2009年福建省高考数学试卷(理科)【word版本、可编辑、附详细答案和解释】
2009年福建省高考数学试卷(理科)
一、选择题(共10小题,每小题5分,满分50分)
1. 函数f(x)=sinxcosx的最小值是( )
A.-1 B.-12 C.12 D.1
2. 已知全集U=R,集合A={x|x2-2x>0},则∁UA等于( )
A.{x|0≤x≤2} B.{x|0
2} D.{x|x≤0或x≥2}
3. 等差数列{an}的前n项和为Sn,且S3=6,a3=4,则公差d等于( )
A.1 B.53 C.2 D.3
4. -π2π2(1+cosx)dx等于( )
A.π B.2 C.π-2 D.π+2
5. 下列函数f(x)中,满足“对任意x1、x2∈(0, +∞),当x1<x2时,都有f(x1)>f(x2)的是( )
A.f(x)=1x B.f(x)=(x-1)2 C.f(x)=ex D.f(x)=ln(x+1)
6. 阅读如图所示的程序框图,运行相应的程序,输出的结果是( )
A.2 B.4 C.8 D.16
7. 设m,n是平面α内的两条不同直线,l1,l2是平面β内的两条相交直线,则α // β的一个充分而不必要条件是( )
A.m // β且l // α B.m // l1且n // l2 C.m // β且n // β D.m // β且n // l2
8. 已知某运动员每次投篮命中的概率低于40%,现采用随机模拟的方法估计该运动员三次投篮恰有两次命中的概率:先由计算器产生0到9之间取整数值的随机数,指定1,2,3,4表示命中,5,6,7,8,9,0表示不命中;再以每三个随机数为一组,代表三次投篮的结果.经随机模拟产生了如下20组随机数:
907 966 191 925 271 932 812 458 569 683
431 257 393 027 556 488 730 113 537 989
据此估计,该运动员三次投篮恰有两次命中的概率为( )
A.0.35 B.0.25 C.0.20 D.0.15
9. 设a→,b→,c→为同一平面内具有相同起点的任意三个非零向量,且满足a→与b→不共线,a→⊥c→,|a→|=|c→|,则|b→⋅c→|的值一定等于 ( )
A.以a→,b→为邻边的平行四边形的面积
B.以b→,c→为两边的三角形面积
C.a→,b→为两边的三角形面积
D.以b→,c→为邻边的平行四边形的面积
10. 函数f(x)=ax2+bx+c(a≠0)的图象关于直线x=-b2a对称.据此可推测,对任意的非零实数a,b,c,m,n,p,关于x的方程m[f(x)]2+nf(x)+p=0的解集都不可能是( )
A.{1, 2} B.{1, 4} C.{1, 2, 3, 4} D.{1, 4, 16, 64}
二、填空题(共5小题,每小题4分,满分20分)
11. 若21-i=a+bi(i为虚数单位,a,b∈R),则a+b=________.
12. 某电视台举办青年歌手电视大奖赛,9位评委为参赛选手甲给出的分数如茎叶图
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所示.记分员在去掉一个最高分和一个最低分后,算得平均分为91,复核员在复核时,发现有一个数字(茎叶图中的a)无法看清,若记分员计算无误,则数字a=________.
13. 过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F作倾斜角为45∘的直线交抛物线于A、B两点,若线段AB的长为8,则p=________.
14. 若曲线f(x)=ax2+lnx存在垂直于y轴的切线,则实数a的取值范围是________.
15. 五位同学围成一圈依次循环报数,规定①第一位同学首次报出的数为1,第二位同学首次报出的数也为1,之后每位同学所报出的数都是前两位同学报出的数之和,②若报出的数为3的倍数,则报该数的同学需拍手1次.已知甲同学第一个报数.当五位同学依次循环报到第100个数时,甲同学拍手的总次数为________.
三、解答题(共6小题,满分80分)
16. 从集合{1, 2, 3, 4, 5}的所有非空子集中,等可能地取出一个.
(I)记性质r:集合中的所有元素之和为10,求所取出的非空子集满足性质r的概率;
(II)记所取出的非空子集的元素个数为ξ,求ξ的分布列和数学期望Eξ
17. 如图,A、B是⊙O上的两点,AC是⊙O的切线,∠OBA=75∘,⊙O的半径为1,
则OC的长等________.
