北京市朝阳区高三年级第一次综合练习
数学学科测试(理工类)2013.4
一、选择题:本大题共 8 小题,每小题 5 分,共 40 分. (1) i 为虚数单位,复数 A.
1 2
1 的虚部是 1? i 1 B. ? 2
C. ?
1 i 2
D.
1 i 2
(2)已知集合 M ? x ?2 ? x ? 3 , N ? x lg( x ? 2) ? 0 ,则 M ? N ? A. (?2, ??) B. (?2,3) C.
?
?
?
?
(?2, ?1]
D. [?1,3)
(3)已知向量 OA ? ? 3, ?4 ? , OB ? ? 6, ?3? , OC ? ? 2m, m ? 1? .若 AB / /OC ,则实数 m 的值为 A. ?3 B. ?
??? ?
??? ?
????
??? ?
??? ?
1 7
C. ?
3 5
D.
3 5
(4) 在极坐标系中,直线 ? cos ? ? 大小为 A.
1 与曲线 ? ? 2cos ? 相交于 A, B 两点, O 为极点,则 ?AOB 的 2
C.
? 3
B.
? 2
?? 3
D.
?? 6
(5)在下列命题中, ①“ ? ?
3
? ”是“ sin ? ? 1”的充要条件; 2
1 1 1
②(
x 1 4 ? ) 的展开式中的常数项为 2 ; 2 x
③设随机变量 ? ~ N (0,1) ,若
2
2
侧视图
P(? ? 1) ? p ,则 P(?1 ? ? ? 0) ?
其中所有正确命题的序号是 A.② B.③ C.②③ D.①③
1 ? p. 2
正视图
2 2
俯视图
(6)某个长方体被一个平面所截,得到的几何体的三 视图如图所示,则这个几何体的体积为 A. 4 B. 4 2 C. 6 2 D. 8
( 7 )抛物线 y ? 2 px ( p > 0 )的焦点为 F ,已知点 A , B 为抛物线上的两个动点,且满足
2
?AFB ? 120? .过弦 AB 的中点 M 作抛物线准线的垂线 MN ,垂足为 N ,则
3 3 2 3 3
*
| MN | 的最大值为 | AB |
A.
B. 1
C.
D. 2
*
(8)已知函数 f ( x) ? 2 x ? 1, x ? N .若 ?x0 , n ? N ,使 f ( x0 ) ? f ( x0 ? 1) ?? ? f ( x0 ? n) ? 63成 立,则称 ( x0 , n) 为函数 f ( x) 的一个“生成点”.函数 f ( x) 的“生成点”共有 A. 1 个 B .2 个 C .3 个 二、填空题:本大题共 6 小题,每小题 5 分,共 30 分. (9)在等比数列 ? an ? 中, 2a3 ? a2 a4 ? 0 ,则 a3 ? 数列 ?bn ? 的前 5 项和等于 . D .4 个 , ?bn ? 为等差数列,且 b3 ? a3 ,则
(10)在 ?ABC 中, a ,b , c 分别为角 A , B ,C 所对的边.已知角 A 为锐角,且 b ? 3a sin B , 则 tan A ? . (11)执行如图所示的程序框图,输出的结果 S= . 开始
C D O A
i=0
S=0
S=S+2i-1
i=i+2
B
i≥6 (12)如图,圆 O 是 ?ABC 的外接圆,过点 C 作圆 O 的切 线交 BA 的延长线于点 D .若 CD ? 3 , 则线段 AD 的长是 AB ? AC ? 2 , 半径是 . 结束 (13)函数 f ( x) 是定义在 R 上的偶函数,且满足 ; 圆O 的 输出 S 是 否
f ( x ? 2) ? f ( x) .当 x ? [0,1] 时,f ( x) ? 2 x .若在区间 [?2,3] 上方程 ax ? 2a ? f ( x) ? 0 恰有
四个不相等的实数根,则实数 a 的取值范围是
2
.
