河北省石家庄市高二(上)期末数学试卷(理科)
高中数学考试
考试时间:
分钟
满分:
110 分
*注意事项:
1、填写答题卡的内容用2B铅笔填写 2、提前 xx 分钟收取答题卡
第Ⅰ卷 客观题
第Ⅰ卷的注释
一、选择题(共11题,共55分)
1、 设F1、F2为椭圆的两个焦点,M为椭圆上一点,MF1⊥MF2 , 且|MF2|=|MO|(其中点O为椭圆的中心),则该椭圆的离心率为( ) A. ﹣1 B.2﹣ C. D. 2、 设F1、F2分别是双曲线C: =1(a>0,b>0)的左、右焦点,P是双曲线C的右支上的点,射线PQ平分∠F1PF2交x轴于点Q,过原点O作PQ的平行线交PF1于点M,若|MP|= |F1F2|,则C的离心率为( ) A. B.3 C.2 D. 3、 如图,空间四边形OABC中, = , = , = ,点M在线段OA上,且OM=2MA,点N为BC的中点,则 =( ) A.﹣ + + B. ﹣ + C. + ﹣ D. + ﹣ 4、 执行如图所示的程序框图,则输出结果s的值为( ) A.﹣ B.﹣1 C. D.0 5、 某单位要在800名员工中抽去80名员工调查职工身体健康状况,其中青年员工400名,中年员工300名,老年员工100名,下列说法错误的是( ) A.老年人应作为重点调查对象,故抽取的老年人应超过40名 B.每个人被抽到的概率相同为 C.应使用分层抽样抽取样本调查 D.抽出的样本能在一定程度上反映总体的健康状况 6、 若过点P(1, )的直线l与圆x2+y2=1有公共点,则直线l的倾斜角的取值范围是( ) A.[ , ] B.[ , ] C.[ , ] D.[ , ] 7、 某产品的广告费用x(万元)与销售额y(万元)的统计数据如下表所示,根据表中的数据可得回归方程 ,其中 =0,据此模型预报,当广告费用为7万元时的销售额为( )
8、 命题:“∀x>0,x2+x≥0”的否定形式是( ) A.∀x≤0,x2+x>0 B.∀x>0,x2+x≤0 C.∃x0>0,x02+x0<0 D.∃x0≤0,x02+x0>0 9、 抛物线y= 的焦点坐标是( ) A.( ,0) B.(0, ) C.(0,1) D.(1,0) 10、 将一枚质地均匀的硬币随机抛掷两次,出现一次正面向上,一次反面向上的概率为( ) A. B. C. D. 11、 设x∈R,则“1<x<3”是“|x﹣2|<1”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
二、填空题(共4题,共20分)
12、 设一直角三角形两直角边的长均是区间(0,1)的随机数,则斜边的长小于1的概率为______ . 13、 已知 =(2,﹣1,2), =(﹣1,3,﹣3), =(13,λ,3),若向量 , , 共面,则λ的值为______ . 14、 设F1、F2分别是椭圆 =1的左、右焦点,P为椭圆上任一点,点M的坐标为(3,1),则|PM|+|PF1|的最大值为______ . 15、 若五个数1、2、3、4、a的平均数为4,则这五个数的标准差为______ .
