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綜合檢測一
(時間:120分鐘 滿分:150分)
第Ⅰ卷(選擇題 共40分)
一、選擇題(本大題共10小題,每小題4分,共40分.在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的)
1.已知集合A={x∈R|x+1≥0},B={x∈R|2-x2<0},則A∪(?RB)等于( )
A.[-1,+∞)
B.[-,+∞)
C.(-∞,-]∪[-1,+∞)
D.[-1,]
答案 B
解析 根據(jù)題意,得A={x|x≥-1},
?RB={x∈R|x2≤2}={x|-≤x≤},
從而A∪(?RB)={x|x≥-},故選B.
2.已知向量a=(1+m,1-m),b=(m-1,2m+1),m∈R,則“m=0”是“a⊥b”的( )
A.充分不必要條件 B.必要不充分條件
C.充要條件 D.既不充分也不必要條件
答案 A
解析 a⊥b?(1+m)(m-1)+(1-m)(2m+1)=0?m(m-1)=0?m=0或m=1,所以“m=0”是“a⊥b”的充分不必要條件.故選A.
3.已知函數(shù)f(x)=log(x2-2x-3),則下列關(guān)系正確的是( )
A.f(-)
f(-) D.f(log328)0,
得x<-1或x>3.
∴y=x2-2x-3=(x-1)2-4在(-∞,-1)上是減函數(shù),在(3,+∞)上是增函數(shù),而y=logx在(0,+∞)上是減函數(shù),
∴f(x)在(-∞,-1)上是增函數(shù),在(3,+∞)上是減函數(shù),
∵-<-<-1,∴f(-)f();
∵-<-<-1,∴f(-)f(3).
故選A.
4.已知x,y滿足約束條件則z=|x+y+2|的最大值是( )
A.7B.6C.5D.4
答案 B
解析 方法一 畫出可行域如圖中陰影部分(含邊界)所示,
則A(0,1),B(2,2),C,
則可行域在直線l:x+y+2=0的右上方,z=|x+y+2|=x+y+2,即y=-x+z-2,
故當(dāng)直線y=-x+z-2過點B時,z取得最大值,最大值是6.
方法二 畫出可行域如圖中陰影部分(含邊界)所示,則A(0,1),B(2,2),C,記直線l:x+y+2=0,點B到直線l的距離為dB-l,則z=|x+y+2|=≤dB-l,而dB-l=3,故z=|x+y+2|≤6,所以z=|x+y+2|的最大值是6.
5.若(3ax-1)5(2x-1)3的展開式中各項系數(shù)的和為1,則該展開式中x2項的系數(shù)為( )
A.56B.112C.168D.224
答案 B
解析 令x=1得(3a-1)5(2-1)3=1,
解得a=,
則(3ax-1)5(2x-1)3=(2x-1)8,
其二項展開式的通項Tk+1=C(2x)8-k(-1)k,
所以x2項為Tk+1=C(2x)8-6(-1)6=4Cx2=112x2,
所以x2項的系數(shù)為112.
6.已知函數(shù)f(x)=若函數(shù)g(x)=f(x)-k(x+1)在(-∞,1]上恰有兩個不同的零點,則實數(shù)k的取值范圍是( )
A.[1,3) B.(1,3]
C.[2,3) D.[1,+∞)
答案 A
解析 函數(shù)g(x)=f(x)-k(x+1)在(-∞,1]上恰有兩個不同的零點,等價于直線y=k(x+1)與函數(shù)y=f(x)的圖象在(-∞,1]上有兩個不同的交點.作出f(x)的大致圖象如圖所示,
因為直線y=k(x+1)過定點(-1,0),定點(-1,0)與點(1,2)和(0,3)連線的斜率分別為1和3,結(jié)合f(x)的圖象可知k的取值范圍是[1,3).故選A.
7.某幾何體的三視圖如圖所示,則該幾何體的體積為( )
A.12- .12-π
C.12- .12-
答案 A
解析 由三視圖可知,該幾何體是一個正四棱柱挖去一個半圓錐所得到的幾何體,其直觀圖如圖所示,
其中正四棱柱的底面正方形的邊長a=2,半圓錐的底面半徑r=1,高h=3,所以正四棱柱的體積V1=a2h=223=12,半圓錐的體積V2=r2h=123=,所以該幾何體的體積V=V1-V2=12-.
