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第20屆(2009年)“希望杯”全國(guó)數(shù)學(xué)邀請(qǐng)賽試題 高中二年級(jí)第1試

2022-05-30 10:48
數(shù)理天地(高中版) 2022年19期
關(guān)鍵詞:外接圓填空題雙曲線

一、選擇題

1.不等式x2-4|x|-1<0的解集是()

(A)(-2,-1).

(B)(1,2).

(C)(-2,-1)∪(1,2).

(D)(-1,0)∪(1,2).

2.x表示三角形一個(gè)內(nèi)角的大小,并且sinx+cosx=sin3x+cos3x,則該三角形是()

(A)直角三角形或鈍角三角形.

(B)直角三角形或銳角三角形.

(C)鈍角三角形.

(D)直角三角形.

3.已知點(diǎn)P(cosα,sinα)在直線l:xa+yb=1上,且l⊥OP(O為坐標(biāo)原點(diǎn)),則()

(A)a+b=1.(B)a2+b2=1.

(C)1a+1b=1.(D)1a2+1b2=1.

4.Folding the square ABCD along the diagonal AC into a right dihedral angle, then the degree of the angle formed by the lines AB and CD that are in the different planes is()

(A)30°.(B)45°.(C)60°.(D)90°.

5.圖1是判斷閏年的流程圖,按此流程圖,以下年份中是閏年的是()

(A)1996年.(B)1998年.

(C)2010年.(D)2100年.

6.如果實(shí)數(shù)x,y滿足關(guān)系

(x2+1-x)(y2+1-y)≤1,

那么()

(A)x+y≥0.(B)x+y≤0.

(C)x-y≥0.(D)x-y≤0.

7.函數(shù)f(x)=32-x+log2(2-x-1)的最大值是()

(A)3.(B)4.(C)5.(D)6.

圖1

8.設(shè)直線l:x+y=-2,拋物線C:y2=2x.當(dāng)點(diǎn)P∈l,點(diǎn)Q∈C時(shí),線段PQ的最小長(zhǎng)度等于()

(A)1.(B)2.(C)324.(D)528.

9.已知a是實(shí)數(shù),數(shù)列{an}的通項(xiàng)

an=nn2+4a+2a+1+10(n∈N*),

若an≤110,則110是該數(shù)列中的()

(A)第4項(xiàng).(B)第5項(xiàng).

(C)第6項(xiàng).(D)第7項(xiàng).

10.已知a∈R,函數(shù)f(x)=x3+ax+1在區(qū)間[-2,-1]上單調(diào)遞減,則a的取值范圍是()

(A)a≤-8.(B)a≤-12.

(C)-4

二、A組填空題

11.已知等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,并且S2S7=16,那么S6S11=.

12.函數(shù)f(x)=πsinπ3-2x的單調(diào)增區(qū)間是,其圖象的對(duì)稱軸方程是.

13.若sinπ4+αsinπ4-α=-18,α∈π4,π2,則2sin2α+tanα-1tanα-1的值是.

14.If the graph of function f(x+1) is symmetric to the graph of function g(x)=e2x+1 with respect to line y=x, then the expression of function f(x) is .

15.已知母線長(zhǎng)相等的兩個(gè)圓錐的側(cè)面展開(kāi)圖恰能拼成半個(gè)圓,并且它們的側(cè)面積的比等于1∶2,那么,這兩個(gè)圓錐的高的比等于.

16.設(shè)雙曲線x2-y23=1的右頂點(diǎn)為A,右焦點(diǎn)為F,過(guò)點(diǎn)F平行于雙曲線的一條漸近線的直線與雙曲線交于點(diǎn)B,則點(diǎn)B的坐標(biāo)是,△AFB的外接圓的半徑的長(zhǎng)等于.

17.已知數(shù)列{an}中,a1=2,an+1=an+33an+1,則數(shù)列{an}的第10項(xiàng)a10=.

18.已知直線l1:x+2y-4=0,直線l2:2ax-y+1=0和坐標(biāo)軸圍成的四邊形有外接圓,則a的值等于.

19.聯(lián)想祖暅原理(夾在兩個(gè)平行平面間的幾何體,被平行于這兩個(gè)平面的任何平面所截,如果截得的兩個(gè)截面的面積相等,那么這兩個(gè)幾何體的體積相等),請(qǐng)計(jì)算:由曲線y=lnx,y=ln(x-3)和兩直線y=±1所圍成的平面幾何圖形的面積等于.

20.方程

4-23sinx+10-43sinx-6cosx=2

的解是x=.

三、B組填空題

21.已知數(shù)列{an}滿足a1=2,an+1-an=n+1,則a8=,用n表示an=.

