1、 第 1 页(共 20 页) 2019-2020 学年福建省三明市高三(上)期末数学试卷(理科)学年福建省三明市高三(上)期末数学试卷(理科) 一、选择题:本大题共一、选择题:本大题共 12 小题,每小题小题,每小题 5 分,共分,共 60 分分.在每小题给出的四个选项中,只有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项是符合题目要求的. 1 (5 分)设集合 2 |430Ax xx , |230Bxx,则(AB ) A 3 ( 3,) 2 B 3 ( 3,) 2 C 3 (1, ) 2 D 3 ( 2 ,3) 2 (5 分)设i是虚数单位,则复数 2 1 i i 在复平面内所对应
2、的点位于( ) A第一象限 B第二象限 C第三象限 D第四象限 3 (5 分)已知函数 21,0 ( ) 2,0 x x f x xx ,则 2 1 (log) 2 f的值为( ) A1 B 3 2 C2 D 5 2 4 (5 分)如图,网格纸上的小正方形边长为 1,粗实线画出的是某几何体的三视图,则该 几何体的体积是( ) A 4 3 B 8 3 C4 D8 5 (5 分)函数3sin(2)1 6 yx 图象的一条对称轴方程是( ) A 12 x B 6 x C 3 x D 2 x 6 (5 分)已知向量a,b满足| 1a ,|2b ,|3|5ab,则a,b的夹角为( ) A 4 B 3 C
3、 2 3 D 3 4 7 (5 分)若在如图所示的程序框图中输入3n ,则输出的i的值是( ) 第 2 页(共 20 页) A3 B4 C5 D6 8 (5 分)下列函数中,同时满足条件“奇函数;值域为R;图象经过第四象限”的 是( ) A 1 yx x B xx yee C 1 yx x D xx yee 9 (5 分)已知数列 n a满足 1 2 nn aa ,且 20 5a,则 19 aa的值为( ) A6 B3 C3 D10 10 (5 分)已知抛物线 2 4yx的焦点为F,过F的直线与抛物线交于A,B,点M在线 段AB上,点C在OM的延长线上,且| 2|MCOM则ABC面积的最小值为
4、( ) A4 B6 C8 D10 11 (5 分) 已知函数( )f x是定义在R上的增函数, 且其图象关于点( 2,0)对称, 则关于x的 不等式 2 (3)(1 2 ) 0fxfx的解集为( ) A 4,) B 4,2 C 2,4 D(,2 12 (5 分)已知三棱锥ABCD外接球的表面积为8,ABACBDCD,2BCAD, 第 3 页(共 20 页) 直线AD与平面BCD所成角为 3 ,则AB等于( ) A1 B2 C3 D4 二、填空题:本大题共二、填空题:本大题共 4 小题,每小题小题,每小题 5 分,共分,共 20 分分. 13 (5 分)曲线 3 2yxx在点(1, 1)处的切线
5、方程是 14 (5 分)已知实数x,y满足约束条件 2 0 4 0 0 xy xy x ,则3zxy的最大值为 15 (5 分)已知直线l过原点且倾斜角为,其中(,) 4 2 ,若( , )P x y在l上,且满足条 件 22 3310(0)xyxy xy,则cos的值等于 16 (5 分)已知F是双曲线C的一个焦点,P是C上的点,线段PF交以C的实轴为直径 的圆于A,B两点,且A,B是线段PF的三等分点,则C的离心率为 三、解答题:共三、解答题:共 70 分分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.第第 17 题第题第 21 题为必题为必 考题,每个试
6、题考生都必须作答考题,每个试题考生都必须作答.第第 22、23 题为选考题,考生根据要求作答题为选考题,考生根据要求作答.(一)必考题:(一)必考题: 共共 60 分分.| 17 (12 分)在各项均为正数的等比数列 n a中,已知 1 2a , 246 82aaa (1)求数列 n a的通项公式; (2)设2 nn ban,求数列 n b的前n项和 n T 18 (12 分)如图 1,在四边形ABCD中,/ /ABCD, 1 2 2 ABBCADCD,P为CD 中点,将ADP沿AP折到ASP的位置,连结SB,SC,如图 2 (1)求证:SBAP; (2)若6SB ,求平面SAP与平面SBC所
