21届河北省高三年级11月份联合考试
数学
考生注意:
1.本试卷共150分.考试时间120分钟. 2.请将各题答案填写在答题卡上.
3.本试卷主要考试内容:集合与常用逻辑用语,函数,导数,三角函数,向量,数列,不等式,立体几何.
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{ln(2)0}A x x =-,{
}
2
2950B x x x =--<,则A B ?=( ) A .(2,5) B .[2,5) C .[3,5) D .(3,5)
2.在公比为q 的正项等比数列{}n a 中,已知1339,210a a a q =+=,则q =( ) A .2 B .3 C .4 D .5 3.函数1()1f x x =+
的图象在点11,22f ??
?? ? ?????
处的切线斜率为( ) A .4 B .4- C .2 D .2-
4.设,x y ∈R ,则“1x 且1y ”是“2
2
1x y +≥”的( )
A .充分不必要条件
B .必要不充分条件
C .充要条件
D .既不充分也不必要条件 5.在正方体1111ABCD A B C D -中,P 是正方形11CDD C 的中心,点Q 在线段1AA 上,且11
3
AQ AA =,E 是BC 的中点,则异面直线,PQ DE 所成角的大小为( ) A .30° B .45° C .60° D .90°
6.已知
2sin 22sin 1
,(0,)1tan 3
αααπα+=-∈+,则cos sin αα-=( )
A .3-
B .3
C .3-
D .3
7.如图,战国商鞅铜方升是公元前344年商鞅督造的标准量器.秦始皇统中国后,仍以商鞅所规定的制度
和标准统一全国的度量衡.经测量,该铜方升内口(长方体)深1寸,内口长是宽的1.8倍,内口的表面积(不含上底面)为33平方寸,则该铜方升内口的容积为( )
A .5.4立方寸
B .8立方寸
C .16立方寸
D .16.2立方寸
8.已知ABC 所在的平面内一点P (点P 与点A ,B ,C 不重合),且523AP PO OB OC =++,则ACP 与BCP 的面积之比为( )
A .2:1
B .3:1
C .3:2
D .4:3
二、选择题:本大题共4小题,每小题5分,共20分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得5分,有选错的得0分,部分选对的得3分.
9.已知函数()cos()0,||2f x x πω?ω??
?
=+><
??
?
,
其图象相邻两条对称轴之间的距离为4
π,且直线12x π
=
是其中一条对称轴,则下列结论正确的是( ) A .函数()f x 的最小正周期为
2
π
B .3182f π??=-
?
??
C .函数()f x 在区间,612ππ??
-
????
上单调递增 D .点7,024π??
-
???
是函数()f x 图象的一个对称中心 10.下列函数有两个零点的是( ) A .()e 1x
f x x =--B .1
()|1|12
f x x x =+-
- C .3
2
()331f x x x x =++-D .()ln 2f x x x =-+
11.斐波那契螺线又叫黄金螺线,广泛应用于绘画、建筑等,这种螺线可以按下列方法画出:如图,在黄
金矩形12AB ABCD BC
??
=
???中作正方形ABFE ,以F 为圆心,AB 长为半径作弧BE ;然后在黄金矩形
CDEF 中作正方形DEHG ,以H 为圆心,DE 长为半径作弧EG ;……;如此继续下去,这些弧就连接
成了斐波那契螺线.记弧,,BE EG GI 的长度分别为l ,m ,n ,则下列结论正确的是( )
A .l m n =+
B .2m l n =?
C .2m l n =+
D .