三、解答题(共7题,共35分)
16、 已知函数f(x)=ex﹣ax,(e为自然对数的底数). (Ⅰ)讨论f(x)的单调性; (Ⅱ)若对任意实数x恒有f(x)≥0,求实数a的取值范围. 17、 已知椭圆C: =1(a>b>0)的上顶点为(0,2),且离心率为 . (Ⅰ)求椭圆C的方程; (Ⅱ)从椭圆C上一点M向圆x2+y2=1上引两条切线,切点分别为A、B,当直线AB分别与x轴、y轴交于P、Q两点时,求|PQ|的最小值. 18、 如图所示,四棱锥P﹣ABCD的底面ABCD是边长为1的菱形,∠BCD=60°,E是CD的中点,PA⊥底面ABCD,PA=2. (Ⅰ)证明:平面PBE⊥平面PAB; (Ⅱ)求二面角B﹣PE﹣D的余弦值. 19、 已知圆C:x2+(y﹣1)2=9,直线l:x﹣my+m﹣2=0,且直线l与圆C相交于A、B两点. (Ⅰ)若|AB|=4 ,求直线l的倾斜角; (Ⅱ)若点P(2,1)满足 = ,求直线l的方程. 20、 从某校高一年级1000名学生中随机抽取100名测量身高,测量后发现被抽取的学生身高全部介于155厘米到195厘米之间,将测量结果分为八组:第一组[155,160),第二组[160,165),…,第八组[190,195),得到频率分布直方图如图所示. (Ⅰ)计算第三组的样本数;并估计该校高一年级1000名学生中身高在170厘米以下的人数; (Ⅱ)估计被随机抽取的这100名学生身高的中位数、平均数. 21、 设命题p:(x﹣2)2≤1,命题q:x2+(2a+1)x+a(a+1)≥0,若p是q的充分不必要条件,求实数a的取值范围. 22、 现有6道题,其中3道甲类题,2道乙类题,张同学从中任取2道题解答.试求: (Ⅰ)所取的2道题都是甲类题的概率; (Ⅱ)所取的2道题不是同一类题的概率. |
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河北省石家庄市高二(上)期末数学试卷(理科)
1、
设F1、F2为椭圆的两个焦点,M为椭圆上一点,MF1⊥MF2 , 且|MF2|=|MO|(其中点O为椭圆的中心),则该椭圆的离心率为( )
A. ﹣1
B.2﹣
C.
D.
A
解:由题意可知:MF1⊥MF2 , 则△F1MF2为直角三角形, 由|MF2|=|MO|,
O为F1F2中点,则丨OM丨=丨OF2丨,
∴△OMF2为等边三角形,∠OF2M=60°
∴|MF2|=c,
∴丨MF1丨= c,
由椭圆的定义可知:
丨MF1丨+|MF2|=2a= c+c=( +1)c,a= ,
则该椭圆的离心率e= = = ﹣1,
该椭圆的离心率为 ﹣1,
故选:A.
2、
设F1、F2分别是双曲线C: =1(a>0,b>0)的左、右焦点,P是双曲线C的右支上的点,射线PQ平分∠F1PF2交x轴于点Q,过原点O作PQ的平行线交PF1于点M,若|MP|= |F1F2|,则C的离心率为( )
A.
B.3
C.2
D.
C
解:设双曲线的右顶点为A, 考察特殊情形,当点P→A时,射线PT→直线x=a,
此时PM→AO,即|PM|→a,
特别地,当P与A重合时,|PM|=a.
由|MP|= |F1F2|= c,
即有a= c,
由离心率公式e= =2.
故选:C.
3、
如图,空间四边形OABC中, = , = , = ,点M在线段OA上,且OM=2MA,点N为BC的中点,则 =( )
A.﹣ + +
B. ﹣ +
C. + ﹣
D. + ﹣
A
解: = , = + ﹣ + ,
=- + + ﹣ ,
=﹣ + + ,
∵ = , = , = ,
∴ =﹣ + + ,
故选:A.
由题意,把 , , 三个向量看作是基向量,由图形根据向量的线性运算,将 用三个基向量表示出来,即可得到答案,选出正确选项.
4、
执行如图所示的程序框图,则输出结果s的值为( )
A.﹣
B.﹣1
C.
D.0
B
解:由程序框图知:算法的功能是求S=cos +cos +…+cos 的值, ∵跳出循环的n值为2016,
∴输出S=cos +cos +…+cos ,
∵cos +cos +cos +cos +cos +cos
=cos +cos +cos ﹣cos ﹣cos ﹣cos =0,
∴S=cos +cosπ+cos =﹣1.
故选:B.
【考点精析】通过灵活运用程序框图,掌握程序框图又称流程图,是一种用规定的图形、指向线及文字说明来准确、直观地表示算法的图形;一个程序框图包括以下几部分:表示相应操作的程序框;带箭头的流程线;程序框外必要文字说明即可以解答此题.
