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2022-2023学年浙江省杭州市四校联考高二(上)期末数学试卷
2022-2023学年浙江省杭州市四校联考高二(上)期末数学试卷
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2022-2023学年浙江省杭州市四校联考高二(上)期末数学试卷一、选择题:(本大题共8小题,每小题5分,共40分,在每小题的四个选项中,只有一项是符合要求的.)1.(5分)已知集合A={﹣2,﹣1,0,1),B={﹣1,1,2},则A∩B=( )A.{﹣1,1,2}B.{﹣1,0,1}C.{﹣2,﹣1,0,1,2}D.{﹣1,1}2.(5分)若复数z满足z=2+i1−i,则复数z在复平面内对应的点位于( )A.第一象限B.第二象限C.第三象限D.第四象限3.(5分)已知焦点在y轴上的椭圆x25+y2m=1的离心率是12,则m的值是( )A.54B.154C.203D.154或2034.(5分)已知不同平面α,β,γ,不同直线m和n,则下列命题中正确的是( )A.若m⊥α,m⊥β,则α∥βB.若α⊥γ,β⊥γ,则α⊥βC.若m⊥n,m⊥α,则n∥αD.若m∥α,n∥α,则m∥n5.(5分)已知sin(θ2−π6)=255,则cos(θ−π3)=( )A.35B.−35C.45D.−456.(5分)关于函数f(x)=|cosx|+|sinx|,下列选项错误的是( )A.f(x)是偶函数B.f(x)在区间(π2,3π4)上单调递增C.f(x)的最大值为2D.π2为f(x)的一个周期7.(5分)已知2a=3,3b=4,ac=b,则a,b,c的大小关系为( )A.c>a>bB.b>a>cC.a>c>bD.a>b>c8.(5分)已知函数f(x)=2x2−2,x≥0−4|x+1|+2,x<0,若存在唯一的整数x,使得f(x)+1x−a<0成立,则所有满足条件的整数a的个数为( )A.4B.3C.2D.1,二、选择题:(本大题共4小题,每小题5分,共20分,在每小题的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得5分,部分选对的得2分,有神墙选错的得0分)(多选)9.(5分)以下说法正确的有( )A.“x=0且y=0”是“xy=0”的充要条件B.若1a<1b<0,则a>bC.命题“∃x∈R,使得x2+x+1≥0”的否定是“∀x∈R,使得x2+x+1<0”D.当x∈(0,π2)时,sinx+2sinx的最小值为22(多选)10.(5分)某校有甲、乙、丙三名学生是新冠阳性患者的密切接触者,已知密切接触者新冠病毒检测呈阳性的概率为12,记事件A为“三名学生都是阴性”,事件B为“三名学生都是阳性”,事件C为“三名学生至少有一名是阳性”,事件D为“三名学生不都是阴性”,则( )A.P(A)=18B.事件A与事件B互斥C.P(C)≠P(D)D.事件A与事件C对立(多选)11.(5分)已知圆O:x2+y2=4,过点M(﹣1,0)直线l与圆O交于P,Q两点.下列说法正确的是( )A.|PQ|的最小值为22B.PO→⋅PQ→∈[6,8]C.OP→⋅OQ→的最大值为﹣2D.线段PQ中点的轨迹为圆(多选)12.(5分)在矩形ABCD中,AB=2AD=2,E为CD的中点,将△CBE沿直线BE翻折至△C1BE的位置,则( )A.翻折过程中,直线AC1与BE所成角的余弦值最大为22B.翻折过程中,存在某个位置的C1,使得BE⊥AC1C.翻折过程中,四棱锥C1﹣ABED必存在外接球D.当四棱锥C1﹣ABED的体积最大时,以AC1为直径的球面被平面C1BE截得交线长为π三、填空题:(本大题共4小题,每小题5分,共20分.),13.(5分)计算:log312×log49+[(−2)6]12= .14.