111
m l n
=+ 12.设0.34log 0.5,log 0.5a b ==,则下列结论正确的是( ) A .0ab C .2(1)ab a + 22 116a b +> 三、填空题:本大题共4小题,每小题5分,共20分. 13.已知正数a ,b 满足1ab =,则49a b +的最小值为______. 14.在ABC 中,90,3,2,C AC BC D ? ∠===为BC 的中点,E ,F 都在线段AB 上,且AE EF FB ==, 则DE CF ?=_______. 15.如图,已知正方体1111ABCD A B C D -的棱长为3,点H 在棱1AA 上,且11HA =,P 是侧面11BCC B 内 一动点,HP =CP 的最小值为_______. 16.已知数列{}n a 满足{}1 112,(1) ,n n n n a a a n a ++=+-=的前n 项和为n S ,则61S =______. 四、解答题:本大题共6小题,共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤. 17.(10分) 在①224,6n n a a S +-==,②353516,42a a S S +=+=,③222n n S a n =+三个条件中任选一个补充在下面的问题中,并加以解答. 问题:设等差数列{}n a 的前n 项和为n S ,__________,求数列1n S ?? ???? 的前n 项和. 注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分. 18.(12分) 已知函数()sin()(0,0,0)f x A x A ω?ω?π=+>><<的部分图象如图所示. (1)求函数()f x 的解析式; (2)当91,22x ?? ∈-???? 时,求函数()(3)y f x x =++的最值. 19.(12分) 在直四棱柱1111ABCD A B C D -中,底面ABCD 为正方形,124AA AB ==,M ,N ,P 分别是11,,AD DD CC 的中点. (1)证明:平面//MNC 平面1AD P . (2)求直线DP 与平面MNC 所成角的正弦值. 20.(12分) 如图,在三棱锥A BCD -中,1 22 AB AD CD BC === =,E 为BC 的中点BD CD ⊥,且AE =. (1)证明:平面ACD ⊥平面ABD . (2)求平面ABC 与平面ACD 所成锐二面角的余弦值. 21.(12分) 已知函数()|3|f x x a x =++,[1,2]x ∈,1 ()42 1x x g x a +=+?+,[1,2]x ∈. (1)若3,()a f x -在[1,2]上的最大值与最小值之和为10,求a 的值; (2)若对任意的1[1,2]x ∈,总存在2[1,2]x ∈,能使()()120f x g x +,求实数a 的取值范围. 22.(12分) 已知函数2 ()e x f x ax =-. (1)设函数()()g x f x '=,讨论()g x 的单调性; (2)当(1,)x ∈+∞时,()2 e f x > 恒成立,求a 的取值范围. 21届河北省高三年级11月份联合考试 数学参考答案 1.C 本题考查集合的运算,考查运算求解能力. 因为1{3},52A x x B x x ?? ==- <?? ? ,所以{35}A B x x ?=<. 2.A 本题考查等比数列的性质,考查运算求解能力. 因为2 1329a a a ==,所以23a =.又3210a q +=,所以3210q q +=,解得2q =. 3.B 本题考查导数的几何意义,考查运算求解能力. 因为1()1f x x =+ ,所以211(),42f x f x ' '??=-=- ??? . 4.A 本题考查常用逻辑用语的知识,考查推理论证能力. 因为1x 且1y 所以2 1x 且21y 1,所以2221x y +≥>;若22 1x y +,可取0,1x y ==-,不满足1 x 且1y ,所以前者是后者的充分不必要条件,选A . 5.D 本题考查异面直线所成角的大小,考查空间想象能力. 如图,在正方体1111ABCD A B C D -中,PQ 在底面ABCD 的射影为AM ,可证DE ⊥平面AMPQ ,而 PQ ?平面AMPQ ,那么DE PQ ⊥,则异面直线,PQ DE 所成角的大小为90°. 6.C 本题考查三角恒等变换,考查运算求解能力. 因为 2sin 22sin 2sin cos (cos sin )2sin cos 1tan cos sin a αααααααααα++==++,所以12sin cos 3 αα=-, 且,2παπ?? ∈ ??? ,又24(cos sin )12sin cos 3αααα-=-= ,所以cos sin αα-= 7.D 本题考查数学文化与空间几何体的表面积与体积,考查空间想象能力. 设内口宽为a 寸,则长为1.8a 寸,由2 2( 1.8) 1.833a a a ++=,整理得29281650a a +-=,解得3a =(55 9 a =- 舍去),故所求的容积为3(1.83)116.2???