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2011年全国高中数学联赛天津赛区预赛试卷及解析

来源:画鸵萌宠网
2011年全国高中数学联赛天津赛区预赛试卷

注意事项:

1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2.请将答案正确填写在答题卡上

第I卷(选择题)

请点击修改第I卷的文字说明

评卷人 得分 𝜋2

一、选择题

1.如果𝑥

∈(0,)时总有sin𝑥>𝑘𝑥成立,则实数𝑘的取值范围是( ).

𝜋

𝜋

2

2

A. (−∞,] B. (−∞,) C. (−∞,] D. (−∞,)

22𝜋𝜋2.已知函数y

=𝑓(𝑥)有反函数 y=𝑓−1(𝑥).将y=𝑓(𝑥)的图像绕(1,−1) 逆时针旋转

90° ,所求曲线的方程是( ).

A. 𝑦C. 𝑦

=𝑓−1(−𝑥)−2 B. 𝑦=−𝑓−1(−𝑥)−2 =𝑓−1(−𝑥+1)−1 D. 𝑦=𝑓−1(−𝑥−1)+1

=(1+)𝑛,𝑦=(1+)𝑛+1. 则( ).

𝑛

𝑛

1

1

3.设𝑛为正整数,且𝑥A. 𝑥𝑦

>𝑦𝑥 B. 𝑥𝑦=𝑦𝑥 C. 𝑥𝑦<𝑦𝑥 D. 以上都有可能

=𝑥−3 与曲线𝑦=𝑒𝑥+𝑎 相切,则实数𝑎 的值是( ).

4.若直线𝑦

A. -4 B. -2 C. 2 D. 4

5.在半径为1的⊙𝑂 上取一定点𝐴 和一定点𝐵 .设点𝑃 满足𝐴𝑃⃑⃑⃑⃑⃑⃑⃑ =1. 则点𝑃 的轨迹是( ). 𝐴𝐵

A. 椭圆 B. 抛物线 C. 双曲线 D. 以上都有可能

6.将(𝑎+𝑏+𝑐+𝑑) 展开之后再合并同类项,所得的多项式的项数是( ). A. 𝐶9 B. 𝐶9 C. 𝐶12 D. 𝐶12

4

3

4

39

⃑⃑⃑⃑⃑⃑ ⋅∥𝑂𝐵 ,且⃑𝐴𝑃

第II卷(非选择题)

请点击修改第II卷的文字说明

评卷人 得分 二、解答题

7.在四面体𝐴𝐵𝐶𝐷 中。𝐴𝐷⊥ 面𝐵𝐶𝐷 ,∠𝐴𝐵𝐷=∠𝐵𝐷𝐶=𝜃<45°. 已知𝐸 是

𝐵𝐷 上一点,满足𝐶𝐸⊥𝐵𝐷 ,且𝐵𝐸=𝐴𝐷=1.

(1)证明:∠𝐵𝐴𝐶

=𝜃 ;

4

(2)若点𝐷 到平面𝐴𝐵𝐶 的距离为13 ,求cos𝜃 的值.

8.设𝑎 、𝑏、𝑐、𝑑、𝑒、𝑓为实数,且𝑎𝑥2+𝑏𝑥+𝑐≥|𝑑𝑥2+𝑒𝑥+𝑓| 对任意的实数

𝑥 成立.证明:4𝑎𝑐−𝑏2≥|4𝑑𝑓−𝑒2|.

9..设数列{𝑎𝑛} 定义为𝑎1(1)当𝑛(2)𝑎1

1

=1,𝑎𝑛+1=2𝑎𝑛+√3𝑎2𝑛+1(𝑛≥1). 证明:

>1 时,𝑎𝑛+1+𝑎𝑛−1=4𝑎𝑛 ;

2

𝑛

113+𝑎+⋅⋅⋅+𝑎<1+. 2评卷人 得分 三、填空题

10.九个正实数a1,a2⋅⋅⋅,a9构成等比数列,且a1+a2则a7+a8+a9= ______. 11.已知𝑂

=3 ,a3+a4+a5+a6=15.

4−𝐴𝐵𝐶𝐷 是正四棱锥,其中,𝑂𝐴=√3 ,𝐵𝐶=2. 以𝑂 为球心、1为半

=log3tan𝛼=−log3tan𝛽,且𝛼−𝛽= ,则𝑥的值是

6𝜋

径作一个球.则这个球与正四棱锥相交部分的体积是______. 12.若实数𝑥 、𝛼、𝛽满足𝑥______.

