文档内容
绝密★启用前
2019年普通高等学校招生全国统一考试（江苏卷）
数学Ⅰ
注意事项
考生在答题前请认真阅读本注意事项及各题答题要求
1．本试卷共4页，均为非选择题(第1题~第20题，共20题)。本卷满分为160分，考试时间为120分
钟。考试结束后，请将本试卷和答题卡一片交回。
2．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0.5毫米黑色墨水的签字笔填写在试卷及答题卡的规定位
置。
3．请认真核对监考员从答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符。
4．作答试题，必须用0.5毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答，在其他位置作答一律无
效。
5．如需作图，须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗。
参考公式：
样本数据 的方差 ，其中 ．
柱体的体积 ，其中 是柱体的底面积， 是柱体的高．
锥体的体积 ，其中 是锥体的底面积， 是锥体的高．
一、填空题：本大题共14小题，每小题5分，共计70分．请把答案填写在答题卡相应位置上．
1．已知集合 ， ，则 ▲ .
2．已知复数 的实部为0，其中 为虚数单位，则实数a的值是 ▲ .
3．下图是一个算法流程图，则输出的S的值是 ▲ .
第1页 | 共39页4．函数 的定义域是 ▲ .
5．已知一组数据6，7，8，8，9，10，则该组数据的方差是 ▲ .
6．从3名男同学和2名女同学中任选2名同学参加志愿者服务，则选出的2名同学中至少有1名女同学的
概率是 ▲ .
7．在平面直角坐标系 中，若双曲线 经过点（3，4)，则该双曲线的渐近线方程是
▲ .
8．已知数列 是等差数列， 是其前n项和.若 ，则 的值是 ▲ .
9．如图，长方体 的体积是120，E为 的中点，则三棱锥E-BCD的体积是 ▲ .
10．在平面直角坐标系 中，P是曲线 上的一个动点，则点P到直线x+y=0的距离的
最小值是 ▲ .
11．在平面直角坐标系 中，点A在曲线y=lnx上，且该曲线在点A处的切线经过点（-e，-1)(e为自然
对数的底数），则点A的坐标是 ▲ .
12．如图，在 中，D 是 BC 的中点，E 在边 AB 上，BE=2EA，AD 与 CE 交于点 .若
，则 的值是 ▲ .
第2页 | 共39页13．已知 ，则 的值是 ▲ .
14．设 是定义在R上的两个周期函数， 的周期为4， 的周期为2，且 是奇函数.
当 时， ， ，其中k>0.若在区间(0，9]上，关
于x的方程 有8个不同的实数根，则k的取值范围是 ▲ .
二、解答题：本大题共6小题，共计90分．请在答题卡指定区域内作答，解答时应写出文字说明、证明过
程或演算步骤．
15．（本小题满分14分）
在△ABC中，角A，B，C的对边分别为a，b，c．
（1）若a=3c，b= ，cosB= ，求c的值；
（2）若 ，求 的值．
16．（本小题满分14分）
如图，在直三棱柱ABC－ABC 中，D，E分别为BC，AC的中点，AB=BC．
1 1 1
求证：（1）AB∥平面DEC ；
1 1 1
（2）BE⊥C E．
1
第3页 | 共39页17．（本小题满分14分）
如图，在平面直角坐标系xOy中，椭圆C: 的焦点为F（–1、0），
1
F （1，0）．过F 作x轴的垂线l，在x轴的上方，l与圆F: 交于点A，与椭圆C
2 2 2
交于点D.连结AF 并延长交圆F 于点B，连结BF 交椭圆C于点E，连结DF．
1 2 2 1
已知DF= ．
1
（1）求椭圆C的标准方程；
（2）求点E的坐标．
18．（本小题满分16分）
如图，一个湖的边界是圆心为O的圆，湖的一侧有一条直线型公路l，湖上有桥AB（AB是圆O的直
径）．规划在公路l上选两个点P、Q，并修建两段直线型道路PB、QA．规划要求:线段PB、QA上的
所有点到点O的距离均不小于圆O的半径．已知点A、B到直线l的距离分别为AC和BD（C、D为垂
足），测得AB=10，AC=6，BD=12（单位:百米）．
（1）若道路PB与桥AB垂直，求道路PB的长；
（2）在规划要求下，P和Q中能否有一个点选在D处？并说明理由；
（3）对规划要求下，若道路PB和QA的长度均为d（单位：百米）.求当d最小时，P、Q两点间的距
离．
第4页 | 共39页19．（本小题满分16分）
设函数 、 为f（x）的导函数．
（1）若a=b=c，f（4）=8，求a的值；
（2）若a≠b，b=c，且f（x）和 的零点均在集合 中，求f（x）的极小值；
（3）若 ，且f（x）的极大值为M，求证:M≤ ．
20．（本小满分16分）
定义首项为1且公比为正数的等比数列为“M－数列”.