7、成锐二面角的大小 19 (12 分)某公司设计的太阳能面板构件的剖面图为三角形,设顶点为A,B,C,已知 2ABAC,且4BC (单位:)m 第 4 页(共 20 页) (1)若 1 cos 4 C ,求ABC的周长; (2)根据某客户需求,ABC的面积至少为 2 6m请问该公司设计的太阳能面板构件能否 满足该客户需求?说明理由 20 (12 分)已知M是圆 22 :4O xy上的动点,设M在x轴上的射影为H,动点N满足 1 2 HNHM,N的轨迹为E (1)求E的方程; (2)圆O及曲线E与y轴的四个交点,自上而下记为A,B,C,D,直线AM,DM与 x轴分别交于P,Q,直线BP与E的另一个
8、交点为T,求证:C,Q,T三点共线 21 (12 分)已知函数 2 ( )22f xxxlnxk,kR (1)证明:( )f x在区间 1 ( ,) 2 上单调递增; (2)若存在 1 , (,)a b e ,使得( )f x与( )g xkx在a,b的值域相同,求实数k的取 值范围 (二)选考题:本题满分(二)选考题:本题满分 10 分分.请考生在(请考生在(22) 、 () 、 (23)两题中任选一题作答)两题中任选一题作答.如果多做,则如果多做,则 按所做第一题计分按所做第一题计分.选修选修 4-4:坐标系与参数方程:坐标系与参数方程 22 (10 分)在平面直角坐标系xOy中,以O为极
9、点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系已 知直线l的参数方程为 1 , 2 ( 3 2 xt t yt 为参数) ,曲线C的极坐标方程为2cos3 (1)求C的直角坐标方程; (2)求l被C截得的线段长 选修选修 4-5:不等式选讲:不等式选讲 23已知正数x,y,z满足 222 4xyz (1)证明:2 2xy ; (2)若 11 2 xy ,求z的最大值 第 5 页(共 20 页) 2019-2020 学年福建省三明市高三(上)期末数学试卷(理科)学年福建省三明市高三(上)期末数学试卷(理科) 参考答案与试题解析参考答案与试题解析 一、选择题:本大题共一、选择题:本大题共 12 小题,每小题小题
10、,每小题 5 分,共分,共 60 分分.在每小题给出的四个选项中,只有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项是符合题目要求的. 1 (5 分)设集合 2 |430Ax xx , |230Bxx,则(AB ) A 3 ( 3,) 2 B 3 ( 3,) 2 C 3 (1, ) 2 D 3 ( 2 ,3) 【解答】解:集合 2 |430(1,3)Ax xx , 3 |230(2Bxx,), 3 (2AB,3), 故选:D 2 (5 分)设i是虚数单位,则复数 2 1 i i 在复平面内所对应的点位于( ) A第一象限 B第二象限 C第三象限 D第四象限 【解答】解:由 22 (1
11、) 1 1(1)(1) iii i iii , 则复数 2 1 i i 在复平面内所对应的点的坐标为:(1,1),位于第一象限 故选:A 3 (5 分)已知函数 21,0 ( ) 2,0 x x f x xx ,则 2 1 (log) 2 f的值为( ) A1 B 3 2 C2 D 5 2 【解答】解:因为 2 1 log1 2 ; 1 2 13 (log)( 1)21 22 ff ; 故选:B 4 (5 分)如图,网格纸上的小正方形边长为 1,粗实线画出的是某几何体的三视图,则该 几何体的体积是( ) 第 6 页(共 20 页) A 4 3 B 8 3 C4 D8 【解答】解:根据几何体的三
12、视图转换为几何体为,底面为直角三角形的三棱柱体 如图所示: 所以: 1 2224 2 V 故选:C 5 (5 分)函数3sin(2)1 6 yx 图象的一条对称轴方程是( ) A 12 x B 6 x C 3 x D 2 x 【解答】解:由2 62 xk ,kz, 32 k x , 当0k 是, 3 x , 故函数3sin(2)1 6 yx 图象的一条对称轴方程是 3 x , 故选:C 6 (5 分)已知向量a,b满足| 1a ,|2b ,|3|5ab,则a,b的夹角为( ) A 4 B 3 C 2 3 D 3 4 【解答】解:由| 1a ,|2b ,|3|5ab, 第 7 页(共 20 页)