(5分)阿基米德是伟大的古希腊数学家,他和高斯、牛顿并列为世界三大数学家,他一生最为满意的一个数学发现就是“圆柱容球”定理,即圆柱容器里放了一个球,该球顶天立地,四周碰边(即球与圆柱形容器的底面和侧面都相切),在该图形中,球的体积是圆柱体积的23,并且球的表面积也是圆柱表面积的23,则该圆柱的体积与它的外接球的体积之比为 .15.(5分)已知正数x,y满足x+2y=1,则x2+4y2+1xy的最小值为 .16.(5分)已知F1、F2是双曲线x2a2−y2b2=1(a>0,b>0)的左、右焦点,点F1关于渐近线的对称点恰好落在以F2为圆心,|OF2|2为半径的圆上,则该双曲线的离心率为 .四、解答题:(本大题共6小题,共70分.17.(10分)已知锐角△ABC的三个角A,B,C所对的边分别为a,b,c,且acosC+c2=b.(1)求角A的大小;(2)求sinB+sinC的取值范围.18.(12分)已知圆C的方程为x2+y2=4.(1)直线l过点P(1,2),且与圆C交于A、B两点,若|AB|=23,求直线l的方程;(2)点P(x,y)为圆上任意一点,求x+y+2的最大值和最小值.19.(12分)某市为了了解人们对“中国梦”的伟大构想的认知程度,针对本市不同年龄和不同职业的人举办了一次“一带一路”知识竞赛,满分100分(95分及以上为认知程度高),结果认知程度高的有m人,按年龄分成5组,其中第一组:[20,25),第二组:[25,30),第三组:[30,35),第四组:[35,40),第五组:[40,45],得到如图所示的频率分布直方图.(1)根据频率分布直方图,估计这m人的平均年龄和第80百分位数;(2)现从以上各组中用分层随机抽样的方法抽取20人,担任本市的“中国梦”宣传使者.(ⅰ)若有甲(年龄38),乙(年龄40)两人已确定人选宣传使者,现计划从第四组和第五组被抽到的使者中,再随机抽取2名作为组长,求甲、乙两人至少有一人被选上的概率;,(ⅱ)若第四组宣传使者的年龄的平均数与方差分别为37和52,第五组宣传使者的年龄的平均数与方差分别为43和1,据此估计这m人中35~45岁所有人的年龄的方差.20.(12分)如图,在三棱锥P﹣ABC中,△PAC是正三角形,AC⊥BC,AC=BC=2,D是AB的中点.(1)证明:AC⊥PD;(2)若二面角P﹣AC﹣D为150°,求直线BC与平面PAB所成角的正弦值.21.(12分)设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,C的准线与x轴的交点为E,点A是C上的动点.当△AEF是等腰直角三角形时,其面积为2.(1)求C的方程;(2)延长AF交C于点B,点M是C的准线上的一点,设直线MF,MA,MB的斜率分别是k0,k1,k2,若k1+k2=λk0,求λ的值.22.(12分)设函数fk(x)=|x+a|k+b,其中k∈{1,2}.(1)若a=0,求F(x)=f1(x)+f2(x)在[﹣1,2]上的最大值;(2)已知g(x)=(x2+x)•f2(x)满足对一切实数x均有g(x)=g(2﹣x),求函数g(x)的值域;(3)若a=﹣1,且{x|f2(x)=x}={x|f2(f2(x))=x},求实数b的取值范围.,2022-2023学年浙江省杭州市四校联考高二(上)期末数学试卷参考答案与试题解析一、选择题:(本大题共8小题,每小题5分,共40分,在每小题的四个选项中,只有一项是符合要求的.)1.(5分)已知集合A={﹣2,﹣1,0,1),B={﹣1,1,2},则A∩B=( )A.{﹣1,1,2}B.{﹣1,0,1}C.{﹣2,﹣1,0,1,2}D.{﹣1,1}【解答】解:集合A={﹣2,﹣1,0,1),B={﹣1,1,2},则A∩B={﹣1,1}.故选:D.2.(5分)若复数z满足z=2+i1−i,则复数z在复平面内对应的点位于( )A.第一象限B.第二象限C.第三象限D.