高三数学上学期期末测试(1)

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P＝{ x | x (x－1)≥0}，Q＝{ x | y＝ln(x－1)}，则P∩Q＝．

2．高三（1）班共有56人，学号依次为1，2，3，…，56，现用系统抽样的办法抽取一个容量为4的样本，已知学号为6，34，48的同学在样本中，那么还有一个同学的学号应为．

3．已知i是虚数单位，m∈R，且2－mi1+i是纯虚数，则(2－mi2+mi)2011＝．

4．若直线l过点A(－2，－3)，且与直线3x＋4y－3＝0垂直，则直线l的方程为．

5．设正项等比数列{an}的前n项和为Sn，且210S30＋S10＝(210+1)S20，则数列{an}的公比．

6．设函数f(x)＝x2－3x－4，x∈［－3，6］，则对任意x0∈［－3，6］，使f(x0)≤0的概率为．

7．下图伪代码运行输出的n的值是．

j1n0While j≤11jj+1

If mod(j,4)=0 thennn+1

End ifjj+1

End whilePrint nEnd

8．点A在曲线C：x2＋(y+2)2＝1上，点M(x，y)在平面区域2x－y+2≥0x+y－2≤02y－1≥0 上，则AM的最小值是．

9．设定义在R上的函数f(x)＝1|x－1|，x≠1，1，x=1. 若关于x的方程f2(x)＋bf(x)＋c＝0有3个不同的实数解x1，x2，x3，则x1＋x2＋x3＝．

10．设ABC的BC边上的高AD＝BC，a，b，c分别表示角A，B，C对应的三边，则bc＋cb的取值范围是．

11．给出下列命题，其中正确的命题是 (填序号)．

①若平面α上的直线m与平面β上的直线n为异面直线，直线l是α与β的交线，那么l至多与m，n中的一条相交；

②若直线m与n异面，直线n与l异面，则直线m与l异面；

③一定存在平面γ同时与异面直线m，n都平行．

12．在ABC中，AH为BC边上的高，tanC2＝12，则过点C，以A，H为焦点的双曲线的离心率为．

13．若不等式a＋|x2－1x|≥2|log2x|在x∈(12，2)上恒成立，则实数a的取值范围为．

14．如图放置的等腰直角三角形ABC薄片(∠ACB＝90°，AC＝2)沿x轴滚动，设顶点A(x，y)的轨迹方程是y＝f(x)，则f(x)在其相邻两个零点间的图象与x轴所围区域的面积为．

二、填空题：本大题共6小题，共计70分．请在指定区域内作答，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）

已知点A(3，0)，B(0，3)，C(cosα，sinα)，α∈(π2，3π2)．

（1）若|AC|＝|BC|，求角α的值；

（2）若AC・BC＝－1，求2sin2α+sin2α1+tanα的值．

16．（本小题满分14分）

如图，在四棱锥PABCD中，底面ABCD是菱形，∠BAD＝60°，AB＝2，PA＝1，PA平面ABCD，E是PC的中点，F是AB的中点．

（1）求证：BE∥平面PDF；

（2）求证：平面PDF平面PAB；

（3）求三棱锥PDEF的体积．

17．（本小题满分14分）

如图，在边长为10的正三角形纸片ABC的边AB，AC上分别取D，E两点，使沿线段DE折叠三角形纸片后，顶点A正好落在边BC上(设为P)，在这种情况下，求AD的最小值．

