所以B=,C=π--=,43412
115π3+3
所以S△ABC=absin C=×3×2×sin=. 221243+3π
综上,B=,S△ABC=. 44
14.在政治、历史、物理、化学、生物、技术7门学科中任选3门.若同学甲必选物理,则甲的不同的选法种数为____.乙、丙两名同学都选物理的概率是________. 答案 15
9 49
2×sin3π3
2, 2
=
6×5
解析 由题意知同学甲只要在除物理之外的六门学科中选两门即可,故甲的不同的选法种数为C2==6
215(种);由题意知同学乙、丙两人除选物理之外,还要在剩下的六门学科中选两门,故乙、丙的所有不同
2
的选法种数为m=C26C6=
6×56×5
×=225(种),而同学乙、丙两人从7门学科中选3门的所有选法种数为22
225937×6×57×6×5n=C3C×=35×35=1 225(种),故所求事件的概率是P==. 77=1 2293×2×13×2×1
页
3第
15.已知正实数x,y满足x+2y=4,则2xy+1的最大值为________. 答案 3
x+2y+2
解析 已知正实数x,y满足x+2y=4,根据基本不等式得到2x(y+1)=x(2y+2)≤=3.当且仅
21
当x=2y+2,即x=3,y=时,等号成立.
2
→→→
16.在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c.若对任意λ∈R,不等式|λBC-BA|≥|BC|恒成立,cb
则+的最大值为________. bc答案
5
→→→
解析 由对任意λ∈R,不等式|λBC-BA|≥|BC|恒成立,得BC边上的高h≥a. 11ah
在△ABC中,有ah=bcsin A,即bc=,
22sin A在△ABC中,由余弦定理得 b2+c2=a2+2bccos A=a2+
2
2
2ahcos A
, sin A
2ahcos Aa2+
sin Acbb+c
则+== bcbcah
sin Aa2sin A+2ahcos Aasin A+2hcos A==
ahh≤
hsin A+2hcos A
=sin A+2cos A
h
=5sin(A+φ),其中tan φ=2,
πcb
则当A+φ=且h=a时,+取得最大值5.
2bc
222
17.等差数列{an}满足a21+a2n+1=1,则an+1+a3n+1的取值范围是________.
答案
3-53+5
2,2
a1=sin α,
解析 设⇒a2n+1=a1+2nd=cos α
a2n+1=cos α
22
⇒2nd=cos α-sin α⇒an+1+a3n+1
2=(a2n+1-nd)2 +(a2n+1+nd)2=2[a22n+1+(nd)]
=2cos2α+
cos α-sin α2
=2cos2α
2
+=
1-2sin αcos α3+2cos 2α-sin 2α=
22
123+5cos(2α+φ)其中sin φ=,cos φ=,
2554第
页
所以所求的范围为
3-53+2,2
5
.
三、解答题(本大题共5小题,共74分.)
18.(14分)已知函数f(x)=cos x(sin x-3cos x),x∈R. (1)求f(x)的最小正周期和最大值; π2π(2)讨论f(x)在区间3,3上的单调性. 解 (1)由题意得f(x)=cos xsin x-3cos2x 13
=sin 2x-(1+cos 2x) 22
π1333
2x--. =sin 2x-cos 2x- =sin322222π3
所以f(x)的最小正周期T==π,其最大值为1-.
22π
(2)令z=2x-,
3
ππ
-+2kπ,+2kπ,k∈Z. 则函数y=sin z的单调递增区间是22πππ
由-+2kπ≤2x-≤+2kπ,k∈Z,
232π5π
得-+kπ≤x≤+kπ,k∈Z.
1212π2π设A=3,3,
π5π
-+kπ≤x≤+kπ,k∈Z, B=x1212
π5π易知A∩B=3,12.
π2ππ5π5π2π
,时,f(x)在区间,上单调递增;在区间,上单调递减. 所以当x∈33312123
19.(15分)在四棱锥E-ABCD中,BC∥AD,AD⊥DC,AD=DC=2BC,AB=AE=ED=BE,F是AE的中点.
(1)证明:BF∥平面EDC;
(2)求BF与平面EBC所成角的正弦值. (1)证明 取ED的中点G,连接FG,GC,
页 5第
1
则FG∥AD,且FG=AD,
21
又因为BC∥AD,且BC=AD,
2所以FG∥BC,且FG=BC, 所以四边形BFGC是平行四边形, 所以BF∥CG,
因为BF⊄平面EDC,CG⊂平面EDC, 所以BF∥平面EDC.
(2)解 分别取AD,BC的中点H,N,连接EH交FG于点M,则M是FG的中点,连接MN,则BF∥MN,
所以BF与平面EBC所成角即为MN与平面EBC所成角, 由EA=ED,H是AD的中点,得EH⊥AD,
由于BC∥AD,所以BC⊥EH,易知四边形BHDC是平行四边形,所以CD∥BH, 由BC⊥CD,得BC⊥BH,
又EH∩BH=H,所以BC⊥平面EBH,
因为BC⊂平面EBC,所以平面EBC⊥平面EBH, 过点M作MI⊥BE,垂足为I,则MI⊥平面EBC, 连接IN,∠MNI即为所求的角.
