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2021届河南省“顶尖计划”高考数学第三次考试试卷(理科)(含答案解析)

来源:华佗小知识
2021届河南省“顶尖计划”高考数学第三次考试试卷(理科)

一、单选题(本大题共12小题,共60.0分) 1.

复数𝑧=

2−4𝑖1+𝑖

(𝑖为虚数单位)的共轭复数等于( )

A. 1+3𝑖

2.

B. 1−3𝑖 C. −1+3𝑖 D. −1−3𝑖

设集合𝑀={𝑥∈𝑅|𝑥2=𝑥},𝑁={−1,0,1},则𝑀∪𝑁=( )

A. {0}

3.

B. {1} C. {0,1} D. {−1,0,1}

已知i为虚数单位,a为实数,复数𝑧=(1−2𝑖)(𝑎+𝑖)在复平面内对应的点为M,则“𝑎>2”是“点M在第四象限”的( )

A. 充分而不必要条件 C. 充要条件

B. 必要而不充分条件 D. 既不充分也不必要条件

32

M为抛物线上的一点,4. 已知抛物线𝑦2=4𝑥的焦点为F,准线与x轴的交点为K,且|𝑀𝐹|=√|𝑀𝐾|,

则∠𝑀𝐾𝐹=( )

A. 6

5.

函数

𝜋

B. 4

的图像在点

𝜋

C. 3

处切线方程为

𝜋

D. 12

,则

5𝜋

( )

A. 4

6.

4

B. 3

𝜋3𝜋

4

C. 2

]的最小值为( )

D. 1

函数𝑦=𝑠𝑖𝑛𝑥+𝑠𝑖𝑛𝑥,𝑥∈[4,

A. 4

7.

B. 5

C. 2√2

9

D. 5√2

𝑥(𝑥+3)5展开式中𝑥3项的系数是( )

A. 270

8.

B. 180 C. 90 D. 45

12.如下图,一个边长为4的正方形及其内切圆,若随机向正方形内丢一粒豆子,则如豆子落入圆内的概率是

A.

9.

B.

C.

D.

𝐴

在△𝐴𝐵𝐶中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若tan(𝐵+𝐶)=tan2,且𝑎=2,则△𝐴𝐵𝐶的面积的最大值为( )

3

A. √3

3 B. √2

C. √3 D. 2√3

10. 已知两定点𝐹1(0,−5),𝐹2(0,5),平面内动点 P到𝐹1、𝐹2的距离之差的绝对值是6,则点P的轨

迹方程为( )

A. 𝑥9−𝑦=1 16

22

𝑦

B. 𝑥−=1 169

22

C. 𝑦9−𝑥=1 16

22

𝑥

D. 𝑦−=1 169

22

11. 下列函数中,值域为[0,+∞)的偶函数是( )

A. 𝑦=𝑥2−1

12. 圆的一般方程为

B. 𝑦=|𝑥| C. 𝑦=𝑙𝑔𝑥 D. 𝑦=𝑐𝑜𝑠𝑥

,则它的圆心坐标和半径长度分别为( )

A.

B.

C.

D.

二、单空题(本大题共4小题,共20.0分) 13.

𝑥+2𝑦≤3

14. 已知{,则2𝑥−𝑦最小值为______.

𝑦≥|𝑥|

15. A、B、C是我方三个炮兵阵地,A在B正东6km,C在B正北偏西30°,相距4km,P为敌炮阵

地,某时刻A处发现敌炮阵地的某种信号,由于B、C两地比A距P地远,因此4s后,B、C才同时发现这一信号,此信号的传播速度为1𝑘𝑚/𝑠,A若炮击P地,则炮击的方位角是______ (南、北)偏______ (东、西) ______ 度.

16. 𝑅𝑡△𝐴𝐵𝐶的三个顶点在半径为13的球面上,两直角边的长分别为6和8,则球心到平面ABC

的距离是______ .

三、解答题(本大题共7小题,共82.0分)

17. 已知数列{𝑎𝑛}的前n项和𝑆𝑛与𝑎𝑛满足𝑆𝑛=1−𝑎𝑛(𝑛∈𝑁+). (1)求数列{𝑎𝑛}的通项公式; (2)求数列{𝑛𝑎𝑛}的前n项和𝑇𝑛. 18. 已知

菱形

所在平面,点

分别为线段

的中点.

(Ⅰ)求证:(Ⅱ)求证:

; //平面

19. 我市“水稻良种研究所”对某水稻良种的发芽率与昼夜温差之间的关系进行研究.他们分别记

录了3月21日至3月25日的昼夜温差及每天30颗水稻种子的发芽数,并得到如表资料 日期 温差𝑥(℃) 3月21日 3月22日 3月23日 3月24日 3月25日 10 11 16 13 17 12 14 9 13 发芽数𝑦(颗) 15 (1)请根据以上资料,求出y关于x的线性回归方程;据气象预报3月26日的昼夜温差为14℃,请你预测3月26日浸泡的30颗水稻种子的发芽数(结果保留整数).

