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 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 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0 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,