文档内容
树德中学高 2024 级高二上学期 10 月阶段性测试数学试题
命题人:姚廷辉 审题人:张世军、李波波、唐颖君
本试卷满分150分,考试用时120分钟
第I卷(选择题)
一、单选题:本题共8小题,每小题5分,共40分。在每小题给出的选项中,只有一项是符合题目要求
的。
1.在空间直角坐标系
高二数学 2025-10 第1页 共2页
O x y z 中,已知点P(2,1,-1),Q(3,-2,0),若点M与点P关于平面Oxz对称,则 Q M =( )
A. ( − 3 , 2 ,1 ) B. ( 3 , − 2 , − 1 ) C.(-1,1,1) D.(-1,1.-1)
2. 下面说法正确的是 ( )
A.设一批产品的次品率
1
1 0
,则从中任取10件,必有1件是次品
B.随机事件发生的频率就是这个随机事件发生的概率
C.天气预报:“明天降雨概率为 9 0 % ”,则明天可能不下雨
D.做8次抛硬币的试验,结果5次出现正面,则抛一枚硬币出现正面的概率是
5
8
3.如图,空间四边形 OABC 中,M 、 N 分别是 OA、BC 的中点,点 G 在线段 MN
上,且 M G = 2 G N ,则 O G = x O A + y O B + z O C ,则( )
A. x =
1
3
, y =
1
3
, z =
1
3
B. x =
1
3
, y =
1
3
, z =
1
6
1 1 1 1 1 1
C.x= ,y= ,z= D.x= ,y= ,z=
6 6 3 6 3 3
4.已知某地区中小学生人数和近视情况分别如图1和如图2所示,为了了解该地区中小学生的近视形成原
因,用分层抽样的方法抽取 2 % 的学生进行调查,则样本容量和抽取的高中生近视人数分别为( )
A.100, 2 0 B.200, 2 0 C.100,10 D.200,10
5. 春天是鲜花的季节,水仙花就是其中最迷人的代表,数学上有个水仙花数,它是这样定义的:“水仙花
数”是指一个三位数,它的各位数字的立方和等于其本身.三位的水仙花数共有 4 个,其中仅有 1 个在区间
(151,155)内,我们姑且称它为“水仙四妹”,则在集合{147,152,154,157,“水仙四妹”},共 5 个整数中,任意
取其中 2 个整数,则这 2
8.在长方体
个整数中恰有一个比“水仙四妹”大的概率是( )
2 7 3 3
A. B. C. D.
5 10 5 10
6. 连续抛掷一枚质地均匀的骰子 2 次,记录每次朝上的点数,设事件 A 为“第一次的点数是 2”,事件 B
为“第二次的点数小于4”,事件C为“两次的点数之和为偶数”,则( )
1
A.P(A)= B.A与C相互独立 C.A与C对立 D.B与C互斥
36
7. 设A,B是一个随机试验中的两个事件,且P(A)= 1 ,P ( B ) = 7 ,P ( AB+AB ) = 1 ,则P(A+B)=( )
2 12 4
7 2 11 3
A. B. C. D.
12 3 12 4
A B C D − A
1
B C1
1
D
1
中,AD= AA =3,AB=4,E,F,
1
G 分别是
棱 C
1
D
1
, B C , C C
1
的中点, M 是平面 A B C D 内一动点,若直线 D
1
M 与平面 E F G
平行,则MB MD 的最小值为( )
1 1
11
A. B.9 C.
4
2 3
3
D.
2
二、多选题:本题共3小题,共18分。在毎小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求的.全部选对的
得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分.
