1、第 1 页(共 19 页) 2020-2021 学年天津市部分区高三(上)期末数学试卷学年天津市部分区高三(上)期末数学试卷 一、选择题:在每小题给出的四个选项中只有一项是符合题目要求的一、选择题:在每小题给出的四个选项中只有一项是符合题目要求的 1 (5 分)设全集1U ,2,3,4,且4 UA ,则集合A的子集共有( ) A3 个 B4 个 C7 个 D8 个 2 (5 分)设i是虚数单位,若复数z满足(2)3zii,则(z ) A13i B13i C13i D13i 3 (5 分)已知 2 sin() 4 ,则cos2( ) A 7 8 B 7 8 C 3 4 D 3 4 4 (5 分)
2、设 n S是等比数列 n a的前n项和,若 34 21Sa, 23 21Sa,则 1 (a ) A2 B1 C1 D2 5 (5 分)随着人口红利的消失和智能制造趋势的演进,工业机器人逐渐成为企业提高产品 质量、向智能化转型升级的核心力量经过多年的发展,我国的工业机器人产业已经达到了 定的规模,不仅在焊接、装配、搬运、冲压、喷涂等专业领域涌现出大量的机器人产品,同 时机器人关键零部件方面也已经接近或达到了世界领先水平如图是“中投产业研究院”发 布的20202024年中国机器人产业投资分析及前景预测报告中关于 2019 年全国工业机 器人产量数据的统计图数据来源:国家统计局|,根据统计图分析,以
3、下结论不正确的是( ) 第 2 页(共 19 页) A2019 年3 12月,全国工业机器人本月同比增长最低的是 8 月份,最高的是 12 月份 B2019 年2 12月,全国工业机器人本月累计同比增长均在0%以下 C2019 年2 12月,全国工业机器人本月累计同比增长最低值是 4 月份 D2019 年3 12月,全国工业机器人在 12 月份同比增长超过15% 6 (5 分) “ 22 loglogab”是“ 11 ab ”的( ) A充分不必要条件 B必要不充分条件 C充要条件 D既不充分也不必要条件 7 (5 分)若实数0 x ,0y ,且21xy,则 1 ( 2 y xyy ) A有最
4、大值为 7 3 B有最小值为 1 2 2 C有最小值为 2 D无最小值 8 (5 分)已知 1 F, 2 F是双曲线 22 22 1(0,0) xy ab ab 的左、右焦点,M为双曲线左支上 一点,且满足 112 | 2|MFFF,若 12 5 cos 16 MFF ,则该双曲线的离心率为( ) A2 B3 C2 D 9 2 9 ( 5分 ) 已 知 函 数 2 ( )( | x e f xe x 为 自 然 对 数 的 底 数 ), 关 于x的 方 程 2 ( )2( )20()f xaf xaaR恰有四个不同的实数根,则a的取值范围为( ) 第 3 页(共 19 页) A(1,) B(2
5、,) C 2 (,) 21 e e D 2 42 (,) 41 e e 二、填空题:本大题共二、填空题:本大题共 6 小题,每小题小题,每小题 5 分,共分,共 30 分试题中包含两个空的,答对分试题中包含两个空的,答对 1 个的个的 给给 3 分,全部答对的给分,全部答对的给 5 分分 10 (5 分)在 5 2 ()x x 的展开式中,x的系数是 (用数字作答) 11(5 分) 已知直线50 xy 与圆 22 420 xyxym相交于A,B两点, 若| 2AB , 则实数m 12 (5 分)从 11 至 14 世纪涌现出一批著名的数学家和其创作的数学著作,如秦九韶的数 书九章 ,李冶的测圆
6、海镜 ,杨辉的详解九章算法 、 日用算法和杨辉算法 某 学校团委为拓展学生课外学习兴趣, 现从上述五部著作中任意选择两部作为学生课外拓展学 习的参考书目,则所选的两部中至少有一部不是杨辉著作的概率为 13 (5 分)将函数( )sin()(0f xAxA,0,|) 2 的图象上所有点向左平行移 动 3 个单位长度,所得函数的部分图象如图所示,则( )f x 14(5 分) 在平行四边形ABCD中,1AD , 3 BAD , 点EF在CD上且满足 1 3 DEDC, 2 3 DFDC,若M为AB的中点,且1AF ME,则AB的长为 15 (5 分)如图,在圆锥SO中,2SO ,圆锥的侧面积为3,