18. 如图,某市拟在长为8km的道路OP的一侧修建一条运动赛道,赛道的前一部分为曲线段OSM,该曲线段为函数y=Asinωx(A>0, ω>0)x∈[0, 4]的图象,且图象的最高点为S(3,23);赛道的后一部分为折线段MNP,为保证参赛运动员的安全,限定∠MNP=120∘.
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(1)求A,ω的值和M,P两点间的距离;
(2)应如何设计,才能使折线段赛道MNP最长?
19. 已知A,B 分别为曲线C:x2a2+y2=1(y≥0, a>0)与x轴的左、右两个交点,直线l过点B,且与x轴垂直,S为l上异于点B的一点,连接AS交曲线C于点T.
(1)若曲线C为半圆,点T为圆弧AB的三等分点,试求出点S的坐标;
(2)如图,点M是以SB为直径的圆与线段TB的交点,试问:是否存在a,使得O,M,S三点共线?若存在,求出a的值,若不存在,请说明理由.
20. 已知函数f(x)=13x3+ax2+bx,且f'(-1)=0.
(1)试用含a的代数式表示b,并求f(x)的单调区间;
(2)令a=-1,设函数f(x)在x1,x2(x10,
∴ x(x-2)>0,
∴ x>2或x<0,
∴ A={x|x>2或x<0},
∁UA={x|0≤x≤2}.
故选A
3.C
【解答】
解:设{an}的公差为d,首项为a1,由题意得
3a1+3×22d=6,a1+2d=4,解得a1=0,d=2.
故选C.
4.D
【解答】
解:∵ (x+sinx)'=1+cosx,
∴ -π2π2(1+cosx)dx=(x+sinx)| π2-π2
=π2+sinπ2-[-π2+sin(-π2)]=π+2.
故选D
5.A
【解答】
∵ 对任意x1、x2∈(0, +∞),当x1<x2时,都有f(x1)>f(x2),
∴ 函数在(0, +∞)上是减函数;
A、由反比例函数的性质知,此函数函数在(0, +∞)上是减函数,故A正确;
B、由于f(x)=(x-1)2,由二次函数的性质知,在(0, 1)上是减函数,
在(1, +∞)上是增函数,故B不对;
C、由于e>1,则由指数函数的单调性知,在(0, +∞)上是增函数,故C不对;
D、根据对数的整数大于零得,函数的定义域为(-1, +∞),由于e>1,则由对数函数的单调性知,在(0, +∞)上是增函数,故D不对;
6.C
【解答】
解:.由框图可知,程序运行时,数值S与n对应变化如下表:
S
-1
12
2
n
2
4
8
故S=2时,输出n=8.
故选C
7.B
【解答】
解:若m // l1,n // l2,
m.n⊂α,l1.l2⊂β,l1,l2相交,
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则可得α // β.即B答案是α // β的充分条件,
若α // β则m // l1,n // l2不一定成立,即B答案是α // β的不必要条件,
故m // l1,n // l2是α // β的一个充分不必要条件,
故选B
8.B
【解答】
由题意知模拟三次投篮的结果,经随机模拟产生了如下20组随机数,
在20组随机数中表示三次投篮恰有两次命中的有:191、271、932、812、393.
共5组随机数,
∴ 所求概率为520=0.25.
9.A
【解答】
解:假设a→与b→的夹角为θ,|b→⋅c→|=|b→|⋅|c→|⋅|cos<b→,c→>|=|b→|⋅|a→|⋅|cos(90∘±θ)|=|b→|⋅|a→|⋅sinθ,
即为以a→,b→为邻边的平行四边形的面积.
故选A.
10.D
【解答】
解:∵ f(x)=ax2+bx+c的对称轴为直线x=-b2a
令设方程m[f(x)]2+nf(x)+p=0的解为f1(x),f2(x)
则必有f1(x)=y1=ax2+bx+c,f2(x)=y2=ax2+bx+c
那么从图象上看,y=y1,y=y2是一条平行于x轴的直线
它们与f(x)有交点
由于对称性,则方程y1=ax2+bx+c的两个解x1,x2要关于直线x=-b2a对称
也就是说x1+x2=-ba
同理方程y2=ax2+bx+c的两个解x3,x4也要关于直线x=-b2a对称
那就得到x3+x4=-ba,
在C中,可以找到对称轴直线x=2.5,
也就是1,4为一个方程的解,2,3为一个方程的解
所以得到的解的集合可以是{1, 2, 3, 4}
而在D中,{1, 4, 16, 64}
找不到这样的组合使得对称轴一致,
也就是说无论怎么分组,
都没办法使得其中两个的和等于另外两个的和
故答案D不可能
故选D.