(2)从3月21日至3月25日中任选2天,记种子发芽数超过15颗的天数为X,求X的概率分布列,并求其数学期望EX和方差DX.

𝑛2̂=∑𝑖=1𝑥𝑖𝑦𝑖−𝑛𝑥⋅𝑦̂𝑥,∑𝑛(参考公式及参考数据𝑏̂=𝑦−𝑏2,𝑎𝑖=1𝑥𝑖𝑦𝑖=832,∑𝑖=1𝑥𝑖=615) ∑𝑛𝑥2−𝑛𝑥𝑖=1𝑖𝑛

20. 已知椭圆C:𝑎2+𝑏2=1(𝑎>𝑏>0)过𝐴(2,0),𝐵(0,1)两点.

(Ⅰ)求椭圆C的方程和离心率的大小;

N是y轴上不同的两点,(Ⅱ)设M,若两点的纵坐标互为倒数,直线AM与椭圆C的另一个交点为P,

直线AN与椭圆C的另一个交点为Q,判断直线PQ与x轴的位置关系,并证明你的结论.

𝑥2

𝑦2

21. 已知函数𝑓(𝑥)=𝑒𝑥−𝑎𝑥,𝑔(𝑥)=𝑙𝑛𝑥−𝑎𝑥+𝑚.

(1)当𝑎=1时,求函数𝑓(𝑥)的单调区间;

(2)若不等式𝑓(𝑥)>𝑔(𝑥)对任意的正实数x都成立,求实数m的最大整数值;

(3)当𝑎>0时,𝑛∈[0,2]且|𝑚−𝑛|≥1,𝑒−1≤𝑎≤𝑒𝑥−𝑒. 若存在实数m,使得𝑓(𝑚)≠𝑓(𝑛),求证:

22. 在极坐标系中,设圆C:𝜌=8𝑐𝑜𝑠𝜃与直线l:

圆的极坐标方程和普通方程.

交于A,B两点,求以AB为直径的

23. 设函数𝑓(𝑥)=

2𝑥+1𝑥

(𝑥>0),数列{𝑎𝑛}满足𝑎1=1,𝑎𝑛=𝑓(𝑎

1

𝑛−1

)(𝑥∈𝑁∗,且𝑛≥2).

(1)求数列{𝑎𝑛}的通项公式;

(2)设𝑇𝑛=𝑎1𝑎2−𝑎2𝑎3+𝑎3𝑎4−𝑎4𝑎5+⋯+(−1)𝑛−1𝑎𝑛𝑎𝑛+1,若𝑇𝑛≥𝑡𝑛2对𝑛∈𝑁∗恒成立,求实数t

的取值范围;

(3)是否存在以𝑎1为首项,公比为𝑞(0<𝑞<5,𝑞∈𝑁∗)的等比数列{𝑎 𝑛𝑘},𝑘∈𝑁∗,使得数列{𝑎 𝑛𝑘}中

每一项都是数列{𝑎𝑛}中不同的项,若存在,求出所有满足条件的数列{𝑛𝑘}的通项公式;若不存在,说明理由.

【答案与解析】

1.答案:C

解析:解:复数𝑧=2−4𝑖1+𝑖

=

(2−4𝑖)(1−𝑖)(1+𝑖)(1−𝑖)

=

−2−6𝑖2

=−1−3𝑖,故z的共轭复数等于−1+3𝑖,

故选C.

根据两个复数代数形式的乘除法法则求得𝑧=−1−3𝑖,由此求得它的共轭复数. 本题主要考查两个复数代数形式的乘除法,复数的基本概念,属于基础题.

2.答案:D

解析:解:𝑀={0,1},𝑁={−1,0,1}; ∴𝑀∪𝑁={−1,0,1}. 故选:D.

可先求出集合M,然后进行并集的运算即可.

考查描述法、列举法表示集合的概念,以及并集的运算.

3.答案:A

解析:

本题考查充分条件、必要条件的判断,考查复数的运算法则等基础知识,是基础题.

求出𝑧=𝑎+2+(1−2𝑎)𝑖,从而𝑀(𝑎+2,1−2𝑎),由“𝑎>2”⇒“点M在第四象限”,“点第四象限”⇒“𝑎>1

2“.得到“𝑎>2”是“点M在第四象限”的充分而不必要条件. 解:∵𝑖为虚数单位,a为实数,

∴𝑧=(1−2𝑖)(𝑎+𝑖)=𝑎−2𝑎𝑖+𝑖−2𝑖2=𝑎+2+(1−2𝑎)𝑖, ∵复数𝑧=(1−2𝑖)(𝑎+𝑖)在复平面内对应的点为M,

∴𝑀(𝑎+2,1−2𝑎),若点M在第四象限,则𝑎+2>0且1−2𝑎<0,解得𝑎>1

2. ∴“点M在第四象限”⇒“𝑎>1

2“,

“点M在第四象限”,不一定能推出“𝑎>2”, “𝑎>2”⇒“点M在第四象限”,

但“𝑎>2”一定能推出“点M在第四象限”, “𝑎>2”是“点M在第四象限”的充分而不必要条件. 故选:A.