7、ABC是圆锥底面圆O 的内接正三角形,P为SO上一点,且90APC,则圆锥SO的体积为 ,三棱锥 PABC的外接球的表面积为 三、解答题:本大题共三、解答题:本大题共 5 小题共小题共 75 分解答应写出必要的文字说明、推证过程或演算步骤分解答应写出必要的文字说明、推证过程或演算步骤 第 4 页(共 19 页) 16 (14 分)在ABC中,已知2sinsin()sin 6 BCA (1)求角B的大小; (2)若4AB ,ABC的面积为3,求sin2A的值 17(15 分) 如图, 在三棱锥DABC中, 已知2ABAD,1AC ,5CD ,2 2BD , 90BAC,E,F分别为线段AB,BC
8、的中点 (1)求证:ADBC; (2)求直线BD与平面DEF所成角的余弦值; (3)求平面DEF与平面DAC所成二面角的正弦值 18 (15 分)已知数列 n a的前n项和为 n S, * 31() nn SanN (1)求 n a的通项公式; (2) 对任意的正整数n, 设 22 1 log | n n b na , 记数列 n b的前n项和为 n T, 求证: 3 4 n T 19 (15 分)已知椭圆 22 22 1(0) xy ab ab 过点( 6,2)且离心率为 6 3 设P为圆 22 3xy上任意一点,过点P作该圆的切线交椭圆于E,F两点 (1)求椭圆的方程; (2)试判断PE
9、PF是否为定值?若为定值,则求出该定值;否则,请说明理由 20 (16 分)已知函数( )sin x f xlna xeax ,e是自然对数的底数,若0a ,且0 x 恰 为( )f x的极值点 (1)证明: 1 1 2 a; (2)求( )f x在区间(, )上零点的个数 第 5 页(共 19 页) 2020-2021 学年天津市部分区高三(上)期末数学试卷学年天津市部分区高三(上)期末数学试卷 参考答案与试题解析参考答案与试题解析 一、选择题:在每小题给出的四个选项中只有一项是符合题目要求的一、选择题:在每小题给出的四个选项中只有一项是符合题目要求的 1 (5 分)设全集1U ,2,3,4
10、,且4 UA ,则集合A的子集共有( ) A3 个 B4 个 C7 个 D8 个 【解答】解:全集1U ,2,3,4,且4 UA , 集合1A,2,3, 集合A的子集共有 3 28个, 故选:D 2 (5 分)设i是虚数单位,若复数z满足(2)3zii,则(z ) A13i B13i C13i D13i 【解答】解:由(2)3zii, 得 3 231 i zi i , 所以13zi 故选:A 3 (5 分)已知 2 sin() 4 ,则cos2( ) A 7 8 B 7 8 C 3 4 D 3 4 【解答】解: 2 sin()sin 4 , 2 23 cos212sin12 164 , 故选:
11、C 4 (5 分)设 n S是等比数列 n a的前n项和,若 34 21Sa, 23 21Sa,则 1 (a ) A2 B1 C1 D2 【解答】解: 34 21Sa, 23 21Sa, 两式相减可得 343 2aaa,即 43 3aa,则公比3q , 第 6 页(共 19 页) 111 2(3 )91aaa, 1 1a , 故选:B 5 (5 分)随着人口红利的消失和智能制造趋势的演进,工业机器人逐渐成为企业提高产品 质量、向智能化转型升级的核心力量经过多年的发展,我国的工业机器人产业已经达到了 定的规模,不仅在焊接、装配、搬运、冲压、喷涂等专业领域涌现出大量的机器人产品,同 时机器人关键零
12、部件方面也已经接近或达到了世界领先水平如图是“中投产业研究院”发 布的20202024年中国机器人产业投资分析及前景预测报告中关于 2019 年全国工业机 器人产量数据的统计图数据来源:国家统计局|,根据统计图分析,以下结论不正确的是( ) A2019 年3 12月,全国工业机器人本月同比增长最低的是 8 月份,最高的是 12 月份 B2019 年2 12月,全国工业机器人本月累计同比增长均在0%以下 C2019 年2 12月,全国工业机器人本月累计同比增长最低值是 4 月份 D2019 年3 12月,全国工业机器人在 12 月份同比增长超过15% 【解答】解:由20202024年中国机器人产