13.设A,B是双曲线的两个焦点, C在双曲线上。已知ABC的三边长成等差数列,且

ACB120,则该双曲线的离心率为

14.函数𝑓(𝑥)的定义域为(0,∞) ,且满足𝑓(𝑥)−2𝑥𝑓(值是______.

15.复数𝑧满足|𝑧|(3𝑧+2𝑖)=2(𝑖𝑧−6). 则|𝑧| 等于 ______.

1𝑥

)+3𝑥2=0. 则𝑓(𝑥)的最小

参考答案

1.C

【解析】1.

在同一直角坐标系下作出𝑦设原点为O(0,0),A(因为𝑥所以𝑘

𝜋2

𝜋2

=sin𝑥和𝑦=𝑘𝑥的图像,

22

,1),所以𝑘𝑂𝐴=1𝜋=𝜋, ∈(0,)时总有sin𝑥>𝑘𝑥成立, ≤𝑘𝑂𝐴=.

𝜋2

故答案为:C 2.A

【解析】2.

点(t,𝑓(𝑡)) 绕(1,−1) 逆时针旋转90° ,得到(−𝑓(𝑡),𝑡−2). 令𝑥

=−𝑓(𝑡). 则𝑦=𝑡−2=𝑓−1(−𝑥)−2.

故答案为:A 3.B

【解析】3. 由𝑥

(𝑛+1)𝑛𝑛𝑛(𝑛+1)𝑛+1𝑛𝑛+1=

,𝑦=

𝑛+1𝑛

(𝑛+1)𝑛+1𝑛𝑛+1

所以lg𝑥所以lg𝑦

=𝑛lg

,∴𝑦lg𝑥=

𝑛+1𝑛

𝑛lg

𝑛𝑛𝑛+1𝑛

=

(𝑛+1)𝑛+1

𝑛𝑛

𝑛

lg

𝑛+1𝑛

=(𝑛+1)lg

,∴𝑥lgy=

(𝑛+1)𝑛

⋅(𝑛+1)lg

𝑛+1

=

(𝑛+1)𝑛+1

𝑛𝑛lg

𝑛+1𝑛

所以𝑥lg𝑦

=𝑦lg𝑥,∴lg𝑦𝑥=lg𝑥𝑦,∴𝑦𝑥=𝑥𝑦.

故答案为:B 4.A

【解析】4.

设切点的横坐标为𝑥0 .在𝑥因为直线𝑦故𝑒𝑥0+𝑎

=𝑥0 处曲线𝑦=𝑒𝑥+𝑎 的斜率为𝑒𝑥0+𝑎 ,

=𝑥−3 的斜率为1.

=1−3⇒1=−𝑎−3⇒a=−4.

=1⇒𝑥0=−𝑎.

因此,切点的纵坐标为𝑒𝑥0+𝑎

故答案为:A 5.B

【解析】5.

不妨设𝑂(0,0)、𝐴(1,0)、𝑃(𝑥,𝑦). 由于𝐴𝑃

∥𝑂𝐵,故可设𝐵(𝑘(𝑥−1),𝑘𝑦).

=(

𝑥𝑥−1)2+𝑦2

⃑⃑⃑⃑⃑⃑ ⋅⃑⃑⃑⃑⃑⃑⃑ =1,得𝑘将这些坐标代入⃑𝐴𝑃𝐴𝐵

.

=(𝑥−1)+𝑦2,∴𝑦2=2𝑥−

2

再利用点𝐵在⊙𝑂上,即可得到(𝑥,𝑦) 满足的方程为𝑥2

1.

从而,点𝑃的轨迹是抛物线. 故答案为:B 6.D

【解析】6.

所得多项式中每一项都形如𝑘𝑎𝑥1𝑏𝑥2𝑐𝑥3𝑑𝑥4(𝑘于是,𝑥1+𝑥2+𝑥3+𝑥4易知,上式共有𝐶9+4−1

4−1

>0) .

=9(𝑥𝑖≥0) .

3

=𝐶312 组整数解.

所以所得的多项式的项数是𝐶12. 故答案为:D

7.(1)见解析;(2)5

【解析】7. (1)由𝐴𝐵故𝐴𝐶

4

=

1sin𝜃

,𝐵𝐷=𝐶𝐷2cos𝜃sin𝜃

,𝐷𝐸=

1sin𝜃

cos𝜃sin𝜃

−1,𝐶𝐷=)=

2𝐷𝐸cos𝜃1

=

1sin𝜃

1cos𝜃

. =

√𝐴𝐷2+=√1+(

1cos𝜃

sin𝜃⋅cos𝜃

−1.

