分居民参加“幸福职业”或“幸福愿景”的座谈会,被邀请的居民只能选择其中一场座谈会参加.已知A小区有1人,B小区有3人收到邀请并将参加一场座谈会,若A小区已经收到邀请的人选择参加“幸福愿景”座谈会的概率是34,B小区已经收到邀请的人选择参加“幸福愿景”座谈会的概率是12.
(Ⅰ)求A、B两个小区已收到邀请的人选择参加“幸福愿景”座谈会的人数相等的概率;
(Ⅱ)在参加“幸福愿景”座谈会的人中,记A、B两个小区参会人数的和为ξ,试求ξ的分布列和数学期望.
图318.(本小题满分12分)如图3在三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=BC=CA=AA1=2,侧棱AA1⊥面ABC,D、E分别是棱A1B1、AA1的中点,点F在棱AB上,且AF=14AB.
(Ⅰ)求证:EF∥平面BDC1;
(Ⅱ)求二面角E-BC1-D的余弦值.
19.(本小题满分12分)已知数列{an},{bn}满足:a1=0,b1=2013,且对任意的正整数n,an,an+1,bn和an+1,bn+1,bn均成等差数列.
(Ⅰ) 求a2,b2的值;
(Ⅱ)求证:{an-bn}和{an+2bn}均成等比数列;
(Ⅲ)是否存在唯一的正整数c,使得an 20.(本小题满分13分)若抛物线C的顶点在坐标原点O,其图象关于x轴对称,且经过点M(1,2). (Ⅰ)若一个等边三角形的一个顶点位于坐标原点,另外两个顶点在该抛物线上,求该等边三角形的边长; (Ⅱ)过点M作抛物线C的两条弦MA,MB,设MA,MB所在直线的斜率分别为k1,k2,当k1,k2变化且满足k1+k2=-1时,试证明直线AB恒过定点,并求出该定点坐标. 21.(本小题满分14分)已知函数f1(x)=12x2,f2(x)=alnx(其中a>0). (Ⅰ)求函数f(x)=f1(x)f2(x)的极值; (Ⅱ)若函数g(x)=f1(x)-f2(x)+(a-1)x在区间(1e,e)内有两个零点,求正实数a的取值范围; (Ⅲ)求证:当x>0时,lnx+34x2-1ex>0(其中e是自然对数的底数). 参考答案 一、CABDDADCBC 二、11.3 12.±33 13.12+16π3 14.3-1 15. (1,53) 三、解答题 16.解(Ⅰ)由3a-2csinA=0及正弦定理可得3sinA-2sinCsinA=0(sinA≠0),∴sinC=32,∵△ABC是锐角三角形,∴C=π3. (Ⅱ)∵c=2,C=π3,由余弦定理得a2+b2-2abcosπ3=4,即a2+b2-ab=4,∴(a+b)2=4+3ab≤4+3(a+b2)2,即(a+b)2≤16,∴a+b≤4,当且仅当a=b=2时取“=”,故a+b的最大值是4. 17.解(Ⅰ)记“A、B两小区已经收到邀请的人选择‘幸福愿景座谈会的人数相等”为事件A,则P(A)=(1-34)×C03(12)3+34×C13(12)3=516. (Ⅱ)随机变量ξ的可能值为0,1,2,3,4. P(ξ=0)=(1-34)×(1-12)3=132;
P(ξ=1)=34×(1-12)3+(1-34)×C13(12)3=632=316;
P(ξ=2)=34×C13(12)3+(1-34)×C23(12)3=1232=38;
P(ξ=3)=34×C23(12)3+(1-34)×(12)3=1032=516;
P(ξ=4)=34×(12)3=332.
ξ的分布列为:
ξ01234P13231638516332 ∴ξ的数学期望Eξ=0×132+1×316+2×38+3×516+4×332=94.图4
18.解(Ⅰ)证明:如图4取AB的中点M,∵AF=14AB,∴F为AM的中点,又∵E为AA1的中点,∴EF∥A1M.在三棱柱ABC-A1B1C1中,D,M分别为A1B1,AB的中点,∴A1D∥BM,且A1D=BM,则四边形A1DBM为平行四边形,∴A1M∥BD,∴EF∥BD,又∵BD平面BC1D,EF平面BC1D,∴EF∥平面BC1D.