13、业投资分析及前景预测报告中关于 2019 年 全国工业机器人产量数据的统计图,知: 对于A,由本月同比增长拆线图得: 第 7 页(共 19 页) 2019 年3 12月,全国工业机器人本月同比增长最低的是 8 月份,最高的是 12 月份,故A 正确; 对于B,由本月累计同比增长拆线图得: 2019 年2 12月,全国工业机器人本月累计同比增长均在0%以下,故B正确; 对于C,由本月同比增长拆线图得: 2019 年2 12月,全国工业机器人本月累计同比增长最低值是 8 月份,故C错误; 对于D,2019 年3 12月,全国工业机器人在 12 月份同比增长超过15%,故D正确 故选:C 6 (5
14、分) “ 22 loglogab”是“ 11 ab ”的( ) A充分不必要条件 B必要不充分条件 C充要条件 D既不充分也不必要条件 【解答】解: 22 ab loglog等价于0ab,能推出 11 ab ; 但反之则不成立, 22 11 ab loglog ab 是的充分不必要条件 故选:A 7 (5 分)若实数0 x ,0y ,且21xy,则 1 ( 2 y xyy ) A有最大值为 7 3 B有最小值为 1 2 2 C有最小值为 2 D无最小值 【解答】解:因为21xy, 所以 12111 22 2222222 yyxyyxyyxy xyyxyyxyyxyy , 当且仅当 2 yxy
15、xyy ,即32 2,21xy时取“” , 1 2 y xyy 有最小值 1 2 2 ,无最大值 故选:B 8 (5 分)已知 1 F, 2 F是双曲线 22 22 1(0,0) xy ab ab 的左、右焦点,M为双曲线左支上 第 8 页(共 19 页) 一点,且满足 112 | 2|MFFF,若 12 5 cos 16 MFF ,则该双曲线的离心率为( ) A2 B3 C2 D 9 2 【解答】解:设双曲线的焦距为2c,则 112 | 2| 4MFFFc, 由双曲线的定义知, 21 | 2MFMFa, 2 | 42MFca, 在 12 MFF中,由余弦定理知, 222 1122 12 11
16、2 | cos 2| | MFFFMF MFF MFFF , 即 222 5(4 )(2 )(42 ) 16242 ccca cc , 化简得, 22 41690aacc, 解得2ca或 2 9 ca (舍), 双曲线的离心率2 c e a 故选:C 9 ( 5分 ) 已 知 函 数 2 ( )( | x e f xe x 为 自 然 对 数 的 底 数 ), 关 于x的 方 程 2 ( )2( )20()f xaf xaaR恰有四个不同的实数根,则a的取值范围为( ) A(1,) B(2,) C 2 (,) 21 e e D 2 42 (,) 41 e e 【解答】解: 2 ( ) | x
17、e f x x , 0 x 时, 2 ( ) x e f x x , 2 2 (21) ( ) x ex fx x , 令( )0f x,解得: 1 2 x ,令( )0f x,解得: 1 0 2 x, 故( )f x在 1 (0, ) 2 递减,在 1 (2,)递增, 故 1 ( )( )2 2 min f xfe, 0 x 时, 2 ( ) x e f x x , 2 2 (21) ( )0 x ex fx x , 故( )f x在(,0)递增, 第 9 页(共 19 页) 函数函数( )f x的图象,如图示: , 设( )tf x,方程 2 ( )2( )20f xaf xa 等价于 2
18、 220tata,而 22 44(2)4480aaaa, 若关于x的方程恰有四个不同的实数根, 则 1 02te, 2 2te, 设 2 ( )22g ttata, 则 (0)0 (2 )0 g ge ,即 2 20 4420 a eaea 解得: 2 42 41 e a e , 故选:D 二、填空题:本大题共二、填空题:本大题共 6 小题,每小题小题,每小题 5 分,共分,共 30 分试题中包含两个空的,答对分试题中包含两个空的,答对 1 个的个的 给给 3 分,全部答对的给分,全部答对的给 5 分分 10 (5 分)在 5 2 ()x x 的展开式中,x的系数是 10 (用数字作答) 【解