2
(14)在平面直角坐标系 xOy 中,已知点 A 是半圆 x ? 4 x ? y ? 0( 2 ≤ x ≤ 4 )上的一个动点, 点 C 在线段 OA 的延长线上. 当 OA ? OC ? 20 时, 则点 C 的纵坐标的取值范围是
??? ? ??? ?
.
三、解答题:本大题共 6 小题,共 80 分. (15) (13 分)已知函数 f ( x) ?
3 ?x 1 sin ? x ? sin 2 ? ( ? ? 0 )的最小正周期为 ? . 2 2 2
(Ⅰ)求 ? 的值及函数 f ( x) 的单调递增区间; (Ⅱ)当 x ? [0, ] 时,求函数 f ( x) 的取值范围.
? 2
(16) (13 分)盒子中装有四张大小形状均相同的卡片,卡片上分别标有数字 ?1, 0, 1, 2 .称“从盒中 随机抽取一张,记下卡片上的数字后并放回”为一次试验(设每次试验的结果互不影响) . (Ⅰ)在一次试验中,求卡片上的数字为正数的概率; (Ⅱ)在四次试验中,求至少有两次卡片上的数字都为正数的概率; (Ⅲ) 在两次试验中, 记卡片上的数字分别为 ?,? , 试求随机变量 X=? ?? 的分布列与数学期望 EX .
( 17 ) ( 14 分 ) 如 图 , 在 四 棱 锥 P ? ABCD 中 , 平 面 PAC ? 平 面 ABCD, 且 PA ? AC,
PA ? AD ? 2 .四边形 ABCD 满足 BC ? AD , AB ? AD , AB ? BC ? 1 .点 E , F 分别为侧棱
PB, PC 上的点,且
PE PF ? ?? . PB PC
P
(Ⅰ)求证: EF ? 平面 PAD ;
1 时,求异面直线 BF 与 CD 所成角的余弦值; 2 (Ⅲ)是否存在实数 ? ,使得平面 AFD ? 平面 PCD ?若存在,
(Ⅱ)当 ? ? 试求出 ? 的值;若不存在,请说明理由.
E
F
A B C
D
(18) (13 分)已知函数 f ( x) ? x ? (a ? 2) x ? a ln x ? 2a ? 2 ,其中 a ? 2 .
2
(Ⅰ)求函数 f ( x) 的单调区间; (Ⅱ)若函数 f ( x) 在 ? 0, 2 ? 上有且只有一个零点,求实数 a 的取值范围.
(19) (14 分)已知中心在原点,焦点在 x 轴上的椭圆 C 过点 (1,
3 3 ) ,离心率为 ,点 A 为其右 2 2
顶点.过点 B(1 直线 AE ,AF 与直线 x ? 3 分别交于点 M , , 0) 作直线 l 与椭圆 C 相交于 E , F 两点,
N.
(Ⅰ)求椭圆 C 的方程; (Ⅱ)求 EM ? FN 的取值范围.
???? ? ????
, ,x1 0 是 ) 数 1, 2 , 3, 4 , 5 , 6 , 7 , 8的 ( 20 ) ( 13 分 ) 设 ? ? ( x1 , x2 ? , 9任 , 1意 0 一个全排列,定义
S (? ) ? ? | 2 xk ? 3xk ?1 | ,其中 x11 ? x1 .
k ?1
10
(Ⅰ)若 ? ? (10,9,8,7,6,5, 4,3, 2,1) ,求 S (? ) 的值; (Ⅱ)求 S (? ) 的最大值; (Ⅲ)求使 S (? ) 达到最大值的所有排列 ? 的个数.
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数学学科测试答案(理工类)
2013.4 一、选择题: 题号 答案 (1) A (2) D (10) (3) A (4) C (11) (5) C (12) 1, 2 (6) D (13) (7) A (8) B (14)
二、填空题: 题号 (9) 答案
2 , 10
2 4
20
2 2 ( , ) 5 3
[?5,5]
(注:两空的填空,第一空 3 分,第二空 2 分) 三、解答题: (15) (本小题满分 13 分) 解: (Ⅰ) f ( x) ?
