2026 北京西城高三一模
数 学
一、单选题
1.已知集合A= x∣x2−3x0 ,集合
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B = { ∣x x − 2 0 } ,则集合A B=( )
A. ( 0 , 3 ) B. ( 2 , 3 ) C.(0,+) D.(2,+)
2.在复平面内,复数 ( 2 + i ) (1 − i ) 对应的点位于( )
A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限
3.在等比数列 a
n
中,a =4,a +a =24,则
2 4 6
a
8
= ( )
A.16 B.32 C.64 D.256
4. x ( 2 + x ) 4 = a
1
x + a
2
x 2 + a
3
x 3 + a
4
x 4 + a
5
x 5 ,则a +a +a +a =( )
1 2 3 4
A.16 B.65 C.80 D.81
5.若圆锥曲线 C : x 2 + m y 2 + m = 0 的焦距为4,则其离心率为( )
A.2 B.
2
3
C.
4
3
D.
2
3
3
6.已知函数 f(x)=2sinxcosx+sinx,则 f ( x ) 是( )
A.奇函数,且最小正周期为π B.奇函数,且最小正周期为 2 π
C.偶函数,且最小正周期为 π D.偶函数,且最小正周期为 2 π
7.设a,b为非零向量,则“对于任意 , b a R
r
r
”是“ a − b a+b ”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要
条件
8.设关于x的不等式 x 2 | x | + 2 m 的解集为P,若 P ( − 2 , 4 ) ,则实数m的取值范围是( )
A. [1 , + ) B. ( − ,1 ] C. [ 2 , + ) D. ( − , 2 ]
9.如图所示的沙漏是由上下两个相同的圆锥形容器组成,其内细沙的总体积为 V
0
.假设上方容器中细沙
的堆积体一直近似为一个倒置的圆锥,初始时细沙都在上方容器内,且此时沙堆的高度为 h ,在重力和限
流片的作用下细沙徐徐流入下方容器,经过t(t30)分钟后剩余沙堆的体积V =Ve−kt(
0
k 为常数).已知初
1
始时细沙都在上方容器内,经过10分钟后上方沙堆的高度降为 h,此时将
2
沙漏上下颠倒,若倒置后的上方容器内沙堆高度再次降为
1
2
h
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,则需再经过的
时间约为( )(参考数据:ln20.69,ln31.10,ln71.95)
A.8.0分钟 B.8.6分钟 C.9.4分钟 D.10.6分钟
10.在平面直角坐标系xOy中,点M在圆心为C的圆x2+y2−2x−2=0上.若动点P满足
uuur uuur uur
|MP|=1,CMCP=3,则对于aR,点P到直线x+ay+2a=0的距离的最大值为( )A.
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5 + 2 B. 2 + 2 C. 5 + 3 D.2+ 3
二、填空题
11.设抛物线 C : y 2 = 8 x 的准线为l, P ( 4 , m ) 为C上一点,则P到l的距离为______.
12.设平面向量
ra
= ( − 1 , 2 ) ,
rb
= ( 3 , t ) ,其中 t R , |
b
−
a
| 的最小值为_________.
13.已知 , ( 0 , 2 π ) ,且 c o s ( ) s in c o s c o s s in + = + ,写出满足条件的一组 , 的值 =
_________, = _________.
14.《营造法式》是中国古代最完整的建筑技术著作,是中国古代建筑发展到了较高阶段的标志.书中根
据不同等级房屋建筑的需要,将建筑中的木方(断面为矩形的木料)的尺寸分为8个等级.记这8个等级
木方断面的长与宽分别为 a
i
与 b
i
a 3
,若对任意i(i=1,2,L ,8), i = 且
b 2
i
a
1
, a
2
, a
3
与 a
6
, a
7
, a
8
都是公差为 − 0 .7 5
的等差数列, b
4
, b
5
, b
6
是公差为 − 0 .4 的等差数列.已知 a
1
= 9 , a
3
− a
4
= 0 .3 ,则 a
5
= _________, b
7
=
_________.
15.记 [ x ] 表示不超过实数x的最大整数.设a,b为正整数,函数 f(x)=[ax]+[bx],给出以下四个结论:
①对于任意的 x
1
, x
2
,若 x
1
x
2
,则 f ( x
1
) f ( x
2
) ;
②存在正整数a,b,使得曲线y= f(x)关于坐标原点对称;
③设 a = 2 , b = 3 ,则方程 f ( x ) = 1 0 有无数个解;
④设 a = 2 , b = 3 ,则当 x [ 0 ,1 ) 时,函数 f ( x ) 的值域中有且仅有5个元素.
其中,所有正确结论的序号是_________.
三、解答题
16.已知 V A B C 的面积 S =
4
3
( a 2 + b 2 − c 2 ) ,且a=2sinA.
(1)求C的大小;
(2)记VABC的周长为 f ( A ) .给出 f ( A )
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的解析式,并求其最大值.17.如图,在四棱锥
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P − A B C D 中,底面ABCD为平行四边形,且 A B A C ⊥ ,E为PD的中点,平面
P A C ⊥ 平面 A B C D .
(1)求证: A B ⊥ P A ;
(2)若 P A = A B = 1 , B C = 2 ,从条件①、条件②、条件③这三个条件中选择一个作为已知,使得四棱锥
P−ABCD存在,求平面PAE与平面AEC夹角的余弦值.
条件①:CD⊥PD;
条件②: A E = P E ;
条件③: △ A B C ≌ △ A P C .
注:如果选择的条件不符合要求,第(2)问得0分;如果选择多个符合要求
的条件分别解答,按第一个解答计分.
18.某市图书馆为了解馆内图书借阅情况,随机对馆内的部分读者进行了为期一年的跟踪调查,得到下表
数据,其中部分数据意外缺失,分别用字母a,b,c,d( a b c d 0 )表示.
