11A.△DMN是等腰三角形B.在△DMN内总存在与平面BCC1B1垂直的线段C.三棱锥A1−DMN的体积是三棱柱ABC−A1B1C1的体积的18D.cos∠MDN∈[15,12]【答案】A,B,D【考点】棱柱的结构特征【解析】【解答】对于A选项,依题意可知BM=C1N、D是AA1的中点、AB=A1C1,所以直角梯形ABMD和直角梯形A1C1ND全等(当BM=C1N=0,即B和M重合、C1和N重合时是全等的三角形),所以MD=ND,所以△DMN是等腰三角形,A选项正确.对于B选项,设E,F分别是BC,MN的中点,连接DF,EF,AE,由于EF//BM//CN//AD,且EF=BM+CN2=AD,所以四边形AEFD是平行四边形,所以AE//DF,由于在正三棱柱中,平面ABC⊥平面BCC1B1,两个平面的交线为BC,且等边三角形ABC中,AE⊥BC,所以AE⊥平面BCC1B1,所以DF⊥平面BCC1B1,所以B选项正确.对于C选项,设正三棱柱的边长为1,所以正三棱柱ABC−A1B1C1的体积为12×1×1×sinπ3×1=34.根据正三棱柱的性质可知M到平面ACC1A1的距离等于B到平面ACC1A1的距离,结合等边三角形的性质可知这个距离为32,
12所以VA1−DMN=VM−A1DN=13×(12×12×1)×32=324,所以三棱锥A1−DMN的体积是三棱柱ABC−A1B1C1的体积的16,C选项错误.对于D选项,设BM=C1N=x(0≤x≤1),则MD=ND=(12−x)2+12=x2−x+54,MN=(1−x−x)2+12=4x2−4x+2,由余弦定理得cos∠MDN=x2−x+54+x2−x+54−(4x2−4x+2)2(x2−x+54)=−2x2+2x+122(x2−x+54)=−2x2+2x+122x2−2x+52=−(2x2−2x+52)+32x2−2x+52=−1+32x2−2x+52=−1+32(x−12)2+2,由于0≤x≤1,所以2(x−12)2+2∈[2,52],3(x−12)2+2∈[65,32],−1+3(x−12)2+2∈[15,12],所以D选项正确.故答案为:ABD【分析】根据正三棱柱的结构特征,逐项进行分析,可得答案。三、填空题13.已知直线x=1是函数f(x)=sin(ωx+π6)(ω>0)的一条对称轴,写出ω的一个可能值为________.【答案】π3(答案不唯一,形如π3+kπ,k∈N都可以)【考点】正弦函数的奇偶性与对称性【解析】【解答】解:因为直线x=1是函数f(x)=sin(ωx+π6)(ω>0)的一条对称轴,所以ω+π6=π2+kπ,k∈N,即ω=π3+kπ,k∈N.