设BC=1,则AD=CD=2,所以AB=5, 由AB=BE=AE=5,得BF=所以MN=BF=
15, 2
15, 2
在Rt△AHE中,由AE=5,AH=1,得EH=2, 在△EBH中,由BH=EH=2,BE=5, MI⊥BE,M为HE的中点,可得MI=MI165
因此sin∠MNI==.
MN30
2
20.(15分)正项数列{an}满足a2n+an=3an+1+2an+1,a1=1.
11
, 4
(1)求a2的值;
(2)证明:对任意的n∈N*,an<2an+1;
页 6第
(3)记数列{an}的前n项和为Sn,证明:对任意的n∈N*,2-
2
(1)解 当n=1时,由a1+a1=3a22+2a2=2及a2>0,
2
n-1≤Sn<3.
1
得a2=
7-1
. 3
222
(2)证明 由a2n+an=3an+1+2an+1<4an+1+2an+1=(2an+1)+2an+1,
又因为y=x2+x在x∈(0,+∞)上单调递增,故an<2an+1. an1an-11a21(3)证明 由(2)知当n≥2时,>,>,…,>,相乘得
a12an-12an-22111
an>n-1a1=n-1,即an>n-1, 222
111故当n≥2时,Sn=a1+a2+…+an>1++…+n-1=2-n-1,
2221
当n=1时,S1=1=2-n-1.
2所以当n∈N*时,Sn≥2-
2
n-1.
1
22
另一方面,a2n+an=3an+1+2an+1>2an+1+2an+1
=2(a2n+1+an+1),
令a2n+an=bn,则bn>2bn+1,
bn1bn-11b21于是当n≥2时,<,<,…,<,相乘得
b12bn-12bn-2211
bn11即a2n+an=bn11故当n≥2时,Sn=a1+(a2+…+an)<1+1+2+…+2n-2
1
=3-n-2<3.
2
当n=1时,S1=1<3, 综上,对任意的n∈N*,2-
2
n-1≤Sn<3.
1
21.(15分)已知抛物线C1:y2=4x和C2:x2=2py(p>0)的焦点分别为F1,F2,点P(-1,-1)且F1F2⊥OP(O为坐标原点).
(1)求抛物线C2的方程;
(2)过点O的直线交C1的下半部分于点M,交C2的左半部分于点N,求△PMN面积的最小值. p
0,, 解 (1)F1(1,0),F22p→
-1,, ∴F1F2=2
页
7第
pp→→-1,-1)=1-=0, (F1F2·OP=-1,2·2∴p=2,
∴抛物线C2的方程为x2=4y.
(2)由题意知,过点O的直线的斜率一定存在且不为0,设直线方程为y=kx,
2
y=4x,44联立得(kx)2=4x,求得Mk2,k, y=kx,
x2=4y,联立得N(4k,4k2)(k<0),
y=kx,
4242-4k=1+k2-4k, 从而|MN|=1+k2kk点P到直线MN的距离d=
|k-1|1+k
2,
1|k-1|24S△PMN=··1+kk2-4k 21+k21-k1-k321-k2(1+k+k)
=2=
k2k22
11
k+-2k++1, =2kk
1
令t=k+(t≤-2),有S△PMN=2(t-2)(t+1),
k当t=-2,k=-1时,S△PMN取得最小值. 即当过原点的直线为y=-x时, △PMN的面积取得最小值为8. 22.(15分)已知函数f(x)=ln x-ax+1. (1)讨论函数f(x)的单调性;
1
(2)设函数g(x)=(x-2)ex+f(x)-1-b,当a≥1时,g(x)≤0对任意的x∈2,1恒成立,求满足条件的b最小的整数值.
1
解 (1)由题意知,函数的定义域为(0,+∞),f′(x)=-a,
x1
当a≤0时,f′(x)=-a>0,f(x)的单调递增区间为(0,+∞),
x11
当a>0时,令f′(x)=-a=0,x=,
xa
11
0,,由f′(x)<0,得x∈,+∞, 由f′(x)>0,得x∈aa11
0,,f(x)的单调递减区间为,+∞. 所以f(x)的单调递增区间为aa综上,当a≤0时,f(x)的单调递增区间为(0,+∞),
页
8第
11
0,,单调递减区间为,+∞. 当a>0时,f(x)的单调递增区间为aa(2)由g(x)=(x-2)ex+ln x-ax-b, 1
因为g(x)≤0对任意的x∈2,1恒成立,
1b≥(x-2)ex+ln x-ax在a≥1时对任意的x∈2,1恒成立, 因为a≥1,x>0,
所以(x-2)ex+ln x-ax≤(x-2)ex+ln x-x,
1只需b≥(x-2)ex+ln x-x对任意的x∈2,1恒成立即可. 构造函数h(x)=(x-2)ex+ln x-x, 11
ex-, h′(x)=(x-1)ex+-1=(x-1)xx1
因为x∈2,1,所以x-1<0, 1
且t(x)=ex-单调递增,
x
121因为t2=e-2<0,t()=e-1>0,
1所以一定存在唯一的x0∈2,1,使得t(x0)=0, 1
即ex0=,x0=-ln x0.
x0
1
,x0,单调递减区间为(x0,1). 所以h(x)的单调递增区间为2所以h(x)max=h(x0)=(x0-2)ex0+ln x0-x0 1
x0+∈(-4,-3), =1-2x0所以b的最小的整数值为-3.
1页 9第