8.已知圓C:x2+(y-1)2=8,直線l1:mx+y-m-3=0與圓C交于A,B兩點,直線l2:x-my+3m-1=0與圓C交于E,F(xiàn)兩點,則四邊形AEBF的面積的最大值為( )
A.10B.11C.12D.13
答案 B
解析 方法一 設(shè)圓心C(0,1)到直線l1,l2的距離分別為d1,d2,圓C的半徑為r,
則d1=,d2=,
∴|AB|=2=2,
|EF|=2=2,
又由直線方程知l1⊥l2,∴AB⊥EF,
則S四邊形AEBF=|AB||EF|
=22
=2
=2
=2
=2
=2≤11,
當(dāng)且僅當(dāng)3m-4=,即m=3或-時等號成立.
方法二 直線l1:mx+y-m-3=0?m(x-1)+(y-3)=0,直線l2:x-my+3m-1=0?(x-1)-m(y-3)=0,
∴直線l1⊥l2,且均過定點P(1,3).
∵圓C:x2+(y-1)2=8,則圓心C(0,1),
設(shè)圓C的半徑為r,圓心C到直線l1,l2的距離分別為d1,d2,過點C分別向直線l1,l2作垂線,垂足分別為M,N,則四邊形CMPN為矩形,且滿足d+d=|CP|2=(1-0)2+(3-1)2=5.
|AB|=2=2,
|EF|=2=2,
由l1⊥l2?AB⊥EF,則S四邊形AEBF=|AB||EF|
=22
≤(8-d)+(8-d)=16-(d+d)=11,
當(dāng)且僅當(dāng)8-d=8-d,即d=d=時等號成立.
9.如圖,在三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1⊥平面ABC,AB=BC=CA=3,AA1=2,M是AB上的點,且BM=2AM,動點Q在底面A1B1C1內(nèi),若BQ∥平面A1CM,則BQ的取值范圍是( )
A. .
C. .
答案 D
解析 如圖,在A1B1上取一點D,使A1D=2B1D,
取B1C1的中點E,連接BD,BE,DE,
則BD∥A1M,因為A1M?平面A1CM,
所以BD∥平面A1CM.
同理,DE∥平面A1CM,所以平面BDE∥平面A1CM,
所以點Q在線段DE上,點Q的軌跡為線段DE,
易得BD=,BE=,
在△B1DE中,由余弦定理得
DE2=DB+B1E2-2DB1B1Ecos∠DB1E
=1+-21=,所以DE=,
在△BDE中,利用余弦定理得
cos∠BDE==,
所以sin∠BDE=,
則BQ的最小值為DE邊上的高,最大值為BE的長,
DE邊上的高是BDsin∠BDE==,
所以BQ∈,故選D.
10.已知同一平面內(nèi)的向量a,b,c滿足|a-b|=|b-c|=|c-a|=2,d為該平面內(nèi)的任意一個向量,且(b-d)(c-d)=0,則(a-d)(a+b-2d)的最大值為( )
A.4+2B.4+C.5+D.5+2
答案 D
解析 如圖,假設(shè)a,b,c,d共起點D,根據(jù)|a-b|=|b-c|=|c-a|=2,可知a,b,c終點的連線構(gòu)成一個邊長為2的正三角形(如圖所示的△ABC),
又(b-d)(c-d)=0,故OC⊥OB,
而(a-d)(a+b-2d)=(a-d)[(a-d)+(b-d)]=,其中E為平行四邊形OAEB的頂點,這樣問題就轉(zhuǎn)化為求的最大值了.
以O(shè)為原點,OB,OC所在直線分別為x軸,y軸建立平面直角坐標(biāo)系,設(shè)∠OBC=θ,
則B(2cosθ,0),C(0,2sinθ),
A,
E,
∴=
+2sin2sin
=4+2cos2θ+6sinθcosθ
=5+cos2θ+3sin2θ
=5+2sin(2θ+φ),其中tanφ=,
∴的最大值為5+2.
第Ⅱ卷(非選擇題 共110分)
二、填空題(本大題共7小題,多空題每題6分,單空題每題4分,共36分.把答案填在題中橫線上)
11.十九世紀(jì)德國著名數(shù)學(xué)家狄利克雷在數(shù)學(xué)領(lǐng)域成就卓著,函數(shù)f(x)=被稱為狄利克雷函數(shù),其中R為實數(shù)集,Q為有理數(shù)集,狄利克雷函數(shù)是無法畫出函數(shù)圖象的,但是它的函數(shù)圖象卻客觀存在,如果A(0,f(0)),B(,f())在其圖象上,那么f()=________,A,B兩點間的距離為________.
答案 0 2
解析 根據(jù)函數(shù)的解析式得f(0)=1,f()=0,所以A,B兩點間的距離為2.
12.已知i為虛數(shù)單位,=a+bi(a,b∈R),則a+b=________,a+bi的共軛復(fù)數(shù)在復(fù)平面內(nèi)對應(yīng)的點位于第________象限.