5、
某单位要在800名员工中抽去80名员工调查职工身体健康状况,其中青年员工400名,中年员工300名,老年员工100名,下列说法错误的是( )
A.老年人应作为重点调查对象,故抽取的老年人应超过40名
B.每个人被抽到的概率相同为
C.应使用分层抽样抽取样本调查
D.抽出的样本能在一定程度上反映总体的健康状况
A
解:根据样本特点,为了抽样的公平性,则应使用分层抽样,故A错误. 故选:A
【考点精析】掌握分层抽样是解答本题的根本,需要知道先将总体中的所有单位按照某种特征或标志(性别、年龄等)划分成若干类型或层次,然后再在各个类型或层次中采用简单随机抽样或系用抽样的办法抽取一个子样本,最后,将这些子样本合起来构成总体的样本.
6、
若过点P(1, )的直线l与圆x2+y2=1有公共点,则直线l的倾斜角的取值范围是( )
A.[ , ]
B.[ , ]
C.[ , ]
D.[ , ]
D
解:①当直线l的斜率不存在时,直线l的方程是x=1, 此时直线l与圆相交,满足题意;
②当直线l的斜率存在时,设直线l的方程为y﹣ =k(x﹣1),
即 kx﹣y﹣k+ =0,
∵直线l和圆有公共点,
∴圆心到直线的距离小于或等于半径,则 ≤1,
解得k≥ ,
∴直线l的倾斜角的取值范围是[ , ],
故选:D.
7、
某产品的广告费用x(万元)与销售额y(万元)的统计数据如下表所示,根据表中的数据可得回归方程 ,其中 =0,据此模型预报,当广告费用为7万元时的销售额为( )
x | 4 | 2 | 3 | 5 |
y | 38 | 20 | 31 | 51 |
A.60
B.70
C.73
D.69
B
解:根据表中数据,得: = ×(4+2+3+5)=3.5, = ×(38+20+31+51)=35;
且回归方程 过样本中心点( , ),其中 =0,
所以 ×3.5+0=35,解得 =10,
所以回归方程为 =10x;
当x=7时, =10×7=70,
即广告费用为7万元时销售额为70万元.
故选:B.
8、
命题:“∀x>0,x2+x≥0”的否定形式是( )
A.∀x≤0,x2+x>0
B.∀x>0,x2+x≤0
C.∃x0>0,x02+x0<0
D.∃x0≤0,x02+x0>0
C
解:全称命题的否定是特称命题, 则命题的否定是:∃x0∈R,x02+x0<0,
故选:C
9、
抛物线y= 的焦点坐标是( )
A.( ,0)
B.(0, )
C.(0,1)
D.(1,0)
C
解:由抛物线 可得x2=4y,故焦点坐标为(0,1) 故选C.
10、
将一枚质地均匀的硬币随机抛掷两次,出现一次正面向上,一次反面向上的概率为( )
A.
B.
C.
D.
A
解:将一枚质地均匀的硬币随机抛掷两次, 出现一次正面向上,一次反面向上的概率为:
p= = .
故选:A.
11、
设x∈R,则“1<x<3”是“|x﹣2|<1”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
C
解:由|x﹣2|<1,解得1<x<3. ∴“1<x<3”是“|x﹣2|<1”的充要条件.
故选:C.
12、
设一直角三角形两直角边的长均是区间(0,1)的随机数,则斜边的长小于1的概率为______ .
解:设两直角边分别是x,y, ∴试验包含的基本事件是{(x,y)|0<x<1,0<y<1},对应的正方形的面积是1,
满足条件的事件对应的集合为{(x,y)|x2+y2<1,x>0,y>0},该区域为 个圆,面积为 .
∴P= .
所以答案是: .
【考点精析】解答此题的关键在于理解几何概型的相关知识,掌握几何概型的特点:1)试验中所有可能出现的结果(基本事件)有无限多个;2)每个基本事件出现的可能性相等.
13、
已知 =(2,﹣1,2), =(﹣1,3,﹣3), =(13,λ,3),若向量 , , 共面,则λ的值为______ .
6
解:∵向量 , , 共面, ∴存在实数m,n使得 = ,
∴ ,解得λ=6.
所以答案是:6.
【考点精析】认真审题,首先需要了解共线向量与共面向量(向量共线的充要条件:对于空间任意两个向量,,的充要条件是存在实数,使).
