1、2022-2023学年上海实验学校高三(上)模拟考试数学试卷(10月份)一、填空题(第1-6题每题4分,第7-12题每题5分,满分54分)1(4分)若复数z满足z=3+ii,则|z|= 2(4分)已知sinx=-25(32x2),则x (用反正弦表示)3(4分)已知集合A1,2,3,B1,m,n,若3mA,n+1A,则非零实数m+n的可能取值集合是 4(4分)集合Ax|x1或x3,Bx|ax+10,若BA,则实数a的取值范围是 5(4分)已知函数f(x)Asin(x+)(0,02)的部分图形如图所示,则函数f(x)的解析式为 6(4分)已知正实数x,y满足x+y1,则1x-4yy+1的最小值是
2、 7(5分)已知点A(1,1),B(3,0),C(2,1)若平面区域D由所有满足AP=AB+AC(12,01)的点P组成,则D的面积为 8(5分)已知f(x)sinxcosx(23),若函数f(x)图象的任何一条对称轴与x轴交点的横坐标都不属于区间(2,3),则的取值范围是 (结果用区间表示)9(5分)已知f(x)sin(2018x+6)+cos(2018x-3)的最大值为A,若存在实数x1,x2,使得对任意实数x总有f(x1)f(x)f(x2)成立,则A|x1x2|的最小值为 10(5分)已知x,yR+,x+2y1,可以利用不等式ax+1x2a和2ay+4y42a(a0)求得1x+4y的最小
3、值,则其中正数a的值是 11(5分)如图梯形ABCD,ABCD且AB5,AD2DC4,E在线段BC上,ACBD=0,则AEDE的最小值为 12(5分)已知函数f(x)=tanx,x(-2,3(23,32)-63x+33,x(3,23,若f(x)在区间D上的最大值存在,记该最大值为KD,则满足等式K0,a)3Ka,2a的实数a的取值集合是 二、选择题(本大题共4题,满分20分)13(5分)若函数f(x)ax3+blog2(x+x2+1)+2在(,0)上有最小值5,(a,b为常数),则函数f(x)在(0,+)上()A有最大值5B有最小值5C有最大值3D有最大值914(5分)已知集合Ax1,x2,x
4、3,x4且x1x2x3x4,定义集合Bx|x|xixj|,xi、xjA,i、j1、2、3、4,若BA,给出下列说法:x1+x4x2+x3;2x2x1+x3;2x3x2+x4;其中所有正确序号是()ABCD15(5分)已知向量a与单位向量e所成的角为60,且满足对任意的tR,恒有|a-te|a-e|,则|xa+(1-2x)e|(xR)的最小值为()A13B12C32D3316(5分)已知函数f(x)3sin(x+)(0,0),f(-3)0,对xR恒有f(x)|f(3)|,且在区间(15,5)上有且只有一个x1使f(x1)3,则的最大值为()A574B1054C1114D1174三.解答题(本大题
5、共有5题,满分76分)17(15分)设常数kR,f(x)kcos2x+3sinxcosx,xR(1)若f(x)是奇函数,求实数k的值;(2)设k1,ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c若f(A)1,a=7,b3,求ABC的面积S18(15分)某公园计划在矩形空地上建造一个扇形花园如图所示,矩形ABCD的AB边与BC边的长分别为48米与40米,扇形的圆心O为AB中点,扇形的圆弧端点E,F分别在AD与BC上,圆弧的中点G在CD上(1)求扇形花园的面积(精确到1平方米);(2)若在扇形花园内开辟出一个矩形区域A1B1C1D1为花卉展览区,如图所示,矩形A1B1C1D1的四条边与矩形ABCD
6、的对应边平行,点A1,B1分别在OE,OF上,点C1,D1在扇形的弧上,某同学猜想,当矩形A1B1C1D1面积最大时,两矩形A1B1C1D1与ABCD的形状恰好相同(即长与宽之比相同),试求花卉展区A1B1C1D1面积的最大值,并判断上述猜想是否正确(请说明理由)19(15分)设b、c均为实数,关于x的方程x2+b|x|+c0(1)是否存在实数b、c,使得该方程在复数集C上仅有两个共轭虚根,如存在,请写出一组b、c;如不存在,请说明理由;(2)试求该方程在复数集C上有最多个互不相等的根时,实数b、c满足的条件20(15分)已知点A(1,0)、B(1,0),直线l:ax+by+c0(其中a,b,