（1）已知等比数列{a} 满足： ，求证:数列{a}为“M－数列”；
n n
（2）已知数列{b}满足: ，其中S 为数列{b}的前n项和．
n n n
①求数列{b}的通项公式；
n
②设m为正整数，若存在“M－数列”{c} ，对任意正整数k，当k≤m时，都有
n
成立，求m的最大值．
数学Ⅱ(附加题)
21．【选做题】本题包括A、B、C三小题，请选定其中两小题，并在相应的答题区域内作答．若多做，
则按作答的前两小题评分．解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤．
A.[选修4-2：矩阵与变换]（本小题满分10分）
已知矩阵
（1）求A2；
（2）求矩阵A的特征值.
B.[选修4-4：坐标系与参数方程]（本小题满分10分）
第5页 | 共39页在极坐标系中，已知两点 ，直线l的方程为 .
（1）求A，B两点间的距离；（2）求点B到直线l的距离.
C.[选修4-5：不等式选讲]（本小题满分10分）
设 ，解不等式 .
【必做题】第22题、第23题，每题10分，共计20分．请在答题卡指定区域内作答，解答时应写出文字
说明、证明过程或演算步骤．
22.（本小题满分10分）设 .已知 .
（1）求n的值；（2）设 ，其中 ，求 的值.
23.（本小题满分10分）在平面直角坐标系xOy中，设点集
，
令 .从集合M中任取两个不同的点，用随机变量X表示它们之间的距离.
n
（1）当n=1时，求X的概率分布；
（2）对给定的正整数n（n≥3），求概率P（X≤n）（用n表示）.
解析版
绝密★启用前
2019 年普通高等学校招生全国统一考试（江苏卷）
第6页 | 共39页数学Ⅰ
注意事项
考生在答题前请认真阅读本注意事项及各题答题要求
1．本试卷共4页，均为非选择题(第1题~第20题，共20题)。本卷满分为160分，考试
时间为120分钟。考试结束后，请将本试卷和答题卡一片交回。
2．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0.5毫米黑色墨水的签字笔填写在试卷及
答题卡的规定位置。
3．请认真核对监考员从答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符。
4．作答试题，必须用0.5毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答，在其他位
置作答一律无效。
5．如需作图，须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗。
参考公式：
样本数据 的方差 ，其中 ．
柱体的体积 ，其中 是柱体的底面积， 是柱体的高．
锥体的体积 ，其中 是锥体的底面积， 是锥体的高．
一、填空题：本大题共14小题，每小题5分，共计70分．请把答案填写在答题卡相应位置
上．
1.已知集合 ， ，则 _____.
【答案】 .
【解析】
【分析】
由题意利用交集的定义求解交集即可.
第7页 | 共39页【详解】由题知， .
【点睛】本题主要考查交集的运算，属于基础题.
2.已知复数 的实部为0，其中 为虚数单位，则实数a的值是_____.
【答案】2.
【解析】
【分析】
本题根据复数的乘法运算法则先求得 ，然后根据复数的概念，令实部为0即得a的值.
【详解】 ，
令 得 .
【点睛】本题主要考查复数的运算法则，虚部的定义等知识，意在考查学生的转化能力和计算求解能力.
3.下图是一个算法流程图，则输出的S的值是_____.
【答案】5.
【解析】
【分析】
结合所给的流程图运行程序确定输出的值即可.
【详解】执行第一次， 不成立，继续循环， ；
执行第二次， 不成立，继续循环， ；
第8页 | 共39页执行第三次， 不成立，继续循环， ；
执行第四次， 成立，输出
【点睛】识别、运行程序框图和完善程序框图的思路：
(1)要明确程序框图的顺序结构、条件结构和循环结构．
(2)要识别、运行程序框图，理解框图所解决的实际问题．
(3)按照题目的要求完成解答并验证．
4.函数 的定义域是_____.
【答案】 .
【解析】
【分析】
由题意得到关于x的不等式，解不等式可得函数的定义域.
【详解】由已知得 ,
即
解得 ，
故函数的定义域为 .
