3. 在中. 若 ,则 (C)
A. B. C. D.
答:
2. 的近似值(精确到小数后第三位)为 (A)
A. 726.089 B. 724.089 C. 726.098 D. 726.908
答:
1.已知集合P={(x,y)||x|+|y|=1},Q={(x,y)|x2+y2≤1},则 (A)
A.PQ B.P=Q C.PQ D.P∩Q=Q
答: 集合P表示正方形,集合Q表示圆面.
21.已知常数a>0,向量c=(0,a),i=(1,0).经过原点O以c+λi为方向向量的直线与经过定点A(0,a)以i-2λc方向向量的直线相交于点P,其中λ∈R.试问:是否存在两个定点E、F,使得|PE|+|PF|为定值.若存在,求出E、F的坐标;若不存在,说明理由.
[命题意图] 本题主要考查平面向量的概念和向量的线性运算,根据已知条件求动点的轨迹方程,并讨论轨迹曲线的性质,着重考查直线、圆和椭圆等平面解析几何的基础知识,以及综合应用所学知识分析和解决问题的能力.
试题用向量的形式给出两条相交直线的条件,围绕交点P提出个一个探索性的问题:讨论是否存在两个定点,使得点P到这两个定点距离之和为一定值.在这里,点P因实数λ的变化而动.考生在审题时,必须自觉理解到问题的这个特点,具备“运动变化”和“动中求静”的辩证法的思想和观点,只有这样才能有效破题,获得问题的解答.可见试题重在考查思维和分析的能力.同时,该题的设计,围绕平面解析几何的主体知识,将传统的坐标法与向量法有机结合起来,旨在考查综合应用能力.
[解题思路] 有关存在性问题的讨论,许多时候可用构造法,这是一种基本的,而且也是比较原始的方法.就本题而言,即假设符合要求的定点存在,依题意列写出定点坐标所满足的方程,进而探求方程的解是否存在.依此思路,由于未知量比较多,方程的列写也难以简明,因而推演起来工作量大,而且繁杂.显然采用构造法绝非上策,宜另谋出路.
从试题的实际出发,联想广泛可用的知识,才能获得有效的求解思路和方法.题设的点P是两条动直线的交点,随着λ取遍实数集R中所有的值,点P的集合是一条轨迹曲线.另一方面,到两个定点距离之和为一定值的点之集合可能有两种情况:其一,当定值大于两个定点的距离时,该点集是椭圆曲线;其二,当定值等于两个定点的距离时,该点集是连结两点的线段.由于平面上到两个定点距离之和不可能小于两定点的距离,所以也就不可能出现第三种情况.由这样的思考,可得解题思路如下:
从求点P的轨迹方程入手,进而讨论轨迹曲线的性质,便可获得本题的答案.
由题设,可作图观察.图中,向量直线分别过点O和A,其方向向量分别为c+λi和i-2λc,点P是的交点.为了求点P的轨迹方程,可采用不同的方法.在这里,有一点值得注意的是:试题本身并没有要求考生求点P的轨迹方程,我们是借助轨迹的思想,只须求出点P的坐标所应满足的方程,进而展开讨论,而无须检验满足方程的每一个解为坐标的点都是符合题意的点P,也即无须要求所得方程的纯粹性,与严格意义上的求轨迹方程有所不同.
解法1 因为 c+λi=(0,a)+ λ(1,0)=(λ,a),
i-2λc=(1,0)-2λ(0,a)=(1,-2λa),
所以 直线OP与AP的方程分别为
λy=ax
y-a=-2λax,
式中,a>0,λ∈R.
整理得
因为a>0,所以得:
(i)当时,方程①是圆方程,故不存在合乎题意的定点E和F;
(ii)当时,方程①表示椭圆,故焦点为合乎题意的两个定点;
(iii)时,方程①也表示椭圆,故焦点为合乎题意的两个定点.