9.已知空间向量 a = ( − 2 , − 1 ,1 ) , b = ( 3 , 4 , 5 ) ,下列结论正确的是 ( )
A. | a + b |= 3 5
B. a , b 夹角的余弦值为 −
6
3
C.若直线 l 的方向向量为 a ,平面的法向量为 m = ( 4 , 2 , k ) ,且 l ⊥ ,则实数 k = − 2
D. a 在 b
1
上的投影向量为− b
10
10.进入冬季哈尔滨旅游火爆全网,下图是2024年1月1.日到1月7日哈尔滨冰雪大世界和中央大街
日旅游人数的折线图,则( )
A.中央大街日旅游人数的极差是1.2
B.冰雪大世界日旅游人数的中位数是2.3
C.冰雪大世界日旅游人数的平均数比中央大街大
D.冰雪大世界日旅游人数的方差比中央大街大
11.如图,在棱长为2的正方体 A B C D − A
1
B C1
1
D
1
中, M 是棱 B C 的中点, N 是
棱 D D
1
上的动点(含端点),则下列说法中正确的是( )
A.三棱锥 A
1
− A M N 的体积为定值
B .若 N 是 棱 D D
1
的中点 ,则过 A , M , N 三 点的平面 截正方 体
ABCD−ABCD 所得的截面图形是三角形
1 1 1 1
C.若CN与平面ABC所成的角为,则
1
s in
3
3
,
3
6
D.若N 是棱 D D
1
的中点,则四面体D −AMN 的外接球的表面积为
1
1 4 第II卷(非选择题)
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 甲、乙两人下棋,甲获胜的概率为30%,两人下成和棋的概率为50%,那么乙不输的概率是
13. 已知样本数据
高二数学 2025-10 第2页 共2页
a
1
, a
2
, a
3
, a
4
, a
5
1
都为正数,其方差 s2= ( a 2+a 2+a 2+a 2+a 2−80 ) ,则样本数据
5 1 2 3 4 5
2a +3, 2a +3,2a +3,2a +3,2a +3的平均数为 .
1 2 3 4 5
14.在正四棱锥 P − A B C D 中, P F =
2
5
P D , P E =
2
3
P B ,设平面 A E F 与直线PC
交于点 G ,PG=PC,则 = .
四、解答题:(本大题共5小题,第15题13分,第16,17题各15分,第18,19题各17分, 共 77 分,
解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.)
15.已知空间中三点 A ( 0 , 1 , 1 ) , B ( 1 , 1 , 0 ) , C ( 1 , 0 , 1 ) .
(1)求以AB, A C 为边的平行四边形的面积;
(2)求 V
O − A B C
,其中O是空间坐标系的原点.
16. 我国是世界上严重缺水的国家,某市政府为了鼓励居民节约用水,计划调整居民生活用水收费方案,
拟确定一个合理的月用水量标准 x (吨),一位居民的月用水量不超过 x 的部分按平价收费,超出 x 的部
分按议价收费.为了了解居民用水情况,通过抽样,获得了某年100位居民每人的月均用水量(单位:吨),
将数据按照 [ 0 , 0 .5 ) , [ 0 .5 ,1 ) , , [ 4 , 4 .5 ] 分成9组,制成了如图所示的频率分布直方图.
(1)求直方图中 a 的值(保留两位小数)以及估计该地区月均用水量的 6 0 % 分位数;
(2)现在该地区居民中任选 2 位居民,将月均用水量落入各组的频率视为概率,不同居民的月均用水量相
互独立,求恰有1位居民月均用水量大于 6 0 % 分位数的概率;
(3)现有 4 位居民甲、乙、丙、丁,经调查,甲和乙月均用水量大于60%分位数,丙和丁月均用水量不大
于 6 0 %
17.为了增添学习生活的乐趣,甲、乙两人决定进行一场投篮比赛,每次投1个球.先由其中一人投篮,
若投篮不中,则换另一人投篮;若投篮命中,则由他继续投篮,当且仅当出现某人连续两次投篮命中的
情况,则比赛结束,且此人获胜.经过抽签决定,甲先开始投篮.已知甲每次投篮命中的概率为
分位数,现从该4人中随机选2人,求所选2人中恰有1人月均用水量大于60%分位数的概率.
1
2
,乙
每次投篮命中的概率为
1
3
,且两人每次投篮的结果均互不干扰.(1)求甲、乙投篮总次数不超过 4 次时,
乙获胜的概率;(2)求比赛结束时,甲恰好投了2次篮的概率.
18.如图,在四棱锥 A − B C D E 中, B C E 为等边三角形, A C ⊥ 平面BCDE,二面角D−AC−E的大小
为60°.
(1)求证: C D / / 平面 A B E ;
(2)已知AC=BC,在线段 A B 上是否存在点 G ,使得直线 C B 与平面 C E G 所成角的正弦值为
2
7
1
?若存
在,请确定点 G 的位置;若不存在,请说明理由.