【点睛】求函数的定义域，其实质就是以函数解析式有意义为准则，列出不等式或不等式组，然后求出它
们的解集即可．
5.已知一组数据6，7，8，8，9，10，则该组数据的方差是____.
【答案】 .
【解析】
【分析】
第9页 | 共39页由题意首先求得平均数，然后求解方差即可.
【详解】由题意，该组数据的平均数为 ，
所以该组数据的方差是 .
【点睛】本题主要考查方差的计算公式，属于基础题.
6.从3名男同学和2名女同学中任选2名同学参加志愿者服务，则选出的2名同学中至少有1名女同学的概
率是_____.
【答案】 .
【解析】
【分析】
先求事件的总数，再求选出的2名同学中至少有1名女同学的事件数，最后根据古典概型的概率计算公式
得出答案.
【详解】从3名男同学和2名女同学中任选2名同学参加志愿服务，共有 种情况.
若选出的2名学生恰有1名女生，有 种情况，
若选出的2名学生都是女生，有 种情况，
所以所求的概率为 .
【点睛】计数原理是高考考查的重点内容，考查的形式有两种，一是独立考查，二是与古典概型结合考查，
由于古典概型概率的计算比较明确，所以，计算正确基本事件总数是解题的重要一环.在处理问题的过程中，
应注意审清题意，明确“分类”“分步”，根据顺序有无，明确“排列”“组合”.
7.在平面直角坐标系 中，若双曲线 经过点（3，4)，则该双曲线的渐近线方程是
_____.
第10页 | 共39页【答案】 .
【解析】
【分析】
根据条件求 ，再代入双曲线的渐近线方程得出答案.
【详解】由已知得 ，
解得 或 ，
因为 ，所以 .
因为 ，
所以双曲线的渐近线方程为 .
【点睛】双曲线的标准方程与几何性质，往往以小题的形式考查，其难度一般较小，是高考必得分题.双曲
线渐近线与双曲线标准方程中的 密切相关，事实上，标准方程中化1为0，即得渐近线方程.
8.已知数列 是等差数列， 是其前n项和.若 ，则 的值是_____.
【答案】16.
【解析】
【分析】
由题意首先求得首项和公差，然后求解前8项和即可.
【详解】由题意可得： ，
解得： ，则 .
【点睛】等差数列、等比数列的基本计算问题，是高考必考内容，解题过程中要注意应用函数方程思想，
第11页 | 共39页灵活应用通项公式、求和公式等，构建方程（组），如本题，从已知出发，构建 的方程组.
9.如图，长方体 的体积是120，E为 的中点，则三棱锥E-BCD的体积是_____.
【答案】10.
【解析】
【分析】
由题意结合几何体的特征和所给几何体的性质可得三棱锥的体积.
【详解】因为长方体 的体积为120，
所以 ，
因为 为 的中点，
所以 ，
由长方体的性质知 底面 ，
所以 是三棱锥 的底面 上的高，
所以三棱锥 的体积 .
【点睛】本题蕴含“整体和局部”的对立统一规律.在几何体面积或体积的计算问题中，往往需要注意理清整
体和局部的关系，灵活利用“割”与“补”的方法解题.
第12页 | 共39页10.在平面直角坐标系 中，P是曲线 上的一个动点，则点P到直线x+y=0的距离的最小
值是_____.
【答案】4.
【解析】
【分析】
将原问题转化为切点与直线之间的距离，然后利用导函数确定切点坐标可得最小距离
【详解】当直线 平移到与曲线 相切位置时，切点Q即为点P到直线 的距离最小.
由 ，得 ， ，
即切点 ，
则切点Q到直线 的距离为 ，
故答案为： ．
【点睛】本题考查曲线上任意一点到已知直线的最小距离，渗透了直观想象和数学运算素养.采取导数法和
公式法，利用数形结合和转化与化归思想解题.
11.在平面直角坐标系 中，点A在曲线y=lnx上，且该曲线在点A处的切线经过点（-e，-1)(e为自然对
数的底数），则点A的坐标是____.
【答案】 .
【解析】
【分析】
设出切点坐标，得到切线方程，然后求解方程得到横坐标的值可得切点坐标.
【详解】设点 ，则 .又 ，
当 时， ，
第13页 | 共39页点A在曲线 上 的切线为 ，
即 ，
代入点 ，得 ，
即 ，
考查函数 ，当 时， ，当 时， ，
且 ，当 时， 单调递增，
注意到 ，故 存在唯一的实数根 ，此时 ，
故点 的坐标为 .