解法2 依题设,有实数m和n满足
所以点P(x,y)的坐标为
整理得点P的坐标满足方程
以下的讨论同解法1.此处从略.
[命题意图] 本小题主要考查数列、等比数列的基础知识和数学归纳法,同时考查抽象推理等理性思维能力.
数学高考中较难的数列解答题,一般都是给出一个递推关系,通过它或者转化为等差、等比数列,或者通过由特殊到一般的猜想、归纳,或者通过顺次迭代,以求出其通项.而试题的难度则由给出的递推关系与初始值来调整.2002年的数列解答题给出相邻四项的数量关系,较为新颖,2003年定位于回归到考生较为熟悉的相邻两项的数量关系,基本递推关系为“”.理科试题改变以往给出初始值的做法,给出常数证明数列的一个通项公式。这种提问方式反映出新的考查角度,不让考生死套题型,有利于考查独立思考能力和理性思维能力,对文科考生则降低抽象思维的要求,递推关系简化为基本形式“”,并给出初始值a=1,使试题难度较为切合文科考生的实际.
[解题思路] 常规方法是通过递推关系的变形转化为等比数列,但过程较繁,用数学归纳法或迭代方法较顺畅.
(Ⅰ)证法1 (i)当n=1时,由已知等式成立;
(ii)假设当n=k(k≥)时等式成立,即
也就是说,当n=k+1时,等式也成立.
根据(i)和(ii),可知等式对任何正整数n成立.
证法4顺次迭代
(i)当n=2k-1,k=1,2,…时,①式即为
②式对k=1,2,…都成立,有
(ii)当n=2k,k=1,2,…时,①式即为
③式对k=1,2,…都成立,有
[以下同解法1]
解法3
下面证明当
(i)当n=2k-1,k=1,2,…时,
(ii)n=2k,k=1,2…时,
20.A、B两个代表队进行乒乓球对抗赛,每队三名队员,A队队员是B队队员是按以往多次比赛的统计,对阵队员之间胜负概率如下:
现按表中对阵方式出场,每场胜队得1分,负队得0分.设A队、B队最后所得总分分别为ξ、η.
对阵队员 |
A队队员胜的概率 |
A队队员负的概率 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(Ⅰ)求ξ,η的概率分布;
(Ⅱ)求Eξ,Eη.
[命题意图] 本题主要考查离散型随机变量分布列和数学期望等概念与计算,以及运用概率知识认识和讨论实际问题的能力.
该题的取材贴近考生日常生活,以广大考生都熟悉的乒乓球比赛为素材,用列表的方式,给出对阵队员间胜负的概率,并规定每场胜负的得分规则.这样的条件下,赛后球队所得总分是离散型随机变量.本题要求考生计算该随机变量的分布列和数学期望.
这样设计试题,应用性强,也能贴近考生实际,符合《考试说明》的要求.
[解题思路] 为了求随机变量ξ和η的概率分布,必须先确定它们是离散型还是连续型.依题意,它们都是离散型随机变量,且满足ξ+η=3.所以只须求出ξ(或η)的概率分布,便可立即写出η(或ξ)的概率分布.
为了求ξ的概率分布,首先应弄清ξ可能取哪些值?这些值表示怎样的随机事件?进而应用随机事件概率计算公式(如乘法公式、加法公式等),求出ξ取每一个可能值的概率,使得到所要求的概率分布列.
至于第(Ⅱ)问,可直接应用离散型随机变量数学期望的计算公式求解.
因为ξ是A队赛后所得的总分,根据题意,ξ只可能取0,1,2,3等4个值,其表示的随机事件分别为:
ξ=表示A队3场比赛都输球,全负;
ξ=1表示A队3场比赛中1胜2负;
ξ=2表示A队3场比赛中2胜1负;
ξ=3表示A队3场比赛全胜.
所以由给出的胜负概率表,应用互斥事件概率的加法公式、独立事件的概率加法公式等相关公式,便可求得ξ的分布列.