=立方寸. 8.A 本题考查平面向量的线性表示,考查运算求解能力. 由523AP PO OB OC =++化简得11 32 AP AB AC = +,故 2E APC P C S S =. 9.ACD 本题考查三角函数的性质,考查运算求解能力. 因为()f x 图象相邻两条对称轴之间的距离为 4 π,即()f x 的最小正周期为242π π ?=,所以4ω=,即 ()cos(4)f x x ?=+,A 正确;又直线12 x π = 是其中一条对称轴,所以 ,3 k k π ?π+=∈Z ,即 ,3 k k π?π=-∈Z ,由||2 π?<,得3 π?=-,所以()cos 43f x x π? ?=- ?? ? ,从而 33cos 8 232f πππ????=-=- ? ????? ,所以B 错误:由242,3k x k k ππππ--∈Z ,解得单调递增区间为,,26212k k k ππππ?? -+∈???? Z ,取0k =可知C 正确:由4,32x k k πππ-=-∈Z ,解得,424k x k ππ=-∈Z ,取1k =-可知D 正确. 10.BD 本题考查函数的零点,考查数形结合的数学思想. 对于选项A ,函数x y e =与1y x =+的图象相切于点(0,1),因此()1x f x e x =--只有一个零点:对于选项B ,画出|1|y x =+和1 12 y x = +的图象(图略)可知它们有两个交点;对于选项C ,22()3633(1)0f x x x x '=++=+≥,所以()f x 在(,)-∞+∞上单调递增,所以()f x 在(,)-∞+∞上最多 只有一个零点;对于选项D ,因为1()x f x x ' -= ,易知()f x 在(0,1)上单调递增,在(1,)+∞上单调递减,所以max ()(1)1f x f ==,所以()f x 有两个零点.故答案为BD . 11.AB 本题考查弧长的计算,考查运算求解能力. 不妨设1AB = ,则2BC =,所以121)4l π= ??-=.因为3ED = 1(3 2(342m ππ-= ??-=.同理可得14)24)42 n π π=??=.所以2111 ,,2, l m n m l n m l n m l n =+=?≠+≠+,所以A ,B 正确,C ,D 错误. 12.ABD 本题考查指数、对数的运算及比较大小,考查推理论证能力. 易知0,0a b ><,所以A 正确:因为 0.50.50.511log 0.3log 4log 1.20a b +=+=<,即0a b ab +<,又0ab <,所以0a b +>,B 正确;又 0.5411log 0.31,log 0.52b a =>==-,所以1111 22 b a a +=->,从而 2(1)ab a +>,C 错误;又 ()()22 60.50.52222 1110log 0.3log 44log log 263a b +=+>>=,可知D 正确,综上,A ,B ,D 正确,C 错误. 13.12本题考查均值不等式的知识,考查运算求解能力. 4924912a b a b +?==. 14. 14 9 本题考查平面向量的数量积,考查运算求解能力. 如图,建立直角坐标系xOy ,则2414(0,1),2,,1,,2,,(1,)3333 D E F DE CF ??????=-= ? ? ?? ??? ? ? ,所以 414299 DE CF ?=- =. 152本题考查立体几何的有关知识,考查空间想象能力. 如图,作1HG BB ⊥交1BB 于点G ,则11B G =.因为HP =2GP =,所以点P 的轨迹是以G 为圆心,2为半径的圆弧,所以CP 的最小值为22CG -=-. 16.962本题考查数列的有关知识,考查逻辑推理能力. 由题知,当n 为奇数时,1n n a a n ++=,于是1234561,3,5,a a a a a a +=+=+=, 所以606030 135599002 S ?=+++ += =.又因为当n 为偶数时,1n n a a n +-=,且11n n a a n -+=-, 所以两式相加可得1121n n a a n +-+=-,于是3123n n a a n +++=+两式相减得314n n a a +--=.所以 61215462a =+?=,故6190062962S =+=. 17解:选① 由24n n a a +-=,可知数列{}n a 的公差为2, 2分 又26S =,可得1126a a ++=,得12a =, 4分 所以2n a n =,2n S n n =+. 6分 可知 211111(1)1 n S n n n n n n ===-+++, 8分 数列1n S ???? ?? 的前n 项和为111 111 1122311 n n n -+-++ -=-++. 10分 选② 设数列{}n a 的公差为d ,则由353516,42a a S S +=+=,得112616, 81342, a d a d +=?? +=? 2分 解得12, 2, a d =?? =? 4分 所以2n a n =,2n S n n =+, 6分 可知 211111(1)1 n S n n n n n n ===-+++, 8分 数列1n S ???? ?? 