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高中必修一数学试题及答案

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2020-09-19 04:05
tags:高中数学必修一公式

2017四川高中数学竞赛决赛-人教版最新高中数学教材

2020年9月19日发(作者:欧泽高)


2015-2016学年清华附中高一(下)期末数学试卷及答案

一、选择题
1.已知集合U={1,2,3,4},集合A={1,3,4},B={2,4 },则集合(?UA)∪B=( )
A.{2} B.{4} C.{1,3} D.{2,4}

2.x2>0是x>0的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也必要条件

3.在等比数列{an}中,a2=6,a3=﹣18,则a1+a2+a3+a4=( )
A.26 B.40 C.54 D.80
4.设等差数列{an}的公差为d,前n项和为Sn.若a1=d=1,则的最小值为( )
A.10 B. C. D. +2
5.为了得到函数y=sin(2x﹣
A.向右平移
C.向左平移
个单位长度
个单位长度
)的图象,可以将函数y=sin2x的图象( )
B.向左平移
D.向右平移
个单位长度
个单位长度
6.已知平面向量,满足||==2,( +2)(?﹣)=﹣6,则与的夹角为( )
A. B. C. D.
7.己知函数f(x)是定义在R上的偶函数,且对任意的x∈R, 都有f(x+2)=f(x).当0
≤x≤1对,f(x)=x2.若直线y=x+a与函数y=f(x )的图象在[0,2]内恰有两个不同的公
共点,则实数a的值是( )
A.0 B.0或 C.0或 D.或
,且对于边AB上任一点P,恒有8.设△ABC,P0是边AB上一定点,满足
则( )
A.∠ABC=90° B.∠BAC=90° C.AB=AC

二、填空题
9.已知两点A(1,1),B(﹣1,2),若=
D.AC=BC
,则C点坐标是______.
10.在等差数列{an}中,2(a1+a4+a7)+3 (a9+a11)=24,则此数列的前13项之和等于______.


11.设函数,则实数a的取值范围是______.
12.若正数a,b满足a+b=10,则+的最大值为______.
13.在平面直角坐 标系xOy中,A(1,0),函数y=ex的图象与y轴的交点为B,P为函数
y=ex图象上的任意 一点,则
14.已知点A(,),B(
的最小值______.
,1),C(,0),若这三个点都在函数f(x)=sin
ωx的图象上,则正数ω的 所有取值的集合为______.

三、解答题.
15.已知{an}是等差数 列,满足a1=3,a4=12,数列{bn}满足b1=4,b4=20,且{bn﹣an}为
等比数 列.
(1)求数列{an}和{bn}的通项公式;
(2)求数列{bn}的前n项和.
16.已知函数f(x)=sinxcosx+cos2x﹣.
(1)求f(x)的最小正周期;
(2)求f(x)的单调递减区间;
(3)若函数f(x)在区间[0,m]上恰好有10个零点,求正数m的最小值.
17.如 图,A、B是单位圆O上的点,C、D分别是圆O与x轴的两个交点,△ABO为正三角
形.
(1)若点A的坐标为
(2)若∠AOC=x(0<x<
y的最大值.
,求cos∠BOC的值;
),四边形CABD的周长为y,试将y表示成x的函数,并求出

18.已知函数f(x)=(x2+ax+a)e﹣x,其中a∈R.
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)若存在m,n∈(2,3),且m≠n,使得f(m)=f(n),求实数a的取值范围.
19.设函数f(x)=ln(x+1)+a(x2﹣x),其中a∈R.
(1)当a=0时,求证:f(x)<x,对任意的x∈(0,+∞)成立;
(2)讨论函数f(x)极值点的个数,并说明理由;
(3)若?x>0,f(x)≥0成立,求a的取值范围.


20.设集合S={x|x=,k∈N*}.
(1)请写出S的一个4元素,使得子集中的4个元素恰好构成等差数列;
(2)若无穷递减等比数列{an}中的每一项都在S中,且公比为q,求证:q∈(0,);
,(3)设正整数n>1,若S的n元子集A满足:对任意的x,y∈A,且x≠y,有|x﹣y|≥
求证:n≤15.