14、
设F1、F2分别是椭圆 =1的左、右焦点,P为椭圆上任一点,点M的坐标为(3,1),则|PM|+|PF1|的最大值为______ .
11
解:将M的坐标代入椭圆方程可得 ,即M在椭圆内,连结PF2、MF2F1(﹣3,0),F2(3,0),由椭圆的定义可得,|PF1|+|PF2|=2a=10,
则|PM|+|PF1|=||PF1|+|PF2|+|PM|﹣|PF2|=2a+|PM|﹣|PF2|
﹣|MF2|≤|PM|﹣||PF2|≤|MF2|=1.
则|PM|+|PF1|的最大值为2a+1=11.
所以答案是:11
15、
若五个数1、2、3、4、a的平均数为4,则这五个数的标准差为______ .
解:∵五个数1、2、3、4、a的平均数为4, ∴ ,
解得a=10,
∴这五个数的方差为S2= [(1﹣4)2+(2﹣4)2+(3﹣4)2+(4﹣4)2+(10﹣4)2]=10,
这五个数的标准差为S= .
所以答案是: .
【考点精析】根据题目的已知条件,利用极差、方差与标准差的相关知识可以得到问题的答案,需要掌握标准差和方差越大,数据的离散程度越大;标准差和方程为0时,样本各数据全相等,数据没有离散性;方差与原始数据单位不同,解决实际问题时,多采用标准差.
16、
已知函数f(x)=ex﹣ax,(e为自然对数的底数). (Ⅰ)讨论f(x)的单调性;
(Ⅱ)若对任意实数x恒有f(x)≥0,求实数a的取值范围.
解:(Ⅰ)f(x)=ex﹣ax,f′(x)=ex﹣a, 当a≤0时,f′(x)>0,则f(x)在R上单调递增;
当a>0时,令f′(x)=ex﹣a=0,得x=lna,
则在(﹣∞,lna]上单调递减,在(lna,+∞)上单调递增;
(Ⅱ)由f(x)=ex﹣ax,f'(x)=ex﹣a,
若a<0,则f'(x)>0,函数f(x)单调递增,
当x趋近于负无穷大时,f(x)趋近于负无穷大;
当x趋近于正无穷大时,f(x)趋近于正无穷大,
故a<0不满足条件.
若a=0,f(x)=ex≥0恒成立,满足条件.
若a>0,由f'(x)=0,得x=lna,
当x<lna时,f'(x)<0;当x>lna时,f'(x)>0,
所以函数f(x)在(﹣∞,lna)上单调递减,在(lna,+∞)上单调递增,
所以函数f(x)在x=lna处取得极小值f(lna)=elna﹣a•lna=a﹣a•lna,
由f(lna)≥0得a﹣a•lna≥0,
解得0<a≤e.
综上,满足f(x)≥0恒成立时实数a的取值范围是[0,e]
(Ⅰ)求出函数的导数,通过讨论a得到范围,求出函数的单调区间即可;(Ⅱ)由f(x)=ex﹣ax﹣a,f'(x)=ex﹣a,从而化恒成立问题为最值问题,讨论求实数a的取值范围.
【考点精析】关于本题考查的利用导数研究函数的单调性,需要了解一般的,函数的单调性与其导数的正负有如下关系: 在某个区间内,(1)如果,那么函数在这个区间单调递增;(2)如果,那么函数在这个区间单调递减才能得出正确答案.
17、
已知椭圆C: =1(a>b>0)的上顶点为(0,2),且离心率为 . (Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)从椭圆C上一点M向圆x2+y2=1上引两条切线,切点分别为A、B,当直线AB分别与x轴、y轴交于P、Q两点时,求|PQ|的最小值.
解:(Ⅰ)∵椭圆C: =1(a>b>0)的上顶点为(0,2),且离心率为 , ∴ ,解得a=6,b=2,
∴椭圆C的方程为 .