7、cR),点P在直线l上(1)若a、b、c是常数列,求|PB|的最小值;(2)若a、b、c是成等差数列,且PAl,求|PB|的最大值;(3)若a、b、c是成等比数列,且PAl,求|PB|的取值范围21(16分)已知函数f(x)的定义域为0,2且f(x)的图象连续不间断,若函数f(x)满足:对于给定的实数m且0m2存在x00,2m,使得f(x0)f(x0+m),则称f(x)具有性质P(m)(1)已知函数f(x)=1-(x-1)2,判断f(x)是否具有性质P(12),并说明理由;(2)求证:任取m(0,2)函数f(x)(x1)2,x0,2具有性质P(m);(3)已知函数f(x)sinx,x0,2,若
8、f(x)具有性质P(m),求m的取值范围2022-2023学年上海实验学校高三(上)模拟考试数学试卷(10月份)参考答案与试题解析一、填空题(第1-6题每题4分,第7-12题每题5分,满分54分)1(4分)若复数z满足z=3+ii,则|z|=10【解答】解:复数z满足z=3+ii,z=3+ii=(3+i)iii=13iz=1+3i|z|=12+32=10=10,故答案为:102(4分)已知sinx=-25(32x2),则x2-arcsin25(用反正弦表示)【解答】解:sinx=-25(32x2),又0arcsin252,x=2-arcsin25故答案为:2-arcsin253(4分)已知集合
9、A1,2,3,B1,m,n,若3mA,n+1A,则非零实数m+n的可能取值集合是 2【解答】解:集合A1,2,3,B1,m,n,3mA,n+1A,当3m1,m2时,n+11,得n0,n+12,得n1,n+13,得n2,由函数互异性得n0,故m+n2,当3m2,m1时,由函数互异性得m1,当3m3,m0时,n+11,得n0,n+12,得n1,n+13,得n2,由函数互异性得n2,故m+n2,非零实数m+n的可能取值集合是2,故答案为:24(4分)集合Ax|x1或x3,Bx|ax+10,若BA,则实数a的取值范围是 -13,1)【解答】解:因为BA,当B时,a0满足题意,当B时,a0时,集合Bx|
10、x-1a,则只需-1a-1,解得0a1,当a0时,集合Bx|x-1a,则只需-1a3,解得-13a0,综上,实数a的范围为-13,1),故答案为:-13,1)5(4分)已知函数f(x)Asin(x+)(0,02)的部分图形如图所示,则函数f(x)的解析式为 f(x)=2sin(2x+6)【解答】解:(1)由函数f(x)=Asin(x+)(0,02),的部分图象知T=2(1112-512)=,解得=2T=2;又函数图象过点(512,0),所以Asin(2512+)=0,所以2512+=+2k,(kZ)所以=6+2k,(kZ)又因为02,所以=6又函数图象过点(0,1),所以Asin6=1,解得A
11、2,所以f(x)=2sin(2x+6)故答案为:f(x)=2sin(2x+6)6(4分)已知正实数x,y满足x+y1,则1x-4yy+1的最小值是 12【解答】解:正实数x,y满足x+y1,则1x-4yy+1=1x-4y+4-4y+1=1x+4y+1-4=12(1x+4y+1)x+(y+1)4=12(5+y+1x+4xy+1)412(5+4)-4=12 当且仅当y+1x=4xy+1且x+y1即y=13,x=23时取得最小值是12/故答案为:127(5分)已知点A(1,1),B(3,0),C(2,1)若平面区域D由所有满足AP=AB+AC(12,01)的点P组成,则D的面积为 3【解答】解:设P
12、的坐标为(x,y),则AB=(2,1),AC=(1,2),AP=(x1,y+1),AP=AB+AC,x-1=2+y+1=+2,解之得=23x-13y-1=-13x+23y+112,01,点P坐标满足不等式组123x-13y-120-13x+23y+11作出不等式组对应的平面区域,得到如图的平行四边形CDEF及其内部其中C(4,2),D(6,3),E(5,1),F(3,0)|CF|=(4-3)2+(2-0)2=5,点E(5,1)到直线CF:2xy60的距离为d=|25-1-6|5=355平行四边形CDEF的面积为S|CF|d=5355=3,即动点P构成的平面区域D的面积为3故答案为:38(5分)
