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2013年江苏卷数学试题及答案

 2013年江苏卷数学试题及答案
 2013年江苏卷数学试题及答案

2013·江苏卷(数学)

1. 函数y =3sin ????2x +π

4的最小正周期为________. 1.π [解析] 周期为T =2π

2

=π.

2. 设z =(2-i)2(i 为虚数单位),则复数z 的模为________.

2.5 [解析] 因为z =(2-i)2=4-4i +i 2=3-4i ,所以复数z 的模为5. 3. 双曲线x 216-y 2

9=1的两条渐近线的方程为________.

3.y =±34x [解析] 令x 216-y 29=0,得渐近线方程为y =±3

4

x .

4. 集合{-1,0,1}共有________个子集.

4.8 [解析] 集合{-1,0,1}共有3个元素,故子集的个数为8. 5. 如图1-1是一个算法的流程图,则输出的n 的值是________.

图1-1

5.3 [解析] 逐一代入可得

当a =26>20时,n =3,故最后输出3.

6. 抽样统计甲、乙两位射击运动员的5次训练成绩(单位:环),结果如下:

6.2 [解析] 由题知x 甲=15(87+91+90+89+93)=90,s 2甲=1

5

(9+1+0+1+9)=4;x 乙

=15(89+90+91+88+92)=90,s 2乙=15

(1+0+1+4+4)=2,所以s 2甲>s 2乙,故答案为2. 7. 现有某类病毒记作X m Y n ,其中正整数m ,n (m ≤7,n ≤9)可以任意选取,则m ,n 都取到奇数的概率为________.

7.

20

63

[解析] 基本事件共有7×9=63种,m 可以取1,3,5,7,n 可以取1,3,5,7,9.所以m ,n 都取到奇数共有20种,故所求概率为20

63

.

8. 如图1-1,在三棱柱A 1B 1C 1-ABC 中,D ,E ,F 分别是AB ,AC ,AA 1的中点,设三棱锥F -ADE 的体积为V 1,三棱柱A 1B 1C 1-ABC 的体积为V 2,则V 1∶V 2=________.

图1-1

8.1∶24 [解析] 设三棱柱的底面积为S ,高为h ,则V 2=Sh ,又D ,E ,F 分别为AB ,AC ,AA 1的中点,所以S △AED =14S ,且三棱锥F -ADE 的高为12h ,故V 1=13S △AED ·12h =13·14S ·

1

2h =1

24

Sh ,所以V 1∶V 2=1∶24. 9. 抛物线y =x 2在x =1处的切线与两坐标轴围成的三角形区域为D (包含三角形内部与边界).若点P (x ,y )是区域D 内的任意一点,则x +2y 的取值范围是________.

9.?

???-2,1

2 [解析] 由y =x 2得y ′=2x ,则在点x =1处的切线斜率k =2×1=2,切线方程为y -1=2(x -1),即2x -y -1=0.在平面直角坐标系中作出可行域,如图阴影部分所示,则A (0,-1),B ????12,0.

作直线l 0:x +2y =0.

当平移直线l 0至点A 时,z min =0+2(-1)=-2; 当平移直线l 0至点B 时,z max =12+2×0=1

2.

故x +2y 的取值范围是?

???-2,1

2. 10. 设D ,E 分别是△ABC 的边AB ,BC 上的点,AD =12AB ,BE =23BC .若DE →=λ1AB →

λ2AC →

(λ1,λ2为实数),则λ1+λ2的值为________.

10.12 [解析] 如图所示,DE →=BE →-BD →=23BC →-12BA →=23(AC →-AB →)+12AB →

=????12-23AB →+23AC →,

又DE →=λ1AB →+λ2AC →,且AB →与AC →

不共线, 所以λ1=12-23,λ2=2

3,

即λ1+λ2=1

2

.

11. 已知f (x )是定义在上的奇函数.当x >0时,f (x )=x 2-4x ,则不等式f (x )>x 的解集用区间表示为________.

11.(-5,0)∪(5,+∞) [解析] 设x <0,则-x >0.因为f (x )是奇函数,所以f (x )=-f (-x )=-(x 2+4x ).