(Ⅰ)解 ξ、η的可能取值都为3,2,1,0.ξ的分布为:
依题意,ξ+η=3,故η的分布为:
19.设a>0,求函数.
[命题意图] 本题主要考查函数的求导,导数在研究函数性质中的应用和不等式的求解等基本知识,以及运算能力.
本题给出的函数比较简单,为幂函数与对数函数ln(x+a)之差,让考生求这个函数的单调区间.直接应用单调函数的定义,难以进行有效的讨论,宜借助求导的方法求解.以此可以考查函数求导的技能,以及讨论导数正负性的方法.
所设的函数含有参数a,讨论函数单调区间时,应顾及a值的影响.这样,也就考查了分类讨论的数学方法,强化了试题对能力的考查功能.
[解题思路] 可从求函数的导数入手,再讨论导数的正负性变化区间,便可确定函数的单调区间.由于所得导数含有x的根式和分式,在讨论导数正负性时,将遇到解含根式和分式的方程或不等式,须正确运用同解变换的思想方法和技能.
(i)当a>1时,方程①无解,即f′(x)=0无解,f′(x)在区间(0,+∞)上正负性不变,故由
知f′(x)>0在区间(0,+∞)上恒成立,所以(0,+∞)是f(x)的单调区间,f(x)在(0,+∞)上是增函数.
(ii)a=1时,方程①有惟一解x=1.
知当0<x<1时,恒有f′(x)>0;由f′
知当x>1时,恒有f′(x)>0.
所以,当a=1时,函数f(x)在区间(0,1)上是增函数,在区间(1,+∞)上也是增函数.又f(x)在x=1连续,所以(0,+∞)是f(x)的单调区间,f(x)在(0,+∞)上是增函数.
(iii)当0<a<1时,方程①有两个根:
这时,由于
可知:当0<x<或
所以,当0<a<1时,都是单调区间,f(x)在这两个区间上都是增函数;也是单调区间,f(x)在这个区间上是减函数.
(i)当a>1时,2a-4>-2,由x>0知
(ii)当a=1时,
当且仅当x=1时取等号.即当0<x<1或x>1时,f′(x)>0,知f(x)在(0,1)或(1,+∞)内都单调递增.又f(x)在x=1处连续,因此,f(x)在(0,+∞)内单调递增.
因此,函数f(x)在区间内单调递增,在区间内也单调递增.
令f′(x)<0,即
因此,函数,f(x)在区间内单调递减.
18.如图,在直三棱柱底面是等腰直角三角形,∠ACB=90°.侧棱的中点,点E在平面ABD上的射影是△ABD的重心G.
(Ⅰ)求与平面ABD所成角的大小(结果用反三角函数值表示);
[命题意图] 本小题主要考查线面关系和直三棱柱等基础知识,同时考查空间想象能力和推理运算能力.
新课程的立体几何教材分为(A)、(B)两个版本,即传统的逻辑推理体系和向量运算方法.为了.适应不同地区的选用情况,前几年高考的立体几何试题是命制出(甲)、(乙)两道平行题目由考生选作.今年试验改变这种做法,原课程与新课程统一命制一道通用的试题,基本要求是用传统方法或向量方法,解题难度相当.于是,试题的知识载体定位于直棱柱.理科用直三棱柱,文科用正四棱柱.
理科试题中的图形实际上是半个正方体,它的原型是正方体的一个性质:“若点M是正方体的棱的中点,则正方体的中心O在截面AMC上的射影恰好是△AMC的重心”.试题基本上是采用其逆命题,且只给出半个正方体,把问题提为“正方体的一条对角线与截面所成的角”,隐蔽了上述性质,提高了对考生空间想像力和推理能力的要求,以期更好地考查考生的数学能力.