2015-2016学年北京市清华附中高一(下)期末数学试卷(理科)
参考答案与试题解析

一、选择题
1.已知集合U={1,2,3,4 },集合A={1,3,4},B={2,4},则集合(?UA)∪B=( )
A.{2} B.{4} C.{1,3} D.{2,4}
【考点】交、并、补集的混合运算.
【分析】根据补集与并集的定义,进行计算即可.
【解答】解:集合U={1,2,3,4},
A={1,3,4},B={2,4},
∴?UA={2},
∴(?UA)∪B={2,4}.
故选:D.

2.x2>0是x>0的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也必要条件
【考点】必要条件、充分条件与充要条件的判断.
【分析】根据x2>0,得到x的范围和x>0比较即可.
【解答】解:由x2>0得到:x≠0,
而x≠0推不出x>0,不是充分条件,
由x>0能推出x≠0,是必要条件,
∴x2>0是x>0的必要不充分条件,
故选:B.

3.在等比数列{an}中,a2=6,a3=﹣18,则a1+a2+a3+a4=( )
A.26 B.40 C.54 D.80
【考点】等比数列的前n项和.
【分析】根据等比数列{an}中,a2=6,a3=﹣18,求得数列的首项与公比,即可求和.
【解答】解:∵等比数列{an}中,a2=6,a3=﹣18,
∴=﹣3, =﹣2
∴a1+a2+a3+a4=﹣2+6﹣18+54=40
故选B.

4.设等差数列{an}的公差为d,前n项和为Sn.若a1=d=1,则的最小值为(
A.10 B. C. D. +2
【考点】等差数列的前n项和.


【分析】由已知条件推导出==,由此利用均值定理取
最小值.
【解答】解:∵等差数列{an}的公差为d,前n项和为Sn.a1=d=1,
∴=
=1+
=

+

+

=,
当且仅当
故选:B.

,即n=4时,取最小值.
5.为了得到函数y=sin(2x﹣
A.向右平移
C.向左平移
个单位长度
个单位长度
)的图象,可以将函数y=sin2x的图象( )
B.向左平移
D.向右平移
个单位长度
个单位长度
【考点】五点法作函数y=Asin(ωx+φ)的图象.
【分析】先将函数变形,再利用三角函数的图象的平移方法,即可得到结论.
【解答】解:∵函数y=sin(2x﹣
∴为了得到函数y=sin(2x﹣
长度
故选A.

6.已知平面向量,满足||==2,( +2)(?﹣)=﹣6,则与的夹角为( )
A. B. C. D.
)=sin[2(x﹣)],
个单位)的图象,可以将函数y=sin2x的图象向右平移
【考点】平面向量数量积的运算.
【分析】根据条件进行向量数量积的运算即可得出
,从而可求出
而便可得出向量的夹角 .
的值,进


【解答】解:

=
=﹣6;


∴.
=





故选:C.

7.己知函数f(x)是定义在R上的偶函数,且对任意的x∈R, 都有f(x+2)=f(x).当0
≤x≤1对,f(x)=x2.若直线y=x+a与函数y=f(x )的图象在[0,2]内恰有两个不同的公
共点,则实数a的值是( )
A.0 B.0或 C.0或 D.或
【考点】根的存在性及根的个数判断;函数奇偶性的性质.
【分析】由题 意可得函数的图象,属性结合可得当直线为图中的m,或n是满足题意,求出
其对应的a值即可.
【解答】解:由对任意的x∈R,都有f(x+2)=f(x)可知,函数的周期为T=2,
结合函数为偶函数,且当0≤x≤1对,f(x)=x2可作出函数y=f(x)和直线y=x+a的图象,

当直线为图中的直线m,n时,满足题意,易知当直线为m时,过原点,a=0,
当直线为n时,直线与曲线相切,联立,消y可得x2﹣x﹣a=0,
由△=1+4a=0可得a=
故选C