又f (0)=0,于是不等式f (x )>x 等价于

?

????x ≥0,x 2-4x >x 或?????x <0,-(x 2+4x )>x . 解得x >5或-5

故不等式的解集为(-5,0)∪(5,+∞).

12. 在平面直角坐标系xOy 中,椭圆C 的标准方程为x 2a 2+y 2

b 2=1(a >0,b >0),右焦点为

F ,右准线为l ,短轴的一个端点为B .设原点到直线BF 的距离为d 1,F 到l 的距离为d 2.若d 2=6d 1,则椭圆C 的离心率为________.

12.33 [解析] 由题意知F (c ,0),l :x =a 2c ,不妨设B (0,b ),则直线BF :x c +y

b =1,

即bx +cy -bc =0.

于是d 1=|-bc |b 2+c

2=bc

a ,

d 2=a 2

c -c =a 2-c 2c =b 2c .

由d 2=6d 1,得????b 2c 2

=6????bc a 2

, 化简得6c 4+a 2c 2-a 4=0, 即6e 4+e 2-1=0,

解得e 2=13或e 2=-1

2(舍去),

故e =

33,故椭圆C 的离心率为33

. 13. 在平面直角坐标系xOy 中,设定点A (a ,a ),P 是函数y =1

x (x >0)图像上一动点.若

点P ,A 之间的最短距离为2 2,则满足条件的实数a 的所有值为________.

13.-1,10 [解析] 由题意知,若a <0,则a =-1满足题意;若a >0,则圆(x -a )2

+(y -a )2=8与y =1

x

(x >0)相切.联立方程,消去y 得

x 2-2ax +a 2+1x 2-2a

x +a 2=8,

即????x +1x 2

-2a ????x +1

x +2a 2-10=0. 令Δ=0得(2a )2-4(2a 2-10)=0.(*) 解得a =10. 此时方程(*)的解为x =

10±6

2

,满足题意. 综上,实数a 的所有值为-1,10.

14. 在正项等比数列{a n }中,a 5=1

2,a 6+a 7=3. 则满足a 1+a 2+…+a n >a 1a 2…a n 的最

大正整数n 的值为________.

14.12 [解析] 设{a n }的公比为q .由a 5=12及a 5(q +q 2)=3得q =2,所以a 1=1

32

,所以

a 6=1,a 1a 2…a 11=a 116=1,此时a 1+a 2+…+a 11>1.又a 1+a 2+…+a 12=27

1

32

,a 1a 2…a 12=26<27-

132,所以a 1a 2…a 12>a 1a 2…a 12,但a 1+a 2+…+a 13=28-1

32

,a 1a 2…a 13=26·27=25·28>28-1

32

,所以a 1+a 2+…+a 13

15. 已知=(cos α,sin α),=(cos β,sin β),0<β<α<π. (1)若|-|=2,求证:;

(2)设=(0,1),若+=,求α,β的值.

15.解:(1)由题意得|-=,即(-)=-+2=2. 又因为====,所以-=,即=,故

(2)因为+=(cos α+cos β,sin α+sin β)=(0,1),

所以?

????cos α+cos β=0,sin α+sin β=1,

由此得,cos α=cos(π-β),由0<β<π,得0<π-β<π,

又0<α<π,故α=π-β.代入sin α+sin β=1得,sin α=sin β=12,而α>β,所以α=5π6,

β=π

6

. 16., 如图1-2,在三棱锥S -ABC 中,平面SAB ⊥平面SBC ,AB ⊥BC ,AS =AB .过A 作AF ⊥SB ,垂足为F ,点E ,G 分别是棱SA ,SC 的中点.

求证:(1)平面EFG ∥平面ABC ; (2)BC ⊥SA .

图1-2

16.证明:(1)因为AS=AB,AF⊥SB,垂足为F,所以F是SB的中点.又因为E是SA 的中点,所以EF∥AB.

因为EF?平面ABC,AB?平面ABC,

所以EF∥平面ABC.

同理EG∥平面ABC.又EF∩EG=E,

所以平面EFG∥平面ABC.