19、答】解:在 5 2 ()x x 的展开式中,含有x的项为: 44 5 2 ()10Cxx x , x的系数为 10, 故答案为:10 11(5 分) 已知直线50 xy 与圆 22 420 xyxym相交于A,B两点, 若| 2AB , 则实数m 4 【解答】 解: 由题设可得: 圆 22 420 xyxym的圆心坐标为( 2,1), 半径5rm, 第 10 页(共 19 页) 又圆心到直线50 xy 的距离 22 | 215| 2 2 11 d ,| 2AB , 由圆中的弦长公式可得: 22 51 8 1rmd ,解得:4m , 故答案为:4 12 (5 分)从 11 至 14 世纪涌现出一
20、批著名的数学家和其创作的数学著作,如秦九韶的数 书九章 ,李冶的测圆海镜 ,杨辉的详解九章算法 、 日用算法和杨辉算法 某 学校团委为拓展学生课外学习兴趣, 现从上述五部著作中任意选择两部作为学生课外拓展学 习的参考书目,则所选的两部中至少有一部不是杨辉著作的概率为 7 10 【解答】解:秦九韶的数书九章 ,李冶的测圆海镜 ,杨辉的详解九章算法 、 日用 算法和杨辉算法 某学校团委为拓展学生课外学习兴趣, 现从上述五部著作中任意选择两部作为学生课外拓展 学习的参考书目, 基本事件总数 2 5 10nC, 所选的两部中至少有一部不是杨辉著作包含的基本事件个数 211 232 7mCC C, 则所
21、选的两部中至少有一部不是杨辉著作的概率 7 10 m P n 故答案为: 7 10 13 (5 分)将函数( )sin()(0f xAxA,0,|) 2 的图象上所有点向左平行移 动 3 个单位长度,所得函数的部分图象如图所示,则( )f x 2sin(2) 3 x 【解答】解:将函数( )sin()f xAx的图象上所有点向左平行移动 3 个单位长度, 所得函数( )sin() 3 g xAx , 由( )g x图象可得2A,() 41264 T ,所以T,所以 2 2 T , 因为()2 12 f ,所以 2 2sin(2)2 123 , 第 11 页(共 19 页) 2 22 1232
22、k,Zk, 所以2 3 k,Zk, 因为| 2 ,所以 3 , 所以( )2sin(2) 3 f xx 故答案为:2sin(2) 3 x 14(5 分) 在平行四边形ABCD中,1AD , 3 BAD , 点EF在CD上且满足 1 3 DEDC, 2 3 DFDC,若M为AB的中点,且1AF ME,则AB的长为 9 4 【解答】解:如图, 12 , 33 DEDC DFDC, 且D CA B, 1 2 MAAB , 2 3 AFADDFADAB, 111 236 MEMAADDEABADABABAD , 且1,1 3 ADBADAF ME , 2 2 211111 () ()1| 1 3692
23、94 ADABABADADABAB ADABAB , 解 得 9 | 4 AB 或 0(舍去) , 9 4 AB 故答案为: 9 4 15 (5 分)如图,在圆锥SO中,2SO ,圆锥的侧面积为3,ABC是圆锥底面圆O 的内接正三角形,P为SO上一点,且90APC,则圆锥SO的体积为 2 3 ,三 棱锥PABC的外接球的表面积为 第 12 页(共 19 页) 【解答】解:设底面圆的半径为r,侧面积为3,即 1 32 2 rSA, 而 222 SArOS, 可得1r , 那么圆锥SO的体积 2 12 33 VrOS; 由底面圆O的内接正三角形, 可得正三角形的边长为3; 90APC, 可知APC
24、是等腰直角三角形,可得 6 2 AP , 2 2 PO; 由于球心O在OS上,可得 222 2 () 2 RRr, 可得球 3 2 4 R , 那么球的表面积 2 9 4 2 SR ; 故答案为 2 3 , 9 2 三、解答题:本大题共三、解答题:本大题共 5 小题共小题共 75 分解答应写出必要的文字说明、推证过程或演算步骤分解答应写出必要的文字说明、推证过程或演算步骤 16 (14 分)在ABC中,已知2sinsin()sin 6 BCA (1)求角B的大小; (2)若4AB ,ABC的面积为3,求sin2A的值 【解答】解: (1)在ABC中,2sinsin()sin 6 BCA , 所
25、以3sinsinsincossin()BCBCBC 即3sinsinsincossincoscossinBCBCBCBC, 第 13 页(共 19 页) 所以3sinsincossinBCBC 又sin0C ,所以 3 tan 3 B , 又0B,所以 6 B (2)设BCt由题意及(1)得, 1 4 sin3 26 ABC St , 解得3t ,即3BC 在ABC中,由余弦定理, 得 22222 2cos4( 3)243cos7 6 ACABBCAB BCB 所以7AC 由正弦定理,得 sinsin ACBC BA , 所以 3121 sinsin 62147 BC A AC 因为73ACB