18．（本小题满分16分）

已知F是椭圆C1：x2a2+y2b2＝1的右焦点，点P是椭圆C1上的动点，点Q是圆C2：x2＋y2＝a2上的动点．

（1）试判断以PF为直径的圆与圆C2的位置关系；

（2）在x轴上能否找到一定点M，使得QFQM＝e (e为椭圆的离心率)？若存在，求出点M的坐标；若不存在，请说明理由．

19．（本小题满分16分）

已知函数f(x)＝3xa＋3(a－1)x，a≠0且a≠1．

（1）试就实数a的不同取值，写出该函数的单调增区间；

（2）已知当x＞0时，函数在(0，6)上单调递减，在(6，+∞)上单调递增，求a的值并写出函数的解析式；

（3）记（2）中的函数图象为曲线C，试问是否存在经过原点的直线l，使得l为曲线C的对称轴？若存在，求出直线l的方程；若不存在，请说明理由．

20．（本小题满分16分）

已知数列{an}满足an+1＋an＝4n－3(n∈N)．

（1）若数列{an}是等差数列，求a1的值；

（2）当a1＝2时，求数列{an}的前n项和Sn；

（3）若对任意n∈N，都有a2n+a2n+1an+an+1≥5成立，求a1的取值范围．

附加题

21.【选做题】在下面A、B、C、D四个小题中只能选做两题，每小题10分，共20分.

A．选修41：几何证明选讲

如图所示，圆O的两弦AB和CD交于点E，EF∥CB，EF交AD的延长线于点F，FG切圆O于点G.

（1）求证：DEF∽EFA；

（2）如果FG=1，求EF的长.

B．选修42：矩阵与变换

设M是把坐标平面上点的横坐标不变、纵坐标沿y方向伸长为原来5倍的伸压变换.

（1）求直线4x－10y=1在M作用下的方程；

（2）求M的特征值与特征向量.

C．选修44：坐标系与参数方程

已知极坐标系的极点与直角坐标系的原点重合，极轴与x轴的正半轴重合.若曲线C1的方程为ρ2=8ρsinθ－15，曲线C2的方程为x=22cosαy=2sinα (α为参数）.

（1）将C1的方程化为直角坐标方程；

（2）若C2上的点Q对应的参数为α=3π4，P为C1上的动点，求PQ的最小值.

D．选修44：不等式选讲

设函数f(x)=|x－1|+|x+1|，若不等式|a+b|－|2a－b|≤|a|・f(x)对任意a,b∈R且a≠0恒成立，求实数x的范围.

22．（本小题满分10分）

如图，在直三棱柱ABCA1B1C1中，AC=3，BC=4，AB=5，AA1=4.

（1）设AD=λAB，异面直线AC1与CD所成角的余弦值为925，求λ的值；

（2）若点D是AB的中点，求二面角DCB1B的余弦值.

23．（本小题10分）

在0,1,2,3，……，9这是个自然数中，任取三个不同的数字.

（1）求组成的三位数中是3的倍数的有多少个？

（2）将取出的三个数字按从小到大的顺序排列，设ξ为三个数字中相邻自然数的组数（例如：若取出的三个数字为0,1,2，则相邻的组为0,1和1,2，此时ξ的值是2），求随机变量ξ的分布列及其数学期望Eξ.

参考答案

一、填空题

1．(1，+∞)解析：P＝(－∞，0］∪［1，+∞)，Q＝(1，+∞)，所以P∩Q＝(1，+∞)．

2．20解析：采用系统抽样，所抽出的样本成等差数列，故另一个同学的学号应是20．

3．i解析：因为2－mi1+i＝(2－mi)(1－i)2＝(2－m)－(2+m)i2是纯虚数，所以m＝2．

故(2－mi2+mi)2011＝(2－2i2+2i)2011＝(－i)2011＝－i3＝i．

4．4x－3y－1＝0解析：依题意直线l的斜率为43，由点斜式方程得直线l的方程为4x－3y－1＝0．

5．12解析：设数列{an}的公比为q，因为210S30＋S10＝(210+1)S20，所以210(S30－S20)＝(S20－S10)，由此可得210(S20－S10)q10＝(S20－S10)，所以q10＝(12)10．又因为{an}是正项等比数列，所以q＝12．

6．59解析：函数f(x)＝x2－3x－4＝(x＋1)(x－4)，因此当x∈［－1，4］时，f(x)≤0，所以对任意x0∈［－3，6］，使f(x0)≤0的概率为4－(－1)6－(－3)＝59．

7．3．

8．32解析：曲线C是圆x2＋(y+2)2＝1；不等式组的可行域如图阴影部分所示，A点为(0，－1)，当M为(0，12)时，AM最短，长度是32．

9．3解析：易知f(x)的图象关于直线x＝1对称．f2(x)＋bf(x)＋c＝0必有一根使f(x)＝1，不妨设为x1，而x2，x3关于直线x＝1对称，于是x1＋x2＋x3＝3．