22.橢圓上的點(diǎn)P到它的兩個(gè)焦點(diǎn)F1、F2的距離之比PF1∶PF2=3∶2,且∠PF1F2=α(0<α<π2),則α的最大值等于,橢圓的離心率等于.

23.已知函數(shù)f(x)=x4x2+8x+49,當(dāng)x=時(shí),f(x)取得最大值.

24.As shown in the Fig.2. Given that the top points of rectangle ABCD are A(0,0),B(2,0),C(2,1),D(0,1) respectively. Point P(x,y) is a moving point on segment BD, suppose f(x)=DP·PC, then the expression of f(x) is ,and the range of value for f(x) is .

Fig.2

25.棱長(zhǎng)為1的立方體ABCD\|A1B1C1D1中,E、F、E1、F1分別是邊AD、AB、B1C1、C1D1的中點(diǎn),作過(guò)EF、E1F1的平面α,則α和平面ABCD所成的二面角的大小是,立方體ABCD\|A1B1C1D1被α截得的截面的面積等于.

參考答案

1.原不等式x2-4|x|-1<0,

即(|x|2-4)(|x|-1)<0,

于是(|x|+2)(|x|-2)(|x|-1)<0,

(|x|-2)(|x|-1)<0,

解得1<|x|<2,

即-2

故選(C).

2.由sinx+cosx=sin3x+cos3x,得

sinx+cosx

=(sinx+cosx)(sin2x+cos2x-sinxcosx),

即(sinx+cosx)[1-(1-sinxcosx)]=0,

所以(sinx+cosx)sinxcosx=0.

因?yàn)閤表示三角形一個(gè)內(nèi)角的大小,

所以sinx≠0.

故只能是tanx=-1或cosx=0,

得x=3π4或x=π2.

故選(A).

3.因?yàn)閟in2α+cos2α=1,

所以點(diǎn)P(cosα,sinα)在單位圓x2+y2=1上.

又因?yàn)橹本€l:xa+yb=1,即bx+ay-ab=0垂直于OP(O為坐標(biāo)原點(diǎn)),

所以原點(diǎn)O到l的距離是1,

故有|b×0+a×0-ab|a2+b2=1,

即a2b2a2+b2=1,

兩邊取倒數(shù),得1a2+1b2=1.

故選(D).

圖3

4.如圖3,記點(diǎn)D折起之前的點(diǎn)為D′,

顯然AB∥CD′,

所以∠DCD′就是異面直線AB和CD所成的角.

設(shè)正方形ABCD的邊長(zhǎng)為1,則

DO=D′O=22,

所以在△DOD′中,易求得DD′=1.

此時(shí)在△D′DC中,DC=D′C=DD′=1,

所以∠DCD′=60°.

故選(C).

5.因?yàn)?1998,42010,

所以1998年和2010年都不是閏年;

因?yàn)?|2100,100|2100,4002100,

所以2100年不是閏年;

因?yàn)?|1996,但1001996,

所以1996是閏年.

故選(A).

6.對(duì)于實(shí)數(shù)x,y顯然有

x2+1+x>0,y2+1+y>0,

在(x2+1-x)(y2+1-y)≤1的兩邊同時(shí)乘以x2+1+x,y2+1+y,得

(y2+1-y)≤x2+1+x,

x2+1-x≤y2+1+y,

將這兩個(gè)不等式相加,得x+y≥0.

故選(A).

7.函數(shù)f(x)=32-x+log2(2-x-1)的定義域應(yīng)當(dāng)滿足

x-1≥0,2-x-1>0,

得1≤x<5,

因?yàn)閒1(x)=32-x和f2(x)=log2(2-x-1)都是關(guān)于x的減函數(shù),故可同時(shí)達(dá)到最大,

所以f(x)=32-x+log2(2-x-1)的最大值在x=1時(shí)達(dá)到,

即f(x)max=f(1)

=32-1+log2(2-1-1)=4.

圖4

故選(B).

8.如圖4,當(dāng)直線x+y=m與拋物線C:y2=2x相切時(shí),切點(diǎn)到直線x+y=-2的距離即是線段PQ的最小值,這時(shí)方程組y2=2xx+y=m有唯一解,

即y2=2(m-y)只有唯一實(shí)根,

則y2+2y-2m=0,

Δ=22-4(-2m)=0,

所以m=-12.

即直線x+y=-12與拋物線C相切,切點(diǎn)處

y=-1,x=12,

則切點(diǎn)12,-1到直線l:x+y=-2的距離為

d=1×12+1×(-1)+22=324.

故選(C).

9.因?yàn)?a+2a+1>0,

又n≥1,

所以an=1n+4a+2a+1+10n

≤12n·4a+2a+1+10n

=124a+2a+1+10,

當(dāng)且僅當(dāng)n=4a+2a+1+10n時(shí)等號(hào)成立.