13、已知f(x)sinxcosx(23),若函数f(x)图象的任何一条对称轴与x轴交点的横坐标都不属于区间(2,3),则的取值范围是78,1112(结果用区间表示)【解答】解:f(x)sinxcosx=2sin(x-4)(23,xR),若f(x)的任何一条对称轴与x轴交点的横坐标都不属于区间(2,3),则T2=32,1,即231,令x-4=k+2,kZ,可得数f(x)图象的对称轴为:x=k+34,kZ,k+342,或k+343,kZ,解得:12k+38,kZ,或13k+14,kZ,231k2+38,kZ,或231k3+14,kZ,解得:78,1,或23,1112, 综上,可得的取值范围是:78,1
14、112故答案为:78,11129(5分)已知f(x)sin(2018x+6)+cos(2018x-3)的最大值为A,若存在实数x1,x2,使得对任意实数x总有f(x1)f(x)f(x2)成立,则A|x1x2|的最小值为1009【解答】解:f(x)sin(2018x+6)+cos(2018x-3),=32sin2018x+12cos2018x+12cos2018x+32sin2018x,=3sin2014x+cos2014x2sin(2018x+6),Af(x)max2,周期T=22018=1009,又存在实数x1,x2,对任意实数x总有f(x1)f(x)f(x2)成立,f(x2)f(x)max
15、2,f(x1)f(x)min2,|x1x2|的最小值为12T=2018,又A2,A|x1x2|的最小值为1009故答案为:100910(5分)已知x,yR+,x+2y1,可以利用不等式ax+1x2a和2ay+4y42a(a0)求得1x+4y的最小值,则其中正数a的值是9+42【解答】解:1x+4y=ax+1x+2ay+4y-a(x+2y)(2+42)a-a,1x+4y=(1x+4y)(x+2y)9+2yx+4xy9+42,(2+42)a-a9+42,a=22+1,解可得,a9+42,故答案为:9+4211(5分)如图梯形ABCD,ABCD且AB5,AD2DC4,E在线段BC上,ACBD=0,则
16、AEDE的最小值为 9513【解答】解:设AD,AB=,DCAB,则AD,DC=,ACBD=0,(AD+DC)(AD-AB)0,4245cos+42cos250,化为cos=12,=3以AB所在直线为x轴,过点D作DOAB,DO所在直线为y轴,建立如图所示的坐标系则A(2,0),B(3,0),C(2,23),D(0,23),设BE=BC,可得OE=OB+BC=(3,23),AE=(5,23),DE=(3,23(1),AEDE=(5)(3)+2323(1)13220+15,又01,可得=1013时,AEDE取得最小值为9513故答案为:951312(5分)已知函数f(x)=tanx,x(-2,3
17、(23,32)-63x+33,x(3,23,若f(x)在区间D上的最大值存在,记该最大值为KD,则满足等式K0,a)3Ka,2a的实数a的取值集合是49,712【解答】解:函数f(x)的大致图象如右图所示,由K0,a)f(x)max,x0,a),结合图象可知,3a43,此时K0,a)=3,则Ka,2a=33,xa,2a,而f(x)=33时,x=49或x=76,当a=49时,Ka,2a=K49,89=-6349+33=33,满足条件;当2a=76,即a=712时,Ka,2a=K712,76=tan76=33,满足条件实数a的值可以为49或712故答案为:49,712二、选择题(本大题共4题,满分
18、20分)13(5分)若函数f(x)ax3+blog2(x+x2+1)+2在(,0)上有最小值5,(a,b为常数),则函数f(x)在(0,+)上()A有最大值5B有最小值5C有最大值3D有最大值9【解答】解:令g(x)ax3+blog2(x+x2+1),其定义域为R,又g(x)a(x)3+blog2(x+(-x)2+1)ax3+blog2(x+x2+1)g(x)所以g(x)是奇函数由根据题意:f(x)=ax3+blog2(x+x2+1)+2在(,0)上有最小值5,所以函数g(x)在(,0)上有最小值7,由函数g(x)在(0,+)上有最大值7,所以f(x)g(x)+2在(0,+)上有最大值9故选:
19、D14(5分)已知集合Ax1,x2,x3,x4且x1x2x3x4,定义集合Bx|x|xixj|,xi、xjA,i、j1、2、3、4,若BA,给出下列说法:x1+x4x2+x3;2x2x1+x3;2x3x2+x4;其中所有正确序号是()ABCD【解答】解:因为集合Ax1,x2,x3,x4且x1x2x3x4,若BA,则B中也包含四个元素,即B0,x2x1,x3x1,x4x1,剩下的x3x2x4x3x2x1,对于:由x4x3x2x1得x4+x1x2+x3,故正确;对于:由x3x2x2x1得2x2x3+x1,故正确;对于:由x3x2x4x3得2x3x4+x2,故正确;故选:D15(5分)已知向量a与单
20、位向量e所成的角为60,且满足对任意的tR,恒有|a-te|a-e|,则|xa+(1-2x)e|(xR)的最小值为()A13B12C32D33【解答】解:|a-te|a-e|,(a-te)2(a-e)2,即a2-2t|a|e|cos60+t2e2a2-2|a|e|cos60+e2,整理得,t2-|a|t+|a|-10,对任意的tR恒成立,=(-|a|)2-4(|a|-1)0,即|a|=2不妨设e=(1,0),则a=(1,3),xa+(1-2x)e=x(1,3)+(1-2x)(1,0)=(1-x,3x),|xa+(1-2x)e|=(1-x)2+(3x)2=4x2-2x+1=4(x-14)2+34
21、32故选:C16(5分)已知函数f(x)3sin(x+)(0,0),f(-3)0,对xR恒有f(x)|f(3)|,且在区间(15,5)上有且只有一个x1使f(x1)3,则的最大值为()A574B1054C1114D1174【解答】解:由题意知,-3+=k13+=k2+2,k1,k2Z,则=3(2k+1)4=k2+4,k,kZ,其中kk2k1,kk2+k1k+2k1,故k与k同为奇数或同为偶数f(x)在区间(15,5)上有且只有一个最大,且要求最大,则(15,5)包含的周期应该最多,5-15=2152T,得030,即3(2k+1)430,k19.5当k19时,=1174,k为奇数,=34,此时1
22、174x+34(2.7,6.6),当1174x1+34=4.5或6.5时,f(x1)3都成立,舍去;当k18时,=1114,k为偶数,=4,此时1114x+4(2.1,5.8),当1114x1+4=2.5或4.5时,f(x1)3都成立,舍去;当k17时,=1054,k为奇数,=34,此时1054x+34(2.5,6),当且仅当1054x1+34=4.5时,f(x1)3成立综上所述,的最大值为1054故选:B三.解答题(本大题共有5题,满分76分)17(15分)设常数kR,f(x)kcos2x+3sinxcosx,xR(1)若f(x)是奇函数,求实数k的值;(2)设k1,ABC中,内角A,B,C
23、的对边分别为a,b,c若f(A)1,a=7,b3,求ABC的面积S【解答】解:(1)由题意知,f(0)k0,下面对k0进行检验:若k0,则f(x)=3sinxcosx,对任意xR都有f(-x)=3sin(-x)cos(-x)=-3sinxcosx=-f(x),f(x)是奇函数,k0(2)f(A)=cos2A+3sinAcosA=1,1+cos2A2+32sin2A1,整理,得sin(2A+6)=12,2A+6=6+2k或56+2k,kZ,Ak或3+k,kZ,A(0,),A=3,由余弦定理知,cosA=b2+c2-a22bc,即12=9+c2-76c,整理,得c23c+20,解得c1或c2,S=
24、12bcsinA=334或33218(15分)某公园计划在矩形空地上建造一个扇形花园如图所示,矩形ABCD的AB边与BC边的长分别为48米与40米,扇形的圆心O为AB中点,扇形的圆弧端点E,F分别在AD与BC上,圆弧的中点G在CD上(1)求扇形花园的面积(精确到1平方米);(2)若在扇形花园内开辟出一个矩形区域A1B1C1D1为花卉展览区,如图所示,矩形A1B1C1D1的四条边与矩形ABCD的对应边平行,点A1,B1分别在OE,OF上,点C1,D1在扇形的弧上,某同学猜想,当矩形A1B1C1D1面积最大时,两矩形A1B1C1D1与ABCD的形状恰好相同(即长与宽之比相同),试求花卉展区A1B1