4.答案:A

M在解析:解:设M到准线的距离等于d,由抛物线的定义可得𝑑=|𝑀𝐹|, 由题意得cos∠𝑀𝐾𝐹=∴∠𝑀𝐾𝐹=6. 故选:A.

由抛物线的定义可得𝑑=|𝑀𝐹|,由题意得cos∠𝑀𝐾𝐹=|𝑀𝐾|把已知条件代入可得cos∠𝑀𝐾𝐹,进而求得∠𝑀𝐾𝐹.

本题考查抛物线的定义、以及简单性质的应用,利用抛物线的定义是解题的突破口.

𝑑

𝜋

=|𝑀𝐾|

𝑑

√3

, 2

5.答案:C

解析:本题主要考查了导数的几何意义.

利用函数在切点处的导数就是切线的斜率求出𝑓′(5)=−1,根据 则𝑓(5)=−5+8=3. ∴𝑓(5)+𝑓′(5)=−1+3=2. 故选 C.

在切线

上,

6.答案:B

解析:解:∵𝑥∈[4,∴

√22

𝜋3𝜋

4

],

≤𝑠𝑖𝑛𝑥≤1,

2令𝑡=𝑠𝑖𝑛𝑥,𝑡∈[√,1],

2∵𝑓′(𝑡)=1−2,

𝑡

由1−𝑡2<0(𝑡≠0)得:−2<𝑡<0或0<𝑡<2,

∴双钩函数𝑓(𝑡)=𝑡+𝑡在(0,2)上单调递减,[√,1]⊂(0,2),

2∴𝑓(𝑡)=𝑡+𝑡在[√2,1]上单调递减,

24

4

24

4

∴𝑓(𝑡)𝑚𝑖𝑛=𝑓(1)=1+4=5, 即函数𝑦=𝑠𝑖𝑛𝑥+𝑠𝑖𝑛𝑥,𝑥∈[4,故选:B.

4

𝜋3𝜋

4

]的最小值为5,

依题意,知√≤𝑠𝑖𝑛𝑥≤1,令令𝑡=𝑠𝑖𝑛𝑥,𝑡∈[√,1],利用双钩函数𝑓(𝑡)=𝑡+𝑡在[√,1]上单调递减

222的性质即可求得其最小值.

本题考查三角函数的最值,着重考查转化思想与双钩函数的单调性质,属于中档题.

22

4

2

7.答案:A

解析:解:∵𝑥(𝑥+3)5=𝑥(𝑥5+15𝑥4+90𝑥3+270𝑥2+405𝑥+243), ∴展开式中𝑥3项的系数为270, 故选:A.

把(𝑥+3)5按照二项式定理展开,可得𝑥(𝑥+3)5展开式中𝑥3项的系数.

本题主要考查二项式定理的应用,二项式系数的性质,二项式展开式的通项公式,属于基础题.

8.答案:B

解析:

9.答案:A

解析:解:∵𝐴+𝐵+𝐶=𝜋,且tan(𝐵+𝐶)=tan2,∴tan2=−𝑡𝑎𝑛𝐴=−即tan2=±√3, ∵𝐴∈(0,𝜋),∴

𝐴2

𝐴

𝐴

𝐴

𝐴

2𝐴1−tan222𝑡𝑎𝑛

,解得tan22=3,

𝐴

∈(0,2),∴tan2=√3=𝑡𝑎𝑛60°,即𝐴=120°,

𝑏2+𝑐2−𝑎2

2𝑏𝑐4

𝜋𝐴

由余弦定理知,𝑐𝑜𝑠𝐴=

1

1

,即−=

2

1

𝑏2+𝑐2−42𝑏𝑐

2𝑏𝑐−42𝑏𝑐

,∴𝑏𝑐≤3,当且仅当𝑏=𝑐时,等号成立,

4

∴𝑆△𝐴𝐵𝐶=2𝑏𝑐𝑠𝑖𝑛𝐴≤2×3×𝑠𝑖𝑛120°=∴△𝐴𝐵𝐶的面积的最大值为√.

33√3. 3

故选:A.