19.如图①所示,矩形 A B C D 中, A D = 1 , A B = 2 ,点M是边 C D 的中点,将 △ A D M 沿 A M 翻折到 △ P A M ,
连接PB, P C ,得到图②的四棱锥 P − A B C M ,N为 P B 中点,
(1)若平面 P A M ⊥ 平面 A B C D ,求直线 B C 与平面 P M B 所成角的大小;
(2)设 P − A M − D 的大小为,若 0 ,
π
2
,求平面PAM 和平面PBC夹角余弦值的最小值.树德中学高 2024 级高二上学期 10 月阶段性测试数学试题参考答案
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
D C D B C B A A BCD BC ACD
1.D【详解】由点M与点P关于Oxz平面对称,可得M(2.-1,-1),所以QM =(−1,1,−1)
故选:D
2.C【解答】解:根据题意,依次分析选项:对于
高二数学 2025-10 第3页 共2页
A ,次品率描述的是次品的可能情况,从中任取10件,
不一定正好 1 件是次品,故 A 错误;对于 C,天气预报:“明天降雨概率为 9 0 % ”,则明天可能不下雨,
故B正确;对于B和 D ,概率应该是多次重复试验中事情发生的频率在某一常数附近,此常数可为概率,
做8次抛硬币的试验,结果5次出现正面,则该实验抛一枚硬币出现正面的频率是
5
8
,故B、 D 错误.故
选:C.
3.D【详解】由向量的运算法则有:
O G = O M + M G = 1 2 O A + M G ,① O G = O C + C N + N G ,② O G = O B + B N + N G ,③
又 B N = − C N ,MG=−2NG,∴①+②+③,得 3 O G =
1
2
O A + O B + O C ,
故可得x=
1
6
1 1
,y= ,z= .故选:D.
3 3
4.B【详解】试题分析:由题意知,样本容量为 ( 3 5 0 0 + 4 5 0 0 + 2 0 0 0 ) 2 % = 2 0 0 ,其中高中生人数为
2 0 0 0 2 % = 4 0 ,高中生的近视人数为4050%=20,故选B.
5. C【详解】由题意知“水仙花妹”是153,
所以在集合 1 4 7 ,1 5 2 ,1 5 4 ,1 5 7 ,1 5 3 ,共5个整数中,
任意取其中 2 个整数,则基本事件总数 10,这 2 个整数中恰有一个比“水仙四妹”大所包含的基本事件个
数6,∴概率是 6
1 0
= 3
5
.故选:C
6. B【详解】根据题意,连续抛掷一枚质地均匀的骰子2次,记录每次朝上的点数,
有(1,1),(1,2),(1,3), (1 , 4 ) , (1 , 5 ) ,(1,6),
( 2 ,1 ) , ( 2 , 2 ) , ( 2 , 3 ) ,(2,4), ( 2 , 5 ) , ( 2 , 6 ) ,
(3,1),(3,2), ( 3 , 3 ) ,(3,4), ( 3 , 5 ) ,(3,6),
( 4 ,1 ) , ( 4 , 2 ) , ( 4 , 3 ) , ( 4 , 4 ) , ( 4 , 5 ) , ( 4 , 6 ) ,
( 5 ,1 ) ,(5,2), ( 5 , 3 ) ,(5,4), ( 5 , 5 ) , ( 5 , 6 ) ,
(6,1),(6,2), ( 6 , 3 ) ,(6,4),(6,5),(6,6),共36个不同结果,
6 1
对于A,事件A为“第一次的点数是2”,包含6种情况,则P(A)= = ,A错误;
36 6
1
对于B,事件C为“两次的点数之和为偶数”,包含18个结果,则P(C)= ,
2
事件AC,即(2,2),(2,4),(2,6)包含3个结果,则 P ( A C ) = 1
1 2
,
则有P(AC)=P(A)P(C),事件A、C相互独立,B正确.
对于C,事件 A
又
、C可以同时发生,故不互斥,C错误;
对于D,事件C、B可以同时发生,不互斥,D错误;故选:B.
