2015-2016年上海市杨浦高级中学高三(下)3月月考数学试卷(理科)(解析版)
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2015-2016学年上海市杨浦高级中学高三(下)3月月考数学试
卷(理科)
一、填空题(本大题满分56分)本大题共有14小题,考生必须在答题纸相应编号的空格
内直接填写结果,每个空格填对得4分,否则一律得零分.
1.(4分)抛物线y2=x的焦点F坐标为.
2.(4分)已知全集U={﹣2,﹣1,0,1,2},集合,则∁U A =.
3.(4分)如果=,那么a的取值范围是.
4.(4分)关于x的方程:4x•|4x﹣2|=3的解为.
5.(4分)不等式的解集为.
6.(4分)向量,,在正方形网格中的位置如图所示,若(λ,μ∈R),则
=.
7.(4分)已知数列{a n}满足(n∈N*),则a2n=.
8.(4分)在(2x+y+z)10的展开式中,x3y2z5的系数为.
9.(4分)在极坐标系中,将圆ρ=2沿着极轴正方向平移两个单位后,再绕极点逆时针旋转弧度,则所得的曲线的极坐标方程为.
10.(4分)5位好朋友相约乘坐迪士尼乐园的环园小火车.小火车的车厢共有4节,设每一位乘客进入每节车厢是等可能的,则这5位好朋友无人落单(即一节车厢内,至少有5人中的2人)的概率是.
11.(4分)已知定义在R上的函数y=f(x)对于任意的x都满足f(x+2)=f(x).当﹣1≤x<1时,f(x)=x3.若函数g(x)=f(x)﹣log a|x|至少有6个零点,则a的取值范
围是.
12.(4分)一个篮球运动员投篮一次得3分的概率为a,得2分的概率为b(a,b≠0),不得分的概率为.若他投篮一次得分ξ的数学期望,则a的取值范围是.13.(4分)在实数集R中,我们定义的大小关系“>”为全体实数排了一个“序”,类似地,我们在复数集C上也可以定义一个称为“序”的关系,记为“›”.定义如下:对于任意两个复数z1=a1+b1i,z2=a2+b2i(a1,b1,a2,b2∈R,i为虚数单位),“z1›z2”当且仅当“a1>a2”或“a1=a2且b1>b2”.
下面命题:
①1›i›0;
②若z1›z2,z2›z3,则z1›z3;
③若z1›z2,则对于任意z∈C,z1+z›z2+z;
④对于复数z›0,若z1›z2,则z•z1›z•z2.
其中真命题是.(写出所有真命题的序号)
14.(4分)符号表示数列{a n}的前n项和(即).已知数列{a n}满足a1=0,a n≤a n+1≤a n+1(n∈N*),记,若S2016=0,则当取最小值时,a2016=.
二、选择题(本大题共有4题,满分20分)每题有且只有一个正确答案,考生应在答题纸
的相应编号上,填写结果,选对得5分,否则一律得零分.
15.(5分)在样本的频率分布直方图中,共有9个小长方形,若第1个长方形的面积为0.02,前5个与后5个长方形的面积分别成等差数列且公差互为相反数,若样本容量为160,则中间一组(即第5组)的频数为()
A.12B.24C.36D.48
16.(5分)已知F为双曲线C:x2﹣my2=3m(m>0)的一个焦点,则点F到C的一条渐近线的距离为()
A.B.3C.m D.3m
17.(5分)将函数y=cos x+sin x(x∈R)的图象向左平移m(m>0)个长度单位后,所
得到的图象关于y轴对称,则m的最小值是()
A.B.C.D.
18.(5分)在半径为r的球内有一内接正三棱锥,它的底面三个顶点恰好都在同一个大圆上,一个动点从三棱锥的一个顶点出发沿球面运动,经过其余三点后返回,则经过的最短路程是()
A.2πr B.C.D.
三、解答题(本大题共有5题,满分74分)解答下列各题必须在答题纸相应编号的规定区
域内写出必要的步骤.
19.(12分)如图:已知四棱锥P﹣ABCD,底面是边长为6的正方形,P A=8,P A⊥面ABCD,点M是CD的中点,点N是PB的中点,连接AM、AN、MN.