利用𝐴+𝐵+𝐶=𝜋化简tan(𝐵+𝐶)=tan2,得tan2=−𝑡𝑎𝑛𝐴,根据正切的二倍角公式可知𝑡𝑎𝑛𝐴=

𝐴2𝐴1−tan22𝐴𝐴

2𝑡𝑎𝑛

,从而解得tan2=±√3,由于𝐴∈(0,𝜋),所以tan2=√3,即𝐴=120°,再结合余弦定理以

1

𝐴𝐴

及基本不等式可确定ab的范围,而𝑆△𝐴𝐵𝐶=2𝑏𝑐𝑠𝑖𝑛𝐴,代入相关数据即可得解.

本题主要考查解三角形的综合问题,还涉及诱导公式、正切的二倍角公式、基本不等式等,考查学生的转化和化归思想以及计算能力,属于中档题.

10.答案:C

解析:解:根据题意,两定点𝐹1(0,−5),𝐹2(0,5),则|𝐹1𝐹2|=10, 若动点 P到𝐹1、𝐹2的距离之差的绝对值是6,则有6<10,

则P的轨迹是以𝐹1(0,−5),𝐹2(0,5)为焦点的双曲线,其中𝑐=5,𝑎=3, 则𝑏=√𝑐2−𝑎2=4, 则双曲线的方程为:故选:C.

𝐹2的坐标分析可得|𝐹1𝐹2|=10,根据题意,由𝐹1、结合双曲线的定义分析可得P的轨迹是以𝐹1(0,−5),𝐹2(0,5)为焦点的双曲线,即可得a、c的值,计算可得b的值,将a、b的值代入双曲线的方程即可得答案.

本题考查曲线的轨迹方程,注意利用双曲线的定义分析.

𝑦29

𝑥216

=1;

11.答案:B

解析:【试题解析】

解:对于A,值域为[−1,+∞)的偶函数,不正确; 对于B,值域为[0,+∞)的偶函数,正确, 对于C,值域为R,非奇非偶函数,不正确; 对于D,值域为[−1,1]的偶函数,不正确, 故选B.

分别确定函数的奇偶性,值域,可得结论.

本题考查函数的奇偶性,值域,考查学生的计算能力,比较基础.

12.答案:C

解析:试题分析:

,半径为4

考点:圆的一般方程标准方程

化为标准方程为

,所以圆心为

13.答案:0

解析:试题分析:考点:对数的运算.

14.答案:−9

𝑥+2𝑦≤3

解析:解:作出变量x,y满足约束条件{,所表示

𝑦≥|𝑥|的平面区域,如图所示:

由于𝑧=2𝑥−𝑦可得𝑦=2𝑥−𝑧,则−𝑧表示目标函数在y轴上的截距,截距越大,z越小

作直线L:𝑦=2𝑥,然后把直线l向平域平移,由题意可得,直线平移到A时,z最小,

𝑦=−𝑥

由{𝑥+2𝑦=3可得𝐴(−3,3),此时𝑧=−9. 故答案为:−9.

作出满足不等式组的可行域,由𝑧=2𝑥−𝑦可得𝑦=2𝑥−𝑧可得−𝑧为该直线在y轴上的截距,截距越大,z越小,结合图形可求z的最大值.

本题主要考查了简单的线性规划,以及利用几何意义求最值,属于中档题.

15.答案:北;东;30

解析:解:如图,以直线BA为x轴,线段BA的中垂线为y轴建立坐标系,则

𝐵(−3,0)、𝐴(3,0)、𝐶(−5,2√3), 因为|𝑃𝐵|=|𝑃𝐶|,

所以点P在线段BC的垂直平分线上 因为𝑘𝐵𝐶=−√3,BC中点𝐷(−4,√3), 所以直线PD的方程为𝑦−√3=√3(𝑥+4)①

又|𝑃𝐵|−|𝑃𝐴|=4,故P在以A、B为焦点的双曲线右支上 设𝑃(𝑥,𝑦),则双曲线方程为

𝑥24

1−

𝑦25

=1(𝑥≥0)②

5√38−3

联立①②,得𝑥=8,𝑦=5√3,所以𝑃(8,5√3),因此𝑘𝑃𝐴=故炮击的方位角为北偏东30°. 故答案为:北;东;30.

=√3,

建立坐标系,因为|𝑃𝐵|=|𝑃𝐶|,所以点P在线段BC的垂直平分线上,写出中垂线的方程,又|𝑃𝐵|−|𝑃𝐴|=4,故P在以A、B为焦点的双曲线右支上,写出双曲线方程,将这两个方程联立方程组,解出交点P的坐标,由PA斜率计算炮击的方位角.

本题主要考查了双曲线方程的应用、解三角形的实际应用.要充分利用三角形的边角关系,利用三角函数、正弦定理、余弦定理等公式找到问题解决的途径.