的前n 项和为111 111 1122311 n n n -+-++ -=-++. 10分 选③ 当1n =时,12a =, 2分 当2n =时,2228S a =+,解得2d =, 4分 所以22,n n a n S n n ==+, 6分 可知 211111 (1)1 n S n n n n n n ===-+++, 8分 数列1n S ??? ? ?? 的前n 项和为111 111 1122311 n n n -+-++ -=-++. 10分 评分细则: (1)不管补充的条件是哪个,只要算出22,n n a n S n n ==+这一步都得6分;写出111 1 n S n n =-+累计得8分,直到算出最后的正确答案得10分. (2)其他解法根据评分标准依步骤给分. 18.解:(1)由图可知,3, 34T A ==,所以26 T ππω==, 2分 所以()3sin 6f x x π??? =+ ??? . 因为332f ??= ??? ,所以32,622k k ππ?π?+=+∈Z ,则2,4k k π?π=+∈Z . 4分 因为0?π<<,所以4 π ?= . 5分 故()3sin 6 4f x x π π??=+ ???. 6分 (2)函数()(3)3sin (3)646 4y f x x x x πππ π????=++=++++ ??????? 7 3sin 6sin 64646 12x x x πππππ π??????=?+++=+ ? ? ???????. 9分 因为91,22x ??∈- ????,所以72,61263x ππππ?? +∈-???? . 10分 所以当 76 122x π ππ+ =,即1 2 x =-时,y 取最大值6; 当 76 126x π ππ+ =-,即9 2 x =-时,y 取最小值3-. 12分 评分细则: ()第一问中,写出6 π ω= 得2分,写出2,4 k k π ?π= +∈Z ,累计得4分,求出4 π ?= ,累计得5分, 正确写出函数的解析式累计得6分; (2)第二问中,写出76sin 612y x ππ??=+ ???,累计得9分,写出72,61263x ππππ?? +∈-???? ,累计得10分,最后正确求出结果得满分; (3)其他情况根据评分标准酌情给分. 19.(1)证明:因为M ,N ,P 分别是11,,AD DD CC 的中点, 所以11//,//MN AD CN PD . 1分 又1AD ?平面MNC ,MN ?平面MNC , 所以1//AD 平面 MNC , 3分 同理1//PD 平面MNC , 4分 又111AD PD D ?=, 所以平面//MNC 平面1AD P . 5分 (2)解:以D 为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系D xyz -,则(0,0,0)D ,(0,2,2)P ,(1,0,0)M ,(0,0,2)N ,(0,2,0)C , (0,2,2),(1,0,2),(1,2,0)DP MN MC ==-=-. 6分 设平面 MNC 的法向量为(,,)n x y z =, 则20, 20, MN n x z MC n x y ??=-+=???=-+=?? 8分 令1z =,得(2,1,1)n =. 9分 设直线DP 与平面MNC 所成角为θ, 则||3 sin |cos ,|3 ||||DP n DP n DP n θ?== =, 11分 所以直线DP 与平面MNC 所成角的正弦值为3 , 12分 评分细则: (1)第一问中,也可以先建立空间直角坐标系,用向量方法证明,不管用哪种方法,证出得5分; (2)第二问中,建立空间直角坐标系,写出相关点的坐标和相关向量的坐标,得1分,计算出平面的法向量得3分,整个题解答完全正确得满分; (3)若用传统做法,作出直线与平面所成的角得1分,简单证明得2分,整个题解答完全正确得满分. 20.(1)证明:取BD 的中点为O ,连接OA ,OE , 因为,4,2BD CD BC CD ⊥==, 所以BD OB == 1分 又2AB AD = =,所以BD AO ⊥,且1AO =. 2分 在AOE 中,1 1,2 EO CD AE = == 所以222AO OE AE +=,即OE AO ⊥,从而CD AO ⊥, 3分 又,CD BD BD AO O ⊥?=,所以CD ⊥平面ABD . 4分 因为CD ?平面ACD ,所以平面ACD ⊥平面ABD . 5分 (2)解:由(1)知OB ,OE ,OA 两两垂直,如图,分别以OB ,OE ,OA 的方向为x ,y ,z 轴正方 向建立空间直角坐标系O xyz -,则B ,(C ,(D ,(0,0,1)A , (1)AC =--,(BC =-. 6分 设(,,)m x y z =是平面ABC 的法向量,可得20, 20, y z y ?+-=??-+=??令1x = ,得(1,3,m =. 8分 设()111,,n x y z =是平面ACD 的法向量,因为(0,2,0),(3,2,1)DC AC ==- -, 则111120, 20, y y z =???+-=??