(2)因为平面SAB⊥平面SBC,且交线为SB,

又AF?平面SAB,AF⊥SB,

所以AF⊥平面SBC.

因为BC?平面SBC,所以AF⊥BC.

又因为AB⊥BC,AF∩AB=A,AF,AB?平面SAB,所以BC⊥平面SAB.

因为SA?平面SAB,所以BC⊥SA.

17.如图1-3,在平面直角坐标系xOy中,点A(0,3),直线l:y=2x-4.设圆C的半径为1,圆心在l上.

(1)若圆心C也在直线y=x-1上,过点A作圆C的切线,求切线的方程;

(2)若圆C上存在点M,使MA=2MO,求圆心C的横坐标a的取值范围.

图1-3

17.解:(1)由题设,圆心C是直线y=2x-4和y=x-1的交点,解得点C(3,2),于是切线的斜率必存在.设过A(0,3)的圆C的切线方程为y=kx+3.

由题意,|3k+1|

k2+1

=1,解得k=0或-

3

4,

故所求切线方程为y=3或3x+4y-12=0.

(2)因为圆心在直线y=2x-4上,所以圆C的方程为

(x-a)2+[y-2(a-2)]2=1.

设点M(x,y),因为MA=2MO,

所以x2+(y-3)2=2 x2+y2,

化简得x2+y2+2y-3=0,即x2+(y+1)2=4,

所以点M在以D(0,-1)为圆心,2为半径的圆上.

由题意,点M(x,y)在圆C上,所以圆C与圆D有公共点,则|2-1|≤CD≤2+1,

即1≤a2+(2a-3)2≤3.

由5a 2-12a +8≥0,得a ∈; 由5a 2-12a ≤0,得0≤a ≤

125

. 所以点C 的横坐标a 的取值范围为?

???0,125. 18. 如图1-4,游客从某旅游景区的景点A 处下山至C 处有两种路径.一种是从A

沿直线步行到C ,另一种是先从A 沿索道乘缆车到B ,然后从B 沿直线步行到C .

现有甲、乙两位游客从A 处下山,甲沿AC 匀速步行,速度为50 m/min.在甲出发2 min 后,乙从A 乘缆车到B ,在B 处停留1 min 后,再从B 匀速步行到C .假设缆车匀速直线运动的速度为130 m/min ,山路AC 长为1 260 m ,经测量,cos A =1213,cos C =3

5

.

(1)求索道AB 的长;

(2)问乙出发多少分钟后,乙在缆车上与甲的距离最短?

(3)为使两位游客在C 处互相等待的时间不超过3分钟,乙步行的速度应控制在什么范围内?

图1-4

18.解:(1)在△ABC 中,因为cos A =1213,cos C =3

5,

所以sin A =513,sin C =4

5,

从而sin B =sin[π-(A +C )]

=sin(A +C )

=sin A cos C +cos A sin C =513×35+1213×45=6365. 由正弦定理AB sin C =AC

sin B

,得

AB =AC sin B ×sin C =1 2606365

×45

=1 040(m).

所以索道AB 的长为1 040 m.

(2)假设乙出发t 分钟后,甲、乙两游客距离为d ,此时,甲行走了(100+50t )m ,乙距离A 处130t m ,所以由余弦定理得

d 2=(100+50t )2+(130t )2-2×130t ×(100+50t )×12

13=200(37t 2-70t +50).

因为0≤t ≤1 040

130

,即0≤t ≤8,

故当t =35

37(min)时,甲、乙两游客距离最短.

(3)由正弦定理BC sin A =AC

sin B

,得

BC =AC sin B ×sin A =1 2606365

×513

=500(m).

乙从B 出发时,甲已走了50×(2+8+1)=550(m),还需走710 m 才能到达C . 设乙步行的速度为v m/min ,由题意得-3≤500v -71050≤3,解得1 25043≤v ≤625

14,

所以为使两位游客在C 处互相等待的时间不超过3分钟,乙步行的速度应控制在

????1 25043

,62514(单位:m/min)范围内.

19. 设{a n }是首项为a ,公差为d 的等差数列(d ≠0),S n 是其前n 项的和.记b n =nS n n 2+c ,

n ∈*,其中c 为实数.