第四象限【解答】解:∵z=2+i1−i=(2+i)(1+i)(1+i)(1−i)=12+32i,∴复数z在复平面内对应的点(12,32)位于第一象限.故选:A.3.(5分)已知焦点在y轴上的椭圆x25+y2m=1的离心率是12,则m的值是( )A.54B.154C.203D.154或203【解答】解:因为焦点在y轴上,故m>5,该椭圆的离心率是12,所以m−5m=12⇒m=203,显然满足m>5,故选:C.4.(5分)已知不同平面α,β,γ,不同直线m和n,则下列命题中正确的是( )A.若m⊥α,m⊥β,则α∥βB.若α⊥γ,β⊥γ,则α⊥βC.若m⊥n,m⊥α,则n∥αD.若m∥α,n∥α,则m∥n【解答】解:对于A,若m⊥α,m⊥β,则α∥β,故A正确;对于B,若α⊥γ,β⊥γ,则α,β可能垂直,平行,故B不正确;对于C,若m⊥n,m⊥α,则n∥α或n⊂α,故C不正确;,对于D,若m∥α,n∥α,则m,n可能平行,异面,相交,故D不正确;故选:A.5.(5分)已知sin(θ2−π6)=255,则cos(θ−π3)=( )A.35B.−35C.45D.−45【解答】解:因sin(θ2−π6)=255,所以cos(θ−π3)=1−2sin2(θ2−π6)=1−2×45=−35.故选:B.6.(5分)关于函数f(x)=|cosx|+|sinx|,下列选项错误的是( )A.f(x)是偶函数B.f(x)在区间(π2,3π4)上单调递增C.f(x)的最大值为2D.π2为f(x)的一个周期【解答】解:由已知可得,f(x+π2)=|cos(x+π2)|+|sin(x+π2)|=|cosx|+|sinx|=f(x),所以π2为f(x)的一个周期,当0≤x≤π2时,f(x)=cosx+sinx=2sin(x+π4),因为π4≤x+π4≤3π4,所以1≤f(x)≤2,所以f(x)的最大值为2.对于A项,因为f(﹣x)=|cos(﹣x)|+|sin(﹣x)|=|cosx|+|sinx|=f(x),所以f(x)是偶函数,故A项正确;对于B项,因为当0<x<π4时,f(x)=cosx+sinx=2sin(x+π4),π4<x<π2,所以f(x)在(0,π4)上单调递增,由π2为f(x)的周期可知,f(x)在区间(π2,3π4)上单调递增,故B项正确;对于C项,由f(x)的最大值为2,知C项错误;对于D项,因为f(x+π2)=f(x),,所以π2为f(x)的一个周期,故D项正确.故选:C.7.(5分)已知2a=3,3b=4,ac=b,则a,b,c的大小关系为( )A.c>a>bB.b>a>cC.a>c>bD.a>b>c【解答】解:由题可知,a=log23,b=log34,易知a,b∈(1,+∞).因为ba=log34log23=log34⋅log32<(log34+log322)2=(log382)2<(log392)2=1,所以b<a.另一方面,c=logab<logaa=1<b,所以a>b>c.故选:D.8.(5分)已知函数f(x)=2x2−2,x≥0−4|x+1|+2,x<0,若存在唯一的整数x,使得f(x)+1x−a<0成立,则所有满足条件的整数a的个数为( )A.4B.3C.2D.1【解答】解:由已知可得f(x)=2x2−2,x≥0−4x−2,−1≤x<04x+6,x<−1,解f(x)+1=0可得,x=22或x=−14或x=−74,作出y=f(x)+1以及y=x﹣a的图象如下图,A(−74,0),B(−14,0),C(22,0),D(a,0),当y=f(x)+1与y=x﹣a的图象在x轴异侧时,f(x)+1x−a<0,如图1,当0≤a≤22,即y=x﹣a在图中l位置时,由图象可知,在(−74,−14)内,有y=f(x)+1与y=k(x﹣a)的图象在x轴异侧,即f(x)+1x−a<0成立,有一个整数解﹣1;,在(a,22)内,有y=f(x)+1与y=k(x﹣a)的图象在x轴异侧,即f(x)+1x−a<0成立,显然此时没有整数解,即存在唯一的整数解;如图2,当a>22时,在(−74,−14)内,有y=f(x)+1与y=x﹣a的图象在x轴异侧,即f(x)+1x−a<0成立,有一个整数解﹣1;在(a,22)内,有y=f(x)+1与y=k(x﹣a)的图象在x轴异侧,即f(x)+1x−a<0成立.