2016-2017学年河北省唐山市玉田县高二(下)期中数学试卷与解析word(理科)
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2016-2017学年河北省唐山市玉田县高二(下)期中数学试卷(理
科)
一、选择题(共12小题,每小题5分,满分60分)
1.(5分)下列类比推理命题(其中Q为有理数集,R为实数集,C为复数集):
①“若a,b∈R,则a﹣b=0⇒a=b”类比推出“若a,b∈C,则a﹣b=0⇒a=b”;
②“若a,b,c,d∈R,则复数a+bi=c+di⇒a=c,b=d”类比推出“若a,b,c,d∈Q,则a+b⇒a=c,b=d”;
③“若a,b∈R,则a﹣b>0⇒a>b”类比推出“若a,b∈C,则a﹣b>0⇒a>b”.其中类比结论正确的个数是()
A.0 B.1 C.2 D.3
2.(5分)下列求导运算正确的是()
A.(log2x)′=B.()′=
C.(10x)′=10x lge D.(x+)′=1﹣
3.(5分)下面几种推理中是演绎推理的为()
A.科学家利用鱼的沉浮原理制造潜艇
B.猜想数列,,,…的通项公式为a n=(n∈N+)
C.半径为r的圆的面积S=πr2,则单位圆的面积S=π
D.由平面直角坐标系中圆的方程为(x﹣a)2+(y﹣b)2=r2,推测空间直角坐标系中球的方程为(x﹣a)2+(y﹣b)2+(z﹣c)2=r2
4.(5分)已知复数,则下列说法正确的是()
A.z的共轭复数为﹣1﹣2i
B.z的虚部为2i
C.|z|=5
D.z在复平面内对应的点在第三象限
5.(5分)4个不同的小球全部随意放入3个不同的盒子里,使每个盒子都不空
的放法种数为()
A.C C C B.A A
C.C A D.
6.(5分)已知,其中x,y是实数,i是虚数单位,则x+yi的共轭复数为()
A.1+2i B.1﹣2i C.2+i D.2﹣i
7.(5分)函数y=xcosx﹣sinx在下面哪个区间上是增函数()
A.(,)B.(π,2π)C.(,)D.(2π,3π)8.(5分)学校计划利用周五下午第一、二、三节课举办语文、数学、英语、理综4科的专题讲座,每科一节课,每节至少有一科,且数学、理综不安排在同一节,则不同的安排方法共有()
A.36 种B.30 种C.24 种D.6 种
9.(5分)若f(x)=x2+2f(x)dx,则f(x)dx=()
A.﹣1 B.﹣ C.D.1
10.(5分)已知函数f(x)=x3﹣3x+m只有一个零点,则实数m的取值范围是()
A.[﹣2,2]B.(﹣∞,﹣2)∪(2,+∞)C.(﹣2,2)D.(﹣∞,﹣2]∪[2,+∞)
11.(5分)现有4种不同颜色要对如图所示的四个部分进行着色,要求有公共边界的两部分不能用同一种颜色,则不同的着色方法共有()
A.144种B.72种C.64种D.84种
12.(5分)已知定认在R上的可导函数f(x)的导函数f′(x),若对于任意实数x,有f′(x)<f(x),且y=f(x)﹣1为奇函数,则不等式f(x)<e x的解集为()
A.(0,+∞)B.(﹣∞,0)C.(﹣∞,e4) D.(e4,+∞)
二、填空题(共4小题,每小题5分,满分20分)
13.(5分)复数z满足:(z﹣i)(2﹣i)=5,则|z|=.
14.(5分)若点P是曲线y=x2﹣lnx上任意一点,则点P到直线y=x﹣2的最小距离为.
15.(5分)如图所示的三角形数阵叫“牛顿调和三角形”,它们是整数的倒数组成的,第n行有n个数且两端的数均为(n≥2),每个数是它下一行左右相邻两
数的和,如=+,=+,=+,…,则第6行第3个数(从左往右数)为.
16.(5分)定积分[xcosx+(x+1)e x]dx的值为.
三、解答题(共6小题,满分70分)
17.(10分)已知函数f(x)=.
