北京市西城区2021届下学期高三年级统一测试数学试卷(一模)

 

本试卷共150分。考试时长120分钟。

第一部分(选择题
40分)

一、选择题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题列出的四个选项中,选出符合题目要求的一项。

1. 已知集合A={x|x≥1},B={-1012},则A∩B

A. 2            B. 12            C. 012        D. x|x≥-1

2. 已知复数z满足-z2i,则z的虚部是

A. -1            B. 1                    C. –i                    D. i

3. 在(x-6的展开式中,常数项为

A. 15            B. -15                C. 30                D. -30

4. 某四棱锥的三视图如图所示,则该四棱锥的表面积为


A. 12            B. 8            C. 16                D. 84

5. 已知函数fx)=-log2x,则不等式fx)>0的解集是

A. 01        B. -∞2            C. 2,+        D. 02

6. ABC中,C90°AC4BC3,点PAB的中点,则·

A.             B. 4                    C.                 D. 6

7. ABC中,C60°a2b8sinA6sinB,则c

A.             B.                 C. 6                    D. 5

8. 抛物线具有以下光学性质:从焦点出发的光线经抛物线反射后平行于抛物线的对称轴。该性质在实际生产中应用非常广泛。如图,从抛物线y24x的焦点F发出的两条光线ab分别经抛物线上的AB两点反射,已知两条入射光线与x轴所成锐角均为60°,则两条反射光线a’b’之间的距离为


A.             B.                 C.                 D.

9. 在无穷等差数列{an}中,记Tna1-a2a3-a4a5-…+(-1n+1ann12),则存在mN*,使得TmTm2an}为递增数列

A. 充分而不必要条件                    B. 必要而不充分条件

C. 充分必要条件                        D. 既不充分也不必要条件

10. 若非空实数集X中存在最大元素M和最小元素m,则记X)=M-m。下列命题中正确的是

A. 已知X={-11},Y={0b},且X)=Y),则b2

B. 已知X=[aa2],Y={y|yx2xX},则存在实数a,使得Y)<1

C. 已知X={x|fx≥gx),x-11]},若X)=2,则对任意x-11],都有fx)≥gx

D. 已知X=[aa2],Y=[bb3],则对任意的实数a,总存在实数b,使得XY≤3

 

第二部分(非选择题
110分)

二、填空题共5小题,每小题5分,共25分。

11. 函数fx)=lnx的定义域是________

12. 已知双曲线C1,则C的渐近线方程是________;过C的左焦点且与x轴垂直的直线交其渐近线于MN两点,O为坐标原点,则OMN的面积是________

13. 在等比数列{an}中,a1a310a2a4-5,则公比q________;若an1,则n的最大值为________

14. 已知函数fx)=sinx,若对任意xR都有fx)+fxm)=cc为常数),则常数m的一个取值为________

15. 长江流域水库群的修建和联合调度,极大地降低了洪涝灾害风险,发挥了重要的防洪减灾效益。每年洪水来临之际,为保证防洪需要、降低防洪风险,水利部门需要在原有蓄水量的基础上联合调度,统一蓄水,用蓄满指数(蓄满指数=)来衡量每座水库的水位情况。假设某次联合调度要求如下:

i)调度后每座水库的蓄满指数仍属于区间[0100];

ii)调度后每座水库的蓄满指数都不能降低;

)调度前后,各水库之间的蓄满指数排名不变。

x为调度前某水库的蓄满指数,y为调度后该水库的蓄满指数,给出下面四个y关于x的函数解析式:

yx26xy10y10y100sinx

则满足此次联合调度要求的函数解析式的序号是________

 

三、解答题共6小题,共85分。解答应写出文字说明,演算步骤或证明过程。

16. (本小题13分)

如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,EDD1的中点。


I)求证:BD1平面ACE

)求直线AD与平面ACE所成角的正弦值。

17. (本小题13分)

已知函数fx)=Asinx)(A00||),且fx)图象的相邻两条对称轴之间的距离为,再从条件、条件、条件中选择两个作为一组已知条件。

I)确定fx)的解析式;

)若fx)图象的对称轴只有一条落在区间[0a]上,求a的取值范围。

条件fx)的最小值为-2

条件fx)图象的一个对称中心为(0);

条件fx)的图象经过点(-1)。

注:如果选择多组条件分别解答,按第一个解答计分。

18.(本小题14分)

天文学上用星等表示星体亮度,星等的数值越小,星体越亮。视星等是指观测者用肉眼所看到的星体亮度;绝对星等是假定把恒星放在距地球32.6光年的地方测得的恒星的亮度,反映恒星的真实发光本领。

