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高考专题训练二十三
函数、导数与不等式、解析几何、数列型解答题
班级_______ 姓名_______ 时间:45分钟 分值:72分 总得分________
1.(12分)(2011·成都市
高中
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毕业班第二次诊断性检测)设△ABC的三内角A、B、C所对应的边长分别为a、b、c,平面向量m=(cosA,cosC),n=(c,a),p=(2b,0),且m·(n-p)=0.
(1)求角A的大小;
(2)当|x|≤A时,求函数f(x)=sinxcosx+sinx
sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,6)))的值域.
解:(1)m·(n-p)=(cosA,cosC)·(c-2b,a)
=(c-2b)cosA+acosC=0
⇒(sinC-2sinB)cosA+sinAcosC=0⇒-2sinBcosA+sinB=0.
∵sinB≠0,∴cosA=eq \f(1,2)⇒A=eq \f(π,3).
(2)f(x)=sinxcosx+sinxsineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,6)))=eq \f(1,2)sinxcosx
+eq \f(\r(3),2)sin2x=eq \f(1,4)sin2x+eq \f(\r(3),2)·eq \f(1-cos2x,2)=eq \f(\r(3),4)+eq \f(1,4)sin2x-
eq \f(\r(3),4)cos2x=eq \f(\r(3),4)+eq \f(1,2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x-\f(π,3))).
∵|x|≤A,A=eq \f(π,3),∴-eq \f(π,3)≤x≤eq \f(π,3)⇒-π≤2x-eq \f(π,3)≤eq \f(π,3).
∴-1≤sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x-\f(π,3)))≤eq \f(\r(3),2)⇒eq \f(\r(3)-2,4)≤eq \f(\r(3),4)+eq \f(1,2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x-\f(π,3)))≤eq \f(\r(3),2).
∴函数f(x)的值域为[eq \f(\r(3)-2,4),eq \f(\r(3),2)].
2.(12分)(2011·正定)如图,在多面体ABCDEF中,四边形ABCD是正方形,AB=2EF=2,EF∥AB,EF⊥FB,∠BFC=90°,BF=FC,H为BC的中点.
(1)求证:FH∥平面EDB;
(2)求证:AC⊥平面EDB;
(3)求四面体B—DEF的体积.
分析:本题考查空间线面平行、线面垂直、面面垂直、体积的计算等基础知识,同时考查空间想象能力与推理论证能力.
解:
(1)
证明
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:设AC与BD交于点G,则G为AC的中点.连接EG、GH,由于H为BC的中点,
故GH綊eq \f(1,2)AB.
又EF綊eq \f(1,2)AB,∴EF綊GH,
∴四边形EFHG为平行四边形,
∴EG∥FH,而EG⊂平面EDB,∴FH∥平面EDB.
(2)证明:由四边形ABCD为正方形,有AB⊥BC.
又EF∥AB,∴EF⊥BC.而EF⊥FB,∴EF⊥平面BFC,∴EF⊥FH,
∴AB⊥FH.又BF=FC,H为BC的中点,∴FH⊥BC.
∴FH⊥平面ABCD.
∴FH⊥AC.又FH∥EG,∴AC⊥EG.又AC⊥BD,EG∩BD=G,
∴AC⊥平面EDB.
(3)∵EF⊥FB,∠BFC=90°,∴BF⊥平面CDEF.
∴BF为四面体B-DEF的高.
∵BC=AB=2,∴BF=FC=eq \r(2).又EF=1,
∴VB-DEF=eq \f(1,3)×eq \f(1,2)×1×eq \r(2)×eq \r(2)=eq \f(1,3).
3.(12分)(2011·预测题)小王参加一次比赛,比赛共设三关,第一、二关各有两个必答题,如果每关两个问题都答对,可进入下一关,第三关有三个问题,只要答对其中两个问题,则闯关成功.每过一关可一次性获得价值分别为1000元,3000元,6000元的奖品(不重复得奖),小王对三关中每个问题回答正确的概率依次为eq \f(4,5),eq \f(3,4),eq \f(2,3),且每个问题回答正确与否相互独立.