设∠𝐵𝐴𝐶=𝛼 .分别在𝛥𝐴𝐵𝐶和𝛥D𝐵𝐶中用余弦定理得

𝐵𝐶2=𝐴𝐵2+𝐴𝐶2−2𝐴𝐵⋅𝐴𝐶cos𝛼 , 𝐵𝐶2=𝐵𝐷2+𝐶𝐷2−2𝐵𝐷⋅𝐶𝐷cos𝜃.

以上两式相减并注意𝐴𝐵2得𝐴𝐷2

=𝐵𝐷2+𝐴𝐷2,𝐴𝐶2=𝐶𝐷2+𝐴𝐷2,

+𝐵𝐷⋅𝐶𝐷cos𝜃=𝐴𝐵⋅𝐴𝐶cos𝛼 .

则cos𝛼=

𝐴𝐷2+𝐵𝐷⋅𝐶𝐷cos𝜃

𝐴𝐵⋅𝐴𝐶

=

1+

cos𝜃11

(−)cos𝜃sin𝜃sin𝜃cos𝜃11(−1)sin𝜃sin𝜃⋅cos𝜃=cos𝜃 .

故∠𝐵𝐴𝐶=𝜃 .

=𝐴𝐷⋅𝐵𝐷⋅𝐶𝐷sin𝜃,𝑆𝛥𝐴𝐵𝐶=1𝐴𝐵⋅26𝐴𝐷⋅𝐵𝐷⋅𝐶𝐷𝐴𝐵⋅𝐴𝐶1

(2)注意到,四面体𝐴𝐵𝐶𝐷的体积为𝑉

𝐴𝐶sin𝜃.

因此,点𝐷到平面𝐴𝐵𝐶的距离为解得cos𝜃8.见解析

【解析】8. 若𝑎当𝑎

3𝑉𝑆𝛥𝐴𝐵𝐶

==

cos2𝜃−cos𝜃⋅sin𝜃1−sin𝜃⋅cos𝜃4=13.

= . 5

4

=0 ,则𝑏=0,𝑑=0,𝑒=0,结论成立.

≠0 时,因为𝑎𝑥2+𝑏𝑥+𝑐≥0 ,所以𝑎>0,𝑏2−4𝑎𝑐≤0.

>0 .

+𝑏𝑥+𝑐≥𝑑𝑥2+𝑒𝑥+𝑓,知𝑎≥𝑑>0 .

进一步,不妨设d则由𝑎𝑥2记𝑔(𝑥)

=𝑑𝑥2+𝑒𝑥+𝑓 .

+𝑏𝑥+𝑐≥|𝑔(𝑥)|,得𝑎𝑥2+𝑏𝑥+𝑐±(𝑑𝑥2+𝑒𝑥+

2

分两种情形讨论: 若𝑒2−4𝑑𝑓>0 ,由𝑎𝑥2

𝑓)≥0.

故(𝑏+𝑒)

2

−4(𝑎+𝑑)(𝑐+𝑓)≤0 ,(𝑏−𝑒)−4(𝑎−𝑑)(𝑐−𝑓)≤0 .

=

− ,则4𝑎𝑐−𝑏

4𝑎2𝑎

𝑏

2

在已知条件中取𝑥故4𝑎𝑐

𝑏

𝑔(−2𝑎)≥

4𝑑𝑓−𝑒2

. 4𝑑−𝑏2≥4𝑑𝑓−𝑒2⇒4𝑎𝑐−𝑏2≥|4𝑑𝑓−𝑒2| .

0,则g(X)的最小值为4𝑑𝑓−𝑒, 4𝑑2

2

若𝑒2−4𝑑𝑓≤0,则g(x)≥

𝑏4𝑎𝑐−𝑏

在已知条件中取x=-,则得到

2𝑎4𝑎𝑏

≥𝑔(−2𝑎)≥4𝑑𝑓−𝑒,

4𝑑2

则4𝑎𝑐

−𝑏2≥4𝑑𝑓−𝑒2,即4𝑎𝑐−𝑏2≥|4𝑑𝑓−𝑒2|.

9.(1)见解析;(2)见解析

【解析】9.

(1)由条件知{𝑎𝑛}是递增数列,𝑎2=4 .将递推公式移项并平方得(𝑎𝑛+1−2𝑎𝑛)2

=

3𝑎2𝑛+1 ,

2即a2𝑛+1−4𝑎𝑛+1𝑎𝑛+𝑎𝑛2=1 .进而,𝑎2𝑛−4𝑎𝑛𝑎𝑛−1+𝑎𝑛−1=1.