3 1 ? cos ? x 1 sin ? x ? ? 2 2 2 3 1 sin ? x ? cos ? x 2 2
????????????????4 分 ????????????6 分
?
? ? sin(? x ? ) . 6
因为 f ( x) 最小正周期为 ? ,所以 ? ? 2 . 所以 f ( x) ? sin(2 x ? ) .
? ? ? ? ? ? 2 x ? ? 2k ? ? , k ? Z ,得 k ? ? ? x ? k ? ? . 3 6 2 6 2 ? ? 所以函数 f ( x) 的单调递增区间为[ k ? ? , k ? ? ], k ? Z . ??????8 分 3 6 ? ? ? 7? (Ⅱ)因为 x ? [0, ] ,所以 2 x ? ? [ , ?????????????10 分 ], 2 6 6 6 1 ? 所以 ? ? sin(2 x ? ) ? 1 . ???????????????12 分 2 6 ? 1 所以函数 f ( x) 在 [0, ] 上的取值范围是[ ? ,1 ]. ???????????13 分 2 2
由 2k ? ? (16) (本小题满分 13 分) 解: (Ⅰ)设事件 A:在一次试验中,卡片上的数字为正数,则
? 6
P( A) ?
2 1 ? . 4 2 1 .??????????3 分 2
答:在一次试验中,卡片上的数字为正数的概率是
(Ⅱ)设事件 B:在四次试验中,至少有两次卡片上的数字都为正数. 由(Ⅰ)可知在一次试验中,卡片上的数字为正数的概率是
0 所以 P( B) ? 1 ? [C4 ( )0 ? ( )4 ? C1 4
1 . 2
1 2
1 2
1 1 3 11 ?( ) ] ? . 2 2 16
11 .?????7 分 16
答:在四次试验中,至少有两次卡片上的数字都为正数的概率为
(Ⅲ) 由题意可知, 所以随机变量 X 的可能取值为 ?2, ?1 ?,? 的可能取值为 ?1, 0, 1, 2, , 0, 1, 2, 4 .
2 1 ? ; 4? 4 8 7 7 P( X=0) ? ? ; 4 ? 4 16 2 1 P( X =2) ? ? ; 4? 4 8 P( X= ? 2) ?
所以随机变量 X 的分布列为
2 1 ? ; 4? 4 8 2 1 P( X =1) ? ? ; 4? 4 8 1 1 P( X =4) ? ? . 4 ? 4 16 P( X= ? 1) ?
X
?2
1 8
?1
0
1
2
4
1 1 1 7 1 8 16 8 8 16 1 1 7 1 1 1 1 所以 E ( X ) = ?2 ? ? 1? ? 0 ? ? 1? ? 2 ? ? 4 ? ? .????????13 分 8 8 16 8 8 16 4
P
(17) (本小题满分 14 分) 证明: (Ⅰ)由已知, 所以 EF ? BC . 因为 BC ? AD ,所以 EF ? AD . 而 EF ? 平面 PAD , AD ? 平面 PAD , 所以 EF ? 平面 PAD . (Ⅱ)因为平面 ABCD ? 平面 PAC , 平面 ABCD ? 平面 PAC ? AC ,且 PA ? AC , 所以 PA ? 平面 ABCD . 所以 PA ? AB , PA ? AD . 又因为 AB ? AD , 所以 PA, AB, AD 两两垂直. ????????????????????5 分 ????????????????????4 分
PE PF ? ??, PB PC
如图所示,建立空间直角坐标系, 因为 AB ? BC ? 1 , PA ? AD ? 2 , 所以 A ? 0, 0, 0 ? ,B ?1, 0, 0 ? ,
z x P
C ?1,1, 0 ? , D ? 0, 2, 0 ? , P ? 0, 0, 2 ? .