某类读者图书借阅量分类占比情况
读者类型 调查人数 年人均借阅量(册)
文学类 科技类 教辅类 社科类 其他
在职人员 600 18.5 35% 25% 10% 20% 10%
大学生 800 24.3 30% 40% 13% a b
中学生 500 15.2 25% 20% 40% c d
假设每位读者的每次借阅情况互不影响.用频率估计概率.
(1)在参与调查的读者中,比较这一年里“在职人员”借阅的文学类图书量与“中学生”借阅的教辅类图书量的
大小,说明理由:
(2)在该市图书馆的所有读者中随机选出2名大学生和1名中学生,已知这3人每人借阅了1册书,估计所
借的3册书中至少有2册为科技类图书的概率;
1 n
(3)为分析同一类读者的偏好,市图书馆将图书借阅量分类占比的平均差M = x −x 定义为该类读者的
n i
i=1
“偏好度”,其中 x
i
为其图书借阅量分类占比值, x 为所有 x
i
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的均值,n为图书的类别个数.记“在职人
员”、“大学生”和“中学生”的“偏好度”分别为M ,M ,M ,写出这三个“偏好度”的大小关系.(结论不要求证
1 2 3
明)19.已知椭圆
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E :
x
a
2
2
+
y
b
2
2
= 1 ( a b 0 ) 的右顶点为A,下顶点为B,左右焦点分别为 F
1
, F
2
,且
F
1
B F
2
=
2 π
3
,圆 W : x 2 + y 2 = 1 经过点B.O为坐标原点.
(1)求椭圆E的方程;
(2)设圆W的切线 l
( )( )
与椭圆E相交于C,D两点,点Q x ,y y 0 在直线l上,且满足OQ⊥OD,过Q
Q Q Q
作 Q P ⊥ y 轴于点P,求证: A P ∥ B F
1
.
20.已知函数 f ( x ) = x 2 ln x ,直线l为曲线 y = f ( x ) 在点 (x , f (x )) 处的切线.O为坐标原点.
0 0
(1)求函数 f ( x ) 的单调区间;
(2)设 g ( x ) = f ( x ) + x ,研究函数 g ( x ) 的零点个数;
(3)若l与x轴、y轴分别交于点A,B,且 △ O A B 为等腰直角三角形,求 △ O A B 的面积.
21.对任意无穷数列 a
n
,定义从 a
i
起连续k项的和 S
k
( i ) 为: S
k
( i ) = a
i
+ a
i+ 1
+ L + a
i+ k − 1
,其中k,i为任意
正整数.若无穷数列 a
n
满足:对任意 n N * 和 l N * ,存在 m { n + 1 , n + 2 , n + 3 , n + 4 } ,使得
S
l
( n ) = S
l
( m ) ,则称数列 a
n
具有性质T.
(1)设 b
n
= s in
n π
2
,其中 n N * .判断数列 b
n
是否具有性质T?说明理由;
(2)已知数列a 具有性质T,
n
(i)求集合 ∣u u = a
n
, n N * 中元素个数的最大值;
(ii)证明:存在正整数l,对任意k1,2,3,,2026,有 a
k + l
= a
k
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.参考答案
一、单选题
1.【答案】C
【详解】
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A = x |x 2 − 3 x 0 = x |0 x 3 ,B=x|x−20=x|x2,
故 A B = x |x 0 .
2.【答案】D
【分析】根据复数的乘法运算可得 ( 2 + i ) (1 − i ) = 3 − i ,结合复数的几何意义分析判断.
【详解】因为复数(2+i)(1−i)=3−i,
所以其在复平面内对应的点为 ( 3 , − 1 ) ,位于第四象限.
故选:D.
3.【答案】B
【详解】设等比数列的公比为 q ,
由 a
2
= 4 , a
4
+ a
6
= 2 4 得,
a
a
1
1
q
q
=
3 +
4
a
1
q 5 = 2 4
,两式作比,得
2
1
4
1
6 q q +
= ,得 q 2 = 2 ,
则 a
8
= a
2
q 6 = a
2
( q 2 ) 3 = 4 2 3 = 3 2 .
4.【答案】C
【分析】根据题意得 ( 2 + x ) 4 = a
1
+ a
2
x + a
3
x 2 + a
4
x 3 + a
5
x 4 ,利用赋值法和二项式系数求解.
【详解】由于 x ( 2 + x ) 4 = a
1
x + a
2
x 2 + a
3
x 3 + a
4
x 4 + a
5
x 5 ,
则 ( 2 + x ) 4 = a
1
+ a
2
x + a
3
x 2 + a
4
x 3 + a
5
x 4 ,
令 x = 1 ,得 a
1
+ a
2
+ a
3
+ a
4
+ a
5
= 3 4 = 8 1 ,
又因为 a
5
= C 44 2 0 = 1 ,
所以 a
1
+ a
2
+ a
3
+ a
4
= 8 0 .
5.【答案】D
【详解】由圆锥曲线C:x2+my2+m=0,可知m0,
则 −
x
m
2
− y 2 = 1 ,所以m0,曲线为双曲线,
所以焦距为 2 c = 2 ( − m ) + 1 = 4
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,
解得−m=3,则a= 3,
2 2 3
所以离心率e= = .
3 3
6.【答案】B【分析】根据
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f ( x ) , f ( − x ) 的关系判断 f ( x ) 的奇偶性,再根据周期的定义,判断 f ( x ) 的周期,即可选择.
【详解】由题意得 f(x)=2sinxcosx+sinx = s in 2 x + s in x ,
故 f ( − x ) = s in ( − 2 x ) + s in ( − x ) = − s in 2 x − s in x = − f ( x ) ,
又其定义域为R,故 f (x)为奇函数;
2π
又y=sin2x的最小正周期为 =π,
2
且 y = s in x 的最小正周期为 2 π ,则 f ( x ) 的最小正周期为 2 π ,
且 f ( x + 2 π ) = s in ( 2 x + 4 π ) + s in ( x + 2 π ) = s in 2 x + s in x = f ( x ) ,
故 f ( x ) 的最小正周期为 2 π .