(Ⅱ)连接DM,分别以MB、MC、MD所在直线为x轴、y轴、z轴,建立如图4的空间直角坐标系,则B(1,0,0),E(-1,0,1),D(0,0,2),C1(0,3,2),∴BD=(-1,0,2),BE=(-2,0,1),BC1=(-1,3,2).设平面BC1D的一个法向量为m=(x1,y1,z1),平面BC1E的一个法向量为n=(x2,y2,z2),则由m·BD=0及m·BC1=0得-x1+2z1=0及-x1+3y1+2z1=0,取m=(2,0,1).又由n·BE=0及n·BC1=0得-2x2+z2=0及-x2+3y2+2z2=0,取n=(1,-3,2),又由m与n的数量积公式可得cos
19.解(Ⅰ)a2=a1+b12=20132,b2=a2+b12=60394.
(Ⅱ)证明:依题意,有
an+1=an+bn2,
bn+1=an+1+bn2an+1=12an+12bn,
bn+1=14an+34bn, 因为an+1-bn+1an-bn=(12an+12bn)-(14an+34bn)an-bn=14(n∈N*),又a1-b1=-2013≠0,所以{an-bn}是首项为-2013,公比为14的等比数列.因为
an+1+2bn+1an+2bn=(12an+12bn)+2(14an+34bn)an+2bn=1,又a1+2b1=4026≠0,所以{an+2bn}是首项为4026,公比为1的等比数列.
(Ⅲ)由(Ⅱ)得an+2bn=4026,
an-bn=-20134n-1,解得an=1342-13424n-1,
bn=1342+6714n-1,显然{an}是单调递增数列,{bn}是单调递减数列,而且an<1342 6714n-1<1,于是22n-2>1342,而210=1024,212=4096,所以2n-2≥12,n≥7,即对任意的n∈N*且n≥7时,1341 综上所述,存在唯一的正整数c=1342,使得对任意的n∈N*,有an 20.解(Ⅰ)根据题意,设抛物线C的方程为y2=ax(a≠0),点M(1,2)的坐标代入该方程,得a=4,故该抛物线的方程为y2=4x. 设这个等边三角形OEF的顶点E、F在抛物线上,且坐标为(xE,yE),(xF,yF),则y2E=4xE,y2F=4xF,又|OE|=|OF|,∴x2E+y2E=x2F+y2F,即x2E-x2F+4xE-4xF=0,∴(xE-xF)(xE+xF+4)=0,因xE>0,xF>0,故xE=xF,即线段EF关于x轴对称,则∠EOx=30°,yExE=tan30°=33,即xE=3yE,代入y2E=4xE得yE=43,故等边三角形的边长为83. (Ⅱ)设A(x1,y1)、B(x2,y2),则直线MA方程y=k1(x-1)+2,MB方程y=k2(x-1)+2,联立直线MA方程与抛物线方程,得y=k1(x-1)+2, y2=4x,消去x得 k1y2-4y+8-4k1=0,∴y1=4k1-2, ① 同理,y2=4k2-2, ② 而直线AB的方程为y-y1=y2-y1x2-x1(x-x1),消去其中的x1、x2可得到y-y1=y2-y1y224-y214(x-y214),化简得y=4y1+y2x+y1y2y1+y2, ③ 由①、②得y1+y2=4·k1+k2k1k2-4=-4k1k2-4,y1y2=4[4k1k2-2(k1+k2)k1k2+1]=4(6k1k2+1),代入③,整理得k1k2(x+y+1)+6+y=0.由x+y+1=0, y+6=0可得x=5, y=-6,故直线AB恒过定点(5,-6). 21.解(Ⅰ)∵f(x)=12ax2lnx,∴f ′(x)=axlnx+12ax=12ax(2lnx+1)(x>0,a>0),由f ′(x)>0得x>e-1/2;由f ′(x)<0,得0 (Ⅱ)g(x)=12x2-alnx+(a-1)x,则g′(x)=x-ax+(a-1)=x2+(a-1)x-ax=(x+a)(x-1)x,令g′(x)=0,∵a>0,解得x=1或x=-a(舍去),当0 g(1)<0, g(1e)>0, g(e)>0,∴a>2e-12e2+2e, a<12, a>2e-e22e-2,故实数a的取值范围为(2e-12e2+2e,12). (Ⅲ)问题等价于x2lnx>x2ex-34,由(Ⅰ)知f(x)=x2lnx的最小值为-12e. 设h(x)=x2ex-34,h′(x)=-x(x-2)ex,易知h(x)在(0,2)上单调递增,在(2,+∞)上单调递减, ∴h(x)max=h(2)=4e2-34. ∵-12e-(4e2-34)=34-12e-4e2=3e2-2e-164e2=(3e-8)(e+2)4e2>0,∴f(x)min>h(x)max,从而x2lnx>x2ex-34,故当x>0时,lnx+34x2-1ex>0. (收稿日期:2014-02-04)
P(ξ=1)=34×(1-12)3+(1-34)×C13(12)3=632=316;
P(ξ=2)=34×C13(12)3+(1-34)×C23(12)3=1232=38;
P(ξ=3)=34×C23(12)3+(1-34)×(12)3=1032=516;
P(ξ=4)=34×(12)3=332.