【点睛】导数运算及切线的理解应注意的问题：
一是利用公式求导时要特别注意除法公式中分子的符号，防止与乘法公式混淆．
二是直线与曲线公共点的个数不是切线的本质，直线与曲线只有一个公共点，直线不一定是曲线的切线，
同样，直线是曲线的切线，则直线与曲线可能有两个或两个以上的公共点．
12.如图，在 中，D是BC的中点，E在边AB上，BE=2EA，AD与CE交于点 .若
，则 的值是_____.
第14页 | 共39页【答案】 .
【解析】
【分析】
由题意将原问题转化为基底的数量积，然后利用几何性质可得比值.
【详解】如图，过点D作DF//CE，交AB于点F，由BE=2EA，D为BC中点，知BF=FE=EA,AO=OD.
，
得 即 故 .
【点睛】本题考查在三角形中平面向量的数量积运算，渗透了直观想象、逻辑推理和数学运算素养.采取几
何法，利用数形结合和方程思想解题.
13.已知 ，则 的值是_____.
【答案】 .
【解析】
第15页 | 共39页【分析】
由题意首先求得 的值，然后利用两角和差正余弦公式和二倍角公式将原问题转化为齐次式求值的问
题，最后切化弦求得三角函数式的值即可.
【详解】由 ，
得 ，
解得 ，或 .
，
当 时，上式
当 时，上式=
综上，
【点睛】本题考查三角函数的化简求值，渗透了逻辑推理和数学运算素养.采取转化法，利用分类讨论和转
化与化归思想解题.
14.设 是定义在R上的两个周期函数， 的周期为4， 的周期为2，且 是奇函数.当
第16页 | 共39页时， ， ，其中k>0.若在区间(0，9]上，关于x的
方程 有8个不同的实数根，则k的取值范围是_____.
【答案】 .
【解析】
【分析】
分别考查函数 和函数 图像的性质，考查临界条件确定k的取值范围即可.
【详解】当 时， 即
又 为奇函数，其图象关于原点对称，其周期为4，如图，函数 与 的图象，要使
在(0,9]上有8个实根，只需二者图象有8个交点即可.
当 时，函数 与 的图象有2个交点；
当 时， 的图象为恒过点（-2，0）的直线，只需函数 与 的图象有6个交点.
当 与 图象相切时，圆心（1，0）到直线 的距离为1，即 ，得
第17页 | 共39页，函数 与 的图象有3个交点；当 过点（1,1）时，函数 与 的
图象有6个交点，此时 ，得 .
综上可知，满足 在(0,9]上有8个实根的k的取值范围为 .
【点睛】本题考点为参数的取值范围，侧重函数方程的多个实根，难度较大.不能正确画出函数图象的交点
而致误，根据函数的周期性平移图象，找出两个函数图象相切或相交的临界交点个数，从而确定参数的取
值范围.
二、解答题：本大题共6小题，共计90分．请在答题卡指定区域内作答，解答时应写出文字
说明、证明过程或演算步骤．
15.在△ABC中，角A，B，C的对边分别为a，b，c．
（1）若a=3c，b= ，cosB= ，求c的值；
（2）若 ，求 的值．
【答案】（1） ；（2） .
【解析】
【分析】
(1)由题意结合余弦定理得到关于c的方程，解方程可得边长c的值；
(2)由题意结合正弦定理和同角三角函数基本关系首先求得 的值，然后由诱导公式可得 的
值.
【详解】（1）因为 ，
第18页 | 共39页由余弦定理 ，得 ，即 .
所以 .
（2）因为 ，
由正弦定理 ，得 ，所以 .
从而 ，即 ，故 .
因为 ，所以 ，从而 .
因此 .
【点睛】本题主要考查正弦定理、余弦定理、同角三角函数关系、诱导公式等基础知识，考查运算求解能
力.
16.如图，在直三棱柱ABC－ABC 中，D，E分别为BC，AC的中点，AB=BC．
1 1 1
求证：（1）AB∥平面DEC ；
1 1 1
（2）BE⊥C E．
1
【答案】（1）见解析；（2）见解析.
第19页 | 共39页【解析】
【分析】
(1)由题意结合几何体的空间结构特征和线面平行的判定定理即可证得题中的结论；
(2)由题意首先证得线面垂直，然后结合线面垂直证明线线垂直即可.
【详解】（1）因为D，E分别为BC，AC的中点，
所以ED∥AB.