综上所述: f ( x ) 是奇函数,且最小正周期为 2 π .
7.【答案】A
【分析】根据平面向量的三角不等式取等条件判断充分性,举反例判断必要性.
【详解】因为
a
,
b
为非零向量,若对任意 R
都有b a,则
a ,
b 不共线,
根据不等式
a − b
a + b a + b 的取等条件可知,
a − b
a + b ,充分性成立;
若
a − b
a + b ,不妨取
a
= 1 ,
b
= 2
,且a,b同向,
则 a − b =−1,a+b =3,满足 a − b a+b ,
此时存在 2 = ,使得 b a
=
,必要性不成立.
综上,
a
,
b
为非零向量,“对于任意 , b a R
”是“
a − b
a + b ”的充分不必要条件.
8.【答案】B
【分析】转化为恒成立问题,由对称性求出函数的值域,得到不等式,求出答案
【详解】 x 2 | x | + 2 m ,即 x 2 − | x | 2 m 的解集为P,设P=(s,t),
设 f (x)=x2−|x|,由于 f ( − x ) = f ( x ) ,故 f (x)=x2−|x|为偶函数,
由对称性可知 s + t = 0 ,
又 P ( − 2 , 4 ) ,故P=(s,t)(−2,2),
因为 f
1
2
= −
1
4
, f (0)=0, f (2)=2,作出函数 f ( x )
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的图象如下图:由图可知,要使
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P = ( s , t ) ( − 2 , 2 ) ,只需满足2m 2,解得 m 1 .
9.【答案】C
【详解】初始时,上方沙堆高度为 h ,体积为 V
0
,
体积比等于高度比的立方,
经过10分钟后上方沙堆的高度降为
1
2
h ,上方剩余沙堆的体积 V
1
=
1
2
3
V
0
=
1
8
V
0
,
经过 t ( t 3 0 ) 分钟后上方剩余沙堆的体积 V = V
0
e − kt ,
经过 1 0 分钟后上方剩余沙堆的体积V =Ve−10k,
1 0
1
8
V
0
= V
0
e −10 k ,
1
8
= e −10 k , ln
1
8
= − 1 0 k , k =
3 ln
1 0
2
,
经过 1 0 分钟后上方剩余沙堆的体积为 V
1
=
1
8
V
0
,
下方容器内的体积为 V
0
− V
1
= V
0
−
1
8
V
0
=
7
8
V
0
,
将沙漏上下颠倒,此时上方容器内的沙堆体积为
7
8
V
0
,
设此时上方容器的高度为 H ,
7
8
V
0
= V
0
H
h
3
,
7
8
=
H
h
3
, H = h
7
8
1
2
h ,
倒置后的上方容器内沙堆高度再次降为
1
2
h 时,上方容器剩余沙堆的体积为 V
2
=
1
8
V
0
,
设从倒置后到高度再次降为
1
2
h 需要的时间为 t1 ,
1 1
则 8 V 0 = V 0 − 8 V 0 e−kt1,即
1
7 = e − kt1 , t1 =
ln
k
7
,
k =
3 ln
1 0
2
,
t1 =
ln
k
7
=
ln 7
3 ln 2
1 0
=
1 0
3
ln
ln
7
2
=
1 0
3
1 .9 5
0 .6 9
9 .4
分钟.
10.【答案】A
【分析】先求出圆C的圆心和半径,根据数量积的几何意义,可得
C M ⊥ M P
,进而可得点P的轨迹方
程,根据直线恒过定点,结合点与圆的位置关系,分析求解,即可得答案.
【详解】圆C的方程变形为(x−1)2+y2 =3,圆心 C (1 , 0 ) ,半径r = 3,
又CMCP= CM CP cos CM,CP =3,
C M =
r = 3 ,
所以CP cos CM,CP = 3,即
C P
在
C M
方向上的投影为 3= CM ,
uuur
所以CM ⊥MP,又|MP|=1,所以
C P = C M 2 +
M P
2
= 2
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,
则点P的轨迹是以C为圆心,2为半径的圆,
又直线x+ay+2a=x+a(y+2)=0恒过定点Q(0,−2),所以
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C Q = (1 − 0 ) 2 + ( 0 + 2 ) 2 = 5 ,
则P到直线 x + a y + 2 a = 0 的距离的最大值为 C Q + 2 = 5 + 2 .
二、填空题
11.【答案】 6
【分析】根据题意,利用抛物线的定义,即可求解.
【详解】由抛物线C: y2 =8x,可得焦点为 F ( 2 , 0 ) ,准线 l 方程为 x = − 2 ,
因为 P ( 4 , m ) 为C上一点,
根据抛物线的定义,可得点 P 到准线 l 距离为 4 − ( − 2 ) = 6 .
12.【答案】4
【详解】已知
a
= ( − 1 , 2 )
,b =(3,t),其中 t R ,
得:
b
−
a
= ( 3 − ( − 1 ) , t − 2 ) = ( 4 , t − 2 ) ,
所以 ∣
b
−
a
∣ = 4 2 + ( t − 2 ) 2 = 1 6 + ( t − 2 ) 2 ,
当 t = 2 时, ∣
b
−
a
∣
m in
= 1 6 = 4 .
13.【答案】
π
8
(答案不唯一,满足题意即可)
π
8
(答案不唯一,满足题意即可)
【详解】 s in c o s c o s s in s in ( ) + = + ,即cos(+)=sin(+),
结合 c o s ( ) s i n ( ) + = + ,可知cos(+)0
两边同除 c o s ( ) + 可得: ta n ( ) 1 + = ,
π
即+= +kπ(kZ),又
4
, ( 0 , 2 π ) ,
故取
π
8
π
8
= , =
π π π π 2
,cos + =sin + = 满足条件.
8 8 8 8 2
14.【答案】 6.6 3.5
【分析】根据等差数列的定义,结合已知条件求解即可.
【详解】因为 a
1
, a
2
, a
3
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是公差为−0.75的等差数列,所以a =a +(−0.75)=8.25,a =a +(−0.75)=7.5.