(Ⅱ)设切点为(x0 , y0),
当切线斜率存在时,设切线方程为y﹣y0=k(x﹣x0),
∵k=﹣ ,∴切线方程为y﹣y0=﹣ (x﹣x0),∴ ,
当k不存在时,切点坐标为(±r,0),对应切线方程为x=±r,
符合 ,
综上知切线方程为 ,
设点M(xM , yM),MA,MB是圆x2+y2=1的切线,切点A(x1 , y1),B(x2 , y2),
过点A的圆的切线为x1x+y1y=1,
过点B的圆的切线为x2x+y2y=1,
∵两切线都过M点,∴x1xM+y1yM=1,x2xM+y2yM=1,
∴切点弦AB的方程为xMx+yMy=1,
由题意知xMyM≠0,
∴P( ,0),Q(0, ),
∴|PQ|2= =( )( + )
=
≥ = ,
当且仅当 时,取等号,
∴|PQ|≥ ,∴|PQ|的最小值为
(Ⅰ)由椭圆上顶点为(0,2),且离心率为 ,列出方程组,求出a=6,b=3,由此能求出椭圆C的方程.(Ⅱ)设切点为(x0 , y0),求出切线方程为 ,设点M(xM , yM),MA,MB是圆x2+y2=1的切线,求出切点弦AB的方程为xMx+yMy=1,由此能求出|PQ|的最小值.
【考点精析】本题主要考查了椭圆的标准方程的相关知识点,需要掌握椭圆标准方程焦点在x轴:,焦点在y轴:才能正确解答此题.
18、
如图所示,四棱锥P﹣ABCD的底面ABCD是边长为1的菱形,∠BCD=60°,E是CD的中点,PA⊥底面ABCD,PA=2. (Ⅰ)证明:平面PBE⊥平面PAB;
(Ⅱ)求二面角B﹣PE﹣D的余弦值.
证明:(Ⅰ)连结BD, ∵四棱锥P﹣ABCD的底面ABCD是边长为1的菱形,∠BCD=60°,
E是CD的中点,PA⊥底面ABCD,
∴BE⊥AB,PA⊥BE,
∵AB∩PA=A,∴BE⊥平面PAB,
∵BE⊂平面PBE,∴平面PBE⊥平面PAB.
解:(Ⅱ)由(Ⅰ)知BE⊥CD,又PA⊥底面ABCD,
以点E为坐标原点,EB所在直线为x轴,EC所在直线为y轴,
过点E垂直于平面ABCD的直线为z轴,建立空间直角坐标系,
则E(0,0,0),B( ,0,0),D(0,﹣ ,0),A( ,﹣1,2),
=(0,1,2), =( ,0,0), =(0,﹣ ,0), =( ,﹣1,2),
设平面BPE的法向量 =(x,y,z),
则 ,取y=2,得 =(0,2,﹣1),
设平面DPE的法向量 =(a,b,c),
则 ,取a=2 ,得 =(2 ,0,﹣ ),
设二面角B﹣PE﹣D的平面角为θ,
cosθ= = = .
∴二面角B﹣PE﹣D的余弦值为 .
(Ⅰ)连结BD,推导出BE⊥AB,PA⊥BE,从而BE⊥平面PAB,由此能证明平面PBE⊥平面PAB.(Ⅱ)以点E为坐标原点,EB所在直线为x轴,EC所在直线为y轴,过点E垂直于平面ABCD的直线为z轴,建立空间直角坐标系,利用向量法能求出二面角B﹣PE﹣D的余弦值.
【考点精析】关于本题考查的平面与平面垂直的判定,需要了解一个平面过另一个平面的垂线,则这两个平面垂直才能得出正确答案.
19、
已知圆C:x2+(y﹣1)2=9,直线l:x﹣my+m﹣2=0,且直线l与圆C相交于A、B两点. (Ⅰ)若|AB|=4 ,求直线l的倾斜角;
(Ⅱ)若点P(2,1)满足 = ,求直线l的方程.
解:(Ⅰ)若|AB|=4 ,则圆心到直线的距离为 =1, ∴ =1,∴m= ,
∴直线的斜率为 ,
∴直线l的倾斜角为30°或150°;
(Ⅱ)若点P(2,1)满足 = ,则P为AB的中点,
∵kCP=0,∴直线l的斜率不存在,
∴直线l的方程为x=2.
(Ⅰ)若|AB|=4 ,则圆心到直线的距离为 =1,利用点到直线的距离公式,建立方程,即可求直线l的倾斜角;(Ⅱ)若点P(2,1)满足 = ,则P为AB的中点,求出直线的斜率,即可求直线l的方程.