以上两式相减并分解因式得(𝑎𝑛+1−𝑎𝑛−1)(𝑎𝑛+1+𝑎𝑛−1−4𝑎𝑛)=0 由此,𝑎𝑛+1+𝑎𝑛−1=4𝑎𝑛 . (2)由𝑎1其中,𝛼因为𝛼

12√3𝑛

=1,𝑎4=4,𝑎𝑛+1=4𝑎𝑛−𝑎𝑛−1 ,得𝑎𝑛=

(𝛼𝑛−𝛽) ,

=2+√3,𝛽=2−√3 .

𝑘

𝑘−1

1

𝑘−1

1

𝑘

>1>𝛽>0 ,且𝛼𝛽=1 ,

>𝛼(𝛼k-1−𝛽

)=𝛽(𝛼k-1−𝛽

)(𝑘≥2)⇒𝑎所以,𝛼k−𝛽于是,当𝑛

<𝑎𝛽(𝑘≥2) .

𝑘−1

𝑛

>1 时,有𝑆𝑛=

𝑛

11+∑𝑎1𝑎𝑘

𝑘=2

<

𝑛1𝛽+∑𝑎1𝑘=2𝑎𝑘−1

11

=𝑎+𝛽(𝑆𝑛−𝑎)<

1

1

+𝛽𝑆𝑛 . 𝑎1

则𝑆𝑛

11+3<(1−𝛽= . )𝑎2√

1

10.112

【解析】10.

设公比为𝑞.则由已知条件可得

𝑎1(1+𝑞)=3,

4𝑎1𝑞2(1+𝑞+𝑞2+𝑞3)=15 .

以上两式相比得𝑞2(1+𝑞2)=20 . 从而,𝑞

=2 ,𝑎1=1 . 4=𝑎1𝑞6(1+𝑞+𝑞2)=112 .

故𝑎7+𝑎8+𝑎9故答案为:112 11.9

【解析】11.

2𝜋

考虑棱长为2的正方体.将点𝑂置于正方体的中心,则𝐴𝐵𝐶𝐷 恰好可以与正方体的一个面重合.于是,由于对称性可知,所求体积是球体体积的 ,即故答案为:9 12.2

【解析】12.

1

2𝜋

1

6314

⋅𝜋⋅163= 2𝜋 .

9记tan𝛼=𝑦 .则tan𝛽= ,

𝑦

𝜋6

𝑦−1√3𝑦 . 1+√31

tan𝛽=tan(𝛼−)=

1故𝑦=1+√𝑦3. √3𝑦−1取其正根得𝑦因此,𝑥

=√3 .

12

=log3𝑦= . 12故答案为: 13.

【解析】13.试题由题意,可根据双曲线的定义及题设中三边长度成等差数列把三个边长都用a,c表示出来,再结合余弦定理即可得到结论. 由题,不妨令点C在右支上,则有 AC=2a+x,BC=x,AB=2c;

∵△ABC的三边长成等差数列,且∠ACB=120°, ∴x+2c=2(2a+x)⇒x=2c﹣4a; AC=2a+x=2c﹣2a;

∵AB2=AC2+BC2﹣2AC•BC•cos∠ACB;

∴(2c)2=(2c﹣4a)2+(2c﹣2a)2﹣2(2c﹣4a)(2c﹣2a)(﹣∴2c2﹣9ac+7a2=0⇒2e2﹣9e+7=0;

7 21); 27,e=1(舍). 27故答案为: .

2∴e=14.3

【解析】14. 由𝑓(𝑥)−2𝑥𝑓(

1𝑥

)+3𝑥2=0 ,得𝑓()−𝑓(𝑥)+

𝑥

𝑥

123𝑥2=0 .

联立以上两式解得𝑓(𝑥)

=𝑥2+ .

𝑥

2

1

1

1

1132

由平均值不等式得𝑥2+𝑥=𝑥2+𝑥+𝑥≥3(𝑥2⋅𝑥⋅𝑥)当且仅当𝑥

=3 ,

=1 时,上式等号成立.

因此,𝑓(𝑥) 的最小值为3. 故答案为:3 15.2

【解析】15.

直接计算知|3𝑧+2𝑖|2−|𝑖𝑧−6|2由此可见,若|𝑧|>2 ,则

|3𝑧+2𝑖|>|𝑖𝑧−6|⇒||𝑧|(3𝑧+2𝑖)|>|2(𝑖𝑧−6)| ,这与已知条件矛盾; 若|𝑧|<2 ,则

||𝑧|(3𝑧+2𝑖)|<|2(𝑖𝑧−6)|,也矛盾. 因此,|𝑧|=2. 故答案为:2

=8(|𝑧|2−4) .

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