16.答案:12

解析:解:𝑅𝑡△𝐴𝐵𝐶的斜边长为10,𝑅𝑡△𝐴𝐵𝐶的三个顶点在半径为13的球面上, ∴斜边是𝑅𝑡△𝐴𝐵𝐶所在截面圆的直径,

球心到平面ABC的距离是𝑑=√132−52=12. 故答案为:12.

利用已知条件可计算出𝑅𝑡△𝐴𝐵𝐶的斜边长,根据斜边是𝑅𝑡△𝐴𝐵𝐶所在截面的直径,进而可求得球心到平面ABC的距离.

本题主要考查了点到面得距离.解题的关键是利用了斜边是𝑅𝑡△𝐴𝐵𝐶所在截面的直径这一特性.

17.答案:解:(1)由𝑆1=1−𝑎1得:𝑎1=1−𝑎1,解得:𝑎1=2.

当𝑛≥2时,𝑎𝑛=𝑆𝑛−𝑆𝑛−1=1−𝑎𝑛−(1−𝑎𝑛−1), 化简得:2𝑎𝑛=𝑎𝑛−1,故𝑎

1

1

𝑎𝑛

𝑛−1

1

=2.

1

所以,𝑎𝑛=2×(2)𝑛−1=2𝑛.

(2)由题意得:𝑇𝑛=1×2+2×22+⋯+𝑛×2𝑛 ① ∴𝑇𝑛=1×

21

12

2+2×

1

111

12

3+⋯+(𝑛−1)×

12

𝑛+𝑛×

12𝑛+1

①−②得:2𝑇𝑛=2+22+23+⋯+2𝑛−𝑛×2𝑛+1 =

11×(1−𝑛)2211−2111111

−𝑛⋅2𝑛+1

1

1

=1−2𝑛−𝑛⋅2𝑛+1, ∴𝑇𝑛=2−

2+𝑛2𝑛1

=

2𝑛+1−𝑛−2

2𝑛.

𝑎𝑛

𝑛−1

(1)由𝑆1=1−𝑎1可求得𝑎1,解析:当𝑛≥2时,由𝑎𝑛=𝑆𝑛−𝑆𝑛−1可求得2𝑎𝑛=𝑎𝑛−1⇔𝑎为首项与公比均为2的等比数列,从而可求数列{𝑎𝑛}的通项公式;

1

=,{𝑎𝑛}2

1

(2)依题意,𝑇𝑛=1×2+2×22+⋯+𝑛×2𝑛,利用错位相减法即可求得数列{𝑛𝑎𝑛}的前n项和𝑇𝑛. 本题考查等比数列的通项公式与求和公式,突出考查错位相减法,求得𝑎𝑛=2𝑛是关键,属于中档题.

1

111

18.答案:(Ⅰ)详见解析(Ⅱ)详见解析

解析:试题分析:(Ⅰ)从平几条件出发寻找线线垂直,利用线面垂直判定定理转化为线面垂直,再利用线面垂直性质定理证明线线垂直:

,从而

平面

是菱形,

,又

平面

.(Ⅱ)利用平行四边形性质构造线线平行,再根

据线面平行判定定理进行证明: 取线段

的中点平面

试题解析:(Ⅰ)

,又

平面

,又.

(Ⅱ)取线段则

//////又

的中点,且,, 平面//平面

,.

平面

,,连结

,又四边形

, //

,且

是平行四边形,

,则易证四边形

//平面平面是菱形,平面

, ,

平面,又

平面

是平行四边形,

//

,又

平面

考点:线面垂直判定与性质定理,线面平行判定定理

19.答案:解:(1)因为𝑥=

10+11+13+12+9

5

=11,𝑦=

15+16+17+14+13

5

=15,

̂=832−5×11×15=0.7,于是𝑎̂=15−0.7×11=7.3. 所以𝑏615−5×112̂=0.7𝑥+7.3. 故线性回归方程为𝑦

̂=0.7×14+7.3=17.1,即3月26日浸泡的30颗水稻种子的发芽数为17颗. 当𝑥=14,𝑦

(2)因为𝑋=0,1,2,𝑃(𝑋=0)=𝐶32=10,𝑃(𝑋=1)=

5

𝐶2

3

1𝐶1𝐶322𝐶5

=

𝑃(𝑋=2)=2=, ,10𝐶210

5

6

𝐶2

1

X 0 1 2 361 P 10 10 10所以𝐸𝑋=5,

4

19

𝐷𝑋=(0−)×+(1−)×+(2−)×=.

51051051025

42

3

42

6

42

解析:本题考查回归直线方程的求法,概率的分布列期望以及方差的求法,考查计算能力. (1)求出回归方程的样本中心的坐标,然后求解回归方程的几何量,得到回归方程即可.

(2)求出种子发芽数超过15颗的天数为X,求解相应的概率,得到分布列,然后求解期望与方差.