由an≤110,知110是an的最大值,

所以4a+2a+1+10=5,

即4a+2a+1-15=0,

亦即(2a+5)(2a-3)=0.

因?yàn)?a+5>0,

所以2a=3,a=log23.

于是由n=4a+2a+1+10n及a=log23,可得

n=5.

故選(B).

10.設(shè)-2≤x1

所以f(x1)>f(x2).

即x31+ax1+1>x32+ax2+1,

于是x31-x32>-a(x1-x2),

所以(x1-x2)(x21+x1x2+x22)

>-a(x1-x2).

因?yàn)閤1

所以x21+x1x2+x22<-a.

另一方面,由x1≠x2及均值定理,有

x21+x1x2+x22>3x1x2,

所以-a≥3x1x1,

即-a≥3(-x1)(-x2),

亦即-a≥12,

所以a≤-12.

故選(B).

二、A組填空題

11.設(shè)等差數(shù)列{an}的首項(xiàng)為a1,公差為d,

則S2S7=16,

所以2a1+d7a1+21d=16,

即a1=3d,

于是S6S11=6a1+6(6-1)2d11a1+11(11-1)2d

=6×3d+15d11×3d+55d

=33d88d=38.

12.因?yàn)閒(x)=πsinπ3-2x

=-πsin2x-π3,

所以函數(shù)f(x)=πsinπ3-2x的單調(diào)增區(qū)間就是函數(shù)y=πsin2x-π3的單調(diào)減區(qū)間.

所以2kπ+π2≤2x-π3≤2kπ+3π2,

解得kπ+5π12≤x≤kπ+11π12(k∈Z).

其對(duì)稱軸方程滿足

2x-π3=kπ+π2(k∈Z),

即x=5π12+kπ2(k∈Z).

13.由誘導(dǎo)公式可知

sinπ4+αsinπ4-α

=sinπ4+αcosπ4+α

=12sinπ2+2α

=12cos2α=-18,

所以cos2α=-14.

又α∈π4,π2,

所以2α∈π2,π,sin2α>0,

所以sin2α=154.

于是tanα-1tanα=sinαcosα-cosαsinα

=sin2α-cos2αsinαcosα=-2cos2αsin2α

=-2×-14154=21515.

故2sin2α+tanα-1tanα-1

=-cos2α+tanα-1tanα

=14+21515.

14.由題設(shè)條件知函數(shù)f(x+1)是g(x)=e2x+1的反函數(shù),即

f(x+1)=12ln(x-1).

設(shè)x+1=t,代入上式,得

f(t)=12ln(t-2),

所以f(x)=12ln(x-2)=lnx-2.

15.設(shè)圓錐的母線長(zhǎng)為l,

因?yàn)閮蓚€(gè)圓錐的側(cè)面展開(kāi)圖恰能拼成半個(gè)圓,且它們的側(cè)面積之比為1∶2,

所以它們的展開(kāi)圖即扇形的圓心角分別是π3和2π3.

設(shè)底面半徑分別為r1,r2,則由圓錐側(cè)展開(kāi)圖扇形的圓心角的計(jì)算公式θ=2πrl,得

r1=l6,r2=l3,

所以這兩個(gè)圓錐的高的比

h1h2=l2-l62l2-l32=708.

16.由雙曲線的方程x2-y23=1知

a=1,b=3,c=2,A(1,0),F(xiàn)(2,0).

故過(guò)點(diǎn)F且平行于雙曲線的一條漸近線的方程是

y=±3(x-2).

由x2-y23=1,y=±3(x-2),得x=54,y=±334.

所以點(diǎn)B的坐標(biāo)是54,±333,

則sin∠BAF=3343342+54-12

=32114,

|BF|=2-542+3342=32,

所以△AFB的外接圓的半徑

R=|BF|2sin∠BAF=216.

17.因?yàn)閍n+1=an+33an+1,

所以an+1+1=an+33an+1+1=4(an+1)3an+1,

an+1-1=an+33an+1-1=-2(an-1)3an+1,

于是an+1+1an+1-1=4(an+1)3an+1-2(an-1)3an+1

=4(an+1)-2(an-1)=-2an+1an-1,

所以數(shù)列an+1+1an+1-1是以a1+1a1-1=3為首項(xiàng),q=-2為公比的等比數(shù)列.

則an+1+1an+1-1=3×(-2)n-1,

于是a10+1a10-1=3×(-2)10-1,

即a10+1=-1536(a10-1),

所以a10=15351537.

18.易知直線束l2:2ax-y+1=0過(guò)定點(diǎn)M(0,1),直線l1:x+2y-4=0與y軸交于點(diǎn)A(0,2),交x軸于點(diǎn)B(4,0).