在直三棱柱ABC-ABC 中，AB∥AB，
1 1 1 1 1
所以AB∥ED.
1 1
又因为ED 平面DEC ，AB 平面DEC ，
1 1 1 1
所以A
1
B
1
∥⊂平面DEC
1
.
（2）因为AB=BC，E为AC的中点，所以BE⊥AC.
因为三棱柱ABC-ABC 是直棱柱，所以CC ⊥平面ABC.
1 1 1 1
又因为BE 平面ABC，所以CC ⊥BE.
1
因为C
1
C ⊂平面A
1
ACC
1
，AC 平面A
1
ACC
1
，C
1
C∩AC=C，
所以BE⊥⊂平面A 1 ACC 1 . ⊂
因为C E 平面AACC ，所以BE⊥C E.
1 1 1 1
【点睛】⊂本题主要考查直线与直线、直线与平面、平面与平面的位置关系等基础知识，考查空间想象能力
和推理论证能力.
17.如图，在平面直角坐标系xOy中，椭圆C: 的焦点为F（–1、0），
1
F（1，0）．过F 作x轴的垂线l，在x轴的上方，l与圆F: 交于点A，与椭圆C交于
2 2 2
第20页 | 共39页点D.连结AF 并延长交圆F 于点B，连结BF 交椭圆C于点E，连结DF．已知DF= ．
1 2 2 1 1
（1）求椭圆C的标准方程；
（2）求点E的坐标．
【答案】（1） ；
（2） .
【解析】
【分析】
(1)由题意分别求得a,b的值即可确定椭圆方程；
(2)解法一：由题意首先确定直线 的方程，联立直线方程与圆的方程，确定点B的坐标，联立直线BF
2
与椭圆的方程即可确定点E的坐标；
解法二：由题意利用几何关系确定点E的纵坐标，然后代入椭圆方程可得点E的坐标.
【详解】（1）设椭圆C的焦距为2c.
因为F(－1，0)，F(1，0)，所以FF=2，c=1.
1 2 1 2
又因为DF= ，AF⊥x轴，所以DF= ，
1 2 2
.
因此2a=DF+DF=4，从而a=2
1 2
由b2=a2-c2，得b2=3.
因此，椭圆C的标准方程为 .
第21页 | 共39页（2）解法一：
由（1）知，椭圆C： ，a=2，
因为AF⊥x轴，所以点A的横坐标为1.
2
将x=1代入圆F 的方程(x-1) 2+y2=16，解得y=±4.
2
因为点A在x轴上方，所以A(1，4).
又F(-1，0)，所以直线AF：y=2x+2.
1 1
由 ，得 ，
解得 或 .
将 代入 ，得 ，
因此 .又F(1，0)，所以直线BF： .
2 2
由 ，得 ，解得 或 .
又因为E是线段BF 与椭圆的交点，所以 .
2
将 代入 ，得 .因此 .
解法二：
第22页 | 共39页由（1）知，椭圆C： .如图，连结EF.
1
因为BF=2a，EF+EF=2a，所以EF=EB，
2 1 2 1
从而∠BFE=∠B.
1
因为FA=FB，所以∠A=∠B，
2 2
所以∠A=∠BFE，从而EF∥FA.
1 1 2
因为AF⊥x轴，所以EF⊥x轴.
2 1
因为F(-1，0)，由 ，得 .
1
又因为E是线段BF 与椭圆的交点，所以 .
2
因此 .
【点睛】本题主要考查直线方程、圆的方程、椭圆方程、椭圆的几何性质、直线与圆及椭圆的位置关系等
基础知识，考查推理论证能力、分析问题能力和运算求解能力.
18.如图，一个湖的边界是圆心为O的圆，湖的一侧有一条直线型公路l，湖上有桥AB（AB是圆O的直
径）．规划在公路l上选两个点P、Q，并修建两段直线型道路PB、QA．规划要求:线段PB、QA上的所有
点到点O的距离均不小于圆O的半径．已知点A、B到直线l的距离分别为AC和BD（C、D为垂足），测
得AB=10，AC=6，BD=12（单位:百米）．
第23页 | 共39页（1）若道路PB与桥AB垂直，求道路PB的长；
（2）在规划要求下，P和Q中能否有一个点选在D处？并说明理由；
（3）对规划要求下，若道路PB和QA的长度均为d（单位：百米）.求当d最小时，P、Q两点间的距离．
【答案】（1）15（百米）；
（2）见解析；
（3）17+ （百米）.