20.答案:解:(Ⅰ)依题意得𝑎=2,𝑏=1,所以椭圆C的方程为

离心率的大小𝑒==√.

𝑎2

𝑐

3𝑥24

+𝑦2=1,𝑐=√𝑎2−𝑏2=√3,(Ⅱ)解法一、因为M,N是y轴上不同的两点,两点的纵坐标互为倒数, 设M,N坐标为(0,𝑚),(0,𝑛),则𝑛=𝑚,𝑚≠0,𝑛≠0 由𝐴(2,0),𝑀(0,𝑚)得直线AM的方程为𝑦=−2𝑥+𝑚,{4

𝑦=

𝑚

𝑥2

1

+𝑦2=1

𝑚−2

𝑥+𝑚

整理得(𝑚2+1)𝑦2−2𝑚𝑦=0或(𝑚2+1)𝑥2−4𝑚2𝑥+4𝑚2−4=0, 得交点P的纵坐标为𝑦𝑃=𝑚2+1, 同理交点Q的纵坐标为𝑦𝑄=𝑛2+1=

2𝑛

1𝑚1()2+1𝑚

2𝑚

2⋅

=𝑚2+1,

2𝑚

所以𝑦𝑃=𝑦𝑄≠0,直线PQ与x轴平行. 解法二:

设直线AM的方程为𝑥=𝑡𝑦+2(𝑡≠0),直线AN的方程为𝑥=𝑠𝑦+2(𝑠≠0), 令𝑥=0得𝑡𝑦𝑀=−2,M坐标为(0,

−2𝑡

),同理N坐标为(0,

−2𝑠

),

𝑥2

2+𝑦=1

因为M,N是y轴上不同的两点,两点的纵坐标互为倒数,所以𝑠𝑡=4,{4,

𝑥=𝑡𝑦+2

整理得(𝑡2+4)𝑦2+4𝑡𝑦=0或(𝑡2+4)𝑥2−16𝑥+16−4𝑡2=0, 得交点P的纵坐标为𝑦𝑃=𝑡2+4, 同理得𝑦𝑄=𝑠2+4=

−4𝑠

−4⋅

4()2+4𝑡

4𝑡

−4𝑡

=𝑡2+4,

−4𝑡

所以𝑦𝑃=𝑦𝑄≠0,直线PQ与x轴平行. 解法三:

设直线AM的方程为𝑦=𝑘1(𝑥−2),𝑘1≠0,直线AN的方程为𝑦=𝑘2(𝑥−2),𝑘2≠0 令𝑥=0得M坐标为(0,−2𝑘1),同理N坐标为(0,−2𝑘2),

因为M,N是y轴上不同的两点,两点的纵坐标互为倒数,所以4𝑘1𝑘2=1,

+𝑦2=1222

代入椭圆方程得{4,(4𝑘1+1)𝑥2−16𝑘1𝑥+16𝑘1−4=0,

𝑦=𝑘1(𝑥−2)

2

或(4𝑘1

𝑥2

+1)𝑦+4𝑘1𝑦=02𝑥𝑃=

2

2−416𝑘12+14𝑘1

所以𝑥𝑃=4𝑘2+1,

1

2−28𝑘1

1

得交点P的纵坐标为𝑦𝑃=𝑘1⋅(4𝑘12+1−2)=4𝑘2+1,

1

1

8𝑘2−2

−4𝑘

同理得𝑦𝑄=4𝑘2+1=

2

−4𝑘2

1

4𝑘114()2+14𝑘1

−4

=

−4𝑘1

2+14𝑘1

所以𝑦𝑃=𝑦𝑄≠0,直线PQ与x轴平行.

解析:(Ⅰ)依题意得𝑎=2,𝑏=1,写出椭圆C的方程,求解离心率的大小即可.

(Ⅱ)设M,N坐标为(0,𝑚),(0,𝑛),则𝑛=𝑚,𝑚≠0,𝑛≠0,由𝐴(2,0),𝑀(0,𝑚)得直线AM的方程为𝑦=−2𝑥+𝑚,联立{4

𝑦=

𝑚

𝑥2

1

+𝑦2=1

𝑚−2

𝑥+𝑚

,求出P的纵坐标,Q纵坐标,然后推出结果.

解法二:设直线AM的方程为𝑥=𝑡𝑦+2(𝑡≠0),直线AN的方程为𝑥=𝑠𝑦+2(𝑠≠0)令𝑥=0得𝑡𝑦𝑀=−2,M坐标为(0,

−2𝑡

),同理N坐标为(0,

−2𝑠

),推出𝑦𝑃=𝑦𝑄≠0,直线PQ与x轴平行.