令 11x =,得(1,0,n =.10分 设平面ABC 与平面ACD 所成的锐二面角为θ ,则1cos |cos ,|7m m θ=??= =ABC 与平面ACD . 12分 评分细则: (1)第一问中,也可以先建立空间直角坐标系,用向量方法证明,不管用哪种方法,证出得5分; (2)第二问中,建立空间直角坐标系,写出相关点的坐标,得1分,计算出相关向量坐标,得1分,计算出平面的法向量各得2分,整个题完全正确得满分; (3)若用传统做法,作出二面角的平面角得1分,简单证明得2分,整个题解答完全正确得满分. 21.解:(1)因为3a -,33x , 所以30x a +≥.从而()4f x x a =+. 2分 由于()f x 在[1,2]上是增函数,所以(1)(2)10f f +=, 即4810a a +++=,解得1a =-, 4分 (2)由题知min max ()()0f x g x +. 5分 易知()|3|f x x a x =++在,3a ? ?-∞- ?? ?上单调递减,在,3a ?? -+∞ ??? 上单调递增. 6分 令2x t =,则当[1,2]x ∈时,[2,4]t ∈,且1 242 121x x y a t at +=+?+=++. 7分 若记2 ()21h t t at =++,[2,4]t ∈,则max max ()()h t g x =,且知函数()h t 的开口向上,对称轴是 t a =-. 8分 ①当3a -,即3a ≥-时,min ()(1)|3|14f x f a a ==++=+,max ()(2)178g x g a ==+, 所以41789210a a a +++=+,解得73a - ,又因为3a -,所以7 3 a -; 9分 ②当6a -≥,即6a -时,min ()(2)|6|24f x f a a ==++=--,max ()(1)54g x g a ==+, 所以454310a a a --++=+,解得1 3 a -,又因为6a -,所以此时a 无解; 10分 ③当36a <-<,即63a -<<-时,min ()33a a f x f ??=- =- ??? ,max ()(1)54g x g a ==+, 所以11545033a a a - ++=+≥,解得15 11 a -,又因为63a -<<-,所以此时a 无解. 11分 综上所述,实数a 的取值范围是7,3?? -+∞???? . 12分 评分细则: (1)第一问中,会去掉绝对值得到()4f x x a =+给2分,全部正确的得4分; (2)第二问中,写到min max ()()0f x g x +这一步累计得5分,会判断()f x 的单调性,累计得6分,通过换元法写出;2 21y t at =++,累计得7分,第一次分类讨论正确写出7 3 a - ,累计得9分,第二次分类讨论判断a 无解,累计得10分,第三次分类讨论判断a 无解.累计得11分,正确写出a 的取值范围得满分; (3)其他情况根据评分标准依步骤给分. 22.解:(1)由已知得2 ()()2g x f x e ax ' ==-,所以2 ()2g x e a ' =-. 1分 ①当0a 时,()0g x ' >,()g x 在R 上单调递增. 2分 ②当0a >时,令()0g x '>,则ln2x a >;令()0g x '<,则ln2x a <. 所以()g x 在(,ln 2)a -∞上单调递减,在(ln 2,)a +∞上单调递增. 综上所述,当0a 时,()g x 在R 上单调递增; 当0a >时,()g x 在(,ln 2)a -∞上单调递减,在(ln 2,)a +∞上单调递增. 4分 (2)()22,(1,)2x x e f x e ax x a x x ' ??=-=-∈+∞ ??? . 令()0f x ' =,得2x e a x =. 5分 设()2x e h x x =,则2 (1)()2x x e h x x ' -=. 6分 当1x >时,()0h x ' >,()h x 在(1,)+∞上单调递增,所以()h x 的值域是,2e ?? +∞ ??? . 7分 当2 e a 时,()0f x '=没有实根,()0f x ' >,()f x 在(1,)+∞上单调递增, 所以()(1)2 e f x f e a >=-,符合题意. 9分 当2e a > 时,(1)2 e h a =<, 所以()h x a =有唯一实根()001x x >,即()0f x ' =有唯一实根0x , 10分 当()01,x x ∈时,()0,()f x f x ' <在()01,x 上单调递减, 所以()(1)2 e f x f e a <=-< ,不符合题意. 11分 综上所述,2e a ,即a 的取值范围是,2e ? ?-∞ ?? ?. 12分 评分细则: (1)第一问中,求出()2x g x e a '=-得1分,正确讨论0a 的情形得1分,正确讨论0a >的情形累计得4分: (2)第二问中,只要得到2(1)()2x x e h x x ' -=,得2分,求出()h x 的值域是,2e ?? +∞ ? ?? ,得1分,讨论2e a 的情形.累计得9分,讨论2 e a > 的情形,累计得11分.正确解完本题得满分; (3)采用其他方法,参照本评分标准依步骤给分.