下表列出了(除太阳外)视星等数值最小的10颗最亮恒星的相关数据,其中a01.3]。

星名

天狼星

老人星

南门二

大角星

织女一

五车二

参宿七

南河三

水委一

参宿四*

视星等

-1.47

-0.72

-0.27

-0.04

0.03

0.08

0.12

0.38

0.46

a

绝对星等

1.42

-5.53

4.4

-0.38

0.6

0.1

-6.98

2.67

-2.78

-5.85

赤纬

-16.7°

-52.7°

-60.8°

19.2°

38.8°

46°

-8.2°

5.2°

-57.2°

7.4°

I)从表中随机选择一颗恒星,求它的绝对星等的数值小于视星等的数值的概率;

)已知北京的纬度是北纬40°,当且仅当一颗恒星的赤纬数值大于-50°时,能在北京的夜空中看到它。现从这10颗恒星中随机选择4颗,记其中能在北京的夜空中看到的数量为X颗,求X的分布列和数学期望;

)记a010颗恒星的视星等的方差为s12,记a1.310颗恒星的视星等的方差为s22,判断s12s22之间的大小关系。(结论不需要证明)

19. (本小题15分)

已知函数fx)=exlnx-a)。

I)若a1,求曲线yfx)在点(1f1))处的切线方程;

)若a1,求证:函数fx)存在极小值;

)若对任意的实数x1,+),fx≥-1恒成立,求实数a的取值范围。

20.(本小题15分)

已知椭圆C1a0)的焦点在x轴上,且经过点E1),左顶点为D,右焦点为F

I)求椭圆C的离心率和DEF的面积;

)已知直线ykx1与椭圆C交于AB两点。过点B作直线ytt)的垂线,垂足为G。判断是否存在常数t,使得直线AG经过y轴上的定点?若存在,求t的值;若不存在,请说明理由。

21.(本小题15分)

已知数列Aa1a2aNN≥3)的各项均为正整数,设集合T={x|xaj-ai1≤ij≤N},记T的元素个数为PT)。

I)若数列A1243,求集合T,并写出PT)的值;

)若A是递增数列,求证:“PT)=N-1″的充要条件是“A为等差数列

)若N2n1,数列A123n2nn1个数组成,且这n1个数在数列A中每个至少出现一次,求PT)的取值个数。

 

参考答案

一、选择题(共10小题,每小题4分,共40分)

1. B 2. A 3. A 4. D 5. D 6. C 7. B 8. C 9. B 10. D

二、填空题(共5小题,每小题5分,共25分)

11. 01] 12. yx6

13. –3 14. π(答案不唯一,只要是(2k1π即可)

15. ②④

注:第(12)和(13)题第一空3分,第二空2分。第(15)题全部选对得5分,不选或有错选得0分,其他得3分。

三、解答题(共6小题,共85分)

16.(共13分)

解:(I)连接BDAC于点O,连接OE


在正方形ABCD中,OBOD

因为EDD1的中点,

所以OEBD1 3

因为BD1平面ACEOE平面ACE

所以BD1平面ACE 5

)不妨设正方体的棱长为2,建立如图所示的空间直角坐标系A-xyz

A000),C220),D020),E021),

所以=(020),=(220),=(021)。 8

设平面ACE的法向量为n=(xyz),

所以所以 10

y-1,则x1z2

于是n=(1-12)。 1

设直线AD与平面ACE所成角为θ

sinθ|cos<n>|== 13

所以直线AD与平面ACE所成角的正弦值为

17. (共13分)

解:(I)由于函数fx)图象上两相邻对称轴之间的距离为

所以fx)的最小正周期T2×2 2

此时fx)=Asin2x)。

选条件①②

因为fx)的最小值为-A,所以A2 3

因为fx)图象的一个对称中心为(0),

所以2×kkZ), 5

所以kkZ),

因为||,所以,此时k1 7

所以fx)=2sin2x)。 8

选条件①③

因为fx)的最小值为-A,所以A2 3

因为函数fx)的图象过点(-1),

f)=-1,即2sin)=-1sin)=

因为||<,所以<, 5

所以7

所以fx)=2sin2x)。 8

选条件②③

因为函数fx)的一个对称中心为(0),

所以2×kZ), 4

所以kπ-kZ)。

因为||,所以,此时k1 6

所以fx)=Asin2x)。

因为函数fx)的图象过点(-1),

所以f)=-1,即Asin)=-1Asin-1

所以A2 7

所以fx)=2sin2x)。 8

)因为x0a],所以2x∈[2a],

因为fx)图象的对称轴只有一条落在区间[0a]上,

所以≤2a< 11

≤a 13

所以a的取值范围为[]

18.(共14分)

解:(I)设一颗星的绝对星等的数值小于视星等的数值为事件A。由图表可知,10颗恒星有5颗恒星绝对星等的数值小于视星等的数值。

所以PA)= 3

)由图表知,有7颗恒星的赤纬数值大于-50°,有3颗恒星的赤纬数值小于-50°。所以随机变量X的所有可能取值为:1234 4


8

所以随机变量X的分布列为:

X

1

2

3

4

P

9

所以EX)=1×2×3×4× 11

s12s22 14

19. (共15分)