当? ?
1 时, F 为 PC 中点, 2
E
F
所以 F ( ,
1 1 ,1) , 2 2
A
D C
所以 BF ? (? , ,1), CD ? (?1,1, 0) . 设异面直线 BF 与 CD 所成的角为 ? ,
??? ?
1 1 2 2
??? ?
B x
y x
1 1 | (? , ,1) ? (?1,1, 0) | ??? ? ??? ? 3 2 2 ? 所以 cos ? ?| cos? BF , CD? |? , 3 1 1 ? ?1? 2 4 4
所以异面直线 BF 与 CD 所成角的余弦值为
3 .?????????????9 分 3
??? ?
(Ⅲ)设 F ( x0 , y0 , z0 ) ,则 PF ? ( x0 , y0 , z0 ? 2), PC ? (1,1, ?2) . 由已知 PF ? ? PC ,所以 ( x0 , y0 , z0 ? 2) ? ? (1,1, ?2) ,
??? ?
??? ?
??? ?
? x0 ? ? , ? 所以 ? y0 ? ? , ? z ? 2 ? 2 ?. ? 0
所以 AF ? (? , ?, 2 ? 2 ?) .
??? ?
设平面 AFD 的一个法向量为 n1 ? ( x1 , y1 , z1 ) ,因为 AD ? ? 0, 2, 0 ? ,
????
??? ? ? ?n1 ? AF ? 0, 所以 ? ???? ? ?n1 ? AD ? 0.
即?
? ? x1 ? ? y1 ? (2 ? 2? ) z1 ? 0, 2 y1 ? 0. ?
令 z1 ? ? ,得 n1 ? (2? ? 2, 0, ? ) . 设平面 PCD 的一个法向量为 n 2 ? ( x2 , y2 , z2 ) ,因为 PD ? ? 0, 2, ?2 ? , CD ? ? ?1,1, 0 ? ,
??? ?
??? ?
??? ? ? ?n2 ? PD ? 0, 所以 ? ??? ? n ? CD ? 0. ? ? 2
即?
? 2 y2 ? 2 z2 ? 0, ? ? x2 ? y2 ? 0.
令 x2 ? 1 ,则 n 2 ? (1,1,1) . 若平面 AFD ? 平面 PCD ,则 n1 ? n 2 ? 0 ,所以 (2? ? 2) ? ? ? 0 ,解得 ? ? 所以当 ? ?
2 . 3
2 时,平面 AFD ? 平面 PCD .????????????????14 分 3
(18) (本小题满分 1 3 分) 解:函数定义域为 x x ? 0 , 且 f ?( x) ? 2 x ? (a ? 2) ? ①当 a ? 0 ,即
?
?
a (2 x ? a)( x ? 1) ? . ????2 分 x x
a ? 0 时,令 f ?( x) ? 0 ,得 0 ? x ? 1 ,函数 f ( x) 的单调递减区间为 (0,1) , 2
令 f ?( x) ? 0 ,得 x ? 1 ,函数 f ( x) 的单调递增区间为 (1, ??) .
a a ? 1 ,即 0 ? a ? 2 时,令 f ?( x) ? 0 ,得 0 ? x ? 或 x ? 1 , 2 2 a 函数 f ( x) 的单调递增区间为 (0, ) , (1, ??) . 2 a a 令 f ?( x) ? 0 ,得 ? x ? 1 ,函数 f ( x) 的单调递减区间为 ( ,1) . 2 2 a ③当 ? 1 ,即 a ? 2 时, f ?( x) ? 0 恒成立,函数 f ( x) 的单调递增区间为 (0, ??) . ?7 分 2
②当 0 ? (Ⅱ)①当 a ? 0 时,由(Ⅰ)可知,函数 f ( x) 的单调递减区间为 (0,1) , f ( x) 在 (1, 2] 单调递增. 所以 f ( x) 在 ? 0, 2 ? 上的最小值为 f (1) ? a ? 1 , 由于 f (
1 1 2 a 1 a ) ? 4 ? 2 ? 2 ? 2 ? ( 2 ? 1) 2 ? 2 ? 1 ? 0 , 2 e e e e e e
要使 f ( x) 在 ? 0, 2 ? 上有且只有一个零点, 需满足 f (1) ? 0 或 ?