【解析】
【分析】
解：解法一：
（1）过A作 ，垂足为E.利用几何关系即可求得道路PB的长；
（2）分类讨论P和Q中能否有一个点选在D处即可.
（3）先讨论点P的位置，然后再讨论点Q的位置即可确定当d最小时，P、Q两点间的距离．
解法二：
（1）建立空间直角坐标系，分别确定点P和点B的坐标，然后利用两点之间距离公式可得道路PB的长；
（2）分类讨论P和Q中能否有一个点选在D处即可.
（3）先讨论点P的位置，然后再讨论点Q的位置即可确定当d最小时，P、Q两点间的距离．
【详解】解法一：
（1）过A作 ，垂足为E.
由已知条件得，四边形ACDE为矩形， .
因为PB⊥AB，
所以 .
所以 .
第24页 | 共39页因此道路PB的长为15（百米）.
（2）①若P在D处，由（1）可得E在圆上，则线段BE上的点（除B，E）到点O的距离均小于圆O的半
径，所以P选在D处不满足规划要求.
②若Q在D处，连结AD，由（1）知 ，
从而 ，所以∠BAD为锐角.
所以线段AD上存在点到点O的距离小于圆O的半径.
因此，Q选在D处也不满足规划要求.
综上，P和Q均不能选在D处.
（3）先讨论点P的位置.
当∠OBP<90°时，线段PB上存在点到点O的距离小于圆O的半径，点P不符合规划要求；
当∠OBP≥90°时，对线段PB上任意一点F，OF≥OB，即线段PB上所有点到点O的距离均不小于圆O的半
径，点P符合规划要求.
设 为l上一点，且 ，由（1）知， ，
此时 ；
当∠OBP>90°时，在 中， .
由上可知，d≥15.
再讨论点Q的位置.
由（2）知，要使得QA≥15，点Q只有位于点C的右侧，才能符合规划要求.当QA=15时，
.此时，线段QA上所有点到点O的距离均不小于圆O的半径.
综上，当PB⊥AB，点Q位于点C右侧，且CQ= 时，d最小，此时P，Q两点间的距离
第25页 | 共39页PQ=PD+CD+CQ=17+ .
因此，d最小时，P，Q两点间的距离为17+ （百米）.
解法二：
（1）如图，过O作OH⊥l，垂足为H.
以O为坐标原点，直线OH为y轴，建立平面直角坐标系.
因为BD=12，AC=6，所以OH=9，直线l的方程为y=9，点A，B的纵坐标分别为3，−3.
因为AB为圆O的直径，AB=10，所以圆O的方程为x2+y2=25.
从而A（4，3），B（−4，−3），直线AB的斜率为 .
因为PB⊥AB，所以直线PB的斜率为 ，
直线PB的方程为 .
所以P（−13，9）， .
因此道路PB的长为15（百米）.
（2）①若P在D处，取线段BD上一点E（−4，0），则EO=4<5，所以P选在D处不满足规划要求.
②若Q在D处，连结AD，由（1）知D（−4，9），又A（4，3），
所以线段AD： .
在线段AD上取点M（3， ），因为 ，
第26页 | 共39页所以线段AD上存在点到点O的距离小于圆O的半径.
因此Q选在D处也不满足规划要求.
综上，P和Q均不能选在D处.
（3）先讨论点P的位置.
当∠OBP<90°时，线段PB上存在点到点O的距离小于圆O的半径，点P不符合规划要求；
当∠OBP≥90°时，对线段PB上任意一点F，OF≥OB，即线段PB上所有点到点O的距离均不小于圆O的半
径，点P符合规划要求.
设 为l上一点，且 ，由（1）知， ，此时 ；
当∠OBP>90°时，在 中， .
由上可知，d≥15.
再讨论点Q的位置.
由（2）知，要使得QA≥15，点Q只有位于点C的右侧，才能符合规划要求.
当QA=15时，设Q（a，9），由 ，
得a= ，所以Q（ ，9），此时，线段QA上所有点到点O的距离均不小于圆O的半径.
综上，当P（−13，9），Q（ ，9）时，d最小，此时P，Q两点间的距离
.
因此，d最小时，P，Q两点间的距离为 （百米）.
【点睛】本题主要考查三角函数的应用、解方程、直线与圆等基础知识，考查直观想象和数学建模及运用
数学知识分析和解决实际问题的能力.