(1)若c =0,且b 1,b 2,b 4成等比数列,证明:S nk =n 2S k (k ,n ∈*); (2)若{b n }是等差数列,证明:c =0.

19.解:由题设,S n =na +

n (n -1)

2

d . (1)由c =0,得b n =S n

n =a +n -12d .又因为b 1,b 2,b 4成等比数列,所以b 22=b 1b 4

, 即????a +d 22

=a ???

?a +3

2d , 化简得d 2-2ad =0.因为d ≠0,所以d =2a . 因此,对于所有的m ∈,有S m =m 2a .

从而对于所有的k ,n ∈,有S nk =(nk )2a =n 2k 2a =n 2S k .

(2)设数列{b n }的公差是d 1,则b n =b 1+(n -1)d 1,即nS n

n 2+c =b 1+(n -1)d 1,n ∈,

代入S n 的表达式,整理得,对于所有的n ∈,有

????d 1-12d n 3+?

???b 1-d 1-a +12d n 2+cd 1n =c (d 1-b 1).

令A =d 1-12d ,B =b 1-d 1-a +1

2d ,D =c (d 1-b 1),则对于所有的n ∈,有

An 3+Bn 2+cd 1n =D (*).

在(*)式中分别取n =1,2,3,4,得

A +

B +cd 1=8A +4B +2cd 1=27A +9B +3cd 1=64A +16B +4cd 1,

从而有

????

?7A +3B +cd 1=0,①19A +5B +cd 1=0,②21A +5B +cd 1=0,③

由②,③得A =0,cd 1=-5B ,代入方程①,得B =0,从而cd 1=0. 即d 1-12d =0,b 1-d 1-a +1

2

d =0,cd 1=0.

若d 1=0,则由d 1-1

2

d =0得d =0,与题设矛盾,所以d 1≠0.

又因为cd 1=0,所以c =0.

20. 设函数f (x )=ln x -ax ,g (x )=e x -ax ,其中a 为实数. (1)若f (x )在(1,+∞)上是单调减函数,且g (x )在(1,+∞)上有最小值,求a 的取值范围; (2)若g (x )在(-1,+∞)上是单调增函数,试求f (x )的零点个数,并证明你的结论. 20.解:(1)令f ′(x )=1

x -a =1-ax x <0,考虑到f (x )的定义域为(0,+∞),故a >0,进而

解得x >a -

1,即f (x )在(a -

1,+∞)上是单调减函数.同理,f (x )在(0,a -

1) 上是单调增函数.由

于f (x )在(1,+∞)上是单调减函数,故(1,+∞)?(a -1,+∞),从而a -

1≤1,即a ≥1.令g ′(x )=e x -a =0,得x =ln a .当x ln a 时,g ′(x )>0.又g (x )在(1,+∞)上有最小值,所以ln a >1,即a >e.

综上,有a ∈(e ,+∞).

(2)当a ≤0时,g (x )必为单调增函数;当a >0时,令g ′(x )=e x -a >0,

解得a ln a ,因为g (x )在(-1,+∞)上是单调增函数,类似(1)有ln a ≤-1,

即0

1.

结合上述两种情况,有a ≤e -

1.

(i)当a =0时,由f (1)=0以及f ′(x )=1

x

>0,得f (x )存在唯一的零点;

(ii)当a <0时,由于f (e a )=a -a e a =a (1-e a )<0,f (1)=-a >0,且函数f (x )在[e a ,1]上的图像不间断,所以f (x )在(e a ,1)上存在零点.

另外,当x >0时,f ′(x )=1

x -a >0,故f (x )在(0,+∞)上是单调增函数,所以f (x )只有一

个零点.

(iii)当0

-1

时,令f ′(x )=1x

-a =0,解得x =a -1.当00,当x >a -

1时,

f ′(x )<0,所以,x =a -

1是f (x )的最大值点,且最大值为f (a -

1)=-ln a -1.

①当-ln a -1=0,即a =e -

1时,f (x )有一个零点x =e.

②当-ln a -1>0,即0

1时,f (x )有两个零点.