,故a的值为0,或,


8.设△ABC,P0是边AB上一定点,满足
则( )
A.∠ABC=90° B.∠BAC=90° C.AB=AC
【考点】平面向量数量积的运算.
【分析】设||=4,则|
,且对于边AB上任一点P,恒有
D.AC=BC
|=1,过点C作AB的垂线,垂足为H,在AB上任取一点P,
|2﹣(a+1)||+a≥0恒成 立,只需△=(a+1)设HP0=a,则由数量积的几何意义可得|
2﹣4a=(a﹣1)2≤0即可 ,由此能求出△ABC是等腰三角形,AC=BC.
【解答】解:设||=4,则||=1,过点C作AB的垂线,垂足为H,
在AB上任取一点P,设HP0=a,则由数量积的几何意义可得,
=|
?
于是?
|?|
=﹣a,
≥?恒成立,
|+a≥0恒成立,
|=||2﹣(a+1)||,
整理得||2﹣(a+1)|
只需△=(a+1)2﹣4a=(a﹣1)2≤0即可,于是a=1,
因此我们得到HB=2,即H是AB的中点,故△ABC是等腰三角形,
所以AC=BC.
故选:D.


二、填空题
9.已知两点A(1,1),B(﹣1,2),若=,则C点坐标是 .
【考点】平面向量的坐标运算.
【分析】利用向量的坐标运算和数乘运算即可得出.
【解答】解:∵

=,


=
=
=



. 故答案为:

10.在等差数列{an}中,2(a1+a4+a7)+3(a9+a11) =24,则此数列的前13项之和等于 26 .
【考点】数列的函数特性.
【分析】利用等差数列的性质与求和公式即可得出.
【解答】解:等差数列{an}中,2(a1+a4+a7)+3(a9+a11)=24,
∴6a4+6a10=24,
∴2a7=4,即a7=2.
则此数列的前13项之和S13=
故答案为:26.

=13a7=26.
11.设函数,则实数a的取值范围是 ﹣3<a
<1 . < br>【考点】其他不等式的解法;分段函数的解析式求法及其图象的作法;指数函数的单调性与
特殊点 .
【分析】由于函数为分段函数,可分别讨论当a≥0和a<0两种情况,进而求出实数a的取
值范围.
【解答】解:函数f(x)为分段函数,当a≥0时,<1,得0≤a<1.
当a<0时,<1,解得a>﹣3,即﹣3<a<0,
故答案为:﹣3<a<1.

12.若正数a,b满足a+b=10,则+的最大值为 .
【考点】函数的最值及其几何意义.
【分析】对无理数可以先求平方,再利用均值定理求出最值,最后得出原表达式的最大值.
【解答】解:正数a,b满足a+b=10,
令y=+,
则y2=a+2+b+3+2,
∵a+b=10,
∴15=a+2+b+3≥2(当a+2=b+3时等号成立),
∴y2≤30,


∴+的最大值为.
故答案为:.

13.在平面直角坐 标系xOy中,A(1,0),函数y=ex的图象与y轴的交点为B,P为函数
y=ex图象上的任意 一点,则
【考点】平面向量数量积的运算.
【分析】由题意可得向量的坐标,进而可得=﹣x 0+,构造函数g(x)=﹣x+ex,
的最小值 1 .
通过求导数可得其极值,进而可得函数的最小值,进而可得答案.
【解答】解:由题意可知A(1,0),B(0,1),
故=(0,1)﹣(1,0)=(﹣1,1),
),所以

=(x0,), 设P(x0,
故=﹣x0+
构造函数g(x)=﹣x+ex,则g′(x)=﹣1+ex,
令其等于0可得x=0,且当x<0时,g′(x)<0,
当x>0时,g′(x)>0,
故函数g(x)在x=0处取到极小值,
故gmin(x)=g(0)=1,
故的最小值为:1
故答案为:1