10．［2，5］解析：因为BC边上的高AD＝BC＝a，．所以SABC＝12a2＝12bcsinA，所以sinA＝a2bc．又因为cosA＝b2+c2－a22bc＝12(bc+cb－a2bc)，所以bc＋cb＝2cosA＋sinA≤5，同时bc＋cb≥2，所以bc＋cb∈［2，5］．

11．③解析：①是错误的，因为l可以与m，n都相交；②是错误的，因为m与l可以异面、相交或平行；③是正确的，因为只要将两异面直线平移成相交直线，两相交直线确定一个平面，此平面就是所求的平面．

12．2解析：如图所示，由tanC2＝12，得tanC＝2tanC21－tan2C2＝43．由题可知AHBC，以A，H为焦点的双曲线的离心率e＝AHAC－CH．由于AHC为直角三角形，且tanC＝AHCH＝43，可设AH＝4a，CH＝3a，则AC＝5a，所以离心率e＝AHAC－CH＝4a5a－3a＝2．

13．a≥1解析：不等式即为a≥－|x2－1x|＋2|log2x|，在x∈(12，2)上恒成立．而函数

f(x)＝－|x2－1x|＋2|log2x|＝x，12

14．2＋4π解析：作出点A的轨迹中相邻两个零点间的图象，如图所示．其轨迹为两段圆弧，一段是以C为圆心，CA为半径的四分之一圆弧；一段是以B为圆心，BA为半径，圆心角为3π4的圆弧．其与x轴围成的图形的面积为12×22×π2＋12×2×2＋12×(22)2×3π4＝2＋4π．

二、解答题

15．解析：（1）解法1：由题意知AC＝(cosα－3，sinα)，BC＝(cosα，sinα－3)．由|AC|＝|BC|，化简整理得cosα＝sinα．因为α∈(π2，3π2)，所以α＝5π4．

解法2：因为|AC|＝|BC|，所以点C在直线y＝x上，则cosα＝sinα．因为α∈(π2，3π2)，所以α＝5π4．

（2）由AC・BC＝－1，得(cosα－3)cosα＋sinα(sinα－3)＝－1，即sinα＋cosα＝23．所以(sinα+cosα)2＝1＋2sinαcosα＝49，即2sinαcosα＝－59．

所以2sin2α+sin2α1+tanα＝2sinαcosα＝－59．

16．解析：（1）取PD的中点为M，连结ME，MF，因为E是PC的中点，所以ME是PCD的中位线．所以ME∥CD，ME＝12CD．又因为F是AB的中点，且由于ABCD是菱形，AB∥CD，AB＝CD，所以ME∥FB，且ME＝FB．所以四边形MEBF是平行四边形，所以BE∥MF．

连结BD，因为BE平面PDF，MF平面PDF，所以BE∥平面PDF．

（2）因为PA平面ABCD，DF平面ABCD，所以DFPA．

连结BD，因为底面ABCD是菱形，∠BAD＝60°，所以DAB为正三角形．

因为F是AB的中点，所以DFAB．

因为PA，AB是平面PAB内的两条相交直线，所以DF平面PAB．

因为DF平面PDF，所以平面PDF平面PAB．

（3）因为E是PC的中点，所以点P到平面EFD的距离与点C到平面EFD的距离相等，故VPDEF＝VCDEF＝VEDFC，又SDFC＝12×2×3＝3，

E到平面DFC的距离h＝12PA＝12，

所以VEDFC＝13×3×12＝36．

17．解析：显然A，P两点关于折线DE对称，连结DP，图（2）中，设∠BAP＝θ，∠BDP＝2θ．

再设AD＝x，所以DP＝x，DB＝10－x．

在ABC中，∠APB＝180°－∠ABP－∠BAP＝120°－θ．

在BDP中，由正弦定理知BDsin∠BPD＝DPsin∠DBP，即10－xsin(120°－2θ)