26、C, 所以BA ,所以0 6 A 所以 2 215 7 cos1sin1() 1414 AA, 所以 215 75 3 sin22sincos2 141414 AAA 17(15 分) 如图, 在三棱锥DABC中, 已知2ABAD,1AC ,5CD ,2 2BD , 90BAC,E,F分别为线段AB,BC的中点 (1)求证:ADBC; (2)求直线BD与平面DEF所成角的余弦值; (3)求平面DEF与平面DAC所成二面角的正弦值 第 14 页(共 19 页) 【解答】 (1)证明:在ABD中,2ABAD,2 2BD , 所以 222 BDABAD,所以ADAB 在ACD中,因为1AC ,2AD
27、 ,5CD , 所以 222 CDACAD,所以ADAC 因为AB 平面ABC,AC 平面ABC,且ABACA, 所以AD 平面ABC 又因为BC 平面ABC,所以ADBC (2)解:由(1)知,ADAB,ADAC,又90BAC, 以点A为坐标原点,分别以AC,AB,AD的方向为x轴、y轴、z轴的正方向建立空间 直角坐标系Axyz 则(0A,0,0),(0B,2,0),(1C,0,0),(0D,0,2), 因为E,F分别为AB,CB的中点,所以(0E,1,0), 1 ( ,1,0) 2 F 所以(0,1, 2)DE , 1 ( ,1, 2) 2 DF ,(0,2, 2)DB , 设平面DEF的
28、法向量为( , , )nx y z, 则有 20 1 20 2 n DEyz n DFxyz , 令1z ,得2y ,0 x ,所以(0,2,1)n 设直线BD与平面DEF所成角为 因为0422DB n,| 2 2DB ,|5n , 第 15 页(共 19 页) 所以 210 sin| | 10| |2 25 BD n BDn 因为0 2 ,所以 2 3 10 cos1sin 10 即所求直线BD与平面DEF所成角的余弦值为 3 10 10 (3)解:由(1)知,AB 平面DAC, 所以平面DAC的一个法向量为(0,2,0)AB 因为4n AB,| 2AB , 所以 42 5 cos, 5|
29、|52 n AB n AB nAB 设平面DEF与平面DAC所成的二面角为,因为0 所以 2 5 sin1cos, 5 n AB 故所求平面DEF与平面DAC所成的二面角的正弦值为 5 5 18 (15 分)已知数列 n a的前n项和为 n S, * 31() nn SanN (1)求 n a的通项公式; (2) 对任意的正整数n, 设 22 1 log | n n b na , 记数列 n b的前n项和为 n T, 求证: 3 4 n T 【解答】解: (1)由题意,知31 nn Sa, * nN, 令1n 得, 11 31Sa, 因为 11 Sa,所以 1 1 2 a 当2n时, 11 3
30、1 nn Sa , 所以,得 11 33(1)(1) nnnn SSaa , 即 1 3 nnn aaa ,所以 1 1 (2) 2 n n a n a 所以数列 n a是首项为 1 2 ,以 1 2 为公比的等比数列, 所以 1 () 2 n n a 第 16 页(共 19 页) 证明: (2)由(1)得 1 | ( ) 2 n n a 所以 22 111 11 () log |(2)22 n n b nan nnn 所以 1 11111111113111 ()() 2 1324351124212 n T nnnnnn 因为 * nN,所以 111 ()0 212nn , 所以 3 4 n
31、T 19 (15 分)已知椭圆 22 22 1(0) xy ab ab 过点( 6,2)且离心率为 6 3 设P为圆 22 3xy上任意一点,过点P作该圆的切线交椭圆于E,F两点 (1)求椭圆的方程; (2)试判断PE PF是否为定值?若为定值,则求出该定值;否则,请说明理由 【解答】解: (1)由题可得 22 222 6 3 62 1 c a ab abc ,解得2 3a ,2b 所以椭圆的方程为 22 1 124 xy (2)当过点P且与圆 22 3xy相切的切线斜率不存在时, 由对称性,不妨设切线方程为3x , 则( 3,0)P,( 3, 3)E,( 3,3)F,所以3PE PF 当过点