要使不等式有唯一整数解,则应满足a≤1,所以有22<a≤1;当a<0时,有g(0)=f(0)+1−a=1a<0,即0是f(x)+1x−a<0的整数解,显然当−14≤a<0或a<﹣2时,f(x)+1x−a<0存在其他整数解,不合题意,舍去;当−2≤a<−74时,f(x)+1x−a<0在(a,−74)内有解,但是不存在整数解,满足题意;显然a=−74时,满足题意;如图3,当−74<a<−14时,不等式在(−74,a)上有解,由题意知,应有a≤﹣1,所以−74<a≤−1,综上所述,满足条件的a的取值范围为﹣2≤a≤﹣1或0≤a≤1,所以满足条件的整数a有﹣2,﹣1,0,1,共有4个.,故选:A.二、选择题:(本大题共4小题,每小题5分,共20分,在每小题的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得5分,部分选对的得2分,有神墙选错的得0分)(多选)9.(5分)以下说法正确的有( )A.“x=0且y=0”是“xy=0”的充要条件B.若1a<1b<0,则a>bC.命题“∃x∈R,使得x2+x+1≥0”的否定是“∀x∈R,使得x2+x+1<0”D.当x∈(0,π2)时,sinx+2sinx的最小值为22【解答】解:对于A,当x=0且y=0时,有xy=0;当xy=0时,x=0或y=0,得不出x=0且y=0.所以,“x=0且y=0”是“xy=0”的充分不必要条件,故A错误;对于B,由1a<1b<0可知ab>0,由不等式的性质,可得a>b成立,故B正确;对于C,由存在量词命题的否定可知命题“∃x∈R,使得x2+x+1≥0”的否定是“∀x∈R,使得x2+x+1<0”,故C正确;对于D,令t=sinx∈(0,1),因为t+2t在(0,1)上单调递减,所以t+2t>3,故D错误.故选:BC.(多选)10.(5分)某校有甲、乙、丙三名学生是新冠阳性患者的密切接触者,已知密切接触者新冠病毒检测呈阳性的概率为12,记事件A为“三名学生都是阴性”,事件B为“三名学生都是阳性”,事件C为“三名学生至少有一名是阳性”,事件D为“三名学生不都是阴性”,则( )A.P(A)=18B.事件A与事件B互斥C.P(C)≠P(D)D.事件A与事件C对立【解答】解:对于A:∵P(A)=12×12×12=18,∴A正确;对于B:∵事件A与事件B不能同时发生,∴事件A与事件B互斥,∴B正确;对于C:∵事件C与事件D为同一事件,∴P(C)=P(D)=1−18=78,∴C错误;对于D:∵A∩C为不可能事件,A∪C为必然事件,∴事件A与事件C对立,∴D正确.,故选:ABD.(多选)11.(5分)已知圆O:x2+y2=4,过点M(﹣1,0)直线l与圆O交于P,Q两点.下列说法正确的是( )A.|PQ|的最小值为22B.PO→⋅PQ→∈[6,8]C.OP→⋅OQ→的最大值为﹣2D.线段PQ中点的轨迹为圆【解答】解:对于选项A:由题意可知,当l⊥x轴时,|PQ|最小,所以|PQ|的最小值为2×4−1=23,故选项A错误;对于选项B:设N是PQ的中点,连接ON,则ON⊥PQ,PO→⋅PQ→=|PO→|⋅|PQ→|⋅cos∠OPQ=|PQ→|⋅|PN→|=12|PQ→|2,∵|PQ→|的最小值为23,最大值为4,∴PO→⋅PQ→∈[6,8],故选项B正确;对于选项C:当直线l的斜率为0时,OP→⋅OQ→=2×2×cosπ=−4,当直线l的斜率不为0时,设直线l的方程为x=my﹣1,P(x1,y1),Q(x2,y2),联立方程x=my−1x2+y2=4,消去x得(m2+1)y2﹣2my﹣3=0,∴y1+y2=2mm2+1,y1y2=−3m2+1,∴OP→⋅OQ→=(m2+1)y1y2−m(y1+y2)+1=−3(m2+1)−2m2m2+1+1=−4m2−2m2+1=−4+2m2+1∈(−4,−2],∴OP→⋅OQ→∈[−4,−2],∴OP→⋅OQ→的最大值为﹣2,当且仅当m=0,即l:x=﹣1时取等号,故选项C正确;对于选项D:由于MN⊥ON,则点N在以MO为直径的圆上,圆心为(−12,0),半径为12,∴点N的轨迹方程为(x+12)2+y2=14,即线段PQ中点的轨迹为圆,故选项D正确.