(1)求f(x)的最大值;
(2)设a,b∈R,a>b>c(其中e是自然对数的底数),用分析法求证:b a>a b.18.(12分)有甲、乙、丙、丁、戊5位同学,求:
(1)5位同学站成一排,甲、戊不在两端有多少种不同的排法?
(2)5位同学站成一排,要求甲乙必须相邻,丙丁不能相邻,有多少种不同的排法?
(3)将5位同学分配到三个班,每班至少一人,共有多少种不同的分配方法?19.(12分)已知f(x)=e x+2ax(a为常数),曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线与直线x﹣y﹣3=0垂直.
(Ⅰ)求a的值及函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)证明:当x>0时,e x>x2;
(Ⅲ)设F(x)=f(x)﹣e x++1,若F(x)在(1,3)上单调递减,求实数m的取值范围.
20.(12分)某地有三家工厂,分别位于矩形ABCD的顶点A、B及CD的中点P 处,已知AB=20km,BC=10km,为了处理三家工厂的污水,现要在矩形ABCD的区域上(含边界),且A、B与等距离的一点O处建造一个污水处理厂,并铺设排污管道AO、BO、OP,设排污管道的总长为ykm.
(1)设∠BAO=θ(rad),将y表示成θ的函数关系式;
(2)试确定污水处理厂的位置,使三条排污管道总长度最短.
21.(12分)若a1>0,a1≠1,a n+1=(n=1,2,…).
(1)求证:a n
≠a n;
+1
(2)令a1=,写出a2,a3,a4,a5的值,观察并归纳出这个数列的通项公式a n,并用数学归纳法证明.
22.(12分)已知函数f(x)=x2+(2m﹣1)x﹣mlnx.
(1)当m=1时,求曲线y=f(x)的极值;
(2)求函数f(x)的单调区间;
(3)若对任意m∈(2,3)及x∈[1,3]时,恒有mt﹣f(x)<1成立,求实数t的取值范围.
2016-2017学年河北省唐山市玉田县高二(下)期中数学
试卷(理科)
参考答案与试题解析
一、选择题(共12小题,每小题5分,满分60分)
1.(5分)下列类比推理命题(其中Q为有理数集,R为实数集,C为复数集):
①“若a,b∈R,则a﹣b=0⇒a=b”类比推出“若a,b∈C,则a﹣b=0⇒a=b”;
②“若a,b,c,d∈R,则复数a+bi=c+di⇒a=c,b=d”类比推出“若a,b,c,d∈Q,则a+b⇒a=c,b=d”;
③“若a,b∈R,则a﹣b>0⇒a>b”类比推出“若a,b∈C,则a﹣b>0⇒a>b”.其中类比结论正确的个数是()
A.0 B.1 C.2 D.3
【解答】解:①在复数集C中,若两个复数满足a﹣b=0,则它们的实部和虚部均相等,则a,b相等.故①正确;
②在有理数集Q中,若,则(a﹣c)+(b﹣d)=0,易得:a=c,b=d.故②正确;
③若a,b∈C,当a=1+i,b=i时,a﹣b=1>0,但a,b 是两个虚数,不能比较大小.故③错误
故3个结论中,有两个是正确的.
故选:C.
2.(5分)下列求导运算正确的是()
A.(log2x)′=B.()′=
C.(10x)′=10x lge D.(x+)′=1﹣
【解答】解:由求导公式可知(log2x)′=,故A正确,
对于B:()′==,故B错误,
对于C:(10x)′=10x ln10,故C错误;
对于D:(x+)′=1+,故D错误,
故选:A.
3.(5分)下面几种推理中是演绎推理的为()
A.科学家利用鱼的沉浮原理制造潜艇
B.猜想数列,,,…的通项公式为a n=(n∈N+)C.半径为r的圆的面积S=πr2,则单位圆的面积S=π
D.由平面直角坐标系中圆的方程为(x﹣a)2+(y﹣b)2=r2,推测空间直角坐标系中球的方程为(x﹣a)2+(y﹣b)2+(z﹣c)2=r2
【解答】解:选项B是由特殊到一般的推理过程,为归纳推理;
选项C:半径为r圆的面积S=πr2,因为单位圆的半径为1,则单位圆的面积S=π中,
半径为r圆的面积S=πr2,是大前提
单位圆的半径为1,是小前提
单位圆的面积S=π为结论;
选项A,D是由特殊到与它类似的另一个特殊的推理过程,是类比推理,
故选:C.