32、P且与圆 22 3xy相切的切线斜率存在时, 不妨设切线的方程为yxmk, 设点 1 (E x, 1) y, 2 (F x, 2) y, 0 (P x, 0) y 将直线方程与圆的方程联立并整理, 得 222 (1)230 xmxmkk, 由直线与圆相切易得 22 3(1)m k, 0 2 1 m x k k , 联立直线和椭圆的方程并整理, 第 17 页(共 19 页) 得 222 (13)63120 xmxmkk, 则 2222 364(13)(312)0mmkk, 所以 2 1212 22 6312 , 1313 mm xxx x k kk 所以 10102020 (,) (,)PE P
33、Fxxyyxxyy 10201020 ()()()()xxxxyyyy 2 1020 (1)()()xxxxk 22 120120 (1)()x xx xxxk 2 2 22 222 6() 312 1 (1)() 13131 m m mm k k k k k kkk 2 2 93 3 13 k k 综上可知,PE PF为定值3 20 (16 分)已知函数( )sin x f xlna xeax ,e是自然对数的底数,若0a ,且0 x 恰 为( )f x的极值点 (1)证明: 1 1 2 a; (2)求( )f x在区间(, )上零点的个数 【解答】解: (1)证明:由题意,得( )(1)c
34、os x fxlnax eax , 因为0 x 为函数( )f x的极值点, 所以(0)0flnaa , 令( )(0)g xlnxx x,显然a是( )g x的零点, 则 1 ( )10g x x ,( )g x在(0,)上单调递增, 因为g(1)0, 111 ( )0 2222 e glnln, 所以( )(0)g xlnxx x在 1 ( ,1) 2 上有唯一的零点a, 第 18 页(共 19 页) 所以 1 1 2 a (2)由(1)知,lnaa ,( )(sin) x f xaxxe,( )cos(1) x fxaxx e, 当(,0)x 时,由0a ,1 cos1x 剟,11x,1
35、 x e得,( )0f x, 所以( )f x在(,0)上单调递减,( )(0)0f xf, 所以( )f x在区间(,0)上不存在零点; 当(0, )x时,设( )cos(1) x h xxx e,则( )(2)sin x h xx ex , ()若(0, 2 x ,令( )(2)sin x m xx ex , 则( )(3)cos0 x m xxex , 所以( )m x在(0, 2 上单调递减, 因为(0)20m, 2 ()(2)10 22 me , 所以存在(0,) 2 ,满足( )0m; 当(0, )x时,( )( )0m xh x ,( )h x在(0, )上单调递增, 当( ,
36、2 x 时,( )( )0m xh x,( )h x在( , 2 上单调递减; ()若(,2 2 x ,令( )(2) x xx e ,(,2 2 x , 则( )(3)0 x xxe , 所以( ) x在区间(,2 2 上单调递减, 所以 2 1 ( )()(2) 22 xe e , 又因为 1 sinsin2sin(2)sin 62 x , 所以( )(2)sin0 x h xx ex ,( )h x在(,2 2 上单调递减; ()若(2, )x,则( )(2)sin0 x h xx ex ,( )h x在(2, )上单调递减, 由() 、 () 、 ()得,( )h x在(0, )上单调递增,( )h x在(2, )单调递减, 因为( )(0)0hh,( )(1)10he , 第 19 页(共 19 页) 所以存在( , ) 使得( )0h, 所以,当(0, )x时,( )( )0f xh x ,( )f x在(0, )上单调递增, 所以( )(0)0f xf; 当( , )x 时,( )( )0f xh x ,( )f x在( , ) 上单调递减, 因为( )(0)0ff,( )0f, 所以( )f x在区间( , ) 上有且只有一个零点, 综上,( )f x在区间(, )上的零点个数为 2