? f (1) ? 0, 2 . 解得 a ? ?1 或 a ? ? ln 2 ? f (2) ? 0,
②当 0 ? a ? 2 时,由(Ⅰ)可知, (ⅰ)当 a ? 2 时,函数 f ( x) 在 (0, 2] 上单调递增;
1 4 ? ? 2 ? 0, f (2) ? 2 ? 2ln 2 ? 0 ,所以 f ( x) 在 ? 0, 2 ? 上有且只有一个零点. e8 e4 a (ⅱ)当 0 ? a ? 2 时,函数 f ( x) 在 ( ,1) 上单调递减,在 (1, 2] 上单调递增; 2 a 又因为 f (1) ? a ? 1 ? 0 ,所以当 x ? ( , 2] 时,总有 f ( x) ? 0 . 2
且 f (e ) ?
?4
因为 e
?
2a?2 a
?1? a ? 2,
所以 f (e?
2a?2 a
)?e
?
2a ?2 a
[e
?
2a ?2 a
? (a ? 2)] ? (a ln e
?
2a?2 a
? 2a ? 2) ? 0 .
a 2
所以在区间 (0, ) 内必有零点.又因为 f ( x) 在 (0, ) 内单调递增, 从而当 0 ? a ? 2 时, f ( x) 在 ? 0, 2 ? 上有且只有一个零点. 综 上 所 述 , 0?a?2 或 a ??
a 2
2 或 a ? ?1 时 , f ( x) 在 ? 0, 2 ? 上 有 且 只 有 一 个 零 ln 2
点. ??????????????????????????????????13 分 (19) (本小题满分 14 分) 解: (Ⅰ)设椭圆的方程为
x2 y 2 ? ? 1? a ? b ? 0 ? , a 2 b2
? 2 2 2 ?a ? b ? c , ? 3 ? c 依题意得 ? ? , 解得 a 2 ? 4 , b2 ? 1 . 2 ? a 3 ?1 ? 2 ?1 2 ? 4b ?a
所以椭圆 C 的方程为 (Ⅱ)显然点 A(2,0) .
x2 ? y 2 ? 1 . ??????????????????4 分 4
( 1 ) 当 直 线 l 的 斜 率 不 存 在 时 , 不 妨 设 点 E 在 x 轴 上 方 , 易 得 E (1,
3 3 ), F (1, ? ), 2 2
M (3, ?
???? ? ??? ? 3 3 ), N (3, ) ,所以 EM ? FN ? 1 . 2 2
????????????????6 分
(2)当直线 l 的斜率存在时,由题意可设直线 l 的方程为 y ? k ( x ? 1) ,显然 k ? 0 时,不符合题意. 由?
? y ? k ( x ? 1), 2 2 2 2 得 (4k ? 1) x ? 8k x ? 4k ? 4 ? 0 . 2 2 ?x ? 4 y ? 4 ? 0
设 E ( x1, y1 ), F ( x2 , y2 ) ,则 x1 ? x2 ?
8k 2 4k 2 ? 4 , x x ? . 1 2 4k 2 ? 1 4k 2 ? 1
y1 y2 ( x ? 2), y ? ( x ? 2) , x1 ? 2 x2 ? 2
直线 AE , AF 的方程分别为: y ?
令 x ? 3 ,则 M (3,
y1 y ), N (3, 2 ) . x1 ? 2 x2 ? 2
所以 EM ? (3 ? x1 ,
???? ?