二、填空题(共5小题,每小题4分,满分20分)
11.2
【解答】
∵ 21-i=2(1+i)(1-i)(1+i)=2(1+i)2=1+i,
∵ 21-i=a+bi
∴ a+bi=1+i
∴ a=b=1
∴ a+b=2.
12.1
【解答】
解:∵ 由题意知记分员在去掉一个最高分94和一个最低分88后,
余下的7个数字的平均数是91,
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89+89+92+93+90+a+92+917=91
∴ 636+a=91×7=637,
∴ a=1
故答案为:1
13.2
【解答】
解:由题意可知过焦点的直线方程为y=x-p2,
联立有y2=2px,y=x-p2,⇒x2-3px+p24=0,
∴ x1+x2=3p,x1x2=p24,
∴ |x1-x2|=(x1+x2)2-4x1x2=(3p)2-4×p24,
又|AB|=(1+1)(3p)2-4×p24=8求得p=2.
故答案为:2.
14.{a|a<0}
【解答】
解:由题意该函数的定义域x>0,由f'(x)=2ax+1x.
因为存在垂直于y轴的切线,
故此时斜率为0,问题转化为x>0范围内导函数f'(x)=2ax+1x存在零点.
再将之转化为g(x)=-2ax与h(x)=1x存在交点.当a=0不符合题意,
当a>0时,如图1,数形结合可得显然没有交点,
当a<0如图2,此时正好有一个交点,故有a<0.
故答案为:{a|a<0}
15.5
【解答】
解:由题意可知:
(1)将每位同学所报的数排列起来,即是“斐波那契数列”:
1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233,377,610,987,…
(2)该数列的一个规律是,第4,8,12,16,…4n项均是3的倍数.
(3)甲同学报数的序数是1,6,11,16,…,5m-4.
(4)问题可化为求数列{4n}与{5m-4}的共同部分数,
易知,当m=4k,n=5k-1时,5m-4=20k-4=4n,又1<4n≤100,
∴ 20k-4<100.∴ k≤5
∴ 甲拍手的总次数为5次.即第16,36,56,76,96次报数时拍手.
故答案为:5
三、解答题(共6小题,满分80分)
16.解:记“所取出的非空子集满足性质r”为事件A
基本事件数是C51+C52+C53+C54+1=31
事件A包含的事件是{1、4、5},{2、3、5},{1、2、3、4}
∴ P(A)=331,
(2)由题意知ξ的可能取值是1、2、3、4、5,
ξ的分布列是:
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又P(ξ=1)=C5131=531,
P(ξ=2)=C5231=1031,
P(ξ=3)=C5331=1031
P(ξ=4)=C5431=531
P(ξ=5)=C5531=131
∴ Eξ=1×531+2×1031+3×1031+4×531+5×131=8031
【解答】
解:记“所取出的非空子集满足性质r”为事件A
基本事件数是C51+C52+C53+C54+1=31
事件A包含的事件是{1、4、5},{2、3、5},{1、2、3、4}
∴ P(A)=331,
(2)由题意知ξ的可能取值是1、2、3、4、5,
ξ的分布列是:
又P(ξ=1)=C5131=531,
P(ξ=2)=C5231=1031,
P(ξ=3)=C5331=1031
P(ξ=4)=C5431=531
P(ξ=5)=C5531=131
∴ Eξ=1×531+2×1031+3×1031+4×531+5×131=8031
17.233
【解答】
解:设BC的长为x,则OC的长为1+x,
∵ OA=OB,∠OBA=75∘,
∴ ∠AOC=180∘-75∘×2=30∘.
∴ AC=sin∠AOC×OC=12(1+x).
在Rt△OAC中,OC2=OA2+AC2
即(1+x)2=12+( 1+x2)2
∴ x=-1+233(舍负值).