1 7 1 5
7. A【详解】因为P(A)= ,P ( B ) = ,故P ( A ) = ,P(B)= ,
2 12 2 12
1
( ) ( ) ( ) 因为AB与AB为互斥事件,故P AB+AB =P AB +P AB = ,
4
P ( A B ) + P ( A B ) = P ( B ) , P ( A B ) + P ( A B ) = P ( A ) ,
所以有 P ( B ) − P ( A B ) + P ( A ) − P ( A B ) =
1
5
2
+
1
2
− 2 P ( A B ) =
1
4
,
故 P ( A B ) =
1
3
,故 P ( A + B ) = P ( A ) + P ( B ) − P ( A B ) =
1
2
+
1
5
2
−
1
3
=
1
7
2
.故选:A.
8.A【解析】如图,分别以 A B 、AD、 A A 1 方向为 x 、 y 、z轴建立空
间直角坐标系可得:
E(2,3,3), F
4 ,
3
2
, 0
3
,G4,3, ,D (0,3,3),B (4,0,3),M(x,y,0),
2 1 1
3 3 3
EF =2,− ,−3,FG=0, , ,DM =(x,y−3,−3),
2 2 2 1
设平面 E F G 的法向量 n = ( x , y , z ) ,则 E
F
F
G
n
n
=
=
0
0
,得
2
3
2
x
y
−
+
3
2
3
2
y
z
−
=
3 z
0
= 0 ,
故可设 x = −
3
4
,y=1,z=−1,即 n =
−
3
4
,1 , − 1
.
由于直线 D
1
M 与平面 E F G 平行,则 D
1
M n = 0 ,
3 3 得:− x+y−3+3=0,即:y= x,MB =(4−x,−y,3),MD =(−x,3−y,3).
4 4 1 1
M B 1 M D 1 = ( 4 − x ) ( − x ) + ( − y ) ( 3 − y ) + 9 = x 2 − 4 x + y 2 − 3 y + 9 ,
=x2−4x+ 3 x 2 − 9x +9= 25 x2− 25 x+9= 25 (x−2)2+ 11 ,
4 4 16 4 16 4
可知,由于 x ( 0 , 4 ) ,当 x = 2 时, M B
1
M D
1
取得最小值,最小值为
1 1
4
.故选:A
9.BCD【解析】对于
A
,因为
a + b = (1 , 3 , 6 )
,
| a + b |= 1 2 + 3 2 + 6 2 = 4 6
,故
A
错;
对于B,因为 a = ( − 2 , − 1 ,1 ) , b = ( 3 , 4 , 5 ) ,
所以|a|= (−2)2 +(−1)2 +12 = 6, | b |= 3 2 + 4 2 + 5 2 = 5 2 , a b = − 2 3 − 1 4 + 1 5 = − 5 ,可设 a 与 b 的
夹角为,则 c o s
|
a
a
b
|| b | 6
5
5 2 6
3
=
=
−
= − ,故 B 正确;
对于 D
b 3 b 1
,a在b 上的投影向量为|a|cosa,b = 6(− ) =− b ,
|b| 6 5 2 10
D 正确.
−2 −1 1
对于C,因为l⊥,故m//a,则 = = ,则可得k=−2,故C正确;故选:BCD.
4 2 k
10.BC 【详解】对于A,中央大街日旅游人数的最大值为2.8万,最小值为0.9万,
极差为1.9万,故A错误.
对于B,冰雪大世界日旅游人数由小到大依次为:1.7,1.8,1.9,2.3,2.4,2.6,2.9,
其中位数为2.3,故B正确.
1.7+1.8+1.9+2.3+2.4+2.6+2.9 78
对于C,冰雪大世界日旅游人数的平均值为 = ,
7 35
2.8+2.8+2.4+2.7+1.1+0.9+1.3 78
中央大街日旅游人数的平均值为 =2,因 2,故C正确.
7 35对于D,冰雪大世界日旅游人数的方差为:
1.72+1.82+1.92+2.32+2.42+2.62+2.92 78 2 35.96 78 2 − = − 5.2−2.22 =0.36, 7 35 7 35
中央大街日旅游人数的方差为:
2.82+2.82+2.42+2.72+1.12+0.92+1.32 4.44
−4= 0.36,
7 7
故冰雪大世界日旅游人数的方差比中央大街小,故D错误,故选:BC.
