2015年高考数学(理科)真题分类汇编N单元 选修4系列

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2015年高考数学(理科)真题分类汇编N单元 选修4系列

‎ 数 学 N单元 选修4系列 ‎ N1 选修4-1 几何证明选讲 ‎15.N1[2015·广东卷] (几何证明选讲选做题)如图11,已知AB是圆O的直径,AB=4,EC是圆O的切线,切点为C,BC=1.过圆心O作BC的平行线,分别交EC和AC于点D和点P,则OD=________.‎ 图11‎ ‎15.8 [解析] 连接OC,因为AB是圆O的直径,则∠ACB=,而BC∥OD,故CP⊥OD,由题知CD是圆O的切线,∴CP是Rt△ODC斜边上的高,由射影定理知OC2=OP·OD,而OC=2,OP=BC=,∴OD===8.‎ ‎15.N1[2015·湖北卷] (选修41:几何证明选讲)‎ 如图14,PA是圆的切线,A为切点,PBC是圆的割线,且BC=3PB,则=________.‎ 图14‎ ‎15. [解析] 由切割线定理知PA2=PB·PC,又BC=3PB,所以PA=2PB ‎.由弦切角定理知∠PAB=∠PCA,又∠APC=∠BPA,所以△PAB∽△PCA,所以==.‎ ‎21.N1[2015·江苏卷] A.[选修41:几何证明选讲]如图15,在△ABC中,AB=AC,△ABC的外接圆⊙O的弦AE交BC于点D.‎ 求证:△ABD∽△AEB.‎ 图15‎ N2B.[选修42:矩阵与变换]已知x,y∈R,向量α=是矩阵A=的属于特征值-2的一个特征向量,求矩阵A以及它的另一个特征值.‎ N‎3C.[选修44:坐标系与参数方程]已知圆C的极坐标方程为ρ2+2ρsin-4=0,求圆C的半径.‎ N4D.[选修45:不等式选讲]解不等式x+|2x+3|≥2.‎ ‎21.A.证明:因为AB=AC,所以∠ABD=∠C.‎ 又因为∠C=∠E,所以∠ABD=∠E,‎ 又∠BAE为公共角,所以△ABD∽△AEB.‎ B.解:由已知,得Aα=-2α,即==,则即所以矩阵A=.‎ 从而矩阵A的特征多项式f(λ)=(λ+2)(λ-1),‎ 所以矩阵A的另一个特征值为1.‎ C.解:以极坐标系的极点为平面直角坐标系的原点O,以极轴为x轴的正半轴,建立直角坐标系xOy.‎ 圆C的极坐标方程为ρ2+2ρ-4=0,化简得ρ2+2ρsin θ-2ρcos θ-4=0,‎ 则圆C的直角坐标方程为x2+y2-2x+2y-4=0,‎ 即(x-1)2+(y+1)2=6,‎ 所以圆C的半径为.‎ D.解:原不等式可化为或 解得x≤-5或x≥-.‎ 综上,原不等式的解集是.‎ ‎22.N1[2015·全国卷Ⅱ] 选修41:几何证明选讲 如图18,O为等腰三角形ABC内一点,⊙O与△ABC的底边BC交于M,N两点,与底边上的高AD交于点G,且与AB,AC分别相切于E,F两点.‎ ‎(1)证明:EF∥BC;‎ ‎(2)若AG等于⊙O的半径,且AE=MN=2,求四边形EBCF的面积.‎ 图18‎ ‎22.解:(1)证明:由于△ABC是等腰三角形,AD⊥BC,所以AD是∠CAB的平分线.又因为⊙O分别与AB,AC相切于点E,F,所以AE=AF,故AD⊥EF,从而EF∥BC.‎ ‎(2)由(1)知,AE=AF,AD⊥EF,故AD是EF的垂直平分线.又EF为⊙O的弦,所以O在AD上.‎ 连接OE,OM,则OE⊥AE.‎ 由AG等于⊙O的半径得AO=2OE,所以∠OAE=30°.因此△ABC和△AEF都是等边三角形.‎ 因为AE=2,所以AO=4,OE=2.‎ 因为OM=OE=2,DM=MN=,所以OD=1.于是AD=5,AB=.‎ 所以四边形EBCF的面积为××-×(2)2×=.‎ ‎22.N1[2015·全国卷Ⅰ] 选修41:几何证明选讲 如图17,AB是⊙O的直径,AC是⊙O的切线,BC交⊙O于点E.