[解题思路] 本题(Ⅰ)的基本解法是先求出三棱柱的底面边长,可以在直三棱柱中求解,也可以补形成正四棱柱或直平行六面体求解,思维层次高者可以发现EB=DF避开计算,通过线段比求角的三角函数值.(Ⅱ)问的解法用等积法最为简便.运用向量方法则(Ⅰ)问较易,(Ⅱ)问较难,总体难度相当.
(Ⅰ)解法1 如图,连结BG,则BG是BE在面ABD的射影,即∠EBG是与平面ABD所成的角.
设F为AB中点,连结EF、FC,
因为D、E分别是的中点,又DC⊥平面ABC,
所以CDEF为矩形.
连结DF,G是△ADB的重心,故G∈DF.在直角三角形EFD中,
解法2 同解法1图.
所以 AB·DF·EG=AB·EF·DE,其中EF=1.
的中点P,连结PD,PA,PB,则ABDP是平行四边形,PB必过△ADB的重心.
解得x=2
解法4 如解法1图,由解法1知,CDEF是矩形,故DE=CF,而EF=FB,所以Rt△DEF≌△CFB,则DF=EB.
解法5 连结BG,则BG是BE在面ABD的射影,即与平面ABD所成的角.
如图所示建立坐标系,坐标原点为O.
设CA=2a,则A(2a,0,0),B(0,2a,0),D(0,0,1),,E(a,a,1),
(Ⅱ)解法1 因为ED⊥AB,ED⊥EF,又EF∩AB=F,
因为ED⊥AB,ED上⊥EF,又EF∩AB=F,
解法3 如(Ⅰ)问解法5中图,A(2,0,0),E(1,1,1),D(0,0,1).
17.已知函数f(x)=2sinx(sinx+cosx).
(Ⅰ)求函数f(x)的最小正周期和最大值;
(Ⅱ)在给出的直角坐标系中,画出函数y=f(x在区间上的图象.
[命题意图] 本小题主要考查三角函数的性质和恒等变形的基础知识,同时考查动手画图的技能.
作为三角函数的解答题,力求较全面地覆盖三角函数的基础知识,因此,试题的设计给出一个三角函数的解析式,通过运用和角与倍角的三角函数公式,变形为单个三角函数的表达式,从而求出它的周期和最值.恒等变形过程强调通性通法,以适应文科考生的实际.在这个基础上要求作出这个函数的图像,强化了作图技能的考查,倡导考生重视实践,学会动手操作.
[解题思路] 首先把给出的函数解析式变形为单个三角函数的表达式,再按问题的要求答题.
(Ⅱ)解 由(Ⅰ)知
x |
|
|
|
|
|
Y |
1 |
|
1 |
|
1 |
16.下列5个正方体图形中,l是正方体的一条对角线,点M、N、P分别为其所在棱的中点,能得出⊥面MNP的图形的序号是_______.(写出所有符合要求的图形序号)
[分析] 本题以正方体为依托,主要考查直线与平面垂直的判定,比较深刻地考查了空间想象能力.
为了得到本题答案,必须对5个图形逐一进行判别.对于给定的正方体,位置固定,截面MNP变动,与面MNP是否垂直,可从正、反两方面进行判断.在MN、NP、MP三条线中,若有一条不垂直,则可断定与面MNP不垂直;若有两条与都垂直,则可断定⊥面MNP;若有的垂面∥面MNP,也可得⊥面MNP.
解法1 作正方体如附图,与题设图形对比讨论.在附图中,三个截面都是对角线的垂面.
对比图①,由MP∥BD,,故得⊥面MNP.
对比图②,由MN与面相交,而过交点且与垂直的直线都应在面内,所以MN不垂直于,从而不垂直于面MNP.
对比图③,由MP与面相交,知不垂直于MN,故不垂直于面MNP.
对比图④,由MN∥BD,故⊥面MNP.
对比图⑤,面MNP与面EFGHKR重合,故⊥面MNP.
