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】

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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|02}‎ 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 第25页 共26页 ◎ 第26页 共26页 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∘‎.‎ 第25页 共26页 ◎ 第26页 共26页 ‎(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,‎ 第25页 共26页 ◎ 第26页 共26页 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,‎ 第25页 共26页 ◎ 第26页 共26页 ‎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:‎ 第25页 共26页 ◎ 第26页 共26页 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∘‎,‎ 第25页 共26页 ◎ 第26页 共26页 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,‎ 第25页 共26页 ◎ 第26页 共26页 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:‎ 第25页 共26页 ◎ 第26页 共26页 ‎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)‎,‎ 第25页 共26页 ◎ 第26页 共26页 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,‎ 第25页 共26页 ◎ 第26页 共26页 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)‎.‎ 第25页 共26页 ◎ 第26页 共26页
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