解法三:设直线AM的方程为𝑦=𝑘1(𝑥−2),𝑘1≠0,直线AN的方程为𝑦=𝑘2(𝑥−2),𝑘2≠0 令𝑥=0得M坐标为(0,−2𝑘1),同理N坐标为(0,−2𝑘2),得到4𝑘1𝑘2=1,代入椭圆方程求出P的纵坐标,Q的纵坐标,即可得到结果.

本题考查直线与椭圆的位置关系的综合应用,椭圆的方程以及简单性质的应用,考查分析问题解决问题的能力.

21.答案:解:(1)𝑓(𝑥)=𝑒𝑥−𝑎𝑥,𝑓′(𝑥)=𝑒𝑥−1,令𝑓′(𝑥)=0得𝑥=0,

当𝑥<0时,𝑓′(𝑥)<0,𝑓(𝑥)单调递减; 当𝑥>0时,𝑓′(𝑥)>0,𝑓(𝑥)单调递增. (2)𝑒𝑥−𝑎𝑥>𝑙𝑛𝑥−𝑎𝑥+𝑡,𝑡<𝑒𝑥−𝑙𝑛𝑥,

令ℎ(𝑥)=𝑒𝑥−𝑙𝑛𝑥,ℎ′(𝑥)=𝑒𝑥−𝑥显然ℎ′(𝑥)在(0,+∞)上单调递增, 且ℎ′(2)=√𝑒−2<0,ℎ′(𝑥)=𝑒−1>0,∴存在𝑥0∈(2,1)使ℎ′(𝑥)=0,

且当△<𝑥<𝑥0时,ℎ′(𝑥)<0,ℎ(𝑥)单调递减;当𝑥>𝑥0时,ℎ′(𝑥)>0,ℎ(𝑥)单调递增. ∴ℎ(𝑥)𝑚𝑖𝑛=ℎ(𝑥0)=𝑒𝑥0−𝑙𝑛𝑥0而𝑒𝑥0−𝑥=0,

0

1

11

1

∴𝑥0=ln𝑥⇒𝑙𝑛𝑥0=−𝑥0,

0

1

∴ℎ(𝑥0)=∴𝑡<

1𝑥0

1𝑥0

+𝑥0∈(2,),

2

5

+𝑥0,∴𝑡的最大整数值为2.

(3)𝑓′(𝑥)=𝑒𝑥−𝑎令𝑓′(𝑥)=0,解得𝑥=𝑙𝑛𝑎,由题意知𝑎>1,

当0<𝑥<𝑙𝑛𝑎时,𝑓′(𝑥)<0,𝑓(𝑥)单调递减;当𝑥>𝑙𝑛𝑎时,𝑓′(𝑥)>0,𝑓(𝑥)单调递增, ∵𝑓(𝑥)在(𝑚,𝑙𝑛𝑎)上单减,在(𝑙𝑛𝑎,𝑛)上单增,且𝑓(𝑚)=𝑓(𝑛),

∴当𝑚≤𝑥≤𝑛时,𝑓(𝑥)≤𝑓(𝑚)=𝑓(𝑛),由0≤𝑚<𝑛≤2,|𝑚−𝑛|≥1,可得1∈[𝑚,𝑛], ∴𝑓(𝑚)≤𝑓(0),∴𝑓(1)≤𝑓(0),同理𝑓(2)≥𝑓(𝑛)≥𝑓(1), 𝑒−𝑎≤1则{,解得𝑒−1≤𝑎≤𝑒2−𝑒. 2

𝑒−𝑎≤𝑒−2𝑎

解析:(1)求出导函数,求出极值点,通过导函数的符号,判断函数的单调性求解单调区间即可. (2)𝑒𝑥−𝑎𝑥>𝑙𝑛𝑥−𝑎𝑥+𝑡,𝑡<𝑒𝑥−𝑙𝑛𝑥,令ℎ(𝑥)=𝑒𝑥−𝑙𝑛𝑥,通过导函数判断函数的单调性求解函数的最值,然后求解t的最大整数值.

(3)通过𝑓′(𝑥)=𝑒𝑥−𝑎,令𝑓′(𝑥)=0,解得𝑥=𝑙𝑛𝑎,由题意知𝑎>1,通过当0<𝑥<𝑙𝑛𝑎时,当𝑥>𝑙𝑛𝑎时,判断函数的单调性,结合𝑓(𝑚)=𝑓(𝑛),转化列出不等式组,求解a的范围即可.

本题考查函数的导数的应用,函数的单调性以及函数的最值的求法,考查分析问题解决问题的能力,是难题.