综合得本题的答案为①④⑤.
解法2 如果记正方体对角线所在的对角截面为α.各图可讨论如下:
在图①中,MN,NP在平面α上的射影为同一直线,且与垂直,故⊥面MNP.事实上,还可这样考虑:在上底面的射影是MP的垂线,故⊥MP;在左侧面的射影是MN的垂线,故⊥MN,从而⊥面MNP.
在图②中,由MP⊥面α,可证明MN在平面α上的射影不是的垂线,故不垂直于MN.从而不垂直于面MNP.
在图③中,点M在α上的射影是的中点.点P在α上的射影是上底面的内点,知MP在α上的射影不是的垂线,得不垂直于面MNP.
在图④中,平面α垂直平分线段MN,故⊥MN.又在左侧面的射影(即侧面正方形的一条对角线)与MP垂直,从而⊥MP,故⊥面MNP.
在图⑤中,点N在平面α上的射影是对角线的中点,点M、P在平面α上的射影分别是上、下底面对角线的4分点,三个射影同在一条直线上,且与这一直线垂直.从而⊥面MNP.
至此,得①④⑤为本题答案.
解法3 如图建立空间直角坐标系O-xyz,设正方体的棱长为2,则对角线的方向向量可取为
对图①,有
对图②,有
对图③,有
对图④,有
对图⑤,有
综合得本题答案为①④⑤.
从解法3可以看到;应用向量法讨论两直线是否垂直十分方便,操作也比较简单,无须多动脑筋,只需要计算正确即可.
[答案] ①④⑤
15.某城市在中心广场建造一个花圃,花圃分为6个部分(如图).现要栽种4种不同颜色的花,每部分栽种一种且相邻部分不能栽种同样颜色的花.不同的栽种方法有_____种.(以数字作答)
[分析] 本题以花圃设计为应用背景,主要考查排列、组合的基础知识,侧重考查乘法原理和加法原理的应用,以及逻辑思维能力和计数能力.
为了正确解答本题,首先必须准确理解题意:抓住花圃布局的要求,看清图形中6个部分的关系;明确每个部分只种同一种颜色的花,相邻部分应种不同颜色的花;而且4种颜色的花都要种上,缺一不可.对这些条件要求,稍有疏忽、遗漏或曲解,都会引致解答出错.其次,应设计好周全而又不出现重复计数的推算程序,关键是推算过程中分步、分类的安排要合理且严密;此外,在每一分步或分类中,计数不出错;最后,乘法原理和加法原理的运用,以及数值计算还得无误,方能得出正确的答数.
采用不同的计数模式和计数程序,伴随出现不同的解法,列举解法供参考.
解法1 将6个区域分4组,不同组栽种不同颜色的花,同一组栽种同一颜色的花.因为区域1与其它5个区域都有公共边,所以为了栽种方案合乎题意,分在同一组的区域至多只能有2个.因而,由图形可知,不同分组法有且只有5类,如下表(表中数字为区域号):
|
第一组 |
第二组 |
第三组 |
第四组 |
第一类 |
1 |
2 |
3,5 |
4,6 |
第二类 |
1 |
2,5 |
3,6 |
4 |
第三类 |
1 |
2,5 |
3 |
4,6 |
第四类 |
1 |
2,4 |
3,5 |
6 |
第五类 |
1 |
2,4 |
3,6 |
5 |
每一类分组法,都有种不同的栽种方法.应用加法原理,得到所有符合题意的不同栽种方法的种数为
解法2 按区域的顺序,依次安排各区域所栽种的花的颜色:
第1区,可种4色花中的任一种,有4种不同的栽种法;
接着,第2区,因与第1区相邻,两区花色必须不同,所以,第2区只能从3色花中任选一种栽种,有3种不同种法;
跟着,第3区,因与第1、2区都有边界,所以,只有2种不同栽种法;
随后,第4区,与2区无边界,与1、3区都有边界.因此,可分两类情形:
第一类:在第4区中栽种与第2区同一色的花,有1种栽法;至此,只栽种了3种不同颜色的花,因此,第5、6区域,应有一个区域栽种第4种颜色的花,而另一区域可选的花色只有1种(这是因为与之相邻的三个区域,已种上不同颜色的3种花).从而,在第5、6区域栽花的不同方式有2种;
第二类:在第4区域中栽种与第2区域不同颜色的花,有1种栽法;不过,与第一类不同的是:至此,4种不同颜色的花都被栽种了.往后,第5区域栽花有两种选择:一种是栽与第2区域同色花,紧接着,第6区域有2种栽种方法;第五区域另一种栽花法,是栽种与第2区域不同颜色的花,只有1种选择(因为它不能与1、4区域同色),紧接着,由于1、2、5三个区域已栽种3种不同颜色的花,故第6区域只有1种栽花的选择.