ξ的分布列为:
ξ01234P13231638516332 ∴ξ的数学期望Eξ=0×132+1×316+2×38+3×516+4×332=94.图4
18.解(Ⅰ)证明:如图4取AB的中点M,∵AF=14AB,∴F为AM的中点,又∵E为AA1的中点,∴EF∥A1M.在三棱柱ABC-A1B1C1中,D,M分别为A1B1,AB的中点,∴A1D∥BM,且A1D=BM,则四边形A1DBM为平行四边形,∴A1M∥BD,∴EF∥BD,又∵BD平面BC1D,EF平面BC1D,∴EF∥平面BC1D.
(Ⅱ)连接DM,分别以MB、MC、MD所在直线为x轴、y轴、z轴,建立如图4的空间直角坐标系,则B(1,0,0),E(-1,0,1),D(0,0,2),C1(0,3,2),∴BD=(-1,0,2),BE=(-2,0,1),BC1=(-1,3,2).设平面BC1D的一个法向量为m=(x1,y1,z1),平面BC1E的一个法向量为n=(x2,y2,z2),则由m·BD=0及m·BC1=0得-x1+2z1=0及-x1+3y1+2z1=0,取m=(2,0,1).又由n·BE=0及n·BC1=0得-2x2+z2=0及-x2+3y2+2z2=0,取n=(1,-3,2),又由m与n的数量积公式可得cos
19.解(Ⅰ)a2=a1+b12=20132,b2=a2+b12=60394.
(Ⅱ)证明:依题意,有
an+1=an+bn2,
bn+1=an+1+bn2an+1=12an+12bn,
bn+1=14an+34bn, 因为an+1-bn+1an-bn=(12an+12bn)-(14an+34bn)an-bn=14(n∈N*),又a1-b1=-2013≠0,所以{an-bn}是首项为-2013,公比为14的等比数列.因为
an+1+2bn+1an+2bn=(12an+12bn)+2(14an+34bn)an+2bn=1,又a1+2b1=4026≠0,所以{an+2bn}是首项为4026,公比为1的等比数列.