＝xsin60°，所

以x＝1032sin(120°－2θ)+3．

因为0°≤θ≤60°，所以0°≤120°－2θ≤120°，

所以当120°－2θ＝90°，

即θ＝15°时，sin(120°－2θ)＝1．

此时x取得最小值1032+3＝203－30，

且∠ADE＝75°．

所以AD的最小值为203－30．

18．解析：（1）取PF的中点记为N，椭圆的左焦点记为F1，连结ON，则ON为PFF1的中位线，所以ON＝12PF1．又由椭圆的定义可知，PF1＋PF＝2a，从而PF1＝2a－PF，故ON＝12PF1＝12(2a－PF)＝a－12PF．所以以PF为直径的圆与圆C2内切．

（2）设椭圆的半焦距为c，M (x，0)，Q (x0，y0)，F (c，0)，由QFQM＝e，得QF2＝e2QM2，即(x0－c)2＋y20＝e2［(x0－x)+y20］．把x20＋y20＝a2代入并化简整理，得2(c－e2x)x0＋e2a2＋e2x2－a2－c2＝0，要此方程对任意的Q (x0，y0)均成立，只要c－e2x＝0即可，此时x＝ce2＝a2c．所以x轴上存在点M，使得QFQM＝e，M的坐标为(a2c，0)．

19．解析：（1）①当a＜0时，函数f(x)的单调增区间为(－a(a－1)，0)，(0，a(a－1))；

②当0＜a＜1时，函数f(x)的单调增区间为(－∞，0)，(0，+∞)；

③当a＞1时，函数f(x)的单调增区间为(－∞，－a(a－1))，(a(a－1)，+∞)．

（2）由题设及（1）中③知a(a－1)＝6，且a＞1，解得a＝3，因此函数解析式为f(x)＝3x3＋23x(x≠0)．

（3）假设存在经过原点的直线l为曲线C的对称轴，显然x，y轴不是曲线C的对称轴，故可设l：y＝kx(k≠0)．

设P(p，q)为曲线C上的任意一点，P′(p′，q′)与P(p，q)关于直线l对称，且p≠p′，q≠q′，则P′也在曲线C上，由此得q+q′2＝k・p+p′2，q－q′p－p′＝－1k，且q＝p3＋23p，q′＝p′3＋23p′，