13故答案为:π3(答案不唯一,形如π3+kπ,k∈N都可以).【分析】利用x = 1是函数的对称轴,列出关系式,即可得到结果.14.已知随机变量X,Y满足X∼B(6,16),Y=3X+1,E(Y)=________.【答案】4【考点】离散型随机变量的期望与方差【解析】【解答】解:因为随机变量X满足X∼B(6,16),所以E(X)=6×16=1,又因Y=3X+1,所以E(Y)=3E(X)+1=4.故答案为:4.【分析】由随机变量X∼B(6,16),先求出E (X)=1,再由变量Y=3X+1,得E(Y)=3E(X)的值。15.已知(x+ax)(2x−1x)5的展开式中的各项系数的和为2,则该展开式中的常数项为________.【答案】40【考点】二项式定理【解析】【解答】令x=1可得(1+a)(2−1)5=2,即a=1,则(x+ax)(2x−1x)5x(2x−1x)5+1x(2x−1x)5,分别求出(2x−1x)5的展开式中的含1x和x和的项的系数分别为-40,80,所以展开式中的常数项为40.【分析】先求出a的值,再把(2x−1x)5按照二项式定理展开,可得 (x+ax)(2x−1x)5的展开式中常数项.16.已知扇形AOB半径为1,∠AOB=120°,弧AB上的点P满足OP=λOA+μOB(λ,μ∈R),则λ+μ的最大值是________;PA⋅PB最小值是________.【答案】2;−12【考点】平面向量数量积的运算,三角函数中的恒等变换应用【解析】【解答】以OB为x轴,过O作OB的垂线作y轴,建立平面直角坐标系,
14O(0,0),B(1,0),A(−12,32),P(cosθ,sinθ),θ∈[0,2π3],则(cosθ,sinθ)=λ(−12,32)+μ(1,0),所以{cosθ=−λ2+μsinθ=32λ,所以{λ=233sinθμ=33sinθ+cosθ,λ+μ=3sinθ+cosθ=2(32sinθ+12cosθ)=2sin(θ+π6),因为θ∈[0,2π3],所以θ+π6∈[π6,5π6],所以当θ+π6=π2,即θ=π3时,λ+μ取得最大值2.所以PA⋅PB=(−12−cosθ,32−sinθ)⋅(1−cosθ,−sinθ)=−12−12cosθ+cos2θ−32sinθ+sin2θ=12−(12cosθ+32sinθ)=12−sin(θ+π6),因为θ∈[0,2π3],所以θ+π6∈[π6,5π6],所以当θ+π6=π2,即θ=π3时,PA⋅PB取得最小值−12.故答案为:2;−12.【分析】建立坐标系,设∠BOP=θ,用θ表示出P点坐标,得出λ+μ及PA⋅PB关于θ的表达式,根据θ的范围和三角函数的性质得出答案.四、解答题17.在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且sin2A+sin2B−sin2C=sinA⋅sinB(1)求C;(2)若△ABC的面积为103,D为AC的中点,求BD的最小值.【答案】(1)由sin2A+sin2B−sin2C=sinA⋅sinB及正弦定理可得:a2+b2−c2=ab∴cosC=a2+b2−c22ab=12∵C∈(0,π)∴C=π3(2)由题意知S△ABC=12absinC=12ab⋅32=103,得ab=40.
15由余弦定理得BD2=a2+b24−abcosC=a2+b24−12ab≥2a⋅b2−12ab=12ab=20,当且仅当a=12b且ab=40,即a=25,b=45时取等号,所以BD的最小值为25.【考点】正弦定理,余弦定理【解析】【分析】( 1 )利用正弦定理化简已知条件,然后通过余弦定理求解角C的大小;(2)利用三角形的面积公式和余弦定理及不等式的应用求出结果.18.已知正项数列{an}的前n项和为Sn,对n∈N∗有2Sn=an2+an.(1)求数列{an}的通项公式;(2)若bn=2an+an,求{bn}的前项和Tn.【答案】(1)∵2Sn=an2+an,①∴当n=1时,2a1=a12+a1,解得a1=1;当n≥2时,2Sn−1=an−12+an−1,②由①−②得2an=an2+an−(an−12+an−1),化为(an+an−1)(an−an−1−1)=0,∵∀n∈N∗有an>0,∴an−an−1=1.数列{an}是以首项为1,公差为1的等差数列.∴an=1+(n−1)=n.∴an=n.(2)由(1)得an=n∵bn=2an+an,∴bn=2n+n,∴Tn=21+1+22+2+23+3+⋯+2n+n=21+22+23+⋯+2n+1+2+3+⋯+n=21×(1−2n)1−2+(1+n)n2=2n+1−2+(1+n)n2.【考点】数列的求和,数列递推式【解析】【分析】(1)当n=1时计算可知a1=1,当n≥2时通过作差整理可知数列 {an} 是以首项为1,公差为1的等差数列,进而计算可得结论;(2)通过(1)可知bn=2n+n,进而利用错位相减法计算即得结论. 19.如图,矩形ABCD中,AB=2,BC=1,E为CD的中点,把ΔADE沿AE翻折,满足AD⊥BE.