4.(5分)已知复数,则下列说法正确的是()
A.z的共轭复数为﹣1﹣2i
B.z的虚部为2i
C.|z|=5
D.z在复平面内对应的点在第三象限
【解答】解:复数===﹣1+2i,
∴=﹣1﹣2i.
故选:A.
5.(5分)4个不同的小球全部随意放入3个不同的盒子里,使每个盒子都不空的放法种数为()
A.C C C B.A A
C.C A D.
【解答】解:把4个不同的小球分成三份有,这些不同的分法,每一份全排列有种方法.
根据乘法原理可得:4个不同的小球全部随意放入3个不同的盒子里,使每个盒子都不空的放法种数为.
故选:D.
6.(5分)已知,其中x,y是实数,i是虚数单位,则x+yi的共轭复数为()
A.1+2i B.1﹣2i C.2+i D.2﹣i
【解答】解:由已知,x=(1+i)(1﹣yi),计算x=1+y+(1﹣y)i
根据复数相等的概念,解得,
x+yi=2+i,其共轭复数为2﹣i.
故选:D.
7.(5分)函数y=xcosx﹣sinx在下面哪个区间上是增函数()
A.(,)B.(π,2π)C.(,)D.(2π,3π)
【解答】解:y'=cosx﹣xsinx﹣cosx=﹣xsinx
欲使导数为正,只需x与sinx符号总相反,
分析四个选项知,B选项符合条件,
故选:B.
8.(5分)学校计划利用周五下午第一、二、三节课举办语文、数学、英语、理综4科的专题讲座,每科一节课,每节至少有一科,且数学、理综不安排在同
一节,则不同的安排方法共有()
A.36 种B.30 种C.24 种D.6 种
【解答】解:由于每科一节课,每节至少有一科,必有两科在同一节,
先从4个中任选2个看作整体,然后做3个元素的全排列,共种方法,
再从中排除数学、理综安排在同一节的情形,共种方法,
故总的方法种数为:=36﹣6=30
故选:B.
9.(5分)若f(x)=x2+2f(x)dx,则f(x)dx=()
A.﹣1 B.﹣ C.D.1
【解答】解:令f(x)dx=t,对f(x)=x2+2f(x)dx,两边积分可得:t=+2tdx=+2t,
解得t=f(x)dx=﹣,
故选:B.
10.(5分)已知函数f(x)=x3﹣3x+m只有一个零点,则实数m的取值范围是()
A.[﹣2,2]B.(﹣∞,﹣2)∪(2,+∞)C.(﹣2,2)D.(﹣∞,﹣2]∪[2,+∞)
【解答】解:∵f(x)=x3﹣3x+m,∴f'(x)=3x2﹣3,
由f'(x)>0,得x>1或x<﹣1,此时函数单调递增,
由f'(x)<0,得﹣1<x<1,此时函数单调递减.
即当x=﹣1时,函数f(x)取得极大值,
当x=1时,函数f(x)取得极小值,
要使函数f(x)=x3﹣3x+m只有一个零点,则满足极大值小于0或极小值大于0,即极大值f(﹣1)=﹣1+3+m=m+2<0,解得m<﹣2.
极小值f(1)=1﹣3+m=m﹣2>0,解得m>2.
综上实数m的取值范围:m<﹣2或m>2.
故选:B.
11.(5分)现有4种不同颜色要对如图所示的四个部分进行着色,要求有公共边界的两部分不能用同一种颜色,则不同的着色方法共有()
A.144种B.72种C.64种D.84种
【解答】解:由题意知本题是一个分步计数问题,
需要先给最上面金着色,有4种结果,
再给榜着色,有3种结果,
给题着色,与榜同色,给名着色,有3种结果;与榜不同色,有2种结果,给名着色,有2种结果
根据分步计数原理知共有4×3×(3+2×2)=84种结果,
故选:D.