13、 所以 222 (3)969 16 12cos25abaa bb , 化简得6 2cos6 , 解得 2 cos 2 ; 又0,所以 3 4 , 所以a,b的夹角为 3 4 故选:D 7 (5 分)若在如图所示的程序框图中输入3n ,则输出的i的值是( ) A3 B4 C5 D6 【解答】解:模拟程序框图的运行过程,如下; 0i ,3n ,3 是奇数,8n ,1i ; 1n ,8 是偶数,4n ,2i ; 1n ,4 是偶数,2n ,3i ; 1n ,2 是偶数,1n ,4i ; 第 8 页(共 20 页) 1n ,输出4i 故选:B 8 (5 分)下列函数中,同时满足条件“奇函数;值域为R;
14、图象经过第四象限”的 是( ) A 1 yx x B xx yee C 1 yx x D xx yee 【解答】解:对于A,由双勾函数的性质可知,其图象不经过第四象限,故不合题意; 对于B,明显 xx yee为偶函数,故不合题意; 对于C,函数 1 yx x 在定义域上为奇函数,其单调递增,其值域为R,图象经过第四象 限,故符合题意; 对于D,当0x 时,1 x e ,01 x e,故此时0 xx ee,即函数图象不经过第四象限, 故不合题意; 故选:C 9 (5 分)已知数列 n a满足 1 2 nn aa ,且 20 5a,则 19 aa的值为( ) A6 B3 C3 D10 【解答】解:
15、 1 2 nn aa , 1 2(2) nn aan , 11 0(2) nn aan ,又 20 5a, 13521n aaaa , 又 20 5a, 2120 2aa, 21 3a , 19 6aa , 故选:A 10 (5 分)已知抛物线 2 4yx的焦点为F,过F的直线与抛物线交于A,B,点M在线 段AB上,点C在OM的延长线上,且| 2|MCOM则ABC面积的最小值为( ) A4 B6 C8 D10 【解答】解:方法一:由题意可知| 2|MCOM,所以2 ABCOAB SS , 求ABC面积的最小值即求OAB面积的最小值, 设直线AB的倾斜角为,则 22 2sin2 OAB pp S
16、 , 第 9 页(共 20 页) 所以 2 4 ABC Sp , 当且仅当sin1,即 2 p 时,取最小值为 4, 方法二:由抛物线 2 4yx,焦点(1,0)F, 当直线斜率不存在时,不妨设A为第一象限的点,可得(1,2)A,(1, 2)B, 则M点为(1,0),所以(3,0)C,所以 1 424 2 ABC S , 当直线的斜率存在时,设直线方程为(1)(0)yk xk, 联立方程组 2 (1) 4 yk x yx ,得 2222 (24)0k xkxk 设 1 (A x, 1) y, 2 (B x, 2) y, 则 2 12 2 24k xx k , 所以 2 12 2 4(1) |
17、k ABxxp k , O到直线AB的距离 2 | 1 k d k , 2 22 111 |22 1 2 OAB k SABd kk , 所以2 OAB S, 由(1)可知2 ABCOAB SS , 所以4 ABC S, 综上可知:ABC面积的最小值 4, 故选:A 第 10 页(共 20 页) 11 (5 分) 已知函数( )f x是定义在R上的增函数, 且其图象关于点( 2,0)对称, 则关于x的 不等式 2 (3)(1 2 ) 0fxfx的解集为( ) A 4,) B 4,2 C 2,4 D(,2 【解答】解: :( )f x的图象关于点( 2,0)对称, ( )(2)g xf x关于原
18、点对称,即( )g x为奇函数,且在R上单调递增, 由 2 (3)(1 2 ) 0fxfx可得 2 (5)(32 ) 0gxgx, 2 (5)(32 )(23)gxgxgx, 2 523xx 解得42x 剟 故选:B 12 (5 分)已知三棱锥ABCD外接球的表面积为8,ABACBDCD,2BCAD, 直线AD与平面BCD所成角为 3 ,则AB等于( ) A1 B2 C3 D4 【解答】解:取BC的中点O,ABACBDCD AOBC,DOBC,AODO, 直线AD与底面BCD所成角为 3 , 3 ADO AODOAD, 2BCAD, AOBOCODO,即O为三棱锥外接球的球心, 第 11 页(