圖5

題設(shè)的四邊形當(dāng)出現(xiàn)兩種情況之一時(shí),即存在外接圓,如圖5和圖6.

(1)如圖5,此時(shí)l1⊥l2于P點(diǎn),點(diǎn)M、P、B、O共圓(對(duì)角互補(bǔ)的四邊形內(nèi)接于圓),

直線l2的斜率

圖6

k=2a=-1kl1=-1-12=2,

所以a=1.

(2)如圖6,此時(shí)l2交x軸于點(diǎn)N,∠MNO=∠MAB.點(diǎn)M、A、B、N共圓(外角等于相鄰內(nèi)角的對(duì)角的四邊形內(nèi)接于圓),

于是tan∠MNO=tanπ2-∠ABN

=cot∠ABN=2,

所以O(shè)N=12,

于是N12,0.

將N點(diǎn)坐標(biāo)代入到l2中,得

a=-1.

綜上,知a=±1.

圖7

19.如圖7所示,作矩形MNPQ,使MN=3,直線PQ為y=1,直線MN為y=-1.任作一平行于x軸的直線(夾在y=±1之間).

易知該直線截曲邊四邊形ABCD與矩形MNPQ的截線段都是3.

所以由祖暅原理知,由曲線y=lnx,y=ln(x-3)和兩直線y=±1所圍成的平面幾何圖形的面積為

SABCD=SMNPQ=3×2=6.

20.方程

4-23sinx+10-43sinx-6cosx=2,

即(3cosx-0)2+(3sinx-1)2+

(3cosx-3)2+(3sinx-2)2=2.

在平面直角坐標(biāo)系內(nèi)設(shè)

A(0,1),B(3,2),C(3cosx,3sinx),

則上面的等式表明

|AC|+|CB|=|AB|,

所以A、B、C三點(diǎn)共線,

易知直線AB的方程為x-3y+3=0.

因?yàn)辄c(diǎn)C在直線AB上,

所以C(3cosx,3sinx)適合AB的方程,得

3cosx-3·3sinx+3=0,

即3sinx-cosx=1,

亦即sinx-π6=12.

解得x=2kπ+π3或(2k+1)π(k∈Z).

經(jīng)檢驗(yàn)知,方程的解為x=2kπ+π3(k∈Z),

此即原方程的解.

三、B組填空題

21.因?yàn)閍n+1-an=n+1,

所以a8=a7+8=a6+7+8

=a5+6+7+8=…

=a1+2+3+4+5+6+7+8

=37,

于是an=an-1+n=an-2+(n-1)+n=…

=a1+2+3+…+n

=2+2+3+…+n

=n2+n+22.

22.設(shè)PF1=3,PF2=2,F(xiàn)1F2=x,則由余弦定理得

22=32+x2-2×3xcosα,

即x2-6xcosα+5=0,①

故有14Δx=9cos2α-5≥0,

得cosα≥53,cosα≤-53(舍去).

所以0<α≤arccos53.

又由①可得x=3cosα±9cos2α-5.②

因?yàn)闄E圓的長(zhǎng)軸

2α=|PF1|+|PF2|=3+2=5,

焦距2c=x,

所以橢圓的離心率

e=ca=3cosα±9cos2x-55.

23.當(dāng)x=0時(shí),f(x)=0.

當(dāng)x≠0時(shí),

f(x)=x4x2+8x+49=14x+49x+8.

其中,由均值定理,知當(dāng)x>0時(shí),

4x+49x≥24x·49x=28,

當(dāng)且僅當(dāng)4x=49x時(shí)取等號(hào),即x=72時(shí),

f(x)≤128+8=136.

24.因?yàn)?/p>

DP=(x,y-1),PC=(2-x,1-y),

所以f(x)=DP·PC

=x·(2-x)+(y-1)·(1-y).①

又點(diǎn)P(x,y)是線段BD上的動(dòng)點(diǎn),即

x2+y1=1(0≤x≤2)上,

所以y-1=-x2,

代入①式中,得

f(x)=-54x2+2x(0≤x≤2),

對(duì)稱軸為x=45.

當(dāng)x=45時(shí),f(x)取得最大值45.

當(dāng)x=2時(shí),f(x)取得最小值-1.

所以f(x)的取值范圍是[-1,45].

圖8

25.如圖8,過(guò)點(diǎn)E1作E1M⊥BC于點(diǎn)M(或過(guò)點(diǎn)F1作F1N⊥CD于點(diǎn)N),則顯然E1M(或F1N)垂直于底面ABCD.

又E1F1∥EF,

易知∠E1FM為平面α與平面ABCD所成的二面角的平面角.

在Rt△E1MF中,

E1M=1,F(xiàn)M=22,

所以E1F=62,

cos∠E1FM=FME1F=2262=33,

故arccos33為所求.

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