实际上,对于00,且函数f (x )在[e -1,a -

1]

上的图像不间断,所以f (x )在(e -1,a -

1)上存在零点.

另外,当x ∈(0,a -1)时,f ′(x )=1x -a >0,故f (x )在(0,a -

1)上是单调增函数,所以f (x )在

(0,a -

1)上只有一个零点.

下面考虑f (x )在(a -1,+∞)上的情况,先证f (e a -1)=a (a -2-e a -

1)<0,为此,我们要证明:当x >e 时,e x >x 2,设h (x )=e x -x 2,则h ′(x )=e x -2x ,再设l (x )=h ′(x )=e x -2x ,则l ′(x )=e x

-2.

当x>1时,l′(x)=e x-2>e-2>0,所以l(x)=h′(x)在(1,+∞)上是单调增函数.故当x>2时,h′(x)=e x-2x>h′(2)=e2-4>0,

从而h(x)在(2,+∞)上是单调增函数,进而当x>e时,h(x)=e x-x2>h(e)=e e-e2>0,即当x>e时,e x>x2.

当0e时,f(e a-1)=a-1-a e a-1=a(a-2-e a-1)<0,

又f(a-1)>0,且函数f(x)在[a-1,e a-1]上的图像不间断,所以f(x)在(a-1,e a-1)上存在零点.

又当x>a-1时,f′(x)=1

x-a<0,

故f(x)在(a-1,+∞)上是单调减函数,所以f(x)在(a-1,+∞)上只有一个零点.

综合(i)(ii)(iii),当a≤0或a=e-1时,f(x)的零点个数为1,

当0

21.A.[选修4-1:几何证明选讲]

如图1-1所示,AB和BC分别与圆O相切于点D,C,AC经过圆心O,且BC=2OC. 求证:AC=2AD.

图1-1

证明:联结OD,因为AB和BC分别与圆O相切于点D,C,

所以∠ADO=∠ACB=90°.

又因为∠A =∠A ,所以Rt △ADO ∽Rt △ACB , 所以BC OD =AC AD

.

又BC =2OC =2OD . 故AC =2AD .

B .[选修4-2:矩阵与变换]

已知矩阵=,=1,0) 2,6),求矩阵-

1

解:设矩阵的逆矩阵为a,c ) b,d ), 则-1,0) 0,2)a,c ) b,d )=1,0) 0,1). 即-a,2c ) -b,2d )=1,0) 0,1), 故a =-1,b =0,c =0,d =1

2

从而的逆矩阵为-

1=?????

?

??

-1 0 0,12))).

所以-

1=?????

?

??

-1 0 0,12)))1,0) 2,6)=-1,0) -2,3).

C .[选修4-4:坐标系与参数方程]

在平面直角坐标系xOy 中,直线l 的参数方程为?

????x =t +1,

y =2t (t 为参数),曲线C 的参数方

程为?

????x =2tan 2θ,

y =2tan θ(θ为参数),试求直线l 和曲线C 的普通方程,并求出它们的公共点的坐标.

解:因为直线l 的参数方程为?

????x =t +1,

y =2t (t 为参数),由x =t +1得t =x -1,代入y =2t ,

得到直线l 的普通方程为2x -y -2=0.

同理得到曲线C 的普通方程为y 2=2x .

联立方程组?????y =2(x -1),y 2=2x ,

解得公共点的坐标为(2,2),1

2,-1.

D .[选修4-5:不等式选讲]

已知a ≥b >0,求证:2a 3-b 3≥2ab 2-a 2b .

证明:2a 3-b 3-(2ab 2-a 2b )=2a (a 2-b 2)+b (a 2-b 2)=(a 2-b 2)(2a +b )=(a -b )(a +b )(2a +b ).

因为a ≥b >0,所以a -b ≥0,a +b >0,2a +b >0. 从而(a -b )(a +b )(2a +b )≥0,即2a 3-b 3≥2ab 2-a 2b .

22. 如图1-2所示,在直三棱柱A 1B 1C 1-ABC 中,AB ⊥AC ,AB =AC =2,A 1A =4,点D 是BC 的中点.