故选:BCD.,(多选)12.(5分)在矩形ABCD中,AB=2AD=2,E为CD的中点,将△CBE沿直线BE翻折至△C1BE的位置,则( )A.翻折过程中,直线AC1与BE所成角的余弦值最大为22B.翻折过程中,存在某个位置的C1,使得BE⊥AC1C.翻折过程中,四棱锥C1﹣ABED必存在外接球D.当四棱锥C1﹣ABED的体积最大时,以AC1为直径的球面被平面C1BE截得交线长为π【解答】解:在矩形ABCD中,取AB中点F,连接CF与BE交于点O,∵AB=2,∴BF=CB=1,∴CF⊥BE,且CF=BE=2,∴以OF,OB所在直线分别为x轴,y轴,过O与平面ABCD垂直的直线为z轴,建立空间直角坐标系如上图,则根据题意可得:B(0,22,0),E(0,−22,0),F(22,0,0),∴A(2,−22,0),将△CBE沿直线BE翻折至△C1BE的位置的过程中,C1在以O为圆心,直径为CF=2的圆弧上,∴C1在平面zOx内,设C1(x,0,z),且x∈[−22,22],z≥0,∴C1O=x2+z2=22,∴x2+y2=12,∴AC1→=(x−2,22,z),BE→=(0,−2,0),∴AC1→⋅BE→=−1,|AC1→|=(x−2)2+12+z2=x2+z2−22x+52=12−22x+52=3−22x,对于A,设直线AC1与BE所成角为θ,则cosθ=|cos〈AC1→,BE→〉|=|AC1→⋅BE→|AC1→||BE→||=|−13−22x×2|=16−42x,,易知当x∈[−22,22]时,y=16−42x单调递增,∴当x=22时,(cosθ)max=16−42×22=22,故选项A正确;对于选项B,翻折过程中,AC1→⋅BE→=−1≠0恒成立,∴不存在某个位置的C1,使得BE⊥AC1,故选项B错误;对于C,连接AE,直角△ADE有以AE为直径的唯一外接圆,又∠ABE=π4≠π2,∴B不在△ADE的外接圆上,即四边形ABED无外接圆,∴四棱锥C1﹣ABED不存在外接球,故选项C错误;对于D,当四棱椎C1﹣ABED的体积最大时,C1到平面ABED距离最大,∴此时C1(0,0,22)在z轴上,平面C1BE即平面yOz,∴以AC1为直径的球的球心为AC1中点M(22,−24,24),∴球心M到平面C1BE即平面yOz的距离为d=22,又∵该球的直径AC1=|AC1→|=3,∴半径R=32,由球的几何性质,以AC1为直径的球面被平面C1BE截得交线为圆,该圆的半径r=R2−d2=(32)2−(22)2=12,∴该圆的周长为2πr=π,故选项D正确.故选:AD.三、填空题:(本大题共4小题,每小题5分,共20分.),13.(5分)计算:log312×log49+[(−2)6]12= 7 .【解答】解:原式=−ln2ln3×ln9ln4+26×12=−1+8=7,故答案为:7.14.(5分)阿基米德是伟大的古希腊数学家,他和高斯、牛顿并列为世界三大数学家,他一生最为满意的一个数学发现就是“圆柱容球”定理,即圆柱容器里放了一个球,该球顶天立地,四周碰边(即球与圆柱形容器的底面和侧面都相切),在该图形中,球的体积是圆柱体积的23,并且球的表面积也是圆柱表面积的23,则该圆柱的体积与它的外接球的体积之比为 328 .