2 1 3 2
又a −a =0.3,所以a =a −0.3=7.2.
3 4 4 3因为对任意
第9页/共19页
i ( i = 1 , 2 , L , 8 ) ,
a
b
i
i
=
3
2
,所以
a
b
4
4
=
3
2
,所以 b
4
=
2
3
a
4
=
2
3
7 .2 = 4 .8 .
因为 b
4
, b
5
, b
6
是公差为 − 0 .4 的等差数列,所以 b
5
= b
4
+ ( − 0 .4 ) = 4 .4 , b
6
= b
5
+ ( − 0 .4 ) = 4 .
又
a
b
5
5
=
3
2
,所以 a
5
=
3
2
b
5
=
3
2
4 .4 = 6 .6 ,同理 a
6
=
3
2
b
6
=
3
2
4 = 6 ,
因为a ,a ,a 都是公差为
6 7 8
− 0 .7 5 的等差数列,所以 a
7
= a
6
+ ( − 0 .7 5 ) = 5 .2 5 .
又
a
b
7
7
=
3
2
2 2
,所以b = a = 5.25=3.5.
7 3 7 3
综上,a =6.6,
5
b
7
= 3 .5 .
15.【答案】①③
【分析】根据题意,结合 x 表示不超过实数x的最大整数,函数 f ( x ) = [ a x ] + [ b x ] ,以及 a , b 为正整数,利
用函数的性质,逐项分析判断,即可求解.
【详解】对于①,因为 x 表示不超过实数x的最大整数,
由 a , b 为正整数,若 x
1
x
2
,可得 a x
1
a x
2
, b x
1
b x
2
,则 a x
1
a x
2
, b x
1
b x
2
,
两式相加得 a x
1
+ b x
1
a x
2
+ b x
2
,即 f ( x
1
) f ( x
2
) ,所以①正确;
对于②,当 x = 0 时, f ( 0 ) = 0 + 0 = 0 ;
取 a = b = 1 ,可得 f(x)=[x]+[x]=2x,
对于任意 x R ,可得 f ( − x ) = 2 − x , − f ( x ) = − 2 x ,
当 x Z 时, − x = − x − 1 ,可得 f(−x)=2(−x−1) ;
而 − f ( x ) = − 2 x ,显然 f ( − x ) − f ( x ) ,
对于任意正整数 a , b ,取 x =
a
1
+ b
( x 0 且非整数 ) ,
可得 a x =
a
a
+ b
( 0 ,1 ) , b x =
a
b
+ b
( 0 ,1 ) ,所以 f ( x ) = 0 + 0 = 0 ,
1
又由−x=− ,可得
a+b
a ( − x ) = −
a
a
+ b
( − 1 , 0 ) , b ( − x ) = −
a
b
+ b
( − 1 , 0 ) ,
可得 f ( − x ) = − 1 + ( − 1 ) = − 2 ,此时 f ( − x ) − f ( x ) ,
所以不存在正整数 a , b ,使得曲线 y = f ( x ) 关于坐标原点对称,所以②错误;
对于③,当a=2,b=3时, f ( x ) = 2 x + 3 x ,
设 x = n + t , n Z , t [ 0 ,1 )
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,可得2x=2n+2t=2n+2t,3x=3n+3t,
所以 f (x)=5n+2t+3t,
10−(2t+3t)
令 f (x)=10,可得5n+2t+3t=10,解得n= ,
5当
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t [ 0 ,
1
3
) 时,可得 2 t = 0 , 3 t = 0 ,可得 2 t + 3 t = 0 ;
当 t [
1
3
,
1
2
) 时,可得 2 t = 0 , 3 t = 1 ,可得 2 t + 3 t = 1 ;
当 t [
1
2
,
2
3
) 时,可得2t=1,3t=1,可得2t+3t=2;
当 t [
2
3
,1 ) 时,可得 2 t = 1 , 3 t = 2 ,可得 2 t + 3 t = 3 ;
设m=2t+3t0,1,2,3,由 n =
1 0 −
5
m
且 n 为整数,
当 m = 0 时,可得 n = 2 Z ;当 m = 1 时,可得 n =
9
5
Z ;
当 m = 2 时,可得 n =
8
5
Z ;当m=3时,可得 n =
7
5
Z ;
所以当 x = 2 + t
1
且t[0, )时,满足
3
f ( x ) = 1 0 ,此时有无数个解,所以③正确;
对于④,当 a = 2 , b = 3 ,且 x [ 0 ,1 ) 时,可得 2 x [ 0 , 2 ) , 3 x [ 0 , 3 ) ,
所以 2 x 0 ,1 , 3 x 0 ,1 , 2 ,
当 x [ 0 ,
1
3
) 时,可得 2 x = 0 , 3 x = 0 ,可得 f ( x ) = 2 x + 3 x = 0 ;
当 x [
1
3
,
1
2
) 时,可得 2 x = 0 , 3 x = 1 ,可得 f ( x ) = 2 x + 3 x = 1 ;
1 2
当x[ , )时,可得2x=1,3x=1,可得 f (x)=2x+3x=2;
2 3
当 x [
2
3
,1 ) 时,可得 2 x = 1 , 3 x = 2 ,可得 f ( x ) = 2 x + 3 x = 3 ,
所以 f (x)在 x [ 0 ,1 ) 上的取值为 0 ,1 , 2 , 3 ,共有4个元素,所以④错误.
三、解答题
16.【答案】(1)
3
/ 6 0
π
(2) f (A)=2 3sinA+ + 3;
6
3 3
【分析】(1)利用余弦定理和面积公式即可得解;
(2)利用正弦定理表示出 f (A),化简,然后结合正弦函数性质求最值.
【详解】(1)由余弦定理和面积公式得: a 2 + b 2 − c 2 = 2 a b c o s C , S =
1
2
a b s in C
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,
3 1 3
代入S = ( a2+b2−c2)可得:S = absinC= 2abcosC,化简得:tanC= 3,
4 2 4
又因为在三角形中,0C,所以C = .