12.(5分)已知定认在R上的可导函数f(x)的导函数f′(x),若对于任意实数x,有f′(x)<f(x),且y=f(x)﹣1为奇函数,则不等式f(x)<e x的解集为()
A.(0,+∞)B.(﹣∞,0)C.(﹣∞,e4) D.(e4,+∞)
【解答】解:由题意令g(x)=,
则g′(x)==,
∵f(x)>f′(x),
∴g′(x)<0,
即g(x)在R上是单调递减函数,
∵y=f(x)﹣1为奇函数,
∴f(0)﹣1=0,即f(0)=1,g(0)=1,
则不等式f(x)<e x等价为<1=g(0),
即g(x)<g(0),
解得x>0,
∴不等式的解集为(0,+∞),
故选:A.
二、填空题(共4小题,每小题5分,满分20分)
13.(5分)复数z满足:(z﹣i)(2﹣i)=5,则|z|=.
【解答】解:由(z﹣i)(2﹣i)=z(2﹣i)﹣1﹣2i=5,
得=.
则|z|=.
故答案为:.
14.(5分)若点P是曲线y=x2﹣lnx上任意一点,则点P到直线y=x﹣2的最小距
离为.
【解答】解:点P是曲线y=x2﹣lnx上任意一点,
当过点P的切线和直线y=x﹣2平行时,
点P到直线y=x﹣2的距离最小.
直线y=x﹣2的斜率等于1,
令y=x2﹣lnx的导数y′=2x﹣=1,x=1,或x=﹣(舍去),
故曲线y=x2﹣lnx上和直线y=x﹣2平行的切线经过的切点坐标(1,1),
点(1,1)到直线y=x﹣2的距离等于,
故点P到直线y=x﹣2的最小距离为,
故答案为.
15.(5分)如图所示的三角形数阵叫“牛顿调和三角形”,它们是整数的倒数组成的,第n行有n个数且两端的数均为(n≥2),每个数是它下一行左右相邻两
数的和,如=+,=+,=+,…,则第6行第3个数(从左往右数)
为.
【解答】解:解:设第n行第m个数为a(n,m),
由题意知a(6,1)=,a(7,1)=,
∴a(7,2)=a(6,1)﹣a(7,1)=﹣=,
a(6,2)=a(5,1)﹣a(6,1)==,
a(7,3)=a(6,2)﹣a(7,2)=,
a(6,3)=a(5,2)﹣a(6,2)=,
故答案为:;
16.(5分)定积分[xcosx+(x+1)e x]dx的值为e+e﹣1.
【解答】解:[xcosx+(x+1)e x]dx=xcosxdx+[(x+1)e x]dx,
由y=xcosx为奇函数,则xcosxdx=0,
[(x+1)e x]dx=(xe x)=e﹣(﹣e﹣1)=e+e﹣1,
∴[xcosx+(x+1)e x]dx=e+e﹣1.
故答案为:e+e﹣1.
三、解答题(共6小题,满分70分)
17.(10分)已知函数f(x)=.
(1)求f(x)的最大值;
(2)设a,b∈R,a>b>c(其中e是自然对数的底数),用分析法求证:b a>a b.【解答】(1)解:函数的定义域是(0,+∞)f′(x)=,
∴当x>e时,f′(x)<0,
∴函数f(x)在(e,+∞)上单调递减.
当0<x<e时,f′(x)>0,
∴函数f(x)在(0,e)上单调递增.
∴f(x)的最最大值为f(e)=…(5分)
(2)证明:∵a>b>e,b a>0,a b>0,
∴要证b a>a b,只需证aln b>bln a,只需证>,
由(1)可知f(x)在(e,+∞)上单调递减.
∴当a>b>e时,有f(b)>f(a),
即>.得证.…(10分)
18.(12分)有甲、乙、丙、丁、戊5位同学,求:
(1)5位同学站成一排,甲、戊不在两端有多少种不同的排法?
(2)5位同学站成一排,要求甲乙必须相邻,丙丁不能相邻,有多少种不同的排法?