22.答案:解:∵圆C:𝜌=8𝑐𝑜𝑠𝜃,∴𝜌2=8𝜌𝑐𝑜𝑠𝜃,

∴圆C的直角坐标方程为𝑥2+𝑦2−8𝑥=0, ∵直线l:𝜃=4(𝜌∈𝑅),e ∴直线l的直角坐标方程为𝑦=𝑥,

𝑥2+𝑦2−8𝑥=0联立{,解得𝐴(0,0),𝐵(4,4),

𝑦=𝑥

∴以AB为直径的圆的圆心(2,2),半径𝑟=2√42+42=2√2, ∴以AB为直径的圆的普通方程为(𝑥−2)2+(𝑦−2)2=8. 即𝑥2+𝑦2−4𝑥−4𝑦=0,

∴以AB为直径的圆的极坐标方程为𝜌2−4𝜌𝑐𝑜𝑠𝜃−4𝜌𝑠𝑖𝑛𝜃=0, 即𝜌=4√2sin(𝜃+4).

解析:本题考查圆的极坐标方程和直角坐标方程的求法,考查直角坐标方程、参数方程、极坐标方程的互化等基础知识,考查运算求解能力,考查函数与方程思想,是中档题.

𝜋

1

𝜋

𝑥2+𝑦2−8𝑥=0

圆C的直角坐标方程为𝑥2+𝑦2−8𝑥=0,直线l的直角坐标方程为𝑦=𝑥,联立{,

𝑦=𝑥得𝐴(0,0),𝐵(4,4),由此能求出以AB为直径的圆的普通方程和极坐标方程.

23.答案:解:(1)因为𝑎𝑛=𝑓(𝑎𝑛−1),𝑓(𝑥)=

所以𝑎𝑛−𝑎𝑛−1=2. 因为𝑎1=1,

12𝑥+1𝑥

(𝑥∈𝑁∗,且𝑛≥2),

所以数列{𝑎𝑛}是以1为首项,公差为2的等差数列. 所以𝑎𝑛=2𝑛−1;

(2)①当𝑛=2𝑚,𝑚∈𝑁∗时,𝑇𝑛=𝑇2𝑚=𝑎1𝑎2−𝑎2𝑎3+𝑎3𝑎4−𝑎4𝑎5+⋯+(−1)2𝑚−1𝑎2𝑚𝑎2𝑚+1=𝑎2(𝑎1−𝑎3)+𝑎4(𝑎3−𝑎5)+⋯+𝑎2𝑚(𝑎2𝑚−1−𝑎2𝑚+1)=−4(𝑎2+𝑎4+⋯+𝑎2𝑚)=−4(2𝑚+1)𝑚=−2𝑛(𝑛+1);

②当𝑛=2𝑚−1,𝑚∈𝑁∗时,𝑇𝑛=𝑇2𝑚−1=𝑇2𝑚−(−1)2𝑚−1𝑎2𝑚𝑎2𝑚+1=2𝑛2+6𝑛+3 要使𝑇𝑛≥𝑡𝑛2对𝑛∈𝑁∗恒成立,

只要使−2𝑛(𝑛+1)≥𝑡𝑛2,(𝑛为偶数)恒成立. 只要使−2(1+𝑛)≥𝑡,对n为偶数恒成立, 故实数t的取值范围为(−∞,3];

(3)由𝑎𝑛=2𝑛−1,知数列{𝑎𝑛}中每一项都是奇数. 当𝑞=1时,显然不存在这样的数列{𝑎𝑛𝑘}.

当𝑞=3时,若存在以𝑎1为首项,公比为3的数列{𝑎𝑛𝑘},𝑘∈𝑁∗. 则𝑎𝑛1=1,𝑛1=1,所以𝑎𝑛𝑘=3𝑘−1=2𝑛𝑘−1, 所以𝑛𝑘=

3𝑘−1+121

3𝑘−1+12

所以满足条件的数列{𝑛𝑘}的通项公式为𝑛𝑘=解析:(1)由𝑎𝑛=𝑓(𝑎

1

𝑛−1

),𝑓(𝑥)=

2𝑥+1𝑥

(𝑥∈𝑁∗,且𝑛≥2),知𝑎𝑛−𝑎𝑛−1=2.再由𝑎1=1,能求出数

列{𝑎𝑛}的通项公式;

(2)当𝑛=2𝑚,𝑚∈𝑁∗时,𝑇𝑛=−2𝑛(𝑛+1);当𝑛=2𝑚−1,𝑚∈𝑁∗时,𝑇𝑛=2𝑛2+6𝑛+3,由此入手能求出实数t的取值范围.

(3)由𝑎𝑛=2𝑛−1,知数列{𝑎𝑛}中每一项都是奇数.当𝑞=1时,显然不存在这样的数列{𝑎𝑛𝑘}.当𝑞=3时,𝑎𝑛1=1,𝑛1=1,所以𝑎𝑛𝑘=3𝑘−1=2𝑛𝑘−1,可得满足条件的数列{𝑛𝑘}的通项公式.

本题考查数列与函数的综合,考查数列的通项与求和,考查恒成立问题,考查学生分析解决问题的能力,有难度.

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