14.已知点A(,),B(,1) ,C(,0),若这三个点都在函数f(x)=sin
ωx的图象上,则正数ω的 所有取值的集合为 {ω|ω=8k+2,k∈N}∩{ω|ω=12k+2,或
12k+4,k∈N}∪{2,4}. .
【考点】y=Asin(ωx+φ)中参数的物理意义.
【分析】由条件利用正弦函数的图象 特征,分类讨论,求得每种情况下正数ω的值,从而得
出结论.
【解答】解:若三个点都在函数f(x)=sinωx的图象上,
则有sin(ω?)=,sin(ω?)=1,sinω?=0,
则,


即,
求得正数ω的 所有取值的集合为:{ω|ω=8k+2,k∈N}∩{ ω|ω=12k+2,或12k+4,k∈N}
∪{2,4}.
故答案为:{ω|ω=8k+ 2,k∈N}∩{ω|ω=12k+2,或12k+4,k∈N}∪{2,4}.

三、解答题.
15.已知{an}是等差数列,满足a1=3,a4=12,数列{bn}满 足b1=4,b4=20,且{bn﹣an}为
等比数列.
(1)求数列{an}和{bn}的通项公式;
(2)求数列{bn}的前n项和.
【考点】数列的求和;数列递推式.
【分析】(1)利用等差数列、等比数列的通项公式先求 得公差和公比,即可求数列的通项公
式;
(2)利用分组求和的方法求解数列的和,由等差数 列及等比数列的前n项和公式即可求解
数列的和.
【解答】解:(1)设等差数列{an}的公差为d,由题意得
d===3.
∴an=a1+(n﹣1)d=3n(n=1,2,…).
∴数列{an}的通项公式为:an=3n;
设等比数列{bn﹣an}的公比为q,由题意得:
q3===8,解得q=2.
∴bn﹣an=(b1﹣a1)qn﹣1=2n﹣1.
从而bn=3n+2n﹣1(n=1,2,…).
∴数列{bn}的通项公式为:bn=3n+2n﹣1;
(2)由(1)知bn=3n+2n﹣1(n=1,2,…).
数列{3n}的前n项和为n(n+1),数列{2n﹣1}的前n项和为=2n﹣1.
∴数列{bn}的前n项和为

n(n+1)+2n﹣1.
16.已知函数f(x)=sinxcosx+cos2x﹣.
(1)求f(x)的最小正周期;
(2)求f(x)的单调递减区间;
(3)若函数f(x)在区间[0,m]上恰好有10个零点,求正数m的最小值.
【考点】正弦函数的单调性;三角函数的周期性及其求法.


【分析】(1)根 据二倍角及辅助角公式求得f(x)的解析式,利用周期公式即可求得f(x)
的最小正周期;
(2)令2kπ+
区间;
(3)根据正弦函数图象,f(x)=0,sin(2x+
为f(x)的第10个零点,求得m的最小值.
【解答】解:(1)f(x)=sinxco sx+cos2x﹣
=
=
sin2x+cos2x+

==π,
﹣,

)=0,解得2x+=kπ,(k∈Z),当k=10,
≤2x+ ≤2kπ+,函数f(x)单调递减,解得f(x)的单调递减
sin(2x+
最小正周期T=
f(x)的最小正周期π;
(2)令2kπ+
解得:kπ+
≤2x+
≤x≤kπ+
≤2kπ+,(k∈Z),
,(k∈Z),
,kπ+](k∈Z); ∴函数的单调递减区间为:[kπ+
(3)函数f(x)在区间[0,m]上恰好有10个零点,
由正弦函数周期性,可知:f(x)=0,
sin(2x+
解得:2x+
∴x=﹣
)=0,
=kπ,(k∈Z),



∴当k=10,x=
正数m的最小值

17.如图,A、B是单位圆O上的 点,C、D分别是圆O与x轴的两个交点,△ABO为正三角
形.
(1)若点A的坐标为
(2)若∠AOC=x(0<x<
y的最大值.
,求cos∠BOC的值;
),四边形CABD的周长为y,试将y表示成x的函数,并求出