(3)将5位同学分配到三个班,每班至少一人,共有多少种不同的分配方法?【解答】解:(1)根据题意,分2步进行分析:
①、甲、戊不在两端,在中间的三个位置任选2个,安排甲、戊2人,有A32=6种排法,
②、将乙、丙、丁三人安排在剩下的三个位置,有A33=6种排法,
则甲、戊不在两端有种排法;
(2)分3步进行分析:
①、将甲乙看成一个整体,考虑甲乙之间的顺序,有A22=2种情况,
②、将这个整体与戊2人全排列,有A22=2种顺序,排好后,有3个空位,
③、在3个空位中任选2个,安排丙丁,有A32=6种情况,
则共有2×2×6=24种不同的排列方法;
(3)分2步进行分析:
①、将5个同学分成3组,
若分成1、1、3的三组,有=10种分法,
若分成1、2、2的三组,有=15种分法,
则一共有10+15=25种分组方法;
②、将分好的三组对应三个班,有A33=6种情况,
则一共有25×6=150种不同的分配方法.
19.(12分)已知f(x)=e x+2ax(a为常数),曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线与直线x﹣y﹣3=0垂直.
(Ⅰ)求a的值及函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)证明:当x>0时,e x>x2;
(Ⅲ)设F(x)=f(x)﹣e x++1,若F(x)在(1,3)上单调递减,求实数m的取值范围.
【解答】解(Ⅰ)由题意知,曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线的斜率为﹣1.
由f(x)=e x+2ax,得f'(x)=e x+2a,
∴f'(0)=1+2a=﹣1,
得a=﹣1
∴f(x)=e x﹣2x,f'(x)=e x﹣2
令f'(x)=0,得x=ln2
当x<ln2时,f'(x)<0,f(x)单调递减;
当x>ln2时,f'(x)>0,f(x)单调递增;
∴f(x)的单调递增区间为(ln2,+∞),单调递减区间为(﹣∞,ln2).(Ⅱ)令g(x)=e x﹣x2,则g'(x)=e x﹣2x
由(Ⅰ)知,f(x)的极小值即最小值[f(x)]min=f(ln2)=2﹣2ln2>0,
∴g'(x)=f(x)>0,
故g(x)在R上单调递增,因此,当x>0时,g(x)>g(0)=1>0,即e x>x2.(Ⅲ)由题意知,,
∵F(x)在(1,3)上单调递减,
∴F'(x)=x2+2mx﹣2≤0在(1,3)恒成立,
∴F′(x)图象过点(0,﹣2),
∴,
,
所以满足实数m的取值范围为(﹣∞,﹣).
20.(12分)某地有三家工厂,分别位于矩形ABCD的顶点A、B及CD的中点P 处,已知AB=20km,BC=10km,为了处理三家工厂的污水,现要在矩形ABCD的区域上(含边界),且A、B与等距离的一点O处建造一个污水处理厂,并铺设排污管道AO、BO、OP,设排污管道的总长为ykm.
(1)设∠BAO=θ(rad),将y表示成θ的函数关系式;
(2)试确定污水处理厂的位置,使三条排污管道总长度最短.
【解答】解:(1)由条件知PQ垂直平分AB,若∠BAO=θ(rad),
则,故
又OP=10﹣10tanθ,所以
所求函数关系式为
(2)
令y'=0得∵
当时y'<0,y是θ的减函数;当时y'>0,y是θ的增函数;
所以当时,
此时点O位于线段AB的中垂线上,且距离AB边km处.
21.(12分)若a1>0,a1≠1,a n+1=(n=1,2,…).
(1)求证:a n
≠a n;
+1
(2)令a1=,写出a2,a3,a4,a5的值,观察并归纳出这个数列的通项公式a n,并用数学归纳法证明.
=a n,即a n+1=,
【解答】解:(1)证明:假设a n
+1
解得a n=0或a n=1,
从而a n=a n﹣1=…=a2=a1=0或a n=a n﹣1=…=a2=a1=1,
这与题设a1>0或a1≠1相矛盾,
=a n不成立.故a n+1≠a n成立.
所以a n
+1
(2)由题意得,
由此猜想:a n=.
①当n=1时,a1==,猜想成立,
②假设n=k+1时,a k=成立,
====,
当n=k+1时,a k
+1
∴当n=k+1时,猜想也成立,
由①②可知,对一切正整数,都有a n=成立
22.(12分)已知函数f(x)=x2+(2m﹣1)x﹣mlnx.