(1)求小王过第一关但未过第二关的概率;
(2)用X
表
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示小王所获得奖品的价值,写出X的概率分布列,并求X的数学期望.
解:(1)设小王过第一关但未过第二关的概率为P1,
则P1=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,5)))2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)+\f(3,4)×\f(1,4)))=eq \f(7,25).
(2)X的取值为0,1000,3000, 6000,
则P(X=0)=eq \f(1,5)+eq \f(4,5)×eq \f(1,5)=eq \f(9,25),
P(X=1000)=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,5)))2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)+\f(3,4)×\f(1,4)))=eq \f(7,25),
P(X=3000)
=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,5)))2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)))2eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(1-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))2-C\o\al(1,2)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))2×\f(1,3)))=eq \f(7,75),
P(X=6000)
=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,5)))2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)))2eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))2+C\o\al(1,2)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))2×\f(1,3)))=eq \f(4,15),
∴X的概率分布列为
X
0
1000
3000
6000
P
eq \f(9,25)
eq \f(7,25)
eq \f(7,75)
eq \f(4,15)
∴X的数学期望E(X)=0×eq \f(9,25)+1000×eq \f(7,25)+3000×eq \f(7,75)+6000×eq \f(4,15)=2160.
4.(12分)(2011·天津卷)已知a>0,函数f(x)=lnx-ax2,x>0.(f(x)的图象连续不断)
(1)求f(x)的单调区间;
(2)当a=eq \f(1,8)时,证明:存在x0∈(2,+∞),使f(x0)=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)));
(3)若存在均属于区间[1,3]的α,β,且β -α≥1,使f(α)=f(β),证明:eq \f(ln3-ln2,5)≤a≤eq \f(ln2,3).
分析:本小题主要考查导数的运算、利用导数研究函数的单调性、解不等式、函数的零点等基础知识,考查运算能力、分类讨论的思想、分析解决问题的能力.
解:(1)f′(x)=eq \f(1,x)-2ax=eq \f(1-2ax2,x),x∈(0,+∞).令f′(x)=0,解得x=eq \f(\r(2a),2a).
当x变化时,f′(x)、f(x)的变化情况如下表:
x
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(\r(2a),2a)))
eq \f(\r(2a),2a)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2a),2a),+∞))
f′(x)
+
0
-
f(x)
极大值
所以,f(x)的单调递增区间是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(\r(2a),2a))),f(x)的单调递减区间是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(2a),2a),+∞)).
(2)证明:当a=eq \f(1,8)时,f(x)=lnx-eq \f(1,8)x2,由(1)知f(x)在(0,2)内单调递增,在(2,+∞)内单调递减.
令g(x)=f(x)-feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2))).由于f(x)在(0,2)内单调递增, 故f(2)>feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2))),即g(2)>0.
取x′=eq \f(3,2)e>2,则g(x′)=eq \f(41-9e2,32)<0.
所以存在x0∈(2,x′),使g(x0)=0,即存在x0∈(2,+∞),使f(x0)=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2))).(说明:x′的取法不唯一,只要满足x′>2,且g(x′)<0
即可.)
(3)证明:由f(α)=f(β)及(1)的结论知α
b>0)的离心率e=eq \f(\r(3),2),连接椭圆的四个顶点得到的菱形的面积为4.
(1)求椭圆的方程;
(2)设直线l与椭圆相交于不同的两点A,B,已知点A的坐标为(-a,0),点Q(0,y0)在线段AB的垂直平分线上,且eq \o(QA,\s\up15(→))·eq \o(QB,\s\up15(→))=4.求y0的值.
分析:本题主要考查椭圆的
标准
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方程和几何性质、直线的方程、平面向量等基础知识,考查用代数方法研究圆锥曲线的性质及数形结合的思想,考查运算能力和推理能力.
解:(1)由e=eq \f(c,a)=eq \f(\r(3),2),得3a2=4c2,
再由c2=a2-b2,得a=2b.
由题意可知eq \f(1,2)×2a×2b=4,即ab=2.
解方程组eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a=2b,,ab=2,))得a=2,b=1.