3(2)设
第11页/共19页
R 为三角形外接圆半径,则由正弦定理可得:
s
a
in A
=
2
s
s in
in A
A
= 2 =
s
b
in B
=
s
c
in C
= 2 R ,则 R = 1 ,
所以 b = 2 R s in B = 2 s in B , c 2 R s in
3
2 s in
3
3
= = = ,
则三角形周长为: f ( A ) = a + b + c = 2 s in A + 2 s in B + 3
其中 A B
3
+ + =
2
,所以B= −A,代入
3
f ( A ) 可得:
f ( A ) 2 s in A 2 s in
2
3
A 3
= +
−
+ ,
2 s in A 2 s in
2
3
c o s A 2 c o s
2
3
s in A 3
= + − +
= 3 s in A + 3 c o s A + 3
=2 3sinA+ + 3,其中
6
0 A
2
3
所以
6
A
6
5
6
+
,则当A+ = ,即
6 2
A
3
= 时, f ( A ) 取得最大值,
所以 f ( A )
m ax
2 3 s in
2
3 3 3
= + = .
17.【答案】(1)证明见解析
(2)条件①不符合要求,条件②和条件③下平面PAE与平面AEC夹角的余弦值为
4
6
【分析】(1)由面面垂直得 A B ⊥ 平面 P A C ,再由线面垂直,推出 A B ⊥ P A ,得证结论.
(2)条件①思路: 先由 CD⊥ 平面 PAC 得 CD⊥PC,再结合 CD⊥PD 推出矛盾,故此条件不成立,
四棱锥不存在.
条件②思路: 由 AE=PE 且 E 为中点得 △PAD 为直角三角形,证 P A ⊥ 底面,建系求点坐标,求两平
面法向量,用向量公式求二面角余弦值.
条件③思路: 由全等证 P A ⊥ A C ,由面面垂直得 P A ⊥ 底面,建空间直角坐标系,求各点坐标,求两平
面法向量,用夹角公式算余弦值.
【详解】(1)因为平面 P A C ⊥ 平面ABCD,平面 P A C 平面 A B C D = A C .
又AB平面 A B C D , A B A C ⊥ ,由面面垂直的性质定理,得AB⊥平面 P A C .
因为 P A 平面 P A C ,所以AB⊥PA.
(2)由题意,AB=1, A C ⊥ A B ,BC=2,故AC= BC2−AB2 = 3.
底面ABCD为平行四边形,故CD=AB=1,AD=BC=2,CD∥AB.
若选条件①: C D ⊥ P D
由(1)知AB⊥平面 P A C ,故CD⊥平面 P A C ,因此 C D ⊥ P C .
若 C D ⊥ P D
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,又CD⊥PC,这显然不可能,
故条件①无法使四棱锥P−ABCD存在,不符合要求.
若选条件②:AE=PE.已知
第12页/共19页
E 为 P D 中点,且AE=PE,则 P E = D E = A E ,
所以 △ P A D 为直角三角形,且 P A D = 9 0 ,即 P A ⊥ A D .
由(1)知 P A ⊥ A B ,又 A D A B = A , A D , A B 平面 A B C D ,所以 P A ⊥ 平面 A B C D .
因为 A C 平面 A B C D ,所以 P A ⊥ A C , 即 P A , A B , A C 两两垂直.
以 A 为原点,
A B , A C ,
A
P
分别为 x , y , z 轴正方向建立空间直角坐标系.
则A(0,0,0), B (1 , 0 , 0 ) , C ( 0 , 3 , 0 ) ,D(−1, 3,0), P ( 0 , 0 ,1 ) .
E 为 P D
1 3 1
中点,故E− , , .
2 2 2
设平面 P A E
的一法向量n,
A P =
( 0 , 0 ,1 ) ,
A E =
−
1
2
,
2
3
,
1
2
.
设
n
= ( x 1 , y 1 , z 1 ) ,则
n
n
A
A
P
E
=
=
z
−
1
=
1
2
0
x
1
+
2
3
y
1
= 0
.
取y =1,得
1
x
1
= 3 ,所以
n
=
(
3 ,1 , 0
)
.
设平面 A E C 的法向量
m
:
uA u urC
= ( 0 , 3 , 0 )
1 3 1
,AE=− , , .
2 2 2
设
m
= ( x 2 , y 2 , z 2 ) ,则
m
m
A
A
C
E
=
=
−
3
1
2
y
2
x
2
=
+
0
2
3
y
2
+
1
2
z
2
= 0
.
得 y
2
= 0 ,取 x
2
= 1 ,得z =1,所以
2
m
= ( 1 , 0 ,1 ) .
设两平面夹角为,则两平面夹角的余弦值为: c o s
n
n
1
1
n
n
2
2
( 3
3
) 2
1
1 2
1 0
1 2
0
0
1
2 1 2 2
3
2 4
6
=
=
+
+
+
+
+
=
= .
若选条件③:△ABC≌△APC.
由 A B = 1 ,AB⊥AC,BC=2,得 A C = B C 2 − A B 2 = 3 .
由 A B C A P C ,得 P A = A B = 1 ,PC=BC=2,
故PA2+AC2 =12+( 3)2 =4=PC2,即 P A ⊥ A C .
又平面PAC⊥平面 A B C D ,平面 P A C 平面ABCD=AC,PA平面 P A C
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,
由面面垂直的性质定理,得PA⊥平面ABCD.以
第13页/共19页
A 为原点, A B 、 A C 、 A P 分别为 x 、 y 、 z 轴正方向建立空间直角坐标系:
A ( 0 , 0 , 0 ) , B (1 , 0 , 0 ) , C ( 0 , 3 , 0 ) , D ( − 1 , 3 , 0 ) , P ( 0 , 0 ,1 ) .
E 为 P D
1 3 1
中点,故E− , , .