整理得k－1k＝23，解得k＝3或k＝－33．

所以存在经过原点的直线y＝3x及y＝－33x为曲线C的对称轴．

20．解析：（1）若数列{an}是等差数列，则an＝a1＋(n－1)d，an+1＝a1＋nd．

由an+1＋an＝4n－3，得(a1＋nd)＋［a1＋(n－1)d］＝4n－3，即2d＝4，2a1－d＝－3，解得d＝2，a1＝－12．

（2）由an+1＋an＝4n－3(n∈N)，得an+2＋an+1＝4n＋1(n∈N)．

两式相减，得an+2－an＝4．

所以数列{a2n－1}是首项为a1，公差为4的等差数列．

数列{a2n}是首项为a2，公差为4的等差数列．

由a2＋a1＝1，a1＝2，得a2＝－1．

所以an＝2n，n=2k－12n－5，n=2k (k∈Z)．

①当n为奇数时，an＝2n，an+1＝2n－3．

Sn＝a1＋a2＋a3＋…＋an

＝(a1＋a2)＋(a3＋a4)＋…＋(an－2＋an－1)＋an

＝1＋9＋…＋(4n－11)＋2n

＝n－12×(1+4n－11)2＋2n

＝2n2－3n+52．

②当n为偶数时，Sn＝a1＋a2＋a3＋…＋an＝(a1＋a2)＋(a3＋a4)＋…＋(an－1＋an)＝1＋9＋…＋(4n－7) ＝2n2－3n2．

所以Sn＝2n2－3n+52，n=2k－12n2－3n2，n=2k (k∈Z)．

（3）由（2）知，an＝2n－2+a1，n=2k－12n－3－a1，n=2k (k∈Z)．

①当n为奇数时，an＝2n－2＋a1，an+1＝2n－1－a1．

由a2n+a2n+1an+an+1≥5，得a21－a1≥－4n2＋16n－10．

令f(n)＝－4n2＋16n－10＝－4(n－2)2＋6．

当n＝1或n＝3时，f(n)max＝2，所以a21－a1≥2．

解得a1≥2或a1≤－1．

②当n为偶数时，an＝2n－3－a1，an+1＝2n＋a1．

由a2n+a2n+1an+an+1≥5，得a21＋3a1≥－4n2＋16n－12．

令g(n)＝－4n2＋16n－12＝－4(n－2)2＋4．

当n＝2时，g(n)max＝4，所以a21＋3a1≥4．

解得a1≥1或a1≤－4．

综上所述，a1的取值范围是(－∞，－4］∪［2，+∞)．

附加题

21．【选做题】

A．选修41：几何证明选讲

(1)因为EF∥CB，所以∠BCE=∠FED，又∠BAD=∠BCD，所以∠BAD=∠FED，

又∠EFD=∠EFD，所以DEF∽EFA．

（2）由（1）得，EFFA=FDEF，EF2=FA・FD．

因为FG是切线，所以FG2=FD・FA，所以EF=FG=1．

B．选修42：矩阵与变换

（1）M=1005．

设(x′,y′)是所求曲线上的任一点，1005xy=x′y′，

所以x′=x,y′=5y, 所以x=x′,y=15y′, 代入4x－10y=1得，4x′－2y′=1，

所以所求曲线的方程为4x－2y=1．

（2）矩阵M的特征多项式f(λ)=λ－100λ－5=(λ－1)(λ－5)=0，

所以M的特征值为λ1=1,λ2=5．

当λ1=1时，由Mα1=λ1α1，

得特征向量α1=10；

当λ2=5时，由Mα2=λ2α2，

得特征向量α2=01．

C．选修44：坐标系与参数方程

（1）x2+y2－8y+15=0．

（2）当α=3π4时，得Q(－2,1)，点Q到C1的圆心的距离为13，

所以PQ的最小值为13－1．

D．选修45：不等式选讲

由f(x)≥|a+b|－|2a－b||a|，对任意的a,b∈R，且a≠0恒成立，

而|a+b|－|2a－b||a|≤|a+b+2a－b||a|=3，f(x)≥3，即|x－1|+|x+1|≥3，

解得x≤－32，或x≥32，所以x的范围为{x|x≤－32,或x≥32}．

22．(1)以CA,CB,CC1分别为x,y,z轴建立如图所示空间直角坐标，

因为AC=3,BC=4，AA1=4，所以A(3，0，0)，

B(0,4,0)，C(0，0，0)，C1=(0,0,4)，

所以AC1=(－3,0,4)，因为AD=λAB，

所以点D(－3λ+3,4λ,0)，所以CD=(－3λ+3,4λ,0)，

因为异面直线AC1与CD所成角的余弦值为925，

所以|cos〈AC1,CD〉|=|9λ－9|5(3－3λ)2+16λ2=925，

解得λ=12．

（上接第75页)

(2)由（1）得B1(0，4，4)，因为 D是AB的中点，所以D(32，2，0)，

所以CD=(32，2，0)，CB1=(0，4，4)，

平面CBB1C1的法向量n1=(1,0,0)，

设平面DB1C的一个法向量n2=(x0,y0,z0)，

则n1，n2的夹角（或其补角）的大小就是二面角DCB1B的大小,

由n2・CD=0,n2・CB1=0,

得32x0+2y0=0,4y0+4z0=0, 令x0=4，则y0=－3，z0=3，

所以n2 =(4,－3,3)，

cos〈n1，n2〉=n1・n2|n1|・|n2|

=434=23417，

所以二面角DB1CB的余弦值为23417．

23.（1）要想组成的三位数能被3整除，把0,1,2,3，…，9这十个自然数中分为三组：0,3,6,9；1,4,7；2,5,8．

若每组中各取一个数，含0，共有C13C13C12A22=36种；

若每组中各取一个数不含0，共有C13C13C13A33=162种；

若从每组中各取三个数，共有3A33+C23A22A22=30种.

所以组成的三位数能被3整除，共有36+162+30=228种.

（2）随机变量ξ的取值为0,1,2，ξ的分布列为：

所以ξ的数学期望为Eξ=0×715+1×715+2×115=35.