【解答】解:设圆柱的底面半径为a,则圆柱的内切球的半径为a,∴圆柱的高为2a,∴圆柱的体积为V1=π×a2×2a=2πa3,又圆柱的外接球球心为上下底面圆心连线的中点,∴圆柱的外接球半径R=a2+a2=2a,∴圆柱的外接球体积为V2=43π(2a)3=823πa3,故V1:V2=328.故答案为:328.15.(5分)已知正数x,y满足x+2y=1,则x2+4y2+1xy的最小值为 12 .【解答】解:由题意,(x+2y)2=x2+4y2+4xy=1,∴x2+4y2=1﹣4xy,x2+4y2+1xy=2−4xyxy=2xy−4,将x=1﹣2y代入,原式=2(1−2y)y−4=2−2(y−14)2+18−4,当y=14时,取到最小值12.故答案为:12.,16.(5分)已知F1、F2是双曲线x2a2−y2b2=1(a>0,b>0)的左、右焦点,点F1关于渐近线的对称点恰好落在以F2为圆心,|OF2|2为半径的圆上,则该双曲线的离心率为 4 .【解答】解:由题意得F1(﹣c,0),F2(c,0),且双曲线的渐近线为y=±bax,不妨设点F1(﹣c,0)关于渐近线y=bax的对称点为M(x,y),则y+02=ba×x−c2y−0x+c=−aba2+b2=c2,解得x=c−2a2cy=−2abc,即M(c−2a2c,−2abc),又M在以F2为圆心,|OF2|2为半径的圆上,圆的方程为(x﹣c)2+y2=c24,∴4a4c2+4a2b2c2=c24,即16a2=c2,∴e2=16,解得e=±4,∵e>1,∴e=4.故答案为:4.四、解答题:(本大题共6小题,共70分.17.(10分)已知锐角△ABC的三个角A,B,C所对的边分别为a,b,c,且acosC+c2=b.(1)求角A的大小;(2)求sinB+sinC的取值范围.【解答】解:(1)由题意得2acosC+c=2b.由正弦定理得2sinAcosC+sinC=2sinB,又sinB=sin(A+C)=sinAcosC+cosAsinC,2sinAcosC+sinC=2(sinAcosC+cosAsinC),则sinC=2cosAsinC.∵sinC≠0,∴cosA=12,又0<A<π2,则A=π3;(2)由(1)得A=π3,则sinB+sinC=sinB+sin(23π−B)=32cosB+32sinB=3sin(B+π6).∵△ABC为锐角三角形,∴0<2π3−B<π2,且0<B<π2,,∴π6<B<π2,∴3sin(B+π6)∈(32,3],故sinB+sinC的取值范围是(32,3].18.(12分)已知圆C的方程为x2+y2=4.(1)直线l过点P(1,2),且与圆C交于A、B两点,若|AB|=23,求直线l的方程;(2)点P(x,y)为圆上任意一点,求x+y+2的最大值和最小值.【解答】解:(1)圆C的圆心为坐标原点O,半径为r=2,设圆心O到直线l的距离为d,则d=r2−(|AB|2)2=1,①当直线l的斜率不存在时,直线l的方程为x=1,满足题意;②当直线l的斜率存在时,可设直线l的方程为y﹣2=k(x﹣1),即kx﹣y﹣k+2=0,由题意可得d=|2−k|k2+1=1,解得k=34,此时直线l的方程为3x﹣4y+5=0.综上所述,直线l的方程为x=1或3x﹣4y+5=0.(2)方法一:设x+y+2=t.联立x2+y2=4x+y+2=t可得,2x2+(4﹣2t)x+t2﹣4t=0.因为直线与圆有交点,所以Δ≥0.又Δ=(4﹣2t)2﹣4×2×(t2﹣4t)=﹣4(t2﹣4t﹣4),所以t2﹣4t﹣4≤0,解得2−22≤t≤2+22.所以x+y+2的最大值是22+2,最小值是2−22;方法二:因为(x+y)2=x2+y2+2xy≤2(x2+y2)=8,当且仅当x=y=±2等号成立,所以−22≤x+y≤22.所以x+y+2的最大值是22+2,最小值是2−22.方法三,换元:令x=2cosθ,y=2sinθ,θ∈[0,2π),则x+y+2=2cosθ+2sinθ+2=22sin(θ+π4)+2,因为θ∈[0,2π),所以π4≤θ+π4<9π4,所以−1≤sin(θ+π4)≤1,所以x+y+2的最大值是22+2,最小值是2−22.,19.