16(1)求证:平面ADE⊥平面ABCE;(2)求二面角E−AC−D的余弦值.【答案】(1)证明:由已知可得AE=BE=2,AB=2,在△ABE中,满足AE2+BE2=AB2∴BE⊥AE∵AD⊥BE,且AD∩AE=A,AD、AE⊂平面ADE,∴BE⊥平面DAE又BE⊂平面ABCE,∴平面ADE⊥平面ABCE.(2)解:法一:(几何法)如图所示,连接AC,取AE中点O,连接DO,∴DO⊥AE,过O作OQ⊥AC交AC于Q点,连接OQ、DQ,∵平面ADE⊥平面ABCE,AE=平面ADE∩平面ABCE,∴DO⊥平面ABCE,∴DO⊥AC,又DO∩OQ=O,∴AC⊥平面DOQ,∴AC⊥DQ,所以∠DQO即为所求的二面角的平面角,由cos∠EAC=(2)2+(5)2−122×2×5=31010,∴DO=22,OQ=|AO|sin∠EAC=22×1010=510,又tan∠DQO=DOOQ=22510=10,∴cos∠DQO=1111∴二面角E−AC−D的余弦值为1111.法二:(向量法)取AE的中点O,连接DO∵AD=DE∴DO⊥AE∵平面ADE⊥平面ABCE,AE=平面ADE∩平面ABCE,
17∴DO⊥平面ABCE,如图所示,以E为坐标原点,以EA,EB分别为x,y轴,过E作DO的平行线为z轴,建立空间直角坐标系,则A(2,0,0),C(−22,22,0),D(22,0,22)∴AC=(−322,22,0),AD=(−22,0,22)设m=(x,y,z)为平面DAC的法向量,有{m⋅AC=0m⋅AD=0⇒{−322x+22y=0−22x+22z=0不妨令x=1,则y=3,z=1,∴m=(1,3,1),而平面AEC的其中一个法向量显然为n=(0,0,1)cos〈m,n〉=m⋅n|m||n|=1111二面角E−AC−D的余弦值为1111.【考点】平面与平面垂直的判定,用空间向量求平面间的夹角【解析】【分析】(1)根据勾股定理可证得BE⊥AE,得BE⊥ 平面 DAE,根据面面垂直的判定定理可得平面 ADE⊥ 平面 ABCE ;(2)法一:(几何法)如图所示,连接 AC ,取 AE 中点 O ,连接 DO ,得DO⊥AE , ∠DQO 即为所求的二面角的平面角,cos∠EAC=(2)2+(5)2−122×2×5=31010 ;法二:(向量法)以 EA , EB 分别为 x , y 轴,过 E 作 DO 的平行线为 z 轴,建立空间直角坐标系,求出平面 DAC 的法向量和平面 AEC 的其中一个法向量,利用向量法可求出二面角 E−AC−D 的余弦值. 20.足不出户,手机下单,送菜到家,轻松逛起手机“菜市场”,拎起手机“菜篮子”,省心又省力.某手机App(应用程序)公司为了了解居民使用这款App使用者的人数及满意度,对一大型小区居民开展5个月的调查活动,从使用这款App的人数的满意度统计数据如下:月份12345不满意的人数1201051009580
18(1)请利用所给数据求不满意人数y与月份x之间的回归直线方程y=bx+a,并预测该小区10月份的对这款App不满意人数:(2)工作人员发现使用这款App居民的年龄X近似服从正态分布N(35,42),求P(276.635,根据临界值可得,有99%的把握认为是否使用这款App与性别有关【考点】线性回归方程,独立性检验的基本思想