解:(1)当a1时,fx)=exlnx-1),

所以f’x)=exlnx-1)+ex=exlnx-1)。 1

所以f1)=-ef’1)=0 3

曲线yfx)在点(1f1))处的切线方程为y-e 4

)由fx)=exlnx-a),得f’x)=exlnx-a),

hx)=lnx-a,则h’x)= 6

0x1时,h’x)<0,当x1时,h’x)>0

所以hx)在区间(01)上是减函数,在区间(1,+)上是增函数。

所以hx)的最小值为h1)=1-a 7

a1时,h1)=1-a0hea)=e-a0 9

hx)在(1,+)单调递增,

故存在x01ea),使得hx0)=0,在区间(1x0)上hx)<0,在区间(x0+∞)上hx)>0 10

所以,在区间(1x0)上f’x)<0,在区间(x0,+)上f’x)>0

所以,在区间(1x0)上fx)单调递减,在区间(x0,+)上fx)单调递增,故函数fx)存在极小值。 11

)对任意的实数x1,+),fx≥-1恒成立,等价于fx)的最小值大于或等于-1

a1时,h1)=1-a≥0,由()得hx≥0,所以f’x≥0

所以fx)在[1,+)上单调递增,

所以fx)的最小值为f1)=-ae

-ae≥-1,得a≤,满足题意。 13

a1时,由()知,fx)在(1x0)上单调递减,

所以在(1x0)上fx≤f1)=-ae-e,不满足题意。

综上所述,实数a的取值范围是(-∞] 15

20.(共15分)

解:(I)依题意,1,解得a2 1

因为c2a2-b24-31,即c1 2

所以D-20),F10),

所以离心率eDEF的面积S×3× 5

)由已知,直线DE的方程为yx1

A-20),B1),G1t)时,

直线AG的方程为yx2),交y轴于点(0t);

A1),B-20),G-2t)时,

直线AG的方程为y-x-1),交y轴于点(0)。

若直线AG经过y轴上定点,则t=

t3,直线AGy轴于点(02 7

下面证明存在实数t3,使得直线AG经过y轴上定点(02)。

联立y整理,得(4k23x28kx-80 8

Ax1y1),Bx2y2)。

x1x2x1x2= 10

设点Gx23),所以直线AG的方程y-3x-x2)。 11

x0,得y3

12

因为

所以y=

所以直线AG过定点(02

综上,存在实数t3,使得直线AG经过y轴上定点(02 15

21.(共15分)

解:(I)因为a11a22a34a43

所以T={123-1},PT)=4 4

)充分性:若A是等差数列,设公差为d

因为数列A是递增数列,所以d0

则当ji时,aj-ai=(j-id

所以T={d2d,(N-1d},PT)=N-1 6

必要性:若PT)=N-1

因为A是递增数列,所以a2-a1a3-a1aN-a1

所以a2-a1a3-a1aN-a1T,且互不相等。

所以T={a2-a1a3-a1aN-a1}。

a3-a2a4-a2aN-1-a2aN-a2aN-a1

所以a3-a2a4-a2aN-a2aN-a1T,且互不相等。

所以a3-a2a2-a1a4-a2a3-a1aN-a2aN-1-a1

所以a2-a1a3-a2aN-aN-1

所以A为等差数列。 9

)因为数列A123n2nn1个数组成,任意两个不同的数作差,

差值只可能为±1±2±3±n-1)和±2n-1),±2n-2),±n

2n-1)+2n4n-2个不同的值;且对任意的m123n-1n2n-1m-m这两个数中至少有一个在集合T中。 11

又因为123n2nn1个数在数列A中共出现N2n1次,所以数列A中存在aiaji≠j),所以0T

综上,PT≤4n-1,且PT≥2n 12

设数列A011223344nn2n,此时T={0122n-1},PT)=2n

现对数列A0分别作如下变换:

把一个1移动到23之间,得到数列:12213344nn2n

此时T={0123…,(2n-1),-1},PT)=2n1

把一个1移动到34之间,得到数列:12233144nn2n

此时T={0123,(2n-1),-1-2},PT)=2n2

……

把一个1移动到n-1n之间,得到数列:1223344n-1n-11nn2n

此时T={0123,(2n-1),-1-22-n},PT)=2nn-23n-2

把一个1移动到n2n之间,得到数列:1223344nn12n

此时T={01232n-1-1-21-n},PT)=2nn-13n-1

再对数列A0依次作如下变换:

把一个1移为2n的后一项,得到数列A11223344nn2n1

此时T={01232n-1-1-21-n1-2n},PT)=3n

再把一个2移为2n的后一项:得到数列A2123344nn2n21

此时T={01232n-1-1-21-n1-2n2-2n},PT)=3n1

依此类推……

最后把一个n移为2n的后一项:得到数列An1234n2nnn-121

此时T=(01232n-1-1-21-n1-2n2-2n-n},PT)=4n-1

综上所述,PT)可以取到从2n4n-1的所有2n个整数值,所以PT)的取值个数为2n 15

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