11.ACD【详解】对于A,连接
高二数学 2025-10 第4页 共2页
A
1
M ,因为 D D
1
/ / A A
1
, A A
1
平面 A
1
A M , D D
1
平面 A
1
A M ,所以 D D
1
/ /
平面 A
1
A M ,又点 N 是棱DD 上的动点(含端点),
1
所以点 N 到平面 A
1
A M 的距离为定值,设为 d ,
则 V
A −1 A M N
= V
N − A A1 M
= 1
3
S
A A1 M
d = 1
3
2
2
5 d =
3
5 d ,为定值,故A正确;
对于B,如图,延长AM交DC延长线于点 P ,连接 N P 交 C C
1
于点 H ,连接MH,
四边形 A M H N 为过 A , M , N 的平面截正方体 A B C D − A
1
B C1
1
D
1
所得的截面图形,故B错误;
对于C,以A为坐标原点,建立如下图所示空间直角坐标系,
则 A ( 0 , 0 , 0 ) , B
1
( 2 , 0 , 2 ) , C ( 2 , 2 , 0 ) , N ( 0 , 2 , ) , 0 , 2 ,
则AB =(2,0,2),AC=(2,2,0),CN =(−2,0,),
1
设平面 A B C1 的法向量n=(x,y,z),则
n
n
A
A
B
C
1
=
=
0
0
2
2
x
x
+
+
2
2
z
y
=
=
0
0
,
令x=1,则 y = z = − 1
当
,故n=(1,−1,−1),则
nCN +2 3 2+4+4 3 4
sin= cos n,CN = = ,= = 1+ , n CN 3 4+2 3 2+4 3 2+4
0 = 时, s in 3 3 = ,当 0
3 4 3 4 3 4 6
sin= 1+ = 1+ 1+ =
时, 3 2 +4 3 4 3 4 3 , + 2
当且仅当=2时等号成立,又 s in
3
3
1
4
2 4 3
3
= +
+
,故C正确.
对于D,如图所示,连接 A D
1
,取AD的中点为 M ,连接 M M ,
设 A D
1
N 外接圆圆心为 O ,四面体 D
1
− A M N 的外接球球心为O,连接 O M ,
在 A D
1
N 中,设其外接圆半径为 r ,由正弦定理知,
AN 5
= = 10 =2r 10
sinADN 2 ,所以r= ,即 1 2
2
10
ON = ,依题易得
2
A N D ≌1 D
1
M A ,故 A M D
1
A N D
1
= ,
且AMD 和
1
A N D
1
同对弦 A D
1
,故 A , M , N , D
1
四点共圆,
则 O M = O N =
1
2
0
,设外接球半径为 R ,过 O 作 O E ⊥ M M ,交 M M 于 E ,
由正方体性质知 M M ⊥ 平面 A D D
1
A
1
,而 O M 平面 A D D
1
A
1
,则 M M ⊥ O M ,
又 O O ⊥ 平面 A D D
1
A
1
,则 O O // M M ,所以 O O M E 是矩形,则 O E = O M ,
则在 R t △ O E M 中,OM2 =OE2+ME2,即 R 2 =
1
2
0
2
+ ( 2 − O O ) 2 ,①,
在 R t O O N 中, O N 2 = O O '2 + O N 2
2
10
,即R2 =OO2+ ②,
2
联立①②,解得 O O = 1 , R 2 =
7
2
,故外接球的表面积为4πR2 =14π,故 A 正确;
故选:ACD.
12 13 14
1
70% 11
3
12. 【详解】由题意可得乙胜的概率为 1 − 30% − 50%=20%, 所以乙不输的概率是 2 0 %+50%=70%=0.7
13. 【详解】设样本数据a,a ,a ,a ,a 的平均数为
1 2 3 4 5
a ,则a +a +a +a +a =5a,a0,
1 2 3 4 5
1 所以s2= (a −a)2+(a −a)2+(a −a)2+(a −a)2+(a −a)2
5 1 2 3 4 5
所以 s 2 =
1
5
a
1
2 + a
2
2 + a
3
2 + a
4
2 + a
5
2 − 2 ( a
1
+ a
2
+ a
3
+ a
4
+ a
5
) a + 5 ( a ) 2
1
所以s2= a 2+a 2+a 2+a 2+a 2−5(a)2,
5 1 2 3 4 5
1 又s2= ( a 2+a 2+a 2+a 2+a 2−80 ) ,所以5(a)2 =80,又a0,所以a=4, 5 1 2 3 4 5
所以样本数据 2a +3、2a +3、2a +3、2a +3、2a +3的平均数为2a+3=11.