答案?。? 二
解析 =-1-i,則a=-1,b=-1,∴a+b=-2,a+bi的共軛復(fù)數(shù)在復(fù)平面內(nèi)對應(yīng)的點為(-1,1),位于第二象限.
13.雙曲線-=1的離心率是________,右焦點到漸近線的距離是________.
答案
解析 雙曲線-=1的離心率e===.雙曲線的右焦點為(,0),漸近線方程為y=x,所以右焦點到漸近線的距離d==.
14.拋擲1枚質(zhì)地均勻的骰子,當(dāng)正面朝上的點數(shù)為3的倍數(shù)時,就說這次試驗成功,則在兩次試驗中至少有一次成功的概率為________;若連續(xù)做10次試驗,記X為試驗成功的次數(shù),則E(X)=________.
答案
解析 記事件A為“兩次試驗中至少有一次成功”,則事件為“兩次試驗都不成功”.基本事件的個數(shù)為n=66=36,事件包括的基本事件的個數(shù)m=44=16,則P(A)=1-P()=1-=1-=.易知X~B(10,p),其中一次試驗成功的概率p==,則E(X)=np=10=.
15.由1,2,3,4,5,6六個數(shù)字組成無重復(fù)數(shù)字的六位數(shù),要求1不排在兩端,2,3相鄰,6在4的左邊,則可以組成________個不同的六位數(shù).
答案 72
解析 方法一 2,3相鄰,所以把2,3看作一個整體,有2種排法,這樣,六個元素變成了五個.先排1,由于1不排在兩端,則1在中間的3個位置中,有A=3種排法,其余的4個元素任意排,有A種排法,又4,6順序已經(jīng)確定,所以不同的六位數(shù)有=72(個).
方法二 2,3排序有A種,且1不在兩端的情形有(AA-ACA)種,除去4,6的順序,得=72(個).
16.已知a>0,b>0,則+的最小值是________.
答案 2
解析 方法一 當(dāng)a+b≥ab+1時,
+≥+=
=≥=2,
當(dāng)且僅當(dāng)a=b=1時等號成立;
當(dāng)a+b+
=>=2.
故+的最小值是2.
方法二 因為3(b2+2)-(b+2)2=2(b-1)2≥0,
所以b2+2≥,
進而+≥+
≥=
=
≥
==2,
當(dāng)且僅當(dāng)a=b=1時等號成立,
故+的最小值是2.
17.已知F1,F(xiàn)2是橢圓和雙曲線的公共焦點,且F1,F(xiàn)2在x軸上,P是它們的一個公共點,且∠F1PF2=,則橢圓和雙曲線的離心率之積的取值范圍是________.
答案 (1,+∞)
解析 方法一 設(shè)橢圓方程為+=1(a1>b1>0),
離心率為e1,半焦距為c,滿足c2=a-b,
雙曲線方程為-=1(a2>0,b2>0),
離心率為e2,半焦距為c,滿足c2=a+b,
不妨設(shè)F1,F(xiàn)2分別為左、右焦點,P是它們在第一象限的一個公共點,
則由橢圓與雙曲線的定義得,
?
在△F1PF2中,由余弦定理可得
=-,
整理得4c2=3a+a,即3+=4,
即32+2=4,則2=4-32.
由令t=2,
則t=2=∈,
∴22=2
=-3t2+4t=-32+,
∵函數(shù)f(t)=-32+在上單調(diào)遞減,
∴22=-32+∈(0,1),
即e1e2的取值范圍為(1,+∞).
方法二 設(shè)橢圓方程為+=1(a1>b1>0),
離心率為e1,半焦距為c,滿足c2=a-b,
雙曲線方程為-=1(a2>0,b2>0),
離心率為e2,半焦距為c,滿足c2=a+b,
不妨設(shè)F1,F(xiàn)2分別為左、右焦點,P是它們在第一象限的一個公共點,|PF1|=m,|PF2|=n,則m>n>0,
在△F1PF2中,由余弦定理可得m2+n2+mn=4c2,
則由橢圓與雙曲線的定義,得
則===
==1-,
令t=2+>3,
則=1-=1-,
∵函數(shù)g(t)=1-在(3,+∞)上單調(diào)遞增,
∴∈(0,1),即e1e2的取值范圍為(1,+∞).
三、解答題(本大題共5小題,共74分.解答應(yīng)寫出文字說明,證明過程或演算步驟)
18.(14分)已知函數(shù)f(x)=cos2x-sinxcosx.
(1)求f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間;
(2)若銳角三角形ABC的三個內(nèi)角A,B,C所對的邊分別為a,b,c,且f(C)=-,a=2,求b的取值范圍.