(1)求证:AB⊥MN;
(2)求二面角N﹣AM﹣B的大小.
20.(14分)已知向量和向量,且.(1)求函数f(x)的最小正周期和最大值;
(2)已知△ABC的三个内角分别为A,B,C,若有=1,,求△ABC面积的最大值.
21.(14分)某地拟模仿图(1)建造一座大型体育馆,其设计方案侧面的外轮廓线如图(2)所示:曲线AB是以点E为圆心的圆的一部分,其中E(0,t)曲线BC是抛物线y=﹣ax2+30(a>0)的一部分;CD⊥AD,且CD恰好等于圆E的半径.
(1)若要求CD=20米,AD=(10+30)米,求t与a值;
(2)当0<t≤10时,若要求体育馆侧面的最大宽度DF不超过45米,求a的取值范围.
22.(16分)如图数表:,每一行都是首项为1的等差数列,第m行的
公差为d m,且每一列也是等差数列,设第m行的第k项为a mk(m,k=1,2,3,…,n,n≥3,n∈N*).
(1)证明:d1,d2,d3成等差数列,并用m,d1,d2表示d m(3≤m≤n);
(2)当d1=1,d2=3时,将数列{d m}分组如下:
(d1),(d2,d3,d4),(d5,d6,d7,d8,d9),…(每组数的个数构成等差数列).设前m 组中所有数之和为,求数列的前n项和S n;
(3)在(2)的条件下,设N是不超过20的正整数,当n>N时,求使得不等式恒成立的所有N的值.
23.(18分)如图,圆O与直线x+y+2=0相切于点P,与x正半轴交于点A,与直线y =x在第一象限的交点为B.点C为圆O上任一点,且满足=x+y,以x,y 为坐标的动点D(x,y)的轨迹记为曲线Γ.
(1)求圆O的方程及曲线Γ的方程;
(2)若两条直线l1:y=kx和l2:y=﹣x分别交曲线Γ于点E、F和M、N,求四边形EMFN 面积的最大值,并求此时的k的值.
(3)根据曲线Γ的方程,研究曲线Γ的对称性,并证明曲线Γ为椭圆.
2015-2016学年上海市杨浦高级中学高三(下)3月月考
数学试卷(理科)
参考答案与试题解析
一、填空题(本大题满分56分)本大题共有14小题,考生必须在答题纸相应编号的空格
内直接填写结果,每个空格填对得4分,否则一律得零分.
1.(4分)抛物线y2=x的焦点F坐标为(,0).
【解答】解:抛物线y2=x的焦点在x轴的正半轴上,且p=,∴=,故焦点坐标为(,0),
故答案为:(,0).
2.(4分)已知全集U={﹣2,﹣1,0,1,2},集合,则∁U A ={0}.
【解答】解:
∵x∈Z∴能被2整除的数有﹣2,﹣1,1,2
则x=﹣2,﹣1,1,2即A={﹣2,﹣1,1,2}
而U={﹣2,﹣1,0,1,2},则∁U A={0}
故答案为:{0}
3.(4分)如果=,那么a的取值范围是(﹣4,2).
【解答】解:=,可得=,
可得,解得a∈(﹣4,2).
故答案为:(﹣4,2).
4.(4分)关于x的方程:4x•|4x﹣2|=3的解为x=log43.
【解答】解:令4x=t,(t>0).
则当t≥2时,t2﹣2t﹣3=0,解得t=3或t=﹣1(舍).
∴x=log43.
当0<t<2时,t(2﹣t)=3,即t2﹣2t+3=0,方程无解.
故答案为:x=log43.
5.(4分)不等式的解集为.
【解答】解:等价于lgx++2=+2≥0,
即,
解得0<x≤或x>1,
故不等式的解集为.
故答案为:.
6.(4分)向量,,在正方形网格中的位置如图所示,若(λ,μ∈R),则
=4.
【解答】解:以向量、的公共点为坐标原点,建立如图直角坐标系
可得=(﹣1,1),=(6,2),=(﹣1,﹣3)
∵
∴,解之得λ=﹣2且μ=﹣
因此,==4
故答案为:4
7.(4分)已知数列{a n}满足(n∈N*),则a2n=2n.