(1)求异面直线A 1B 与C 1D 所成角的余弦值;

(2)求平面ADC 1与平面ABA 1所成二面角的正弦值.

图1-2

22.解:(1)以A 为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系A -xyz ,则A (0,0,0),B (2,0,0),C (0,2,0),D (1,1,0),A 1(0,0,4),

C 1(0,2,4),所以A 1B →=(2,0,-4),C 1

D →

=(1,-1,-4).

因为cos 〈A 1B →,C 1D →

〉=A 1B →·C 1D →|A 1B →||C 1D →|=1820×18=31010,所以异面直线A 1B 与C 1D 所成

角的余弦值为310

10

.

(2)设平面ADC 1的法向量为1=(x ,y ,z ),因为AD →=(1,1,0),AC 1→=(0,2,4),所以·AD →

=0,·AC 1→=0,即x +y =0且y +2z =0,取z =1,得x =2,y =-2,所以,=(2,-2,1)是平面ADC 1的一个法向量.取平面AA 1B 的一个法向量为=(0,1,0),设平面ADC 1与平面ABA 1所成二面角的大小为θ.

由|cos θ|=

n 1·n 2

|n 1||n 2|=29×1=23

,得sin θ=53. 因此,平面ADC 1与平面ABA 1所成二面角的正弦值为

5

3

. 23. 设数列{a n }:1,-2,-2,3,3,3,-4,-4,-4,-4,…,(-1)k -

1k ,…,(-1)k -

1k ,k 个…,即当(k -1)k 2

(k ∈*)时,a n =(-1)k -

1k .记S n =a 1+a 2+…+a n (n ∈*).对于l ∈*,定义集合P l ={n |S n

是a n 的整数倍,n ∈*,且1≤n ≤l }.

(1)求集合P 11中元素的个数; (2)求集合P 2 000中元素的个数.

23.解:(1)由数列{a n }的定义得a 1=1,a 2=-2,a 3=-2,a 4=3,a 5=3,a 6=3,a 7

=-4,a 8=-4,a 9=-4,a 10=-4,a 11=5,所以S 1=1,S 2=-1,S 3=-3,S 4=0,S 5=3,S 6=6,S 7=2,S 8=-2,S 9=-6,S 10=-10,S 11=-5,从而S 1=a 1,S 4=0×a 4,S 5

=a5,S6=2a6,S11=-a11,所以集合P11中元素的个数为5.

(2)先证:S i(2i+1)=-i(2i+1)(i∈*).

事实上,①当i=1时,S i(2i+1)=S3=-3,-i(2i+1)=-3,故原等式成立;

②假设i=m时成立,即S m(2m+1)=-m(2m+1),

则i=m+1时,S(m+1)(2m+3)=S m(2m+1)+(2m+1)2-(2m+2)2=-m(2m+1)-4m-3=-(2m2+5m+3)=-(m+1)(2m+3).

综合①②可得S i(2i+1)=-i(2i+1).于是S(i+1)(2i+1)=S i(2i+1)+(2i+1)2=-i(2i+1)+(2i+1)2=(2i+1)(i+1).

由上可知S i(2i+1)是2i+1的倍数,而a i(2i+1)+j=2i+1(j=1,2,…,2i+1),所以S i(2i+1)=S i(2i+1)+j(2i+1)是a i(2i+1)+j(j=1,2,…,2i+1)的倍数,又S(i+1)(2i+1)=(i+1)(2i+1)不是+j

2i+2的倍数.而a(i+1)(2i+1)+j=-(2i+2)(j=1,2,…,2i+2),所以S(i+1)(2i+1)+j=S(i+1)(2i+1)-j(2i+2)=(2i+1)(i+1)-j(2i+2)不是a(i+1)(2i+1)+j(j=1,2,…,2i+2)的倍数,故当l=i(2i +1)时,集合P l中元素的个数为1+3+…+(2i-1)=i2,

于是,当l=i(2i+1)+j(1≤j≤2i+1)时,集合P l中元素的个数为i2+j.

又2 000=31×(2×31+1)+47.

故集合P2 000中元素的个数为312+47=1 008.

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