2 2 2
A P =
( 0 , 0 ,1 ) ,
A E =
−
1
2
,
2
3
,
1
2
,
设平面 P A E
的一法向量n:
A P =
( 0 , 0 ,1 ) ,
A E =
−
1
2
,
2
3
,
1
2
.
设
n
= ( x 1 , y 1 , z 1 ) ,则
n
n
A
A
P
E
=
=
z
−
1
=
1
2
0
x
1
+
2
3
y
1
= 0
.
取 y
1
= 1 ,得 x
1
= 3 ,所以
n
=
(
3 ,1 , 0
)
.
设平面 A E C 的法向量
m
:
uA u urC
= ( 0 , 3 , 0 ) ,
A E =
−
1
2
,
2
3
,
1
2
,
设
m
= ( x 2 , y 2 , z 2 ) ,则
m
m
A
A
C
E
=
=
−
3
1
2
y
2
x
2
=
+
0
2
3
y
2
+
1
2
z
2
= 0
.
得 y
2
= 0 ,取 x
2
= 1 ,得z =1,所以
2
m
= ( 1 , 0 ,1 ) .
n n 31+10+01 3 6
设两平面夹角为,则两平面夹角的余弦值为: cos= 1 2 = = = .
n n ( 3)2+12 12+02+12 2 2 4
1 2
18.【答案】(1)在职人员借阅的文学类图书量更大
(2)
3 2
1 2 5
(3)M M M
1 3 2
【分析】(1)先根据“总借阅量=调查人数×年人均借阅量×对应类别占比”的公式,分别列出在职人员文学
类、中学生教辅类的借阅量计算式,再代入数据比较大小;
(2)先根据大学生各类借阅占比和为100%,求出 a + b
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的值,得到大学生借阅科技类的概率;同理根据中
学生各类借阅占比和为100%,求出c+d的值,得到中学生借阅科技类的概率;然后将“3册书中至少有2
册为科技类图书”分解为“2册科技类1册非科技类”和“3册都是科技类”两个子事件,利用独立事件概率公
式和互斥事件概率加法公式计算总概率;
(3)根据偏好度的定义,计算各类读者的“偏好度”,可得答案.【详解】(1)在职人员借阅文学类图书总量:
第14页/共19页
6 0 0 1 8 .5 3 5 % = 3 8 8 5 (册),
中学生借阅教辅类图书总量: 5 0 0 1 5 .2 4 0 % = 3 0 4 0 (册),
因为 3 8 8 5 3 0 4 0 ,所以这一年里在职人员借阅的文学类图书量更大;
(2)用频率估计概率:大学生借阅科技类的概率为 0 .4 ,中学生借阅科技类的概率为 0 .2 ,
三人借阅相互独立,“至少2册科技”包含三种情况:
① 2名大学生均借科技,中学生不借科技: P
1
= 0 .4 2 ( 1 − 0 .2 ) = 0 .1 2 8 ,
② 仅1名大学生借科技,中学生借科技:P =20.4(1−0.4)0.2=0.096,
2
③ 3人均借科技: P
3
= 0 .4 2 0 .2 = 0 .0 3 2 ,
总概率: P = P
1
+ P
2
+ P
3
= 0 .1 2 8 + 0 .0 9 6 + 0 .0 3 2 = 0 .2 5 6 =
3 2
1 2 5
.
(3)在职人员的5个占比分别为: 3 5 % , 2 5 % ,1 0 % , 2 0 % ,1 0 % ,即 x
i
= 0 .3 5 , 0 .2 5 , 0 .1 0 , 0 .2 0 , 0 .1 0 ,
5
i=
1
x
i
− 0 .2 = 0 .3 5 − 0 .2 + 0 .2 5 − 0 .2 + 0 .1 − 0 .2 + 0 .2 − 0 .2 + 0 .1 − 0 .2 ,
= 0 .1 5 + 0 .0 5 + 0 .1 0 + 0 + 0 .1 0 = 0 .4 ,故 M
1
=
0 .4
5
= 0 .0 8 ;
大学生的已知占比为: 3 0 % , 4 0 % ,1 3 % ,
因此未知占比满足a+b=1−(0.3+0.4+0.13)=0.17,
由题设 a b c d 0 得 a 0 , b 0 ,因此a0.170.2,b0.170.2,
即 a , b 都小于均值 0 .2 ,因此∣a−0.2∣=0.2−a, ∣ b − 0 .2 ∣ = 0 .2 − b ,
5
i=
1
x
i
− 0 .2 = 0 .3 − 0 .2 + 0 .4 − 0 .2 + 0 .1 3 − 0 .2 + ( 0 .2 − a ) + ( 0 .2 − b ) ,
= 0 .1 + 0 .2 + 0 .0 7 + 0 .4 − ( a + b ) = 0 .7 7 − 0 .1 7 = 0 .6 ,
因此: M
2
=
0 .6
5
= 0 .1 2 ;
中学生的已知占比为:25%,20%,40%,
因此未知占比满足 c + d = 1 − ( 0 .2 5 + 0 .2 + 0 .4 ) = 0 .1 5 ,
同理,由 c 0 , d 0 得c0.150.2, d 0 .1 5 0 .2 ,
因此 ∣ c − 0 .2 ∣ = 0 .2 − c , ∣ d − 0 .2 ∣ = 0 .2 − d ,
5
i=
1
x
i
− 0 .2 = 0 .2 5 − 0 .2 + 0 .2 − 0 .2 + 0 .4 − 0 .2 + ( 0 .2 − c ) + ( 0 .2 − d ) ,
= 0 .0 5 + 0 + 0 .2 + 0 .4 − ( c + d ) = 0 .6 5 − 0 .1 5 = 0 .5
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,
0.5
因此:M = =0.1.
3 5
综上:M M M
1 3 2
x2
19.【答案】(1) +y2 =1;
4(2)证明见详解.
【分析】(1)根据已知直接求出
第15页/共19页
a , b 即可;
2 3
(2)将问题转化为证明y = ,设出直线方程,结合
Q 3
O Q ⊥ O D ,用 y
Q
表示出点 D 坐标,然后代入椭
圆方程求解即可得证.