【解答】解:由①,得a2=2,
且(n≥2)②,
①÷②得:,
∴数列{a n}的偶数项构成以2为首项,以2为公比的等比数列,
则.
故答案为:2n.
8.(4分)在(2x+y+z)10的展开式中,x3y2z5的系数为20160.
【解答】解:由题意,在(2x+y+z)10的展开式中,含有x3y2z5的项为,所以系数为8××=20160.
故答案为:20160.
9.(4分)在极坐标系中,将圆ρ=2沿着极轴正方向平移两个单位后,再绕极点逆时针旋转弧度,则所得的曲线的极坐标方程为ρ=4cos(θ﹣).
【解答】解:圆ρ=2的圆心为(0,0),半径为2;
沿着极轴正方向平移两个单位后,圆心为(2,0),半径为2;
绕极点按逆时针方向旋转,所得圆的圆心为(2,),半径为2;
设p为所求圆上任意一点,则OP=ρ=2×2cos(θ﹣)=4cos(θ﹣).
故答案为:ρ=4cos(θ﹣).
10.(4分)5位好朋友相约乘坐迪士尼乐园的环园小火车.小火车的车厢共有4节,设每一位乘客进入每节车厢是等可能的,则这5位好朋友无人落单(即一节车厢内,至少有5
人中的2人)的概率是.
【解答】解:5位好朋友相约乘坐迪士尼乐园的环园小火车.小火车的车厢共有4节,
设每一位乘客进入每节车厢是等可能的,
则基本事件总数n=45,
这5位好朋友无人落单(即一节车厢内,至少有5人中的2人)包含的基本事件个数:
m=+,
∴这5位好朋友无人落单(即一节车厢内,至少有5人中的2人)的概率:
p===.
故答案为:.
11.(4分)已知定义在R上的函数y=f(x)对于任意的x都满足f(x+2)=f(x).当﹣1≤x<1时,f(x)=x3.若函数g(x)=f(x)﹣log a|x|至少有6个零点,则a的取值范围是(0,]∪(5,+∞).
【解答】解:根据题意,函数g(x)=f(x)﹣log a|x|的零点个数,
即函数y=f(x)与y=log a|x|的交点的个数;
f(x+2)=f(x),函数f(x)是周期为2的周期函数,
又由当﹣1<x≤1时,f(x)=x3,
据此可以做出f(x)的图象,
y=log a|x|是偶函数,当x>0时,y=log a x,
则当x<0时,y=log a(﹣x),做出y=log a|x|的图象,
结合图象分析可得:
要使函数y=f(x)与y=log a|x|至少有6个交点,
则log a5<1 或log a5≥﹣1,解得a>5,或0<a≤.
所以a的取值范围是(0,]∪(5,+∞).
故答案为:(0,]∪(5,+∞).
12.(4分)一个篮球运动员投篮一次得3分的概率为a,得2分的概率为b(a,b≠0),不得分的概率为.若他投篮一次得分ξ的数学期望,则a的取值范围是(,
).
【解答】解:∵一个篮球运动员投篮一次得3分的概率为a,得2分的概率为b(a,b≠0),不得分的概率为.
∴a+b+=1,∴,
∵0<a<1,0<b<1,
∴0<a<,
∵投篮一次得分ξ的数学期望,
∴3a+2b=3a+2(﹣a)>,解得a>,
综上,.
故答案为:(,).
13.(4分)在实数集R中,我们定义的大小关系“>”为全体实数排了一个“序”,类似地,我们在复数集C上也可以定义一个称为“序”的关系,记为“›”.定义如下:对于任意两个复数z1=a1+b1i,z2=a2+b2i(a1,b1,a2,b2∈R,i为虚数单位),“z1›z2”当且仅当“a1>a2”或“a1=a2且b1>b2”.
下面命题:
①1›i›0;
②若z1›z2,z2›z3,则z1›z3;
③若z1›z2,则对于任意z∈C,z1+z›z2+z;
④对于复数z›0,若z1›z2,则z•z1›z•z2.
其中真命题是①②③.(写出所有真命题的序号)
【解答】解:①.∵1=1+0•i,i=0+1•i,∵实部1>0,∴1›i.
又0=0+0•i,∵实部0=0,虚部1>0,∴i›0,∴1›i›0,所以①正确.