1 2 3 4 5
故答案为:11.14. 【详解】PC=PA+AC=PA+AB+AD=PA+PB−PA+PD−PA=PB+PD−PA,
因为
高二数学 2025-10 第5页 共2页
P F =
2
5
P D , P E =
2
3
P B ,所以 P C = P B + P D − P A =
3
2
P E +
5
2
P F − P A ,
1 1 3 5 3 5 1
又PG=PC,故PC= PG,即 PG= PE+ PF−PA,故PA= PE+ PF− PG,
2 2 2 2
因为平面 A E F 与直线 P C 交于点 G ,所以 A , E , F , G 四点共面,所以
3
2
5
2
1
1
+ − = ,解得
1
3
= . 故答案为:
1
3
15. 【详解】(1) A B = ( 1 − 0 ) 2 + ( 1 − 1 ) 2 + ( 0 − 1 ) 2 = 2 ,
A C = ( 1 − 0 ) 2 + ( 0 − 1 ) 2 + ( 1 − 1 ) 2 = 2 , A B = ( 1 , 0 , − 1 ) , A C = ( 1 , − 1 , 0 ) ,………..3分
c o s A B , A C =
A
A
B
B
A
A
C
C
=
1 +
2
0
+ 0
2
=
1
2
,所以 s i n A B , A C = 1 − c o s 2 A B , A C =
2
3 ,
所以AB, A C
1 3
为边的平行四边形的面积为2 2 2 = 3;………….6分
2 2
(2)设平面ABC的法向量为 m = ( x , y , z ) ,由(1)可知: A B = ( 1 , 0 , − 1 ) , A C = ( 1 , − 1 , 0 ) ,
所以有 m
m
A
A
B
C
=
=
0
0
x
x
−
−
z
y
=
=
0
0
m = ( 1 , 1 , 1 ) , O A = ( 0 , 1 , 1 ) ,
点 O 到平面 A B C 的距离为 d = O A
m
m
O
O
A
A
=
m
m
O A
=
1 2
1
+
+
1
1
2 + 1 2
=
2
3
3
,……..10分
三角形 A B C 的面积为
1
2
2 2
2
3
=
2
3
,所以 V
O − A B C
=
1
3
2
3
2
3
3
=
1
3
……….13分
16.【详解】(1)由频率分布直方图,得 0 .5 ( 0 .0 8 + 0 .1 6 + a + 0 .4 0 + 0 .5 2 + a + 0 .1 2 + 0 .0 8 + 0 .0 4 ) = 1 ,解得
a = 0 .3 0 ;……………2分
数据落在区间 [ 0 , 2 ) 的频率为 0 .0 4 + 0 .0 8 + 0 .1 5 + 0 .2 0 = 0 .4 7 ,
数据落在区间[0,2.5)的频率和为 0 .7 3 ,则用水量的 6 0 % 分位数 m ( 2 , 2 .5 ) ,
由 ( m − 2 ) 0 .5 2 = 0 .6 − 0 .4 7 ,解得m=2.25,
所以 a = 0 .3 0 ,估计该地区月均用水量的60%分位数为 2 .2 5 …………..5分
(2)设事件A(i=1,2)表示第i位居民月均用水量大于60%分位数,P(A)=0.6,………….7分
i i
事件 B 表示恰有1位居民月均用水量大于 6 0 % 分位数,B= AA +AA ,
1 2 1 2
因此P(B)=P(AA )+P(AA )=0.60.4+0.40.6=0.48,
1 2 1 2
所以所求概率为0.48…………….10分
(3)试验的样本空间 = {
17. 【详解】(1)若甲、乙投篮总次数为
(甲,乙),(甲,丙),(甲,丁),(乙,丙),(乙,丁),(丙,丁)},共6个样本点,
事件A表示所选2人中恰有1人月均用水量大于60%分位数,……………………13分
则A={(甲,丙),(甲,丁),(乙,丙),(乙,丁)},共4个样本点,
4 2
所以P(A)= = ………………..15分
6 3
2 次,则乙不可能获胜;