25、C1D1面积的最大值,并判断上述猜想是否正确(请说明理由)【解答】解:(1)设EOF2,则BFO,在RtOBF中,BO=12AB24,OFBC40,sin=OBOF=35,arcsin35;可得扇形的面积为S1=124022arcsin35=1600arcsin351030(平方米),即扇形花园的面积约为1030平方米;(2)在图中,连接OC1,设FOC1(0),OC1r,则在OB1C1中,由B1C1sin=OC1sin,可得B1C1=rsinsin;又C1D12rsin(),sin=35,cos=45,所以矩形A1B1C1D1的面积为S2B1C1C1D1=rsinsin2rsin()=10r
26、2sin3(sincoscossin)=r23(6sincos8sin2)=r23(3sin2+4cos24)=160035sin(2+arcsin45)4,当且仅当2+arcsin45=2,即=12(2-arcsin45)=2时,S2取得最大值,所以S2的最大值为16003;所以花卉展览区A1B1C1D1面积的最大值为16003平方米当矩形A1B1C1D1的面积最大时,=2,此时C1D1B1C1=2rsin(-)rsinsin=2sin=65,CDBC=4840=65,所以两矩形的长和宽之比相等,即两矩形的形状相同,该同学的猜想是正确的19(15分)设b、c均为实数,关于x的方程x2+b|x
27、|+c0(1)是否存在实数b、c,使得该方程在复数集C上仅有两个共轭虚根,如存在,请写出一组b、c;如不存在,请说明理由;(2)试求该方程在复数集C上有最多个互不相等的根时,实数b、c满足的条件【解答】解:(1)答案不唯一,如b0,c1时,x2+10,xi满足题意(2)先举例说明该方程在复数集C上有6个互不相等的根,如b3,c2,x23|x|+20时,方程的实数根有1,2,1,2四个,虚数根有-3+172i,-3-172i,此方程在复数集C上有6个互不相等的实数根,下面说明当bc0时该方程在复数集C上根不会超过6个,当b0时,方程x2+c0只能有两个实数根或两个虚数根;当c0时,方程化简为x2
28、+b|x|0,(i)当b0时,此方程愉有三个实数根,若有虚数根,设虚数根为xm+ni,(m,nR,且n0),代入得m2-n2+2mni+bm2+n2=0,则2mn0,m0,得n2b|n|0,这个关于n的方程无解,故无虚数根,此时方程x2+b|x|0只能有三个实数根,(ii)当b0时,此方程无实根,若有虚数根,设虚数根为xm+ni(m,nR,且n0),同上可得n2b|n|0,这个关于n的方程有两解,此时方程x2+b|x|0只能有两个虚数根,下面说明当bc0时,方程x2+b|x|+c0在复数集C上根的个数情况,分实根与虚数根讨论:若方程x2+b|x|+c0有尽可能多的实数根,则1b24c0,令t|
29、x|,设方程t2+bt+c0两根为t1,t2,且t1t2,(i)当b0,c0时,t1+t2b0,t1t2c0,此时t10,t20,关于x的方程x2+b|x|+c0无实数解;(ii)当b0,c0时,t1t2c0,此时,t10,t20,关于x的方程x2+b|x|+c0有两个不相等的实数根;(iii)当b0,c0时,t1t2c0,此时t10,t20,关于x的方程x2+b|x|+c0有两个不相等的实数解;(iv)当b0,c0时,t1+t2b0,t1t2c0,此时t10,t20,关于x的方程x2+b|x|+c0有四个不相等的实数解;若方程x2+b|x|+c0有虚数根,设虚数根为xm+ni,(m,nR,且
30、n0),代入方程得m2n2+2mni+bm2+n2=0,则2mn0,m0,解得n2b|n|c0,此方程有尽可能多的根,满足2b2+4c0,令t|n|,记方程t2btc0的两根为t3,t4,且t3t4,(i)当b0,c0时,t3t4c0,此时t30,t40,关于n的方程n2b|n|c0有两个不相等的实数解,即方程x2+b|x|+c0有两个不相等的虚数根(ii)当b0,c0时,t3+t4b0,t3t4c0,此时,t30,t40,关于n的方程n2b|n|c0有四个不相等的虚数根,即方程x2+b|x|+c0有四个不相等的虚数根;(iii)当b0,c0时,t3+t4b0,t3t4c0,此时,t30,t4