【考点】在实际问题中建立三角函数模型;三角函数的最值;平面直角坐标系与曲线方程.
【 分析】(1)根据△ABO为正三角形求得∠BOA,利用点A的坐标求得sin∠AOC和cos∠AOC,< br>进而利用两角和公式求得cos∠BOC.
(2)利用余弦定理分别求得AC和BD,进而根据 △ABO为正三角形求得AB,CD可知,四边
相加得到y的函数解析式,利用两角和公式化简整理后, 利用x的范围和正弦函数的性质求
得函数的最大值.
【解答】解:(1)∵△ABO为正三角形,
∴∠BOA=60°,
∵点A的坐标为
∴tan∠AOC=
∴sin∠AOC=

,cos∠AOC=,


∴cos∠BOC=cos(∠AOC+6 0°)=cos∠AOCcos60°﹣sin∠AOCsin60°=

(2)由余弦定理可知AC=
(﹣),
=2sin,BD==2sin
AB=OB=1,CD=2,

=
=
=
∴当x=

,0<x<
时,ymax=5.




18.已知函数f(x)=(x2+ax+a)e﹣x,其中a∈R.
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)若存在m,n∈(2,3),且m≠n,使得f(m)=f(n),求实数a的取值范围.
【考点】利用导数研究函数的单调性.


【分析】(1)求出函数的导数,通过讨论a的范围,求出函数的单调区间即可; (2)结合(1)得到f(x)在(0,2﹣a)递增,在(2﹣a,+∞)递减,满足条件,从而
得到关于a的不等式,解出即可.
【解答】解:(1)∵f(x)=(x2+ax+a)e﹣x,
∴f′(x)=﹣,
①a﹣2>0即a>2时,2﹣a<0,
令f′(x)>0,解得:2﹣a<x<0,
令f′(x)<0,x>0或x<2﹣a,
∴f(x)在(﹣∞,2﹣a)递减,在(2﹣a,0)递增,在(0,+∞)递减;
②a﹣2=0即a=2时,f′(x)=﹣<0,f(x)在R递减;
③a﹣2<0即a<2时,2﹣a>0,
令f′(x)>0,解得:0<x<2﹣a,
令f′(x)<0,x>2﹣a或x<0,
∴f(x)在(﹣∞,0)递减,在(0,2﹣a,)递增,在(2﹣a,+∞)递减;
(2)由(1)得:2<2﹣a<3,解得:﹣1<a<0.

19.设函数f(x)=ln(x+1)+a(x2﹣x),其中a∈R.
(1)当a=0时,求证:f(x)<x,对任意的x∈(0,+∞)成立;
(2)讨论函数f(x)极值点的个数,并说明理由;
(3)若?x>0,f(x)≥0成立,求a的取值范围.
【考点】利用导数研究函数的极值;导数在最大值、最小值问题中的应用.
【分析】(1)求 出f(x)的表达式,令g(x)=ln(x+1)﹣x,根据函数的单调性求出g(x)
<g(0)= 0,从而证出结论;
(2)求出f(x)的导数,令g(x)=2ax2+ax﹣a+1,通过讨论a 的范围,判断函数的单调
性,从而求出函数的极值的个数;
(3)通过讨论a的范围,结合函数的单调性求出满足题意的a的范围即可.
【解答】解:(1)a=0时,f(x)=ln(x+1),定义域是(﹣1,+∞),
令g(x)=ln(x+1)﹣x,g′(x)=﹣1=﹣<0,
∴g(x)在(0,+∞)递减,
∴g(x)<g(0)=0,
故f(x)<x,对任意的x∈(0,+∞)成立;
(2)函数f(x)=ln(x+1)+a(x2﹣x),其中a∈R,x∈(﹣1,+∞).
f′(x)=,
令g(x)=2ax2+ax﹣a+1.
(i)当a=0时,g( x)=1,此时f′(x)>0,函数f(x)在(﹣1,+∞)上单调递增,
无极值点.
(ii)当a>0时,△=a2﹣8a(1﹣a)=a(9a﹣8).