若甲、乙投篮总次数为 3 次且乙获胜,则第一次甲未投中,乙投中第2、3次,
1 1 1 1
所以P =1− = ;……………………3分
1 2 3 3 18
若甲、乙投篮总次数为4次乙获胜,则第一次甲投中、第二次甲未投中,乙投中第3、4次,
所以 P
2
= 1
2
1 − 1
2
1
3
1
3
= 1
3 6
;………………….5分
记甲、乙投篮总次数不超过4次时且乙获胜为事件 A ,则 P ( A ) = P
1
+ P
2
=
1
1 8
+
1
3 6
=
1
1
2
,
所以甲、乙投篮总次数不超过4次时,乙获胜的概率为
1
1 2
;……………..7分
(2)若比赛结束时甲赢得比赛且甲恰好投了2次篮,则甲连续投中2次,则概率 P
3
=
1
2
1
2
=
1
4
;
若比赛结束时乙赢得比赛,又甲恰好投了2次篮,………………9分
1 1 1 1 1 ①甲投中第一次,第二次甲未投中,乙投中第3、4次,则P = 1− = ;
4 2 2 3 3 36
②甲第一次未投中,第二次乙未投中,第3次甲未投中,第4、5次乙投中,
则 P
5
= 1 − 1
2
1 − 1
3
1 − 1
2
1
3
1
3
= 1
5 4
;
④甲第一次未投中,第二次乙投中,第3次乙未投中,第4甲未投中,第5、6次乙投中,
则 P 6 =
1 −
1
2
1
3
1 −
1
3
1 −
1
2
1
3
1
3 = 1
1
6 2 ;……………………….14分
综上可得比赛结束时,甲恰好投了2次篮的概率 P = P
3
+ P
4
+ P
5
+ P
6
=
1
4
+
1
3 6
+
1
5 4
+
1
1
6 2
=
1
4
6
9
2
…..15分
18.【详解】(1)在四棱锥 A − B C D E 中, A C ⊥ 平面BCDE,CD,CE平面BCDE
AC⊥CD,AC CE ⊥ , E C D 为二面角 D − A C − E 的平面角, E C D = 6 0 ,
又 B E C = 6 0 , C D / / B E .又 B E 平面 A B E ,CD平面 A B E ,
所以CD//平面 A B E ………………….6分
(2)存在点G为线段AB的中点.
设 A C = B C = 2 ,取 B E 的中点 F ,以 C 为坐标原点, C F 的方向为 x 轴正方向建立如图所示的空间直角坐
标系 C − x y z ,
则 A ( 0 , 0 , 2 ) ,B( 3,−1,0), C ( 0 , 0 , 0 ) ,E( 3,1,0),
则CE =( 3,1,0),AB=( 3,−1,−2),CB=( 3,−1,0),
设AG=AB,得G( 3,−,2−2),所以CG=( 3,−,2−2), …………….8分
CGn=0 3x−y+(2−2)z=0
设平面CEG的法向量为n=(x,y,z),则 ,即 ,
CEn=0 3x+y=0不妨令
高二数学 2025-10 第6页 共2页
x = 3 ,可得 n ( 3 , 3 , 3
1
)
= −
−
为平面CEG的一个法向量,
设直线CB与平面 C E G 所成的角为,
nCB 6 21
则sin= cos n,CB = = = ,解得
|n||CB| 3 7 2 3+9+( )2
−1
1
2
= , ………..15分
所以当G为线段AB的中点时,直线 C B 与平面CEG所成角的正弦值为 2
7
1 ………….17分
19.【详解】(1)取AM中点 G ,连接PG,由 P M = P A = 1 ,得PG AM ,而平面PAM ⊥平面 A B C D ,
平面 P A M 平面 A B C D = A M , P G 平面 P A M ,则 P G ⊥ 平面 A B C D ,
过M 作 M z / / P G ,则Mz⊥平面 A B C D ,又 M A , M B 平面ABCD,于是 M z ⊥ M A , M z ⊥ M B ,
在矩形ABCD中, M A = M B = 2 , M A 2 + M B 2 = 4 = A B 2 ,则 M A ⊥ M B ,
以点 M 为原点,直线 M A , M B , M z 分别为 x , y , z 轴建立空间直角坐标系,……….2分