19、共 20 页) 三棱锥外接球的表面积为 2 48R,2R 22 ( 2)( 2)2AB, 故选:B 二、填空题:本大题共二、填空题:本大题共 4 小题,每小题小题,每小题 5 分,共分,共 20 分分. 13 (5 分)曲线 3 2yxx在点(1, 1)处的切线方程是 20xy 【解答】解: 2 23yx 1 |1 x y 而切点的坐标为(1, 1) 曲线 3 2yxx在1x 的处的切线方程为20xy 故答案为:20xy 14 (5 分)已知实数x,y满足约束条件 2 0 4 0 0 xy xy x ,则3zxy的最大值为 10 【解答】解:画出约束条件表示的平面区域,如图阴影所示; 平移目标
20、函数3zxy知,当目标函数过点B时,z取得最大值; 由 20 40 xy xy ,求得(3,1)B; 所以z的最大值为3 3110 max z 故答案为:10 第 12 页(共 20 页) 15 (5 分)已知直线l过原点且倾斜角为,其中(,) 4 2 ,若( , )P x y在l上,且满足条 件 22 3310(0)xyxy xy,则cos的值等于 10 10 【解答】解:由 直线l过原点且倾斜角为,其中(,) 4 2 ,得tan y x , 由 22 3310(0)xyxy xy得到: 2 3 10 1( ) y x y x ,则 2 tan3 110tan ,即 2 2tan3 15ta
21、n , 解得tan3或 1 tan 3 (,) 4 2 , tan3 联立 22 sin 3 cos 1sincos , 解得 10 cos 10 故答案为: 10 10 16 (5 分)已知F是双曲线C的一个焦点,P是C上的点,线段PF交以C的实轴为直径 的圆于A,B两点,且A,B是线段PF的三等分点,则C的离心率为 97 5 【解答】解:如图:OFc,OAa,3PFAB,M是PF的中点,也是AB的中点, 设OMm,MFOMa, 2222 3 amcm, 22 cmma, 可得: 222 98acm, 22222 22aca cmm, 消去m可得: 2222 556 2caa ca, 第 1
22、3 页(共 20 页) 即 2 56 2bab, 即56 2ba, 222 25()72caa, 22 2597ca, 解得 2 97 25 e , 所以 97 5 e 故答案为: 97 5 三、解答题:共三、解答题:共 70 分分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.第第 17 题第题第 21 题为必题为必 考题,每个试题考生都必须作答考题,每个试题考生都必须作答.第第 22、23 题为选考题,考生根据要求作答题为选考题,考生根据要求作答.(一)必考题:(一)必考题: 共共 60 分分.| 17 (12 分)在各项均为正数的等比数列 n a中,已知
23、1 2a , 246 82aaa (1)求数列 n a的通项公式; (2)设2 nn ban,求数列 n b的前n项和 n T 【解答】解: (1)设 n a的公比为q,0q , 因为 246 82aaa,所以 35 111 82aqaqaq, 所以 24 82qq,即 42 280qq , 解得 2 4q ,又因为0q ,所以2q 因为 1 2a ,所以2n n a , * nN (2)由(1)知22 n n bn 则 123123 (22)(24)(26)(22 )(2222 )(2462 ) nn n Tnn 12 (22) 2(21)22 2 nn nn nn 第 14 页(共 20
24、页) 所以数列 n b的前n项和为 12 22 n n Tnn 18 (12 分)如图 1,在四边形ABCD中,/ /ABCD, 1 2 2 ABBCADCD,P为CD 中点,将ADP沿AP折到ASP的位置,连结SB,SC,如图 2 (1)求证:SBAP; (2)若6SB ,求平面SAP与平面SBC所成锐二面角的大小 【解答】解: (1)证明:取AP中点O,连结SO,BO, 在四边形ABCD中,/ /ABCD, 1 2 2 ABBCADCD, P为CD中点,将ADP沿AP折到ASP的位置,连结SB,SC, ABP,APS都是边长为 2 的等边三角形, SOAP,BOAP, SOBOO,AP平面
