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数学(二) 参考答案
一、选择题
1~8.BCBA CCAD
8题提示: 对a,b,c 取对数,lna 2024ln2022 , lnb2023ln2023 , lnc 2022ln2024 ,考察函
x2023
数 f x x2023 ln x2023 ,则 f' x ln x2023 0 x1 ,所以 f x 为
x2023
增函数, f 1 f 0 f 1 ,所以lnalnblnc ,所以abc
二、选择题
9.ACD 10.AD 11.ABC 12.AD
1 1 题 提 示 : 设 AB a,AD bAA 1 c, 则 B 1 D B 1 BBA AD cab
BC BCCC bc 所 以 直 线 BD 与 直 线 BC 夹 角 的 余 弦 值 为
1 1 1 1
6
cos〈cosBD,BC 〉 所以A正确,B选项,
1 1 6
AC abc,BD ba,AB ac 经 计 算 , AC BD0,AC AB0 所 以 直 线
1 1 1 1
AC ABD, 正确; C 选项,如图, AB BD AD 1, C A C B C D 3 在平面
1 平面 1 1 1 1 1 1 1
2 6
ABD ,内射影为等边三角形ABD 中心O ,外接球球心O 在CO 上,由 CO 解得外接球
1 1 1 1 1 1 1 3
3 6 27
半径为 所以球的表面积为 正确;D 选项,点 B 到平面 ABD 的距离
8 8 1 1
BB AC
1 1 6
d 错误.故选ABC.
AC 3
1
12题提示:以C 为坐标原点,CA,CB 为x,y 轴,
建立平面直角坐标系,设A 1,0 ,B 0,1 , B' 0,1 ,M a,0 ,0a 1
1
直线AB:x y 1BM :y x1
a
2a 1a 1a 1a 1 1
D , k ,k ×k ( )1,a 故A正确;
a1 a1 CD 2a CD BM 2a a 2
2 1 ×
D , D正确; k 2,故B错误;由DM 不垂直AB , CBM DBM
3 3 DM
所以ACDABM ,所以ACD 与ABM 不相似,C错误,故选AD.
三、填空题
13
13. 14. 6 15.4|x| (答案合理即可) 16. 2
72
16题提示.点E 是定点,则EM 的中点N 的轨迹的长度是点M 的轨迹的长度的一半;
由BAD60知ABC 120; 点 E 到侧面CDDC 、侧面 ADD A 的距离为.
1 1 1 1
4sin60º2 3,故平面CDDC 、平面ADD A 上没有满足条件 EM 2 的点M ;
1 1 1 1
2
2 3
若点M 在底面ABCD 上,则 BM EM2EB2 22 1,则点M 的轨迹为:以B 为
2
1 1 2
圆心,半径r 1 的 圆,轨迹长度为 21 ;同理:若点M 在底面ABC D 上时,轨迹长度
3 3 3 1 1 1 1
2 1
也为 ;若点M 在侧面 ABB A 上,则点M 的轨迹为:以E 为圆心,半径r 2 的 圆,轨迹长
3 1 1 3
第1页共6页度为
1 4 4
22 ;同理:若点M 在侧面BCC B 上时,轨迹长度也为 ;
3 3 1 1 3
2 4
综上所述:点M 的轨迹的长度为 2 24 故点N 的轨迹的长度2 .