则 M ( 0 , 0 , 0 ) , B ( 0 , 2 , 0 ) , C ( −
2
2
,
2
2
, 0 ) , P (
2
2
, 0 ,
2
2
) ,
2 2 2 2
MB=(0, 2,0),MP=( ,0, ),BC=(− ,− ,0),
2 2 2 2
设平面 P M B 的法向量为 m = ( a , b , c ) ,则
m
m
M
M
B
P
=
=
2
2
2
b
a
=
+
0
2
2
c = 0
,令 a = 1 ,得 m = (1 , 0 , − 1 ) ,……5分
设直线BC与平面PMB所成的角为,则 s in | c o s m , B C | | m
| m ||
B
B
C
C
|
|
22
2
1
1
2
= = =
= ,
所以直线BC与平面PMB所成角的大小为
π
6
…………….6分
(2)连接DG,由DA=DM,得DG⊥ AM,而PG AM ,则PGD为P−AM−D的平面角,即 P G D = ,
过点D作Dz⊥平面 A B C D ,以D为坐标原点,直线 D A , D C , D z 分别为 x , y , z
设
轴建立空间直角坐标系,
则A(1,0,0),M(0,1,0),C(0,2,0),
显然AM ⊥平面PGD,AM 平面ABCD,则平面PGD⊥平面ABCD,
在平面PGD内过P作PH ⊥DG于点H ,则PH ⊥平面ABCM,………………….8分
P ( x
0
, y
0
, z
0
) 2 ,而PG= ,则
2
P H
2
2 s in = , G H
2
2 c o s = , D H
2
2 ( 1 c o s ) = − ,
即 x
0
y
0 2
2
(1 c o s )
2
2 1
2
(1 c o s ) = = − = − , z
0 2
2
s in = ,
1 1 2 所以P( (1−cos), (1−cos), sin), ……………….10分
2 2 2
于是 A M = ( − 1 ,1 , 0 ) , P A ( 1 c o
2
s , c o s
2
1 ,
2
2 s in ) = + − − ,
设平面PAM的法向量为 n
1
= ( x
1
, y
1
, z
1
) ,则 1
x
1
c o
2
y
s
1
x
0
1
c o s
2
1
y
1
2 s
2
in
z
1
0
−
+
+ =
+
−
− =
,
令 z
1
= 2 ,得 n
1
(
ta n , ta n , 2
)
= ,设平面PBC的法向量为 n
2
= ( x
2
, y
2
, z
2
) ,
因为CB=(1,0,0), P C (
c o s
2
1
,
c o s
2
3
,
2
2
s in )
=
− +
− ,
则
x
c
2
o s
2
0
1
x
2
c o s
2
3
y
2 2
2
z
2
s i n 0
=
−
+
+
− =
,令 y
2
2 s in = ,得 n
2
(
0 , 2 s in , 3 c o s
)
= + ,….13分
设平面 P A M 和平面PBC为,
则
c o s
n 1
n
1
n
n
2
2
( 2 ta
2
n
s in
c o
2
2
s
2 ) (
3
s in
2
2 6
2
c
c
o
o
s
s
1 0 ) 1 1
3
c
c
o
o
s
s
2
1
6 c o s
=
=
+
+ +
+ +
=
−
+
+
( c o s
3
1
3
| c
2 )
o s
2 0
3
( c
1
3
o
|
s
1
3
)
8 0
9
9 ( c o
8
s
0
1
3
) 2
3
3 ( c o
2
s
0
1
3
)
1
=
− + +
+
+ +
=
+
+
+
−
令 t
c o s
1
1
3
=
+
, ( 0 , π
2
] ,则 t ( 3
4
, 3 ] 9 ,即cos= ,则当
80t2+60t−9
t = 3 时,cos有最小值
1
1
1
1 ,
11 所以平面PAM 和平面PBC夹角余弦值的最小值为 .………………..17分
11