②设z k=a k+b k i,k=1,2,3,a k,b k∈R.∵z1›z2,z2›z3,∴a1≥a2,a2≥a3,∴a1≥a3.则当a1>a3时,可得z1›z3;当a1=a3时,有b1>b2>b3,可得z1›z3,∴②正确;
③令z=a+bi(a,b∈R),∵z1›z2,∴a1≥a2,∴a1+a≥a2+a,
当a1=a2时,b1>b2,故a1+a=a2+a,b1+b>b2+b,可得z1+z›z2+z;
当a1>a2时,a1+a>a2+a,可得z1+z›z2+z;∴③正确;
④取z=0+i>0,z1=a1+b1i,z2=a2+b2i,(a k,b k∈R,k=1,2),
不妨令a1=a2,b1>b2,则z1›z2,此时z•z1=﹣b1+a1i,z•z2=﹣b2+a2i,不满足z•z1›z•z2.故
④不正确.
由以上可知:只有①②③正确.
故答案为:①②③.
14.(4分)符号表示数列{a n}的前n项和(即).已知数列{a n}满足a1=0,a n≤a n+1≤a n+1(n∈N*),记,若S2016=0,则当取最小值时,a2016=1007.
【解答】解:S2016=0,(﹣1)k=0,
即=,
∵a n≤a n+1,(n∈N*),0<a<1,
∴≥,
∴a2k﹣1=a2k,k∈{1,2,3,4,…,1008},
∵a1=0,a n≤a n+1≤a n+1(n∈N*),
∴当取最小值,
∴a2016=1007,
故答案为:1007.
二、选择题(本大题共有4题,满分20分)每题有且只有一个正确答案,考生应在答题纸
的相应编号上,填写结果,选对得5分,否则一律得零分.
15.(5分)在样本的频率分布直方图中,共有9个小长方形,若第1个长方形的面积为0.02,前5个与后5个长方形的面积分别成等差数列且公差互为相反数,若样本容量为160,则中间一组(即第5组)的频数为()
A.12B.24C.36D.48
【解答】解:设公差为d,那么9个小长方形的面积分别为0.02,0.02+d,0.02+2d,0.02+3d,
0.02+4d,0.02+3d,0.02+2d,0.02+d,0.02,而9个小长方形的面积和为1,可得
0.18+16d=1 可以求得d=
∴中间一组的频数为:160×(0.02+4d)=36.
故选:C.
16.(5分)已知F为双曲线C:x2﹣my2=3m(m>0)的一个焦点,则点F到C的一条渐近线的距离为()
A.B.3C.m D.3m
【解答】解:双曲线C:x2﹣my2=3m(m>0)可化为,
∴一个焦点为(,0),一条渐近线方程为=0,
∴点F到C的一条渐近线的距离为=.
故选:A.
17.(5分)将函数y=cos x+sin x(x∈R)的图象向左平移m(m>0)个长度单位后,所得到的图象关于y轴对称,则m的最小值是()
A.B.C.D.
【解答】解:y=cos x+sin x=2(cos x+sin x)=2sin(x+),
∴图象向左平移m(m>0)个单位长度得到y=2sin[(x+m)+]=2sin(x+m+),
∵所得的图象关于y轴对称,
∴m+=kπ+(k∈Z),
则m的最小值为.
故选:B.
18.(5分)在半径为r的球内有一内接正三棱锥,它的底面三个顶点恰好都在同一个大圆上,一个动点从三棱锥的一个顶点出发沿球面运动,经过其余三点后返回,则经过的最短路程是()
A.2πr B.C.D.
【解答】解:由题意可知,球面上两点之间最短的路径是大圆(圆心为球心)的劣弧的弧长,内接正三棱锥,它的底面三个顶点恰好同在一个大圆上,一个动点从三棱锥的
一个顶点出发沿球面运动,经过其余三点后返回,
例如动点从A到S,再到C,到B回到A,
∠SOA=∠SOC=90°,∠COB=∠BOA=60°,
则经过的最短路程为:一个半圆一个圆,
即:=
故选:B.
三、解答题(本大题共有5题,满分74分)解答下列各题必须在答题纸相应编号的规定区
域内写出必要的步骤.