(12分)某市为了了解人们对“中国梦”的伟大构想的认知程度,针对本市不同年龄和不同职业的人举办了一次“一带一路”知识竞赛,满分100分(95分及以上为认知程度高),结果认知程度高的有m人,按年龄分成5组,其中第一组:[20,25),第二组:[25,30),第三组:[30,35),第四组:[35,40),第五组:[40,45],得到如图所示的频率分布直方图.(1)根据频率分布直方图,估计这m人的平均年龄和第80百分位数;(2)现从以上各组中用分层随机抽样的方法抽取20人,担任本市的“中国梦”宣传使者.(ⅰ)若有甲(年龄38),乙(年龄40)两人已确定人选宣传使者,现计划从第四组和第五组被抽到的使者中,再随机抽取2名作为组长,求甲、乙两人至少有一人被选上的概率;(ⅱ)若第四组宣传使者的年龄的平均数与方差分别为37和52,第五组宣传使者的年龄的平均数与方差分别为43和1,据此估计这m人中35~45岁所有人的年龄的方差.【解答】解:(1)设这m人的平均年龄为x,则x=22.5×0.05+27.5×0.35+32.5×0.3+37.5×0.2+42.5×0.1=32.25(岁).设第80百分位数为a,方法一:由5×0.02+(40﹣a)×0.04=0.2,解得a=37.5.方法二:由0.05+0.35+0.3+(a﹣35)×0.04=0.8,解得a=37.5.(2)(i)由题意得,第四组应抽取4人,记为A,B,C,甲,第五组抽取2人,记为D,乙.对应的样本空间为:Ω={(A,B),(A,C),(A,甲),(A,乙),(A,D),(B,C),(B,甲),(B,乙),(B,D),(C,甲),(C,乙),(C,D),(甲,乙),(甲,D),(乙,D,)},共15个样本点.设事件M=“甲、乙两人至少一人被选上”,则M={(A,甲),(A,乙),(B,甲),(B,乙),(C,甲),(C,乙),(甲,乙),(甲,D),(乙,D)},共有9个样本点.所以,P(M)=n(M)n(Ω)=35.(ii)设第四组、第五组的宣传使者的年龄的平均数分别为x4,x5,方差分别为s42,s52,则x4=37,x5=43,s42=52,s52=1,设第四组和第五组所有宣传使者的年龄平均数为z,方差为s2.则z=4x4+2x56=39,s2=16{4×[s42+(x4−z)2]+2×[s52+(x5−z)2]}=10.因此,第四组和第五组所有宣传使者的年龄方差为10.据此,可估计这m人中年龄在35~45岁的所有人的年龄方差约为10.20.(12分)如图,在三棱锥P﹣ABC中,△PAC是正三角形,AC⊥BC,AC=BC=2,D是AB的中点.(1)证明:AC⊥PD;(2)若二面角P﹣AC﹣D为150°,求直线BC与平面PAB所成角的正弦值.【解答】解:(1)证明:取AC的中点O,连接OP,OD,∵△PAC是正三角形,∴PO⊥AC,又D是AB的中点,∴DO∥BC,∵AC⊥BC,,∴DO⊥AC,又PO∩DO=O,PO,DO⊂面POD,∴AC⊥面POD,又PD⊂面POD,∴AC⊥PD;(2)以OA,OD所在直线为x轴,y轴,过O作z轴⊥底面ABC,建立如图空间直角坐标系,则O(0,0,0),A(1,0,0),D(0,1,0),C(﹣1,0,0),B(﹣1,2,0),易得∠POD=150°,又PO=3,则P(0,−32,32),由DO∥BC得直线BC的一个方向向量为m→=(0,1,0),设平面PAB的法向量为n→=(x,y,z),AB→=(−2,2,0),AP→=(−1,−32,32),则−2x+2y+0=0−x−32y+32z=0,令x=1,则平面PAB的一个法向量为n→=(1,1,53),记直线BC与平面PAB所成角为α,那么sinα=|cos〈m→,n→〉|=|m→⋅n→||m→|⋅|n→|=11×313=9331.21.