19.设函数 ， 为f（x）的导函数．
（1）若a=b=c，f（4）=8，求a的值；
（2）若a≠b，b=c，且f（x）和 的零点均在集合 中，求f（x）的极小值；
（3）若 ，且f（x）的极大值为M，求证:M≤ ．
第27页 | 共39页【答案】（1） ；
（2）见解析；
（3）见解析.
【解析】
【分析】
（1）由题意得到关于a的方程，解方程即可确定a的值；
（2）由题意首先确定a,b,c的值从而确定函数的解析式，然后求解其导函数，由导函数即可确定函数的极
小值.
（3）由题意首先确定函数的极大值M的表达式，然后可用如下方法证明题中的不等式：
解法一：由函数的解析式结合不等式的性质进行放缩即可证得题中的不等式；
解法二：由题意构造函数，求得函数在定义域内的最大值，
因为 ，所以 ．
当 时， ．
令 ，则 ．
令 ，得 ．列表如下：
+ 0 –
极大值
所以当 时， 取得极大值，且是最大值，故 ．
所以当 时， ，因此 ．
第28页 | 共39页【详解】（1）因为 ，所以 ．
因为 ，所以 ，解得 ．
（2）因为 ，
所以 ，
从而 ．令 ，得 或 ．
因为 ，都在集合 中，且 ，
所以 ．
此时 ， ．
令 ，得 或 ．列表如下：
1
+ 0 – 0 +
极大值 极小值
所以 的极小值为 ．
（3）因为 ，所以 ，
．
因为 ，所以 ，
则 有2个不同的零点，设为 ．
第29页 | 共39页由 ，得 ．
列表如下：
+ 0 – 0 +
极大值 极小值
所以 的极大值 ．
解法一：
．因此 ．
解法二：
因为 ，所以 ．
当 时， ．
令 ，则 ．
第30页 | 共39页令 ，得 ．列表如下：
+ 0 –
极大值
所以当 时， 取得极大值，且是最大值，故 ．
所以当 时， ，因此 ．
【点睛】本题主要考查利用导数研究函数的性质，考查综合运用数学思想方法分析与解决问题以及逻辑推
理能力．
20.定义首项为1且公比为正数的等比数列为“M－数列”.
（1）已知等比数列{a}满足： ，求证:数列{a}为“M－数列”；
n n
（2）已知数列{b}满足: ，其中S 为数列{b}的前n项和．
n n n
①求数列{b}的通项公式；
n
②设m为正整数，若存在“M－数列”{c} ，对任意正整数k，当k≤m时，都有 成立，求
n
m的最大值．
【答案】（1）见解析；
（2）①b=n ；②5.
n
【解析】
【分析】
（1）由题意分别求得数列的首项和公比即可证得题中的结论；
第31页 | 共39页（2）①由题意利用递推关系式讨论可得数列{b}是等差数列，据此即可确定其通项公式；
n
②由①确定 的值，将原问题进行等价转化，构造函数，结合导函数研究函数的性质即可求得m的最大值．
【详解】（1）设等比数列{a}的公比为q，所以a≠0，q≠0.
n 1
由 ，得 ，解得 ．
因此数列 为“M—数列”.
（2）①因为 ，所以 ．
由 得 ，则 .
由 ，得 ，
当 时，由 ，得 ，
整理得 ．
所以数列{b}是首项和公差均为1的等差数列.
n
因此，数列{b}的通项公式为b=n .
n n
②由①知，b=k， .
k
因为数列{c}为“M–数列”，设公比为q，所以c=1，q>0.
n 1
为
因 c≤b≤c ，所以 ，其中k=1，2，3，…，m.
k k k+1
当k=1时，有q≥1；
当k=2，3，…，m时，有 ．
设f（x）= ，则 ．
第32页 | 共39页令 ，得x=e.列表如下：
x e (e，+∞)
+ 0 –
f（x） 极大值
因为 ，所以 ．
取 ，当k=1，2，3，4，5时， ，即 ，
经检验知 也成立．
因此所求m的最大值不小于5．
若m≥6，分别取k=3，6，得3≤q3，且q5≤6，从而q15≥243，且q15≤216，
所以q不存在.因此所求m的最大值小于6.
综上，所求m的最大值为5．
【点睛】本题主要考查等差和等比数列的定义、通项公式、性质等基础知识，考查代数推理、转化与化归
及综合运用数学知识探究与解决问题的能力．
数学Ⅱ(附加题)
【选做题】本题包括21、22、23三小题，请选定其中两小题，并在相应的答题区域内作答．
若多做，则按作答的前两小题评分．解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤．
21.A已知矩阵
（1）求A2；
（2）求矩阵A的特征值.