解 (1)∵f(x)=cos2x-sinxcosx
=-sin2x,
∴f(x)=cos+,
令2kπ-π≤2x+≤2kπ,k∈Z,
得kπ-≤x≤kπ-,k∈Z,
∴f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為,k∈Z.
(2)∵f(C)=-,
∴f(C)=cos+=-,
∴2C+=2kπ+π,k∈Z,
又0c3>c4>…>cn,
∴對一切正整數(shù)n,cn的最大值是.
又cn≤m2+m-1對一切正整數(shù)n恒成立,
∴m2+m-1≥,
即m2+4m-5≥0,解得m≥1或m≤-5.
21.(15分)如圖,已知橢圓C:+=1(a>b>0),F(xiàn)1,F(xiàn)2為其左、右焦點,離心率e=,M為橢圓上一動點,△MF1F2的面積的最大值為2.
(1)求橢圓C的方程;
(2)過點P(2,0)作直線l,交橢圓C于A,B兩點,求△MAB面積的最大值,并求此時直線l的方程.
解 (1)由得
所以橢圓C的方程為+=1.
(2)當(dāng)直線l的斜率為0時,直線l的方程為y=0,
此時S△MAB的最大值為22=2.
當(dāng)直線l的斜率存在且不為0或斜率不存在時,設(shè)直線l:x=my+2,
代入橢圓方程得4(my+2)2+5y2-20=0,
即(4m2+5)y2+16my-4=0,
設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),
則y1+y2=-,y1y2=,
故|AB|=
=,
平移直線l至直線l′的位置,使得直線l′與橢圓相切(圖略),設(shè)直線l′:x=my+t,代入橢圓方程得4(my+t)2+5y2-20=0,即(4m2+5)y2+8mty+4t2-20=0,
由Δ=0得4m2+5=t2,則t2≥5,
當(dāng)t=-時,點M距離直線l最遠,即S△MAB最大,此時,點M到直線l的距離d=,
從而S△MAB=|AB|d
=
=2
=2.
令1-=u,f(u)=u3(2-u),
由f′(u)=6u2-4u3=0得u1=0,u2=,
所以函數(shù)f(u)在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,
因為t≤-,所以u∈,故當(dāng)u=,即t=-4時,S△MAB取得最大值,最大值為.
綜上,S△MAB的最大值為,此時,m=,
所以直線l的方程為x=y(tǒng)+2.
22.(15分)已知函數(shù)f(x)=x2-4x+5-(a∈R).
(1)若f(x)在R上為增函數(shù),求實數(shù)a的取值范圍;
(2)設(shè)g(x)=exf(x),當(dāng)m≥1時,若g(x1)+g(x2)=2g(m)(其中x1m),求證:x1+x2<2m.
(1)解 由題意知f′(x)=2x-4+≥0在R上恒成立,即a≥(4-2x)ex在R上恒成立.
設(shè)h(x)=(4-2x)ex,∴h′(x)=(2-2x)ex,
∴當(dāng)x∈(-∞,1)時,h′(x)>0,h(x)在(-∞,1)上為增函數(shù),當(dāng)x∈(1,+∞)時,h′(x)<0,h(x)在(1,+∞)上為減函數(shù),
∴h(x)max=h(1)=2e,∴a≥2e,即a∈[2e,+∞).
(2)證明 g(x)=exf(x)=(x2-4x+5)ex-a,
∵g(x1)+g(x2)=2g(m),m∈[1,+∞),
∴(x-4x1+5)-a+(x-4x2+5)-a
=2(m2-4m+5)em-2a,
∴(x-4x1+5)+(x-4x2+5)=2(m2-4m+5)em.
設(shè)φ(x)=(x2-4x+5)ex,x∈R,
則φ(x1)+φ(x2)=2φ(m),則φ′(x)=(x-1)2ex≥0,
∴φ(x)在R上單調(diào)遞增.
設(shè)F(x)=φ(m+x)+φ(m-x),
則F′(x)=(m+x-1)2em+x-(m-x-1)2em-x.
當(dāng)x>0時,em+x>em-x>0,
(m+x-1)2-(m-x-1)2=2x(2m-2)≥0,
∴F′(x)>0,F(xiàn)(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增,
∴F(x)>F(0)=2φ(m),
∴φ(m+x)+φ(m-x)>2φ(m),x∈(0,+∞).
令x=m-x1,∵x10,
∴φ(m+m-x1)+φ(m-m+x1)>2φ(m),
即φ(2m-x1)+φ(x1)>2φ(m),
又φ(x1)+φ(x2)=2φ(m),
∴φ(2m-x1)+2φ(m)-φ(x2)>2φ(m),
即φ(2m-x1)>φ(x2),
∵φ(x)在R上單調(diào)遞增,
∴2m-x1>x2,即x1+x2<2m.
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