25、SBO, SB 平面SBO,SBAP (2)解:ABP,APS都是边长为 2 的等边三角形, 3SOBO,6SB , 222 SOBOSB,SOBO, 以O为原点,OA为x轴,OB为y轴,OS为z轴,建立空间直角坐标系, 平面SAP的法向量(0m,1,0), (0S,0,3),(0B,3,0),( 2C ,3,0), (0SB ,3,3),( 2SC ,3,3), 设平面SBC的法向量(nx,y,) z, 则 330 2330 n SByz n SCxxz ,取1y ,得(0n ,1,1), 设平面SAP与平面SBC所成锐二面角为, 第 15 页(共 20 页) 则 |12 cos | |22
26、 m n mn 45, 平面SAP与平面SBC所成锐二面角的大小为45 19 (12 分)某公司设计的太阳能面板构件的剖面图为三角形,设顶点为A,B,C,已知 2ABAC,且4BC (单位:)m (1)若 1 cos 4 C ,求ABC的周长; (2)根据某客户需求,ABC的面积至少为 2 6m请问该公司设计的太阳能面板构件能否 满足该客户需求?说明理由 【解答】解: (1)由题意可知:2cb,4a , 22222 1641 cos 284 abcbb C abb , 2 32160bb,解得:2b ,4c , ABC的周长为 10; (2)以BC所在的直线为x轴,线段BC的中垂线为y轴,建立
27、直角坐标系,如图所示: , 则( 2,0)B ,(2,0)C,设点( , )A x y, 2ABAC, 2222 (2)2 (2)xyxy, 化简得: 22 1064 () 39 xy (0)y , 点A的轨迹是以点 10 ( 3 P,0)为圆心,半径为 8 3 的圆,去掉与x轴的两个交点, 要使 ABC S最大,则BC边上的高取最大值 8 3 , 所以ABC面积的最大值为: 1816 46 233 , 故该公司设计的太阳能面板构件不能满足该客户需求 第 16 页(共 20 页) 20 (12 分)已知M是圆 22 :4O xy上的动点,设M在x轴上的射影为H,动点N满足 1 2 HNHM,N
28、的轨迹为E (1)求E的方程; (2)圆O及曲线E与y轴的四个交点,自上而下记为A,B,C,D,直线AM,DM与 x轴分别交于P,Q,直线BP与E的另一个交点为T,求证:C,Q,T三点共线 【解答】解: (1)设( , )N x y, 0 (M x, 0) y,则 0 (H x,0), 1 2 HNHM, 0 0 2 xx y y ,即 0 0 2 xx yy , M是圆 22 :4O xy上的动点, 22 44xy,即 2 2 1 4 x y, E的方程为 2 2 1 4 x y; (2)证明:由已知及(1)知,(0,2)A,(0,1)B,(0, 1)C,(0, 2)D, 设 1 (P x,
29、0), 2 (Q x,0),则 12 ( , 2),(,2)APxDQx, AD是圆O的直径,点M在圆上, APDQ,即 12 40AP DQx x,即 12 4x x , 直线BP的方程为 1 1 1yx x ,与椭圆E方程联立可得 2 2 1 1 (1)1 4 x x ,整理得 2 21 2 11 42 ()0(*) 4 x xx xx , 第 17 页(共 20 页) 设 3 (T x, 3) y,由方程(*)解得 1 3 2 1 8 4 x x x ,则 2 1 3 2 1 4 4 x y x ,即 2 11 22 11 84 (,) 44 xx T xx , 2 11 22 11 8
30、2 (,) 44 xx CT xx , 又 2 1 4 (,1)(,1)CQx x ,则 2 1 2 1 2 4 x CTCQ x ,故/ /CTCQ, C,Q,T三点共线 21 (12 分)已知函数 2 ( )22f xxxlnxk,kR (1)证明:( )f x在区间 1 ( ,) 2 上单调递增; (2)若存在 1 , (,)a b e ,使得( )f x与( )g xkx在a,b的值域相同,求实数k的取 值范围 【解答】解: (1)因为 2 ( )22f xxxlnxk,所以( )21fxxlnx, 令( )21t xxlnx,则 1 ( )2t x x , 当 1 ( ,) 2 x时