19.(12分)如图:已知四棱锥P﹣ABCD,底面是边长为6的正方形,P A=8,P A⊥面ABCD,点M是CD的中点,点N是PB的中点,连接AM、AN、MN.
(1)求证:AB⊥MN;
(2)求二面角N﹣AM﹣B的大小.
【解答】(1)证明:分别以AD、AB、AP为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系,
则A(0,0,0)、B(0,6,0)、M(6,3,0)、N(0,3,4),
得,,
∴,∴AB⊥MN.
(2)解:取平面AMB的一个法向量为,
设平面AMN的法向量,又,,
由,取平面AMN的一个法向量,
设二面角N﹣AM﹣B为α,则=,
∴二面角N﹣AM﹣B的大小为.
20.(14分)已知向量和向量,且.(1)求函数f(x)的最小正周期和最大值;
(2)已知△ABC的三个内角分别为A,B,C,若有=1,,求△ABC面积的最大值.
【解答】解:(1)由题意:
可得:
⇔
f(x)的最小正周期T=
sin x的图象和性质可知:sin(x+)的最大值是1,
∴的最大值是2.
所以:函数f(x)的最小正周期为2π,最大值为2.
(2)由(1)可知.
∵=1,得:,
∵0<A<π,
∴,
∴,
解得:.
又∵,即,
∴b2+c2﹣bc=3,
又∵b2+c2≥2bc(当且仅当b=c时取等号),
则有:3+bc≥2bc,
∴bc≤3,
∴,
所以:△ABC面积的最大值为:.
21.(14分)某地拟模仿图(1)建造一座大型体育馆,其设计方案侧面的外轮廓线如图(2)所示:曲线AB是以点E为圆心的圆的一部分,其中E(0,t)曲线BC是抛物线y=﹣ax2+30(a>0)的一部分;CD⊥AD,且CD恰好等于圆E的半径.
(1)若要求CD=20米,AD=(10+30)米,求t与a值;
(2)当0<t≤10时,若要求体育馆侧面的最大宽度DF不超过45米,求a的取值范围.
【解答】解:(1)因为CD=30﹣t=20,解得t=10;…3分
此时圆E:x2+(y﹣10)2=202,
令y=0,得AO=10,
所以OD=AD﹣AO=30,
将点C(30,20)代入y=﹣ax2+30(a>0)中,
解得;…7分
(2)因为圆E的半径为30﹣t,所以CD=30﹣t,
在y=﹣ax2+30中,令y=30﹣t,
解得,
则由题意知对t∈(0,10]恒成立,…9分
所以恒成立,而,当,即t=15∉(0,10]时,
由()递减,
可知:当t=10取最小值;…12分
故,
解得.…14分.
22.(16分)如图数表:,每一行都是首项为1的等差数列,第m行的
公差为d m,且每一列也是等差数列,设第m行的第k项为a mk(m,k=1,2,3,…,n,n≥3,n∈N*).
(1)证明:d1,d2,d3成等差数列,并用m,d1,d2表示d m(3≤m≤n);
(2)当d1=1,d2=3时,将数列{d m}分组如下:
(d1),(d2,d3,d4),(d5,d6,d7,d8,d9),…(每组数的个数构成等差数列).设前m 组中所有数之和为,求数列的前n项和S n;
(3)在(2)的条件下,设N是不超过20的正整数,当n>N时,求使得不等式恒成立的所有N的值.
【解答】解:(1)∵每一行都是首项为1的等差数列,
∴a1n=1+(n﹣1)d1,a2n=1+(n﹣1)d2,a3n=1+(n﹣1)d3.
∵每一列也是等差数列,∴2a2n=a1n+a3n,
∴2+2(n﹣1)d2=1+(n﹣1)d1+1+(n﹣1)d3,即2d2=d1+d3
∴d1,d2,d3成等差数列.
∵a mn=1+(n﹣1)d m,
a mn=a1n+(m﹣1)(a2n﹣a1n)=a1n+(m﹣1)(a2n﹣a1n)=1+(n﹣1)d1+(m﹣1)(n﹣1)
(d2﹣d1),
∴1+(n﹣1)d m=1+(n﹣1)d1+(m﹣1)(n﹣1)(d2﹣d1)
化简得d m=(2﹣m)d1+(m﹣1)d2.