(12分)设抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,C的准线与x轴的交点为E,点A是C上的动点.当△AEF是等腰直角三角形时,其面积为2.(1)求C的方程;(2)延长AF交C于点B,点M是C的准线上的一点,设直线MF,MA,MB的斜率分别是k0,k1,k2,若k1+k2=λk0,求λ的值.【解答】解:(1)当△AEF是等腰直角三角形时,EF⊥AF,∴点A(p2,p),∴12×p×p=2,∴p=2,∴抛物线方程为y2=4x;(2)由(1)知F(1,0),设直线AB的方程:x=ty+1代入y2=4x得:y2﹣4ty﹣4=0,,设A(x1,y1),B(x2,y2),所以y1+y2=4t,y1y2=﹣4,设M(﹣1,yM),则k0=−yM2,k1=y1−yMx1+1,k2=y2−yMx2+1.∵x1=ty1+1x2=ty2+1,∴x1+1=ty1+2x2+1=ty2+2,∴k1+k2=y1−yMx1+1+y2−yMx2+1=y1−yMty1+2+y2−yMty2+2=(y1−yM)(ty2+2)+(y2−yM)(ty1+2)(ty1+2)(ty2+2)=2ty1y2+2(y1+y2)−yM[t(y1+y2)+4]t2y1y2+2t(y1+y2)+4=−8t+8t−yM(4t2+4)−4t2+8t2+4=−yM(4t2+4)4t2+4=−yM,∴k1+k2=2k0,所以λ=2.22.(12分)设函数fk(x)=|x+a|k+b,其中k∈{1,2}.(1)若a=0,求F(x)=f1(x)+f2(x)在[﹣1,2]上的最大值;(2)已知g(x)=(x2+x)•f2(x)满足对一切实数x均有g(x)=g(2﹣x),求函数g(x)的值域;(3)若a=﹣1,且{x|f2(x)=x}={x|f2(f2(x))=x},求实数b的取值范围.【解答】解:(1)若a=0,则函数fk(x)=|x|k+b,其中k∈{1,2},所以F(x)=f1(x)+f2(x)=x2+x+2b,x∈[0,2]x2−x+2b,x∈[−1,0),则函数F(x)在[﹣1,0)上单调递减,在[0,2]上单调递增,又F(﹣1)=2+2b,F(2)=6+2b,所以F(x)的最大值为6+2b;(2)g(x)=(x2+x)(x2+2ax+a2+b),由题意g(x)关于直线x=1对称,即g(x+1)为偶函数.g(x+1)=[(x+1)2+(x+1)][(x+1)2+2a(x+1)+a2+b]=[(x2+2)+3x][(x2+(a+1)2+b)+(2+2a)x],所以2+2a=−3(a+1)2+b=2⇒a=−52b=−14,∴g(x+1)=[(x2+2)+3x]((x2+2)−3x)=x4−5x2+4=(x2−52)2−94≥−94,又函数g(x)的定义域为R,而g(x+1)与g(x)的值域相同,所以g(x)的值域是[−94,+∞);(3)若a=﹣1,则f2(x)=|x−1|2+b=x2−2x+b+1,f2(f2(x))=x⇒f2(f2(x))﹣f2(x,)=x﹣f2(x),即f22(x)−2f2(x)+b+1−f2(x)=x−f2(x),即f22(x)−2f2(x)+b+1−(x2−2x+b+1)=x−f2(x),即[f2(x)﹣x][f2(x)+x﹣1]=0,∴f2(x)﹣x=0与f2(x)+x﹣1=0有相同的根,或f2(x)+x﹣1=0无根,若f2(x)﹣x=0与f2(x)+x﹣1=0有相同的根,则f2(x)=x且f2(x)=﹣x+1,∴x=﹣x+1,即x=12,∴f2(12)=12,则f2(12)=(12)2−2×12+b+1=12,∴b=14;若f2(x)+x﹣1=0无根,则x2﹣2x+b+1+x﹣1=x2﹣x+b=0中Δ=1﹣4b<0,∴b>14,综上,实数b的取值范围是[14,+∞).号:37103942
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