3 3
四、解答题
17.(10分)
解: (1) 因为mn ,所以 mn sinAcosB0, ,即cosB sinA ;…………………(2 分)因为
AB 0, ,所以sinA0,故cosB sinA0 ,故 B , ,A 0, ; ………(4 分)由
2 2
cosBsinAcosA 知 B A ;
2 2
2
结合AC、ABC 知 AC ,B …………(6分)
6 3
(2)记BC 的中点为D ,设BD CD x ,则AB 2x;
在△ABD中,由余弦定理: AD² AB²BD²2ABBDcosB7x2 28,
解得:x2 ;………………(8分)
1 1 2
所以 AB BC 4,S BA·BC·sinB 44sin 4 3
ABC
2 2 3
所以△ABC的面积为 4 3…………(10分)
18.(12分)
解:(1)列联表:…………………………………………………………………………………(2分)
篮球迷 非篮球迷 总计
男生 36 24 60
女生 16 24 40
总计 52 48 100
提出零假设H :是否为“篮球迷”与性别无关联;
0
n ad bc 100 36242416 2 50
则 x2 3.8466.635 ……………(5分)
ab cd ac bd 60404852 13
依据小概率值0.01 的独立性检验,没有充分证据认为零假设H 不成立;则H 成立,故没有把握
0 0
认为是否为“篮球迷”与性别有关联……………………………………………………(6分)
(2)根据按比例的分层抽样:抽取的“篮球迷”人数为3人,“非篮球迷”人数为2人;……………(7分)
记“恰有两人闯关成功”为事件A、“有“篮球迷”闯关成功”为事件B;
2 2 1 2 1 1 2 3
2 2 1 2 2 1 1 1 2 73
则P A C2 1 1 C1 1 C1 1 1 …………(9分)
3 3 3 3 3 3 3 2 3 3 3 3 243
2 2 1 2 1 1
2 2 1 2 2 1 1 72
P AB C2 1 1 C1 1 C1 1 ;…………………………(11分)
3 3 3 3 3 3 3 2 3 3 243
P AB 72
由条件概率的公式得 P B|A ;
P A 73
72
故在恰有两人闯关成功的条件下,有“篮球迷”闯关成功的概率为 ……………(12分)
73
第2页共6页19.(12分)
解:(1)取PD 中点N ,则由M 为PC 中点知MN //CD//AB ;
故M,N,A,B 四点共面;……………………(2分)
由BM //平面PAD , BM 平面MNAB , 平面MNAB平面PAD AN
得BM //AN ,故MNAB 为平行四边形,故MN AB ;
1 1
由 MN CD得 AB CD 1,故CD 2 ;(4分)
2 2
由 DADC,BCD 得 PD AD 21 tan 1;
4 4
1 1 1 1
故 V S ·PD 12 11 …………………………………………(6分)
pABCD 3 ABCD 3 2 2
(2)以D 为原点, DA、DC、DP 分别为X 轴、Y 轴、Z 轴建立空间直角坐标系D xyz ;
设PD AD a ,则 CD 1atan 1a
4
1
故 S a a1 3,解得a 2 ;…………………(7分)
PCO 2
故 D 0,0,0 , A 2,0,0 , B 2,1,0 , C 0,3,0 , P 0,0,2 ;
4 4
由 BM //平面PAD 知 y y 1,故 M 0,1, ,,故BM 2,0, ; DP 0,0,2 , DB 2,1,0 ;
M B 3 3
DDP 2z 0
设平面PBD 的法向量 n x,y,z ,则 ;
nDB 2x y 0
取 x1,则 n 1,2,0 ;………………………………(10分)
|n·BM| 2 3
记直线BM 与平面PBD 的夹角为 ,则sin|co〈s n,BM〉|
65
|n||·BM| 2 13 65
5·
3
3
故直线BM 与平面PBD 的夹角的正弦值为 65 ……………………………………(12分)
65
20.(12分)
解:(1)由 a 3nb 3n2,a 23, 得 b 5;……………………………………………………………………(2分)
1 n 2 2
因为 b 2b 1,所以 b 3,且 b 12 b 1 , 故 b 1 是首项为2、公比为2的等比数列,所以
n1 n 1 n1 n n
b 12n,所以 b 2n 1……………………………………………………………………………………(5分)
n n
(2)由(1)知 a 2n 3n²3n1 2ⁿ n1 3n3,……………………………………………………(8分)
n
故 S 2222n 23133323 n1 3n3
n
2
12n
n1 31 2n1 n1 33 (12分)
12
第3页共6页21.(12分)
p p
解:(1)抛物线的焦点坐标为 F0, ,直线l 的方程为 ykx .