???? y1 (3 ? x1 ) y (3 ? x2 ) ) , FN ? (3 ? x2 , 2 ) . ????????10 分 x1 ? 2 x2 ? 2
所以 EM ? FN ? (3 ? x1 )(3 ? x2 ) ?
???? ? ????
y1 (3 ? x1 ) y2 (3 ? x2 ) ? x1 ? 2 x2 ? 2
y1 y2 ) ( x1 ? 2)( x2 ? 2) ( x1 ? 1)( x2 ? 1) ) ( x1 ? 2)( x2 ? 2)
? (3 ? x1 )(3 ? x2 )(1 ?
? (3 ? x1 )(3 ? x2 )(1 ? k 2 ?
? [ x1 x2 ? 3( x1 ? x2 ) ? 9] ? [1 ? k 2 ?
x1 x2 ? ( x1 ? x2 ) ? 1 ] x1 x2 ? 2( x1 ? x2 ) ? 4
4k 2 ? 4 8k 2 ? ?1 2 2 4k ? 4 8k 2 4 k ? 1 4 k ? 1 ?( 2 ? 3? 2 ? 9) ? (1 ? k ? 2 ) 4k ? 4 8k 2 4k ? 1 4k ? 1 ? 2? 2 ?4 4k 2 ? 1 4k ? 1
2 2
16k 2 ? 5 ?3k 2 ?( 2 ) ? (1 ? ) 4k ? 1 4k 2 ? 16k 2 ? 5 1 . ?????????????????12 分 ? 1? 2 16k ? 4 16k 2 ? 4
2
因为 k ? 0 ,所以 16k ? 4 ? 4 ,所以 1 ?
2
???? ? ???? 16k 2 ? 5 5 5 ? ,即 EM ? FN ? (1, ) . 2 16k ? 4 4 4
综上所述, EM ? FN 的取值范围是 [1, ) . ??????????????14 分 (20) (本小题满分 13 分) 解: (Ⅰ) S (? ) ?
???? ? ????
5 4
?| 2x
k ?1
10
k
? 3xk ?1 | ? 7 ? 6 ? 5 ? 4 ? 3 ? 2 ? 1 ? 0 ? 1 ? 28 ? 57 . ??3 分
(Ⅱ)数 10,9,8,7,6,5, 4,3, 2,1 的 2 倍与 3 倍分别如下:
20,18,16,14,12,10,8,6, 4, 2, 30, 27, 24, 21,18,15,12,9,6,3
其中较大的十个数之和与较小的十个数之和的差为 203 ? 72 ? 131,所以 S (? ) ? 131 . 对于排列 ? 0 ? (1,5, 6, 7, 2,8,3,9, 4,10) ,此时 S (? 0 ) ? 131 ,
所以 S (? ) 的最大值为 131 . ???????????????????????8 分 (Ⅲ)由于数 1, 2,3, 4 所产生的 8 个数都是较小的数,而数 7,8,9,10 所产生的 8 个数都是较大的数, 所以使 S (? ) 取最大值的排列中,必须保证数 1, 2,3, 4 互不相邻,数 7,8,9,10 也互不相邻;而数
5 和 6 既不能排在 7,8,9,10 之一的后面,又不能排在 1, 2,3, 4 之一的前面.设 x1 ? 1 ,并参照下面
的符号排列 1 △○□△○□△○□△○ 其中 2,3, 4 任意填入 3 个□中,有 6 种不同的填法; 7,8,9,10 任意填入 4 个圆圈○中,共有 24 种不同的填法; 5 填入 4 个△之一中,有 4 种不同的填法; 6 填入 4 个△中,且当与 5 在同一个 △时,既可以在 5 之前又可在 5 之后,共有 5 种不同的填法,所以当 x1 ? 1 时,使 S (? ) 达到最 大值的所有排列 ? 的个数为 6 ? 24 ? 4 ? 5 ? 2880 ,由轮换性知, 使 S (? ) 达到最大值的所有排列
? 的个数为 28800 . ???????????13 分