(Ⅲ)由(Ⅱ)得an+2bn=4026,
an-bn=-20134n-1,解得an=1342-13424n-1,
bn=1342+6714n-1,显然{an}是单调递增数列,{bn}是单调递减数列,而且an<1342 6714n-1<1,于是22n-2>1342,而210=1024,212=4096,所以2n-2≥12,n≥7,即对任意的n∈N*且n≥7时,1341 综上所述,存在唯一的正整数c=1342,使得对任意的n∈N*,有an 20.解(Ⅰ)根据题意,设抛物线C的方程为y2=ax(a≠0),点M(1,2)的坐标代入该方程,得a=4,故该抛物线的方程为y2=4x. 设这个等边三角形OEF的顶点E、F在抛物线上,且坐标为(xE,yE),(xF,yF),则y2E=4xE,y2F=4xF,又|OE|=|OF|,∴x2E+y2E=x2F+y2F,即x2E-x2F+4xE-4xF=0,∴(xE-xF)(xE+xF+4)=0,因xE>0,xF>0,故xE=xF,即线段EF关于x轴对称,则∠EOx=30°,yExE=tan30°=33,即xE=3yE,代入y2E=4xE得yE=43,故等边三角形的边长为83. (Ⅱ)设A(x1,y1)、B(x2,y2),则直线MA方程y=k1(x-1)+2,MB方程y=k2(x-1)+2,联立直线MA方程与抛物线方程,得y=k1(x-1)+2, y2=4x,消去x得 k1y2-4y+8-4k1=0,∴y1=4k1-2, ① 同理,y2=4k2-2, ② 而直线AB的方程为y-y1=y2-y1x2-x1(x-x1),消去其中的x1、x2可得到y-y1=y2-y1y224-y214(x-y214),化简得y=4y1+y2x+y1y2y1+y2, ③ 由①、②得y1+y2=4·k1+k2k1k2-4=-4k1k2-4,y1y2=4[4k1k2-2(k1+k2)k1k2+1]=4(6k1k2+1),代入③,整理得k1k2(x+y+1)+6+y=0.由x+y+1=0, y+6=0可得x=5, y=-6,故直线AB恒过定点(5,-6). 21.解(Ⅰ)∵f(x)=12ax2lnx,∴f ′(x)=axlnx+12ax=12ax(2lnx+1)(x>0,a>0),由f ′(x)>0得x>e-1/2;由f ′(x)<0,得0 (Ⅱ)g(x)=12x2-alnx+(a-1)x,则g′(x)=x-ax+(a-1)=x2+(a-1)x-ax=(x+a)(x-1)x,令g′(x)=0,∵a>0,解得x=1或x=-a(舍去),当0 g(1)<0, g(1e)>0, g(e)>0,∴a>2e-12e2+2e, a<12, a>2e-e22e-2,故实数a的取值范围为(2e-12e2+2e,12). (Ⅲ)问题等价于x2lnx>x2ex-34,由(Ⅰ)知f(x)=x2lnx的最小值为-12e. 设h(x)=x2ex-34,h′(x)=-x(x-2)ex,易知h(x)在(0,2)上单调递增,在(2,+∞)上单调递减, ∴h(x)max=h(2)=4e2-34. ∵-12e-(4e2-34)=34-12e-4e2=3e2-2e-164e2=(3e-8)(e+2)4e2>0,∴f(x)min>h(x)max,从而x2lnx>x2ex-34,故当x>0时,lnx+34x2-1ex>0. (收稿日期:2014-02-04)
P(ξ=1)=34×(1-12)3+(1-34)×C13(12)3=632=316;
P(ξ=2)=34×C13(12)3+(1-34)×C23(12)3=1232=38;
P(ξ=3)=34×C23(12)3+(1-34)×(12)3=1032=516;
P(ξ=4)=34×(12)3=332.
ξ的分布列为:
ξ01234P13231638516332 ∴ξ的数学期望Eξ=0×132+1×316+2×38+3×516+4×332=94.图4
18.解(Ⅰ)证明:如图4取AB的中点M,∵AF=14AB,∴F为AM的中点,又∵E为AA1的中点,∴EF∥A1M.在三棱柱ABC-A1B1C1中,D,M分别为A1B1,AB的中点,∴A1D∥BM,且A1D=BM,则四边形A1DBM为平行四边形,∴A1M∥BD,∴EF∥BD,又∵BD平面BC1D,EF平面BC1D,∴EF∥平面BC1D.
(Ⅱ)连接DM,分别以MB、MC、MD所在直线为x轴、y轴、z轴,建立如图4的空间直角坐标系,则B(1,0,0),E(-1,0,1),D(0,0,2),C1(0,3,2),∴BD=(-1,0,2),BE=(-2,0,1),BC1=(-1,3,2).设平面BC1D的一个法向量为m=(x1,y1,z1),平面BC1E的一个法向量为n=(x2,y2,z2),则由m·BD=0及m·BC1=0得-x1+2z1=0及-x1+3y1+2z1=0,取m=(2,0,1).又由n·BE=0及n·BC1=0得-2x2+z2=0及-x2+3y2+2z2=0,取n=(1,-3,2),又由m与n的数量积公式可得cos
19.解(Ⅰ)a2=a1+b12=20132,b2=a2+b12=60394.