(2)当d1=1,d2=3时,d m=2m﹣1(m∈N*),
按数列{d m}分组规律,第m组中有2m﹣1个数,
所以第1组到第m组共有1+3+5+…+(2m﹣1)=m2个数.
则前m组的所有数字和为,
∴,∵c m>0,∴c m=m,
从而,m∈N*,
∴S n=1×2+3×22+5×23+…+(2n﹣1)×2n,
∴2S n=1×22+3×23+…+(2n﹣1)×2n+1,
∴﹣S n=2+23+24+…+2n+1﹣(2n﹣1)×2n+1=2+23(2n﹣1﹣1)﹣(2n﹣1)×2n+1=(3﹣2n)×2n+1﹣6.
∴.
(3)由得(2n﹣3)•2n+1>50(2n﹣1).
令a n=(2n﹣3)•2n+1﹣50(2n﹣1)=(2n﹣3)(2n+1﹣50)﹣100.
∴当n≤5时,a n<0,当n≥6时,a n>0,
所以,满足条件的所有正整数N=5,6,7,8, (20)
23.(18分)如图,圆O与直线x+y+2=0相切于点P,与x正半轴交于点A,与直线y =x在第一象限的交点为B.点C为圆O上任一点,且满足=x+y,以x,y 为坐标的动点D(x,y)的轨迹记为曲线Γ.
(1)求圆O的方程及曲线Γ的方程;
(2)若两条直线l1:y=kx和l2:y=﹣x分别交曲线Γ于点E、F和M、N,求四边形EMFN 面积的最大值,并求此时的k的值.
(3)根据曲线Γ的方程,研究曲线Γ的对称性,并证明曲线Γ为椭圆.
【解答】解:由题意:圆O与直线x+y+2=0相切于点,利用点到直线的距离,即可求出半径,
r=
∴圆的方程为:x2+y2=1
圆与x轴的交点A(1,0),与直线y=x在第一象限的交点B为(,),
由=x+y,可得:,将代入x2+y2=1
得到:x2+y2+xy=1,()即为曲线Γ的方程;
(2)∵两条直线l1:y=kx和l2:y=﹣x分别交曲线Γ于点E、F和M、N.
∴联立:⇒解得:点E(,),点F(﹣,﹣)
那么:|EF|=
同理:
联立⇒解得:点M(,)点N(﹣,﹣)
那么:|MN|=
由题意可知:l1⊥l2,所以四边形EMFN面积的为S=|MN|•|EF|=2×=
∵.(当且仅k=±1时等号成立)
∴
⇒
故当k=±1时,四边形EMFN的面积最大,其最大值为:.
(3)由(1)可知:曲线Γ的方程:x2+y2+xy=1,()
关于直线y=x,也关于原点对称,同时关于直线y=﹣x对称
证明:
设曲线Γ上任一点的坐标为P(x0,y0),则有
点P关于直线y=x的对称点P′(y0,x0),带入方程得:,显然成立.故曲线Γ的方程关于直线y=x对称.
同理:
曲线Γ的方程关于原点对称,同时关于直线y=﹣x对称.
证明曲线Γ为椭圆型曲线.
证明:
曲线Γ的方程:x2+y2+xy=1和直线x=y的交点坐标为B1(﹣,﹣),B2(,)
曲线Γ的方程:x2+y2+xy=1和直线x=﹣y的交点坐标为A1(﹣1,1),A2(1,﹣1)
|0A1|=,|0B1|=,那么,
在y=﹣x上取F1(﹣,,),F2(,﹣)
设P(x,y)在曲线Γ的方程上的任意一点,则|PF1|+|PF2|=
=
==
==
因为xy≤,
∴=2=|A1A2|
即曲线Γ的方程上的任意一点P到两个定点F1(﹣,,),F2(,﹣)的距离之和为定值2.
可以反过来证明:
若点P到两个定点F1(﹣,,),F2(,﹣)的距离之和为定值2,可以求得P的轨迹方程,得到为:x2+y2+xy=1
故曲线Γ的方程是椭圆,其焦点坐标为F1(﹣,,),F2(,﹣).。