综合起来,应用乘法原理和加法原理,得合乎题意的不同栽花的方法种数为
N=4×3×2×(1×2+1×2+1×1)
=120
解法3 因为区域1与其它5个区域都有公共边,所以当区域1栽种一种颜色的花之后,该颜色的花就不能栽于其它区域.因而可分两步走,考虑如下:
第一步,在区域1中,栽上一种颜色的花,有4种栽法;
第二步,在剩下的五个区域中,栽种其它三种颜色的花.为此,可将2至6号五个区域分成3组,使同一组中的不同区域没有公共边.这样的分组法有且只有5类,如下表(表中数字为区域号):
|
第一组 |
第二组 |
第三组 |
第一类 |
2 |
3,5 |
4,6 |
第二类 |
2,4 |
3,5 |
6 |
第三类 |
2,4 |
3,6 |
5 |
第四类 |
2,5 |
3,6 |
4 |
第五类 |
2,5 |
3 |
4,6 |
对每一类分得的3个组,将3种颜色的花分别栽于各组,共有种栽法.
应用乘法原理和加法原理,得合乎题意要求的不同栽种方法的种数为
解法4 由于第1、2、3区两两都有边界,所以这3个区所栽的花,彼此必须不同颜色.因而,第一步可从4种颜色的花任取3种分别栽在这3个区域上,共有种栽法.其次将另一颜色的花栽于4、5、6三个区中的一个区或两个区,即分为两类情形:
第一类:栽在4、5、6的一个区域中,有3种情形:
情形1:栽于4区,则6区只有一种颜色的花可栽(因为必须不同于4、1、2区的颜色),进而,5区周边三个区域已栽上3种不同颜色的花,故5区也只有一种颜色的花可栽;
情形2:栽于6区,则与情形1同理,4、5区域分别只有1种颜色可栽;
情形3:栽于5区,由于5、1、2三个区已栽上不同颜色的花,6区只有1种栽法;同理,4区也只有1种栽法.
第二类:栽于4、5、6中的两个区,只有栽于4、6两个区域的一种情形,这时5区有2种栽法(因为5区的周边只有两色花).
综合起来,应用乘法原理与加法原理,得不同栽种方法的种数为
解法5 分两类情况考虑:
第1类:第1、2、3、5等四个区域栽种不同颜色的4种花,共有种栽法.对于每一种栽法,第4、6区分别都只有1种颜色的花可栽.
第2类:第1、2、3、5等四个区域栽种不同颜色的3种花,共有种栽法.对于每一种栽法,要么2、5区栽同色花,要么3、5区栽同色花.对于前者,第6区有2种颜色的花可供选栽,第4区只能栽第4种颜色的花;对于后者,第4区有2种颜色的花可供选栽,第6区只能栽第4种颜色的花.即无论何种情形,第4、6区的栽法都是2种.
综合上述情形,应用加法原理与乘法原理,得不同栽种方法的种数为
[答案] 120
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