①当0 <a≤时,△≤0,g(x)≥0,f′(x)≥0,函数f(x)在(﹣1,+∞)上单调递
增,无极 值点.
②当a>时,△>0,设方程2ax2+ax﹣a+1=0的两个实数根分别为x1,x2,x 1<x2.

,x2>﹣.

∵x1+x2=﹣
∴x1<﹣
由g(﹣1)>0,可得﹣1<x1<﹣
∴当x∈(﹣1,x1)时,g(x)>0,f′(x )>0,函数f(x)单调递增;
当x∈(x1,x2)时,g(x)<0,f′(x)<0,函数f(x)单调递减;
当x∈(x2,+∞)时,g(x)>0,f′(x)>0,函数f(x)单调递增.
因此函数f(x)有两个极值点.
(iii)当a<0时,△>0.由g(﹣1)=1>0,可得x1<﹣1<x2.
∴当x∈(﹣1,x2)时,g(x)>0,f′(x)>0,函数f(x)单调递增;
当x∈(x2,+∞)时,g(x)<0,f′(x)<0,函数f(x)单调递减.
因此函数f(x)有一个极值点.
综上所述:当a<0时,函数f(x)有一个极值点;
当0≤a≤
当a>
时,函数f(x)无极值点;
时,函数f(x)有两个极值点.
(3)由(2)可知:
①当0≤a≤时,函数f(x)在(0,+∞)上单调递增.
∵f(0)=0,
∴x∈(0,+∞)时,f(x)>0,符合题意.
②当<a≤1时,由g(0)≥0,可得x2≤0,函数f(x)在(0,+∞)上单调递增.
又f(0)=0,
∴x∈(0,+∞)时,f(x)>0,符合题意.
③当1<a时,由g(0)<0,可得x2>0,
∴x∈(0,x2)时,函数f(x)单调递减.
又f(0)=0,
∴x∈(0,x2)时,f(x)<0,不符合题意,舍去;
④当a<0时,设h(x)=x ﹣ln(x+1),x∈(0,+∞),h′(x)=
∴h(x)在(0,+∞)上单调递增.
因此x∈(0,+∞)时,h(x)>h(0)=0,即ln(x+1)<x,
可得:f(x)<x+a(x2﹣x)=ax2+(1﹣a)x,
当x>1﹣时,
>0.


ax2+(1﹣a)x<0,此时f(x)<0,不合题意,舍去.
综上所述,a的取值范围为[0,1].

20.设集合S={x|x=,k∈N*}.
(1)请写出S的一个4元素,使得子集中的4个元素恰好构成等差数列;
(2)若无穷递减等比数列{an}中的每一项都在S中,且公比为q,求证:q∈(0,);
,(3)设正整数n>1,若S的n元子集A满足:对任意的x,y∈A,且x≠y,有|x﹣y|≥
求证:n≤15.
【考点】数列的应用.
【分析】(1)由题设,一个4元素恰好构成等差 数列;4个元素通分后具有分母相同,分子
成等差关系的特点.
(2)由题设,公比为q,q 是有理数,设
(3)在(0,
数.在(
,(a,b互质),构造无穷递减等比数列证明 .
,满足条件有7个)∪S中,对任意的x,y∈A,且x≠y,有|x﹣y|≥
,,…,1 )∪S中,最多有1,,满足条件有8个数,即可得到答案.
}
,(a,b互质), 【解答】解:(1)S的一个4元素恰好构成等差数列,S={
(2)由题意,数列{an}是无穷 递减等比数列,q是有理数,设


为S中的数(k∈N*),则b必为1;
,(a∈N+),
];
)∪S中,对任意的x,y∈A,且x≠y,有|x﹣y| ≥
∴q∈(0,
(3)证明:在(0,,
∴在(0,)∪S中的元素个数不超过.最多有7个数.
在(,1)∪S中,满足条件有1,,,…,最多8个数,
∴7+8≤15,即n≤15.得证.



2016年10月3日

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