【详解】(1)因为圆 W : x 2 + y 2 = 1 经过下顶点B,所以 b = 1 ,
又 F
1
B F
2
=
2 π
3
,所以 B F O1 =
π
6
,所以 a = B F
1
=
s in
O
B
B F O1
= 2 ,
所以椭圆E的方程为
x
4
2
+ y 2 = 1 .
(2)由(1)知 F
1
( − 3 , 0 ) , B ( 0 , − 1 ) , A ( 2 , 0 ) ,
要证 A P ∥ B F
1
,只需证 k
B F1
= k
A P
3 y −0
,即− = P ,得
3 0−2
y
P
=
2
3
3
,
又 y
Q
= y
P
,所以只需证 y
Q
=
2
3
3
.
设 C ( x
1
, y
1
) , D ( x
2
, y
2
) ,因为 O Q ⊥ O D ,所以
O Q
O
D =
x
2
x
Q
+ y
2
y
Q
= 0 ,
当直线 l 的斜率不存在时,易知其方程为 x = 1 ,则 x
2
= x
Q
= 1 ,
因为 y
Q
0 , 1 + y
2
y
Q
= 0 ,所以y 0
2
将 x = 1
x2
代入 +y2 =1得
4
y
2
= −
2
3
,代入 1 + y
2
y
Q
= 0 得 y
Q
=
2
3
3
.
当直线l的斜率存在时,设其方程为 y = k x + m ,易知k 0,
则 x
Q
=
y
Q
−
k
m
, y
2
= k x
2
+ m
y −m
,代入x x +y y =0,得:x Q +(kx +m)y =0,
2 Q 2 Q 2 k 2 Q
整理得 x
2
=
k 2 y
−
Q
k
+
m y
Q
y
Q
− m
,
又圆 W 与直线l相切,所以
k
m
2 + 1
= 1 k 2 = m 2 − 1 ,
所以 x
2
=
( m 2 −
−
) 1
k m
y
Q
y
+
Q
y
Q
− m
=
1
k
−
y
m
Q
y
Q
, y
2
=
1
k
−
2 y
m
Q
y
Q
+ m =
m
1 −
−
m
y
y
Q
Q
,
( )2 ( )2
ky m−y
因为点D在椭圆上,所以 Q + Q =1,
( )2 ( )2
4 1−my 1−my
Q Q
整理得 ( k 2 + 4 − 4 m 2 ) y 2Q + 4 ( m 2 − 1 ) = 0
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,
又m2−1=k2,所以−3k2y2 +4k2 =0,
Q
2 3
由k 0,y 0解得y = .
Q Q 3综上,
第16页/共19页
y
Q
=
2
3
3
,即可得证.
20.【答案】(1) f ( x ) 单调递减区间为:
0 , e
− 12 1 −
,单调递增区间为:e 2,+.
(2) g ( x ) 无零点.
(3)面积 S =
1
2
1 1 =
1
2
.
【分析】(1)先求定义域,再求导找零点,划分区间判符号,确定单调减区间,再确定单调增区间.
(2)提取公因式转化函数,求导找单调性与最小值,判断最小值恒正,推出函数恒正,故无零点.
(3)先求切线方程得截距坐标,由等腰直角得边长相等,分类讨论去绝对值,构造函数求零点,算出坐
标求面积.
【详解】(1)定义域: x 0 ,函数 f(x)求导得 f ( x ) = 2 x ln x + x = x ( 2 ln x + 1 ) .
令 f ( x ) = 0 ,得
x = e
−
12
.
当 x
0 , e
−
12
时, f(x)0, f(x)单调递减;
1
−
当xe 2,+时,
f ( x ) 0 , f ( x ) 单调递增.
1
−
综上所述, f(x)单调递减区间为:0,e 2,单调递增区间为:
e
12
,
−
+
.
(2)由题可知 g ( x ) = f ( x ) + x = x ( x ln x + 1 ) , x 0
所以研究函数g(x)的零点个数等价于研究 h ( x ) = x ln x + 1 的零点个数.
h(x)=lnx+1,令h(x)=0得 x = e − 1 .
x ( 0,e−1) ,h(x)0, h ( x ) 单调递减;
x ( e 1 , ) − + , h ( x ) 0 ,h(x)单调递增.
所以函数h(x)=xlnx+1有极小值同时也为最小值h(e−1)=−e−1+10.
故 h ( x ) 0 恒成立,所以g(x)无零点.
(3)函数 f(x)求导得 f ( x ) = 2 x ln x + x = x ( 2 ln x + 1 )
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.
所以 f(x )=2x lnx +x ,切线l:y−x2lnx =(2x lnx +x )(x−x ).
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0化简得
第17页/共19页
y = ( 2 x
0
ln x
0
+ x
0
) x − x 20 ( ln x
0
+ 1 ) .
所以由题可知分别令 y = 0 , x = 0 可得 A
x
0
2
( ln x
0
ln x
0
+
+
1
1
)
, 0
, B ( 0 , − x 20 ( ln x
0
+ 1 ) ) .
△ O A B 为等腰直角三角形,且 O A ⊥ O B ,故 | O A |= | O B | .
即
x
0
2
( ln x
0
ln x
0
+
+
1
1
)
= − x 20 ( ln x
0
+ 1 ) ,
因为 x
0
0 ,所以化简得
( ln x
0
2 ln x
0
+
+
) 1
1
= x
0
( ln x
0
+ 1 ) .
若 ln x
0
+ 1 = 0 即 x
0
= e − 1 .
代入:左边 O A = 0 ,右边 O B = 0 .
此时 A,B 都与原点重合,不能构成三角形,舍去.
若 ln x
0
+ 1 0 两边约去 ln x
0
+ 1 ,得:
2 ln
1
x
0
+ 1
= x
0
令 t = ln x
0
,则 x
0
= e t ,方程变为: e t 2 t + 1 = 1 .