19【解析】【分析】(1)由表中的数据可知, x=1+2+3+4+55=3 ,y=120+105+100+95+805=100 ,根据公式求出b^,a^,即可求出回归直线方程,令 x=10,可求出小区10月份的对这款App不满意人数;(2)依题意得 P(270),由题意得:{(3−a)2+(3−b)2=r2(2−a)2+(2−b)2=r2b=a−2⇒{a=2b=0r=2,圆M的方程:(x−2)2+y2=4.(2)设直线EF:y=kx+b,由{(x−2)2+y2=4y=kx+b⇒(1+k2)x2+(2kb−4)x+b2=0,Δ=(2kb−4)2−4(1+k2)b2=4(4−4kb−b2)>0⇒4kb+b2<4,设E(x1,y1),F(x2,y2),x1+x2=−(2kb−4)1+k2,x1x2=b21+k2,∴k1k2=y1x1⋅y2x2=(kx1+b)(kx2+b)x1x2=k2x1x2+kb(x1+x2)+b2x1x2=k2b21+k2+kb4−2kb1+k2+b2b21+k2=k2b2−kb(2kb−4)+b2(1+k2)b2=4k+bb=2,∴4k=b,代入y=kx+b得y=k(x+4),直线EF必过定点(−4,0).【考点】圆的一般方程,直线和圆的方程的应用【解析】【分析】(1)设圆 M 的方程为: (x−a)2+(x−b)2=r2(r>0) ,由题意得: {(3−a)2+(3−b)2=r2(2−a)2+(2−b)2=r2b=a−2⇒{a=2b=0r=2,可得圆 M 的方程;(2)设直线 EF : y=kx+b ,E(x1,y1) , F(x2,y2),由 {(x−2)2+y2=4y=kx+b⇒(1+k2)x2+(2kb−4)x+b2=0,利用韦达定理可得x1+x2=−(2kb−4)1+k2 , x1x2=b21+k2 ,k1k2=y1x1⋅y2x2=4k+bb=2,解得4k=b ,进而得出直线 EF 必过定点 (−4,0) .
2022.某校高二年级为了丰富学生的课外活动,每个星期都举行“快乐体育”活动.在一次“套圈圈”的游戏中,规则如下:在规定的4米之外的地方有一个目标物体,选手站在原地丟圈,套中目标物即获胜;规定每小组两人,每人两次,套中的次数之和不少于3次称为“最佳拍档”,甲、乙两人同一组,甲、乙两人丟圈套中的概率为别为pi,p2,假设两人是否套中相互没有影响.(1)若p1=13,p2=12设甲、乙两人丟圈套中的次数之和为ξ,求ξ的分布列及数学期望E(ξ).(2)若p1+p2=43,则游戏中甲乙两人这一组要想获得“最佳拍档”次数为16次,则理论上至少要进行多少轮游戏才行?并求此时p1,p2的值.【答案】(1)两人丢圈套中的次数值和为ξ,则ξ的值可能为0,1,2,3,4,P(ξ=0)=(1−13)2(1−12)2=19,P(ξ=1)=C21(13)(23)(1−12)2+(1−13)2C21(12)(1−12)=13,P(ξ=2)=(13)2(1−12)2+C21(13)(23)C21(12)(1−12)+(1−13)2(12)2=1336,P(ξ=3)=(13)2C21(12)(1−12)+C21(13)(23)(12)2=16,P(ξ=4)=(13)2(12)2=136,分布列如下表:ξ01234p1913133616136E(ξ)=0×19+1×13+2×1336+3×16+4×136=53.(2)他们在一轮游戏中获“最佳拍档”的概率为P=C21p1(1−p1)C22(p2)2+C22(p1)2C21p2(1−p2)+C22(p1)2C22(p2)2=2p1p2(p1+p2)−3(p1)2(p2)2,因为p1+p2=43,所以P=83p1p2−3(p1)2(p2)2,因为0≤p1≤1,0≤p2≤1,p1+p2=43,所以13≤p1≤1,13≤p1≤1,所以1921【解析】【分析】(1)两人丢圈套中的次数值和为 ξ ,则 ξ 的值可能为0,1,2,3,4, 求出对应的概率,即可求出 ξ 的分布列及数学期望 E(ξ);(2)他们在一轮游戏中获“最佳拍档”的概率为P=C21p1(1−p1)C22(p2)2+C22(p1)2C21p2(1−p2)+C22(p1)2C22(p2)2=2p1p2(p1+p2)−3(p1)2(p2)2 ,由p1+p2=43 ,得P=83p1p2−3(p1)2(p2)2 ,推导出19