∴ OC=OB+BC=233.
故答案为:233.
18.解:(1)因为图象的最高点为S(3,23),
所以A=23,
由图知y=Asinωx的周期为T=12,又T=2πω,
所以ω=π6,
所以y=23sinπ6x,
所以M(4, 3),P(8, 0),
|MP|=(8-4)2+32=5.
(2)在△MNP中,∠MNP=120∘,
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故θ∈(0∘, 60∘)
由正弦定理得5sin120∘=NPsinθ=MNsin(60∘-θ),
所以NP=1033sinθ,MN=1033sin(60∘-θ)
设使折线段赛道MNP为L则
L=1033sin(60∘-θ)+1033sinθ
=1033[sin(60∘-θ)+sinθ]
=1033sin(θ+60∘)
所以当角θ=30∘时L的最大值是1033.
【解答】
解:(1)因为图象的最高点为S(3,23),
所以A=23,
由图知y=Asinωx的周期为T=12,又T=2πω,
所以ω=π6,
所以y=23sinπ6x,
所以M(4, 3),P(8, 0),
|MP|=(8-4)2+32=5.
(2)在△MNP中,∠MNP=120∘,
故θ∈(0∘, 60∘)
由正弦定理得5sin120∘=NPsinθ=MNsin(60∘-θ),
所以NP=1033sinθ,MN=1033sin(60∘-θ)
设使折线段赛道MNP为L则
L=1033sin(60∘-θ)+1033sinθ
=1033[sin(60∘-θ)+sinθ]
=1033sin(θ+60∘)
所以当角θ=30∘时L的最大值是1033.
19.解:(I)当曲线C为半圆时,a=1,
由点T为圆弧AB的三等分点得∠BOT=60∘或120∘.┉┉
(1)当∠BOT=60∘时,∠SAB=30∘.
又AB=2,故在△SAE中,有SB=AB⋅tan30∘=233,∴ s(1, 233);┉┉
(2)当∠BOT=120∘时,同理可求得点S的坐标为(1, 23),
综上,s(1, 233)或s(1, 23).┉┉
(II)假设存在a,使得O,M,S三点共线.
由于点M在以SB为直径的圆上,故SM⊥BT.
显然,直线AS的斜率k存在且K>0,可设直线AS的方程为y=k(x+a)
由x2a2+y2=1y=k(x+a)⇒(1+a2k2)x2+2a3k2x+a4k2-a2=0.
设点T(xT, yT),则有xT⋅(-a)=a4k2-a21+a2k2,
故xT=a-a3k21+a2k2⇒yT=k(xT+a)=2ak1+a2k2,故T(a-a3k21+a2k2, 2ak1+a2k2)
又B(a, 0)∴ kBT=yTxT-a=-1a2k,kSM=a2k.
由x=ay=k(x+a)⇒S(a, 2ak),所直线SM的方程为y-2ak=a2k(x-a)
O,S,M三点共线当且仅当O在直线SM上,即2ak=a2ka.
又a>0,k>0⇒a=2,
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故存在a=2,使得O,M,S三点共线.
【解答】
解:(I)当曲线C为半圆时,a=1,
由点T为圆弧AB的三等分点得∠BOT=60∘或120∘.┉┉
(1)当∠BOT=60∘时,∠SAB=30∘.
又AB=2,故在△SAE中,有SB=AB⋅tan30∘=233,∴ s(1, 233);┉┉
(2)当∠BOT=120∘时,同理可求得点S的坐标为(1, 23),
综上,s(1, 233)或s(1, 23).┉┉
(II)假设存在a,使得O,M,S三点共线.
由于点M在以SB为直径的圆上,故SM⊥BT.
显然,直线AS的斜率k存在且K>0,可设直线AS的方程为y=k(x+a)
由x2a2+y2=1y=k(x+a)⇒(1+a2k2)x2+2a3k2x+a4k2-a2=0.
设点T(xT, yT),则有xT⋅(-a)=a4k2-a21+a2k2,
故xT=a-a3k21+a2k2⇒yT=k(xT+a)=2ak1+a2k2,故T(a-a3k21+a2k2, 2ak1+a2k2)
又B(a, 0)∴ kBT=yTxT-a=-1a2k,kSM=a2k.