(Ⅱ)证明:依题意,有
an+1=an+bn2,
bn+1=an+1+bn2an+1=12an+12bn,
bn+1=14an+34bn, 因为an+1-bn+1an-bn=(12an+12bn)-(14an+34bn)an-bn=14(n∈N*),又a1-b1=-2013≠0,所以{an-bn}是首项为-2013,公比为14的等比数列.因为
an+1+2bn+1an+2bn=(12an+12bn)+2(14an+34bn)an+2bn=1,又a1+2b1=4026≠0,所以{an+2bn}是首项为4026,公比为1的等比数列.
(Ⅲ)由(Ⅱ)得an+2bn=4026,
an-bn=-20134n-1,解得an=1342-13424n-1,
bn=1342+6714n-1,显然{an}是单调递增数列,{bn}是单调递减数列,而且an<1342 6714n-1<1,于是22n-2>1342,而210=1024,212=4096,所以2n-2≥12,n≥7,即对任意的n∈N*且n≥7时,1341 综上所述,存在唯一的正整数c=1342,使得对任意的n∈N*,有an 20.解(Ⅰ)根据题意,设抛物线C的方程为y2=ax(a≠0),点M(1,2)的坐标代入该方程,得a=4,故该抛物线的方程为y2=4x. 设这个等边三角形OEF的顶点E、F在抛物线上,且坐标为(xE,yE),(xF,yF),则y2E=4xE,y2F=4xF,又|OE|=|OF|,∴x2E+y2E=x2F+y2F,即x2E-x2F+4xE-4xF=0,∴(xE-xF)(xE+xF+4)=0,因xE>0,xF>0,故xE=xF,即线段EF关于x轴对称,则∠EOx=30°,yExE=tan30°=33,即xE=3yE,代入y2E=4xE得yE=43,故等边三角形的边长为83. (Ⅱ)设A(x1,y1)、B(x2,y2),则直线MA方程y=k1(x-1)+2,MB方程y=k2(x-1)+2,联立直线MA方程与抛物线方程,得y=k1(x-1)+2, y2=4x,消去x得 k1y2-4y+8-4k1=0,∴y1=4k1-2, ① 同理,y2=4k2-2, ② 而直线AB的方程为y-y1=y2-y1x2-x1(x-x1),消去其中的x1、x2可得到y-y1=y2-y1y224-y214(x-y214),化简得y=4y1+y2x+y1y2y1+y2, ③ 由①、②得y1+y2=4·k1+k2k1k2-4=-4k1k2-4,y1y2=4[4k1k2-2(k1+k2)k1k2+1]=4(6k1k2+1),代入③,整理得k1k2(x+y+1)+6+y=0.由x+y+1=0, y+6=0可得x=5, y=-6,故直线AB恒过定点(5,-6). 21.解(Ⅰ)∵f(x)=12ax2lnx,∴f ′(x)=axlnx+12ax=12ax(2lnx+1)(x>0,a>0),由f ′(x)>0得x>e-1/2;由f ′(x)<0,得0 (Ⅱ)g(x)=12x2-alnx+(a-1)x,则g′(x)=x-ax+(a-1)=x2+(a-1)x-ax=(x+a)(x-1)x,令g′(x)=0,∵a>0,解得x=1或x=-a(舍去),当0 g(1)<0, g(1e)>0, g(e)>0,∴a>2e-12e2+2e, a<12, a>2e-e22e-2,故实数a的取值范围为(2e-12e2+2e,12). (Ⅲ)问题等价于x2lnx>x2ex-34,由(Ⅰ)知f(x)=x2lnx的最小值为-12e. 设h(x)=x2ex-34,h′(x)=-x(x-2)ex,易知h(x)在(0,2)上单调递增,在(2,+∞)上单调递减, ∴h(x)max=h(2)=4e2-34. ∵-12e-(4e2-34)=34-12e-4e2=3e2-2e-164e2=(3e-8)(e+2)4e2>0,∴f(x)min>h(x)max,从而x2lnx>x2ex-34,故当x>0时,lnx+34x2-1ex>0. (收稿日期:2014-02-04)