2 2
p
y kx
联立 2 得 x²2kx p2 0 .设 A x ,x , B x ,y ,
1 1 2 2
x2 2y
xx 2pk
由韦达定理: 2 ; ……(2分)
x x p2
1 2
则 AB y y p k x x 2p 2k2 2 p ;故当k=0时, AB 2p 4, p 2;
1 2 1 2 min
抛物线的标准方程为 x²4y (4分)
1 1 x x 4k
(2) 由(1)知抛物线的标准方程为x² 4y ;故 Ax, x2 ,Bx , x2 ,且 1 2 ;………(6分)
4 2 4 2 x x 4
1 2
1 1
x2 x2
设 P x , 1 x2 ,则 k 4 1 4 0 1 x x 故直线 PA:y 1 x2 1 x x xx ;
0 4 0 PA x x 4 1 0 4 0 4 1 0 0
1 0
x x 4 x x 4 x x 4
令y 1. 得: x 0 1 , 即 M 0 1 ,1 同理可得: N 0 2 ,1;……(8分)
x x x x x x
0 1 0 1 0 2
若存在 y 轴上的定点Q ,使得QM QN 恒成立,
x x 4 x x 4
则设Q 0,m 则QM 0 1 ,1m,ON 0 2 ,1m;
x x x x
0 1 1 2
x x 4 x x 4 x2x x 4x x x 16
故 QM QN 0 1 . 0 2 1m 2 (1m2) 0 1 2 0 1 2
x x x x x2 x x x x x
0 1 0 2 0 1 2 0 1 2
4x2 16kx 16
1m 2 0 0 1m 240 解得m1 或m3
x2 4kx 4
0 0
所以,定点Q 的坐标为 0,1 或 0,3 ………………………………………………………(12分)
22.(12分)
1 1 1ax2
解:(1)令 h x f x g x lnx ax2, 则y h x 有2个零点;h' x ax 定义
2 x x
域 0,
;
第4页共6页当a0 时, h' x 0 在 0, 上恒成立,y h x 在(0,) 上单调递增,至多有1个零点;
1
当a 0 时,令h' x 0 得 x ;
a
1 1
当 0 x 时,h' x 0 ,h x 在区间 0, 上单调递增;
a a
1 1
当 x 时,h' x 0 , h x 在区间 , 上单调递减;
a a
2
1 1 1 1 1 1
故h x 的极大值也是最大值为 h ln a ln .
a a 2 a a 2
1 1 1 1
因为h x 有2个零点,所以 h ln 0,解得 0a ;
a a 2 e
1
综上所述:实数a 的取值范围是 0, (4分)
e
(2)令 x f x g' x lnxax ,则 y x 有2个零点x,x ;
1 2
x
ln 1
lnx ax lnx lnx x
即 1 1 两式相减得: a 1 2 2 ; ………(5分)
lnx ax , x x x x
2 2 1 2 1 2
lnx lnx 1lnx
x lnxax0 x a0;考察函数 x a, x ;
x x x2
令 x 0 得xe ;
当0 xe 时,' x 0 ,(x) 在区间(0,e) 上单调递增;
x
当xe 时,' x 0 , x 在区间 e, 上单调递减;故 0 x e x ,即 1 0,1 ;
1 2
e
e x k
由题意: ek xkx 1 对任意k 0,2 恒成立;
1 2 x e
2
e x k x 2
故: 1 1 ; (7分)
x e e
2 min
即:不等式 e2 x2x恒成立,两边取对数得:
1 2
x 2x x
ln 1 1 ln 1
x x x
22lnx lnx 2ax ax 2 2x x 2 2
1 2 1 2 x x 1 2 x
1 2 1 1
x
2
x
2t
lnt
令 t 1 ,则 t 0,1 ,2 恒成立,
x t1
2
2 t1
所以 lnt 0 在t 0,1 时恒成立…(9分)
2t
2 t1
令 h t lnt ,t 0,1 ,
2t
1 2 2 2t2 t 2 2 t1 4t2
则 h' t
t 2t2 t 2t2 t 2t2
第5页共6页若 ²4,即 2,则当 t 0,1 时 h' t 0,
故h t 在 0,1 上单调递增,所以 h t h 1 0恒成立,满足题意;
2 2
若02 ,则当 t ,1 时有h' t 0 , 故h t 在 ,1 上单调递减,
4 4
2
所以当 t ,1时,h t h 1 0 ,不满足题意.
4
综上所述,正数的取值范围为 2 ………………………………………(12分)
第6页共6页