由x=ay=k(x+a)⇒S(a, 2ak),所直线SM的方程为y-2ak=a2k(x-a)
O,S,M三点共线当且仅当O在直线SM上,即2ak=a2ka.
又a>0,k>0⇒a=2,
故存在a=2,使得O,M,S三点共线.
20.解:(1)依题意,得f'(x)=x2+2ax+b,
由f'(-1)=1-2a+b=0得b=2a-1
从而f(x)=13x3+ax2+(2a-1)x,
故f'(x)=(x+1)(x+2a-1)
令f'(x)=0,得x=-1或x=1-2a
①当a>1时,1-2a<-1
当x变化时,根据f'(x)与f(x)的变化情况得,
函数f(x)的单调增区间为(-∞, 1-2a)和(-1, +∞),单调减区间为(1-2a, -1)
②当a=1时,1-2a=-1,此时有f'(x)≥0恒成立,且仅在x=-1处f'(x)=0,故函数f(x)的单调增区间为R、
③当a<1时,1-2a>-1,同理可得,函数f(x)的单调增区间为(-∞, -1)和(1-2a, +∞),
单调减区间为(-1, 1-2a)
综上:当a>1时,函数f(x)的单调增区间为(-∞, 1-2a)和(-1, +∞),单调减区间为(1-2a, -1);
当a=1时,函数f(x)的单调增区间为R;
当a<1时,函数f(x)的单调增区间为(-∞, -1)和(1-2a, +∞),单调减区间为(-1, 1-2a)
(2)(I)由a=-1得f(x)=13x3-x2-3x
令f'(x)=x2-2x-3=0得x1=-1,x2=3
由(1)得f(x)增区间为(-∞, -1)和(3, +∞),单调减区间为(-1, 3),
所以函数f(x)在处x1=-1,x2=3处取得极值,故M(-1, 53),N(3, -9)
观察f(x)的图象,有如下现象:
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①当m从-1(不含-1)变化到3时,线段MP的斜率与曲线f(x)在点P处切线的斜率f(x)之差Kmp-f'(m)的值由正连续变为负、
②线段MP与曲线是否有异于M,P的公共点与Kmp-f'(m)的m正负有着密切的关联;
③Kmp-f'(m)=0对应的位置可能是临界点,故推测:满足Kmp-f'(m)的m就是所求的t最小值,下面给出证明并确定的t最小值、曲线f(x)在点P(m, f(m))处的切线斜率f'(m)=m2-2m-3;
线段MP的斜率Kmp=m2-4m-53,
当Kmp-f'(m)=0时,解得m=-1或m=2,
直线MP的方程为y=(m2-4m-53x+m2-4m3),
令g(x)=f(x)-(m2-4m-53x+m2-4m3),
当m=2时,g'(x)=x2-2x在(-1, 2)上只有一个零点x=0,可判断f(x)函数在(-1, 0)上单调递增,在(0, 2)上单调递减,又g(-1)=g(2)=0,所以g(x)在(-1, 2)上没有零点,即线段MP与曲线f(x)没有异于M,P的公共点、
当m∈(2, 3]时,g(0)=-m2-4m3>0,
g(2)=-(m-2)2<0,
所以存在δ∈(0, 2]使得g(δ)=0,
即当m∈(2, 3]时,MP与曲线f(x)有异于M,P的公共点
综上,t的最小值为2.
(II)类似(1)于中的观察,可得m的取值范围为(1, 3].