所以椭圆的方程为eq \f(x2,4)+y2=1.
(2)由(1)可知A(-2,0),设B点的坐标为(x1,y1),直线l的斜率为k,则直线l的方程为y=k(x+2).
于是A,B两点的坐标满足方程组eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(y=kx+2,,\f(x2,4)+y2=1.))
由方程组消去y并整理,得
(1+4k2)x2+16k2x+(16k2-4)=0.
由-2x1=eq \f(16k2-4,1+4k2),得
x1=eq \f(2-8k2,1+4k2),从而y1=eq \f(4k,1+4k2).
设线段AB的中点为M,则M的坐标为
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(8k2,1+4k2),\f(2k,1+4k2))).
以下分两种情况:
①当k=0时,点B的坐标为(2,0),线段AB的垂直平分线为y轴,于是eq \o(QA,\s\up15(→))=(-2,-y0),eq \o(QB,\s\up15(→))=(2,-y0).由eq \o(QA,\s\up15(→))·eq \o(QB,\s\up15(→))=4,得y0=±2eq \r(2).
②当k≠0时,线段AB的垂直平分线的方程为
y-eq \f(2k,1+4k2)=-eq \f(1,k)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(8k2,1+4k2))).
令x=0,解得y0=-eq \f(6k,1+4k2).
由|eq \o(QA,\s\up15(→))|=(-2,-y0),eq \o(QB,\s\up15(→))=(x1,y1-y0),
eq \o(QA,\s\up15(→))·eq \o(QB,\s\up15(→))=-2x1-y0(y1-y0)
=eq \f(-22-8k2,1+4k2)+eq \f(6k,1+4k2)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4k,1+4k2)+\f(6k,1+4k2)))
=eq \f(416k4+15k2-1,1+4k22)=4,
整理得7k2=2,故k=±eq \f(\r(14),7),所以y0=±eq \f(2\r(14),5).
综上,y0=±2eq \r(2)或y0=±eq \f(2\r(14),5).
6.(12分)(2011·湖北卷)已知数列{an}的前n项和为Sn,且满足:a1=a(a≠0),an+1=rSn(n∈N*,r∈R,r≠-1).
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若存在k∈N*,使得Sk+1,Sk,Sk+2成等差数列,试判断:对于任意的m∈N*,且m≥2,am+1,am,am+2是否成等差数列,并证明你的结论.
分析:本小题主要考查等差数列、等比数列等基础知识,同时考查推理论证能力,以及特殊与一般的思想.
解:(1)由已知an+1=rSn,可得an+2=rSn+1,两式相减可得
an+2-an+1=r(Sn+1-Sn)=ran+1,即an+2=(r+1)an+1,又a2=ra1=ra,所以当r=0时,数列{an}为:a,0,…,0,…;
当r≠0,r≠-1时,由已知a≠0,所以an≠0(n∈N*),
于是由an+2=(r+1)an+1,可得eq \f(an+2,an+1)=r+1(n∈N*),
∴a2,a3,…,an,…成等比数列,
∴当n≥2时,an=r(r+1)n-2a.
综上,数列{an}的通项公式为an=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a,n=1,,rr+1n-2a,n≥2.))
(2)对于任意的m∈N*,且m≥2,am+1,am,am+2成等差数列,证明如下:
当r=0时,由(1)知,an=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(a,n=1,,0,n≥2.))
∴对于任意的m∈N*,且m≥2,am+1,am,am+2成等差数列.
当r≠0,r≠-1时,∵Sk+2=Sk+ak+1+ak+2,Sk+1=Sk+ak+1.若存在k∈N*,使得Sk+1,Sk,Sk+2成等差数列,则Sk+1+Sk+2=2Sk,
∴2Sk+2ak+1+ak+2=2Sk,即ak+2=-2ak+1.
由(1)知,a2,a3,…,am,…的公比r+1=-2,于是
对于任意的m∈N*,且m≥2,am+1=-2am,从而am+2=4am,
∴am+1+am+2=2am,即am+1,am,am+2成等差数列.
综上,对于任意的m∈N*,且m≥2,am+1,am,am+2成等差数列.
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