31、0,关于n的方程n2b|n|c0无实数根,即方程x2+b|x|+c0无实数根;(iv)当b0,c0时,t30,t40,关于n的方程n2b|n|c0有2个不相等的虚数根,即方程x2+b|x|+c0有2个不相等的虚数根;综上,方程x2+b|x|+c0在怎么数C上根的所有情况为:当bc0时,复数集C上根的个数不超过6个;当b0,c0时,无实数根,2个虚数根,复数集C上根的个数共2个;当b0,c0时,2个实数根,4个虚数根,复数集C上根的个数共6个;当b0,c0时,2个实数根,无虚数根,复数集C上根的个数共2个;当b0,c0时,4 个实数根,2个虚数根,复数集C上根的个数共6个该方程在复数集C上有最多
32、个互不相等的根即6个根时,实数b、c满足的条件为:b2-4c0b2+4c0bc020(15分)已知点A(1,0)、B(1,0),直线l:ax+by+c0(其中a,b,cR),点P在直线l上(1)若a、b、c是常数列,求|PB|的最小值;(2)若a、b、c是成等差数列,且PAl,求|PB|的最大值;(3)若a、b、c是成等比数列,且PAl,求|PB|的取值范围【解答】解:(1)a、b、c是常数列,abc0,直线l的方程为x+y+10,点B到直线l的距离为d=|1+0+1|2=2,|PB|的最小值为2;(2)当a,b,c成等差数列时,2ba+c,即a2b+c0,直线l过点M(1,2),由于PAl,
33、故点P在以AM为直径的圆上,此圆的圆心为C(0,1),半径为2,方程为x2+(y+1)22,而点B在此圆上,故|PB|的最大值为|BC|+r=2+2=22;(3)由a,b,c成等比数列,得b2ac,a,b,c都不为0,由y=ba(x+1)ax+by+c=0,得x=-2b2a2+b2y=b(a2-b2)a(a2+b2),|PB|2=(-2b2a2+b2-1)2+b2(a2-b2)2a2(a2+b2)2=a4+6a2b2+b4a2(a2+b2)=(ba)4+6(ba)2+1(ba)2+1,令t=(ba)2+1(1,2)(2,+),则|PB|2=t-4t+4(1,4)(4,+),|PB|的取值范围为
34、(1,2)(2,+)21(16分)已知函数f(x)的定义域为0,2且f(x)的图象连续不间断,若函数f(x)满足:对于给定的实数m且0m2存在x00,2m,使得f(x0)f(x0+m),则称f(x)具有性质P(m)(1)已知函数f(x)=1-(x-1)2,判断f(x)是否具有性质P(12),并说明理由;(2)求证:任取m(0,2)函数f(x)(x1)2,x0,2具有性质P(m);(3)已知函数f(x)sinx,x0,2,若f(x)具有性质P(m),求m的取值范围【解答】解:(1)f(x)具有性质P(12),设x00,32,令f(x0)f(x0+12),则(x01)2(x0-12)2,解得x0=
35、34,又340,32,所以f(x)具有性质P(12);(2)任取x00,2m,令f(x0)f(x0+m),则(x01)2(x0+m1)2,因为m0,解得x0=-m2+1,又0m2,所以0-m2+11,当0m2,x0=-m2+1时,(2m)x0(2m)(-m2+1)1-=-m2+10,即0-m2+12m,即任取实数m(0,2),f(x)都具有性质P(m);(3)若m(0,1,取x0=1-m2,则1-m20且2m-1-m2=3-m20,故x00,2m,又f(x0)sin(2-m2),f(x0+m)sin(2+m2)sin(2-m2)f(x0),所以f(x)具有性质P(m);假设存在m(1,2)使得f(x)具有性质P(m),即存在x00,2m,使得f(x0)f(x0+m),若x00,则x0+m(1,2),f(x0)0,f(x0+m)0,f(x0)f(x0+m),若x0(0,2m,则x0+m(m,2,进而x0(0,1),x0+m(1,2,f(x0)0,f(x0+m)0,f(x0)f(x0+m),所以假设不成立,所以m(0,1第20页(共20页)