【解答】
解:(1)依题意,得f'(x)=x2+2ax+b,
由f'(-1)=1-2a+b=0得b=2a-1
从而f(x)=13x3+ax2+(2a-1)x,
故f'(x)=(x+1)(x+2a-1)
令f'(x)=0,得x=-1或x=1-2a
①当a>1时,1-2a<-1
当x变化时,根据f'(x)与f(x)的变化情况得,
函数f(x)的单调增区间为(-∞, 1-2a)和(-1, +∞),单调减区间为(1-2a, -1)
②当a=1时,1-2a=-1,此时有f'(x)≥0恒成立,且仅在x=-1处f'(x)=0,故函数f(x)的单调增区间为R、
③当a<1时,1-2a>-1,同理可得,函数f(x)的单调增区间为(-∞, -1)和(1-2a, +∞),
单调减区间为(-1, 1-2a)
综上:当a>1时,函数f(x)的单调增区间为(-∞, 1-2a)和(-1, +∞),单调减区间为(1-2a, -1);
当a=1时,函数f(x)的单调增区间为R;
当a<1时,函数f(x)的单调增区间为(-∞, -1)和(1-2a, +∞),单调减区间为(-1, 1-2a)
(2)(I)由a=-1得f(x)=13x3-x2-3x
令f'(x)=x2-2x-3=0得x1=-1,x2=3
由(1)得f(x)增区间为(-∞, -1)和(3, +∞),单调减区间为(-1, 3),
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所以函数f(x)在处x1=-1,x2=3处取得极值,故M(-1, 53),N(3, -9)
观察f(x)的图象,有如下现象:
①当m从-1(不含-1)变化到3时,线段MP的斜率与曲线f(x)在点P处切线的斜率f(x)之差Kmp-f'(m)的值由正连续变为负、
②线段MP与曲线是否有异于M,P的公共点与Kmp-f'(m)的m正负有着密切的关联;
③Kmp-f'(m)=0对应的位置可能是临界点,故推测:满足Kmp-f'(m)的m就是所求的t最小值,下面给出证明并确定的t最小值、曲线f(x)在点P(m, f(m))处的切线斜率f'(m)=m2-2m-3;
线段MP的斜率Kmp=m2-4m-53,
当Kmp-f'(m)=0时,解得m=-1或m=2,
直线MP的方程为y=(m2-4m-53x+m2-4m3),
令g(x)=f(x)-(m2-4m-53x+m2-4m3),
当m=2时,g'(x)=x2-2x在(-1, 2)上只有一个零点x=0,可判断f(x)函数在(-1, 0)上单调递增,在(0, 2)上单调递减,又g(-1)=g(2)=0,所以g(x)在(-1, 2)上没有零点,即线段MP与曲线f(x)没有异于M,P的公共点、
当m∈(2, 3]时,g(0)=-m2-4m3>0,
g(2)=-(m-2)2<0,
所以存在δ∈(0, 2]使得g(δ)=0,
即当m∈(2, 3]时,MP与曲线f(x)有异于M,P的公共点
综上,t的最小值为2.
(II)类似(1)于中的观察,可得m的取值范围为(1, 3].
21.解:(1)由题意可知2-31-1(x, y)=(13, 5),即2x-3y=13x-y=5,
解得x=2y=-3,所以A(2, -3);
设矩阵M的逆矩阵为abcd,则abcd⋅2-31-1=1001,即2a+b=13a+b=0,
且2c+d=0-3c-d=1,解得a=-1,b=3,c=-1,d=2
所以矩阵M的逆矩阵为-13-12;
(2)把圆的参数方程化为普通方程得(x+1)2+(y-2)2=4,圆心(-1, 2),半径r=2
则圆心到已知直线的距离d=|-3+8-12|32+42=75<2=r,得到直线与圆的位置关系是相交,
所以直线与圆的公共点有两个;
(3)当x≥12时,原不等式变为:2x-10,所以原不等式的解集为(0, 12);
当x<0时,原不等式变为:1-2x<-x+1,解得x>0,所以原不等式无解.
综上,原不等式的解集为[0, 2).
【解答】
解:(1)由题意可知2-31-1(x, y)=(13, 5),即2x-3y=13x-y=5,
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解得x=2y=-3,所以A(2, -3);
设矩阵M的逆矩阵为abcd,则abcd⋅2-31-1=1001,即2a+b=13a+b=0,
且2c+d=0-3c-d=1,解得a=-1,b=3,c=-1,d=2
所以矩阵M的逆矩阵为-13-12;
(2)把圆的参数方程化为普通方程得(x+1)2+(y-2)2=4,圆心(-1, 2),半径r=2
则圆心到已知直线的距离d=|-3+8-12|32+42=75<2=r,得到直线与圆的位置关系是相交,
所以直线与圆的公共点有两个;
(3)当x≥12时,原不等式变为:2x-10,所以原不等式的解集为(0, 12);
当x<0时,原不等式变为:1-2x<-x+1,解得x>0,所以原不等式无解.
综上,原不等式的解集为[0, 2).
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