【答案】（1） ；
第33页 | 共39页（2） .
【解析】
【分析】
(1)利用矩阵的乘法运算法则计算 的值即可；
(2)首先求得矩阵的特征多项式，然后利用特征多项式求解特征值即可.
【详解】（1）因为 ，
所以
= = ．
（2）矩阵A的特征多项式为
.
令 ，解得A的特征值 .
【点睛】本题主要考查矩阵的运算、特征值等基础知识，考查运算求解能力．
B.在极坐标系中，已知两点 ，直线l的方程为 .
（1）求A，B两点间的距离；
的
（2）求点B到直线l 距离.
【答案】（1） ；
（2）2.
【解析】
【分析】
第34页 | 共39页(1)由题意，在 中，利用余弦定理求解 的长度即可；
(2)首先确定直线的倾斜角和直线所过的点的极坐标，然后结合点B的坐标结合几何性质可得点B到直线
的距离.
【详解】（1）设极点为O.在△OAB中，A（3， ），B（ ， ），
由余弦定理，得AB= .
（2）因为直线l 的方程为 ，
则直线l过点 ，倾斜角为 ．
又 ，所以点B到直线l的距离为 .
【点睛】本题主要考查曲线的极坐标方程等基础知识，考查运算求解能力．
C.设 ，解不等式 .
【答案】 .
【解析】
【分析】
由题意结合不等式的性质零点分段即可求得不等式的解集.
【详解】当x<0时，原不等式可化为 ，解得x<– ：
当0≤x≤ 时，原不等式可化为x+1–2x>2，即x<–1，无解；
第35页 | 共39页当x> 时，原不等式可化为x+2x–1>2，解得x>1.
综上，原不等式的解集为 .
【点睛】本题主要考查解不等式等基础知识，考查运算求解和推理论证能力．
【必做题】第22题、第23题，每题10分，共计20分．请在答题卡指定区域内作答，解答时
应写出文字说明、证明过程或演算步骤．
22.设 .已知 .
（1）求n的值；
（2）设 ，其中 ，求 的值.
【答案】（1） ；
（2）-32.
【解析】
【分析】
(1)首先由二项式展开式的通项公式确定 的值，然后求解关于 的方程可得 的值；
(2)解法一：利用(1)中求得的n的值确定有理项和无理项从而可得a,b的值，然后计算 的值即可；
解法二：利用(1)中求得的n的值，由题意得到 的展开式，最后结合平方差公式即可确定
的值.
【详解】（1）因为 ，
所以 ，
．
第36页 | 共39页因为 ，
所以 ，
解得 ．
（2）由（1）知， ．
．
解法一：
因为 ，所以 ，
从而 ．
解法二：
．
因为 ，所以 ．
因此 ．
【点睛】本题主要考查二项式定理、组合数等基础知识，考查分析问题能力与运算求解能力.
23.在平面直角坐标系xOy中，设点集 ，
令 .从集合M 中任取两
n
个不同的点，用随机变量X表示它们之间的距离.
（1）当n=1时，求X的概率分布；
第37页 | 共39页（2）对给定的正整数n（n≥3），求概率P（X≤n）（用n表示）.
【答案】（1）见解析；
（2）见解析.
【解析】
【分析】
(1)由题意首先确定X可能的取值，然后利用古典概型计算公式求得相应的概率值即可确定分布列；
(2)将原问题转化为对立事件的问题求解 的值，据此分类讨论①. ，②. ，③.
，④. 四种情况确定 满足 的所有可能的取值，然后求解相应的概率值即可
确定 的值.
【详解】（1）当 时， 的所有可能取值是 ．
的概率分布为 ，
．
（2）设 和 是从 中取出的两个点．
因为 ，所以仅需考虑 的情况．
①若 ，则 ，不存在 的取法；
②若 ，则 ，所以 当且仅当 ，此时
或 ，有2种取法；
③若 ，则 ，因为当 时， ，所以
当且仅当 ，此时 或 ，有2种取法；
第38页 | 共39页④若 ，则 ，所以 当且仅当 ，此时
或 ，有2种取法．
综上，当 时， 的所有可能取值是 和 ，且
．
因此， ．
【点睛】本题主要考查计数原理、古典概型、随机变量及其概率分布等基础知识，考查逻辑思维能力和推
理论证能力．
第39页 | 共39页