20、
从某校高一年级1000名学生中随机抽取100名测量身高,测量后发现被抽取的学生身高全部介于155厘米到195厘米之间,将测量结果分为八组:第一组[155,160),第二组[160,165),…,第八组[190,195),得到频率分布直方图如图所示. (Ⅰ)计算第三组的样本数;并估计该校高一年级1000名学生中身高在170厘米以下的人数;
(Ⅱ)估计被随机抽取的这100名学生身高的中位数、平均数.
解: (Ⅰ)由第三组的频率为:[1﹣5×(0.008+0.008+0.012+0.016+0.016+0.06)]÷2=0.2,
则其样本数为:0.2×100=20,
由5×(0.008+0.016)+0.2=0.32,
则该校高一年级1000名学生中身高在170厘米以下的人数约为:0.32×1000=320(人)
(Ⅱ)前四组的频率为:5×(0.008+0.016)+0.4=0.52,0.52﹣0.5=0.02,
则中位数在第四组中,由 =0.1,可得:175﹣0.1×5=174.5,
所以中位数为174.5 cm,
计算可得各组频数分别为:4,8,20,20,30,8,6,4,
平均数约为:(157.5×4+162.5×8+167.5×20+172.5×20+177.5×30+182.5×8+187.5×6+192.5×4)÷100=174.1(cm)
(Ⅰ)由频率分布直方图分析可得各数据段的频率,再由频率与频数的关系,可得频数.(Ⅱ)先求前四组的频率,进而可求中位数,计算可得各组频数,即可求解平均数.
【考点精析】利用频率分布直方图对题目进行判断即可得到答案,需要熟知频率分布表和频率分布直方图,是对相同数据的两种不同表达方式.用紧凑的表格改变数据的排列方式和构成形式,可展示数据的分布情况.通过作图既可以从数据中提取信息,又可以利用图形传递信息.
21、
设命题p:(x﹣2)2≤1,命题q:x2+(2a+1)x+a(a+1)≥0,若p是q的充分不必要条件,求实数a的取值范围.
解:命题p:(x﹣2)2≤1,解得1≤x≤3,记A=[1,3]. 命题q:x2+(2a+1)x+a(a+1)≥0,解得x≤﹣a﹣1,或x≥﹣a.记B=(﹣∞,﹣a﹣1]∪[﹣a,+∞).
∵p是q的充分不必要条件,∴3≤﹣a﹣1,或﹣a≤1,∴a≤﹣4,或a≥﹣1.
∴实数a的取值范围为(﹣∞,﹣4]∪[﹣1,+∞)
命题p:(x﹣2)2≤1,可得解集A=[1,3].命题q:x2+(2a+1)x+a(a+1)≥0,可得B=(﹣∞,﹣a﹣1]∪[﹣a,+∞).根据p是q的充分不必要条件,即可得出.
22、
现有6道题,其中3道甲类题,2道乙类题,张同学从中任取2道题解答.试求: (Ⅰ)所取的2道题都是甲类题的概率;
(Ⅱ)所取的2道题不是同一类题的概率.
解:设甲题为a1 , a2 , a3 , 乙题为b1 , b2 , 则基本事件空间为Ω={(a1 , b1)(a1 , b2)(b1 , b2)(a2 , b1)(a2 , b2)(a1 , a2)(a3 , b1)(a3 , b2)(a1 , a3)(a2 , a3)}
所以:
(Ⅰ)所取的2道题都是甲类题的事件有:
(a1 , a2)(a1 , a3)(a2 , a3)共3个,
故所取的2道题都是甲类题的概率
(Ⅱ)所取的2道题不是同一类题的事件有:
(a1 , b1)(a1 , b2)(a2 , b1)(a2 , b2)(a3 , b1)(a3 , b2)共6个;
故所取的2道题不是同一类题的概率
列出张同学从中任取2道题解答的全部基本事件个数, (Ⅰ)交所取的2道题都是甲类题的事件个数,代入概率公式,可得答案;(Ⅱ)所取的2道题不是同一类题的事件个数,代入概率公式,可得答案.