(1)当m=1时,求曲线y=f(x)的极值;
(2)求函数f(x)的单调区间;
(3)若对任意m∈(2,3)及x∈[1,3]时,恒有mt﹣f(x)<1成立,求实数t的取值范围.
【解答】解:(1)函数f(x)的定义域为(0,+∞),
当m=1时,,解得x=﹣1(舍去),,在上递减,在上递增,所以f(x)的极小值为.(2),令f'(x)=0可得.①当m≥0时,由f'(x)<0可得f(x)在上单调递减,
由f'(x)>0可得f(x)在上单调递增.
②当时,由f'(x)<0可得f(x)在上单调递减,
由f'(x)>0可得f(x)得在(0,﹣m)和上单调递增.
③当时,由可得f(x)在(0,+∞)上单调递增.
④当时,由f'(x)<0可得f(x)在上单调递减,
由f'(x)>0可得f(x)得在和(﹣m,+∞)上单调递增.
(3)由题意可知,对∀m∈(2,3),x∈[1,3]时,恒有mt﹣1<f(x)成立,等价于mt﹣1<f(x)min,
由(2)知,当m∈(2,3)时,f(x)在[1,3]上单调递增,
∴f(x)min=f(1)=2m,所以原题等价于∀m∈(2,3)时,恒有mt﹣1<2m 成立,即.
在m∈(2,3)时,由,故当时,mt﹣1<2m恒成立,∴.
赠送初中数学几何模型
【模型五】
垂直弦模型:图形特征:
运用举例:
1.已知A、B、C、D是⊙O上的四个点.
(1)如图1,若∠ADC=∠BCD=90°,AD=CD,求证AC⊥BD;
(2)如图2,若AC⊥BD,垂足为E,AB=2,DC=4,求⊙O的半径.
O D
A
B C
E
A
O
D C
B
2.如图,已知四边形ABCD 内接于⊙O ,对角线AC ⊥BD 于P ,设⊙O 的半径是2。
(1)求︵AB l +︵
CD l 的值;
(2)求AP 2+BP 2+CP 2+DP 2的值;
B
D
C
O
A
P
3. 已知四边形ABCD 内接于⊙O ,对角线AC ,BD 交于点P . (1)如图1,设⊙O 的半径是r ,若︵AB l +︵
CD l =πr ,求证:AC ⊥BD ;
(2)如图2,过点A 作AE ⊥BC ,垂足为G ,AE 交BD 于点M ,交⊙O 于点E ;过点D 作DH ⊥BC ,垂足为H ,DH 交AC 于点N ,交⊙O 于点F ;若AC ⊥BD ,求证:MN =EF .
P
B
C
O
A
D
H
M
N E
G
P B
C O A
D
图1 图2
4. 如图,在⊙O 中,弦AB 丄弦CD 与E ,弦AG 丄弦BC 与F 点,CD 与AG 相交于M 点.
(1)求证:︵BD =︵
BG ;(2)如果AB =12,CM =4,求⊙O 的半径.
G
C
M
E D
O
B
A
5.(1)如图1,在⊙O 中,C 是劣弧AB 的中点,直线CD ⊥AB 于点E ,求证:AE =BE ; (2)从圆上任意一点出发的两条弦所组成的折线,成为该圆的一条折弦.如图2,PA 、PB
组成⊙O 的一条折弦,C 是劣弧AB 的中点,直线CD ⊥PA 于点E ,则AE =PE +PB .可以通过延长DB 、AP 相交于点F ,再连接AD 证明结论成立.请写出证明过程.
(3)如图3,PA 、PB 组成⊙O 的一条折弦,若C 上优弧AB 的中点,直线CD ⊥PA 于点E ,
则AE 、PE 与PB 之间存在怎样的数量关系?写出结论,并证明.
B
A
O
E
E
F
D
C
B
O
P
E
D
B
O
P
图1 图2 图3
6.已知:四边形ABCD 是⊙O 的内接四边形,且AC ⊥BD 于E ,F 为AB 中点。
(1)如图1,若连接FE 并延长交DC 于H ,求证:FH ⊥DC ;
(2)如图2,若OG ⊥DC 于G ,试判断线段OG 与EF 的关系,并说明理由。
H
E
F
D
B
O
A
C
G
F
E
B
C
O
A
D
图1
图2。