31、,( )0t x恒成立,( )t x单调递增, 所以 1 ( )( )20 2 t xtln,即( )0fx在 1 ( ,) 2 上恒成立, 所以( )f x在区间 1 ( ,) 2 上单调递增 (2)由(1)知,( )f x在 1 (,) e 上单调递增 第 18 页(共 20 页) 因为 1 , (,)a b e ,所以函数( )f x在a,b上单调递增 当0k 时,( )0g x ,所以不存在区间 1 , (,)a b e 使得( )f x与( )g x在a,b上的 值域相同 当0k 时,若存在区间 1 , (,)a b e 使得( )f x与( )g x在a,b上的值域相同, 则 2
32、2 ( )22 ( )22 f aaalnakkb f bbblnbkka 因为f(a) 111 ()220 2 fk eee ,而0kb ,所以0k 不符合题意 当0k 时,若存在区间 1 , (,)a b e 使得( )f x与( )g x在a,b上的值域相同 则 2 2 ( )22 ( )22 f aaalnakka f bbblnbkkb , 即关于x的方程 2 22xxlnxkkx在区间 1 (,) e 上存在两个不相等的实数根, 于是有 2 (2)2k xxxlnx, 因为 1 (,)x e ,所以20x ,所以上式可变形为 2 2 2 xxlnx k x , 令 2 2 ( )
33、2 xxlnx h x x ,则 2 2 342 ( ) (2) xxlnx h x x , 再令 2 ( )342F xxxlnx,则 (21)(2) ( ) xx F x x , 因为 1 (,)x e ,所以( )0F x,( )F x在 1 (,) e 上单调递增, ( ) i当(1,)x时,( )F xF(1)0,所以( )0h x,( )h x单调递增; ( )ii当 1 (,1)x e 时,( )F xF(1)0,所以( )0h x,( )h x单调递减; 所以( )minh xh(1)1, 因为 142 ()2 42 ee h eee , 10210 10 (10)2 12 l
34、n h , 所以k的取值范围为 42 (1,) 42 ee ee (二)选考题:本题满分(二)选考题:本题满分 10 分分.请考生在(请考生在(22) 、 () 、 (23)两题中任选一题作答)两题中任选一题作答.如果多做,则如果多做,则 第 19 页(共 20 页) 按所做第一题计分按所做第一题计分.选修选修 4-4:坐标系与参数方程:坐标系与参数方程 22 (10 分)在平面直角坐标系xOy中,以O为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系已 知直线l的参数方程为 1 , 2 ( 3 2 xt t yt 为参数) ,曲线C的极坐标方程为2cos3 (1)求C的直角坐标方程; (2)求l被C截得的
35、线段长 【解答】解法一: (1)因为 22 xy,cosx, 所以由2cos3;得 22 23xyx, 两边平方得 222 4()69xyxx, 化简得C的直角坐标方程为 22 34690xyx (2)由直线l的参数方程得其普通方程为3yx 由 22 34690, 3 xyx yx 消去y,得 2 5230xx 设l与C的交点为 1 (M x, 1) y, 2 (N x, 2) y则 12 2 5 xx, 12 3 5 x x 则l被C截得的线段 2 1212 16 | 2 ()4 5 MNxxx x 解法二: (1)同解法 (2)由已知可得C的极坐标方程化为 3 2cos , 直线的极坐标方
36、程为 3 或 4 (0) 3 , 由(1)可知极点在曲线C的内部,而直线l过极点, 设l与C的两个交点的极坐标分别为 1 (,) 3 , 2 4 (,) 3 则 1 3 2 2cos 3 , 2 36 4 5 2cos 3 所以l被C截得的线段长为价 12 16 5 选修选修 4-5:不等式选讲:不等式选讲 23已知正数x,y,z满足 222 4xyz 第 20 页(共 20 页) (1)证明:2 2xy ; (2)若 11 2 xy ,求z的最大值 【解答】解: (1) 222 4xyz, 222 44xyz 22 2xyxy, 222 ()2() 8xyxy剟, 2 2xy (2) 11 2 xy , 2 11 ()4 xy , 22222 111 ()() 4 xyxy xy 2 11 2(2)2 4 xy xy 又 222 4zxy, 2 42z , 2 2z,2z , 当1xy时,z取得最大值2