情况1: 2 t + 1 0 ,即 t −
1
2
, e t ( 2 t + 1 ) = 1
设 ( t ) e t ( 2 t 1 ) 1 = + − , ( t ) e t ( 2 t 1 ) 2 e t e t ( 2 t 3 ) = + + = +
t −
1
2
时, 2t+30 , ( t ) 0 , (t) 单调递增.
因为 ( 0 ) 1 1 1 0 = − = ,故唯一解 t = 0 即 x
0
= e 0 = 1 ,此时 A ( 1 , 0 ) ,B(0,−1).
等腰直角三角形面积 S =
1
2
1 1 =
1
2
.
1
情况2: 2t+10 ,即 t− ,
2
e t ( − 2 t − 1 ) = 1
设 ( t ) e t ( 2 t 1 ) 1 = − + − , ( t ) e t ( 2 t 1 ) 2 e t e t ( 2 t 3 ) = − + − = − +
t ,
3
2
, ( t ) 0 ,
− −
单调递增;
3 1
t− ,− ,
2 2
( t ) 0 , 单调递减。
函数 (t) 有极大值同时也为最大值 3
2
2 e 32 1 0 − = − − .
所以 (t)0 恒成立,方程et(−2t−1)=1无解.
综上,方程只有唯一解 x
0
= 1 , A(1,0) , B(0,−1) ,面积 S =
1
2
1 1 =
1
2
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.
21.【答案】(1)具有,理由见解析
(2)(i)4;(ii)证明见解析【分析】(1)首先分析数列
第18页/共19页
b
n
为周期数列,再根据性质 T 的定义即可判断;
(2)(i)分别取取 n = 1 , l = 1 和 n = m , l = 1 ,再利用反证法即可证明;
(ii)利用(i)中的结论证明得存在 n , t ,满足 A ( n ) = A ( n + t ) ,其中 n 2 0 2 6 , t 1 ,再分 t i + 2 和
t i + 2 时证明 a
n − 1
= a
n + t− 1
即可.
【详解】(1)数列 b
n
具有性质 T .
理由如下:数列 b
n
满足 b
4 k + 1
= 1 , b
4 k + 2
= 0 , b
4 k + 3
= − 1 , b
4 k + 4
= 0 ,其中 k N ,
即 b
n
是周期为4的周期数列.
所以对任意nN*和lN*,当 m = n + 4 时, S
l
( n ) = S
l
( m ) .
故数列 b
n
具有性质 T .
(2)(i)取 n = 1 , l = 1 ,由性质 T 得:存在 m { 2 , 3 , 4 , 5 } ,使得a =a .
m 1
同理,取 n = m , l = 1 ,由性质T得:存在 k { m + 1 , m + 2 , m + 3 , m + 4 } ,使得 = a
k
= a
1
.
以此类推,得数列a 中任意连续4项中,必有一项的值等于
n
a
1
.
同理,得对于数列中的每一项 a
n
, a
n
之后的任意连续4项中,必有一项的值等于 a
n
.
假设 a
n
的取值超过4个,不妨设有5个值不同的项a ,a ,a ,a ,a (i i i i i ),
b1 b2 b3 b4 b5 1 2 3 4 5
由上述结论,知在a 之后的连续4项中,这5个不同值都会出现,这是不可能的.
b
所以 a
n
中至多只有4个不同的取值.
又因为周期数列:1,2,3,4,1,2,3,4,,1,2,3,4, 具有性质 T ,
所以集合 ∣u u = a
n
, n N * 中元素个数的最大值为4.
(ii)考察由连续4项构成的数组A(n)=(a ,a ,a ,a ),
n n+1 n+2 n+3
由(i)知 a
n
的取值不超过4个,故这样的数组个数不超过 4 4 = 2 5 6 .
所以在 A ( 2 0 2 6 ) , A ( 2 0 2 7 ) , , A ( 2 0 2 6 + 2 5 6 ) 这257个数组中至少存在两个相同的,
即存在 n ,t,满足 A ( n ) = A ( n + t ) ,其中 n 2 0 2 6 , t 1 .
以下证明:若A(n)= A(n+t),则 A ( n − 1 ) = A ( n + t − 1 ) ,即证a =a .
n−1 n+t−1
由性质 T ,知存在i{0,1,2,3},使得a +a ++a =a +a + +a .
n−1 n n−1+t−1 n+i n+i+1 n+i+t−1
①若n−1+t−1n+i,即 t i + 2 时,去掉上述等式两边的公共项,得
a
n − 1
+ a
n
+ + a
n + i− 1
= a
n + t− 1
+ a
n + t
+ + a
n + i+ t− 1
.
若 i = 0 ,上式即为a =a .
n−1 n+t−1
若i0,由A(n)= A(n+t),知a ++a =a + +a ,所以
n n+i−1 n+t n+t+i−1
a
n − 1
= a
n + t− 1
.
②若 t i + 2 ,因为 i 3 ,所以 t 4 .
当t=1时,由 A ( n ) = A ( n + 1 )
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,得a =a =a =a =a ,
n n+1 n+2 n+3 n+4
记其值为a,由性质T知,a 在其后四项出现,所以a =a=a ;
n−1 n−1 n
当t=2时,由A(n)=A(n+2),得a =a =a ,a =a =a ,
n n+2 n+4 n+1 n+3 n+5分别记其值为
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a , b ,由性质 T ,知 a
n − 1
+ a
n
= a + b ,所以 a
n − 1
= b = a
n + 1
;
同理,得当 t = 3 , 4 时,均有 a
n − 1
= a
n + t− 1
.
综上,可推导出 a
n − 1
= a
n + t− 1
.
从而由 A ( n ) = A ( n + t ) ,得A(n−1)= A(n+t−1),即得 a
n − 1
= a
n + t− 1
.
进而得到A(n−2)= A(n+t−2), ,A(1)= A(1+t),
所以存在正整数 t ,对任意 k { 1 , 2 , 3 , L , 2 0 2 6 } ,有 a
k + t
= a
k
.
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