‎ ‎(1)若D为AC的中点,证明:DE是⊙O的切线;‎ ‎(2)若OA=CE,求∠ACB的大小.‎ 图17‎ ‎22.解:(1)证明:连接AE,由已知得,AE⊥BC,AC⊥AB.‎ 在Rt△AEC中,由已知得,DE=DC,故∠DEC=∠DCE.‎ 连接OE,则∠OBE=∠OEB.‎ 又∠ACB+∠ABC=90°,所以∠DEC+∠OEB=90°,故∠OED=90°,即DE是⊙O的切线.‎ ‎(2)设CE=1,AE=x,由已知得AB=2,BE=.‎ 由射影定理可得,AE2=CE·BE,所以x2=,即x4+x2-12=0,‎ 可得x=,所以∠ACB=60°.‎ N2 选修4-2 矩阵 ‎21.N1[2015·江苏卷] A.[选修41:几何证明选讲]如图15,在△ABC中,AB=AC,△ABC的外接圆⊙O的弦AE交BC于点D.‎ 求证:△ABD∽△AEB.‎ 图15‎ N2B.[选修42:矩阵与变换]已知x,y∈R,向量α=是矩阵A=的属于特征值-2的一个特征向量,求矩阵A以及它的另一个特征值.‎ N‎3C.[选修44:坐标系与参数方程]已知圆C的极坐标方程为ρ2+2ρsin-4=0,求圆C的半径.‎ N4D.[选修45:不等式选讲]解不等式x+|2x+3|≥2.‎ ‎21.A.证明:因为AB=AC,所以∠ABD=∠C.‎ 又因为∠C=∠E,所以∠ABD=∠E,‎ 又∠BAE为公共角,所以△ABD∽△AEB.‎ B.解:由已知,得Aα=-2α,即==,则即所以矩阵A=.‎ 从而矩阵A的特征多项式f(λ)=(λ+2)(λ-1),‎ 所以矩阵A的另一个特征值为1.‎ C.解:以极坐标系的极点为平面直角坐标系的原点O,以极轴为x轴的正半轴,建立直角坐标系xOy.‎ 圆C的极坐标方程为ρ2+2ρ-4=0,化简得ρ2+2ρsin θ-2ρcos θ-4=0,‎ 则圆C的直角坐标方程为x2+y2-2x+2y-4=0,‎ 即(x-1)2+(y+1)2=6,‎ 所以圆C的半径为.‎ D.解:原不等式可化为或 解得x≤-5或x≥-.‎ 综上,原不等式的解集是.‎ ‎21.N2、N3、N4[2015·福建卷] (1)选修42:矩阵与变换 已知矩阵A=),B=)).‎ ‎(i)求A的逆矩阵A-1;‎ ‎(ii)求矩阵C,使得AC=B.‎ ‎(2)选修44:坐标系与参数方程 在平面直角坐标系xOy中,圆C的参数方程为(t为参数).在极坐标系(与平面直角坐标系xOy取相同的长度单位,且以原点O为极点,以x轴非负半轴为极轴)中,直线l的方程为ρsin=m(m∈R).‎ ‎(i)求圆C的普通方程及直线l的直角坐标方程;‎ ‎(ii)设圆心C到直线l的距离等于2,求m的值.‎ ‎(3)选修45:不等式选讲 已知a>0,b>0,c>0,函数f(x)=|x+a|+|x-b|+c的最小值为4.‎ ‎(i)求a+b+c的值;‎ ‎(ii)求a2+b2+c2的最小值.‎ ‎21.解:(1)(i)因为|A|=2×3-1×4=2,‎ 所以A-1=))‎ ‎=)).‎ ‎(ii)由AC=B得(A-‎1A)C=A-1B,故 C=A-1B ‎=))))‎ ‎=,),-3))).‎ ‎(2)(i)消去参数t,得到圆C的普通方程为(x-1)2+(y+2)2=9.‎ 由ρsin=m,得 ρsin θ-ρcos θ-m=0.‎ 所以直线l的直角坐标方程为x-y+m=0.‎ ‎(ii)依题意,圆心C到直线l的距离等于2,‎ 即=2,解得m=-3±2.‎ ‎(3)(i)因为f(x)=|x+a|+|x-b|+c≥|(x+a)-(x-b)|+c=|a+b|+c,‎ 当且仅当-a≤x≤b时,等号成立,‎ 又a>0,b>0,所以|a+b|=a+b,‎ 所以f(x)的最小值为a+b+c.‎ 又已知f(x)的最小值为4,‎ 所以a+b+c=4.‎ ‎(ii)由(i)知a+b+c=4,由柯西不等式得 (4+9+1)≥=(a+b+c)2=16,‎ 即a2+b2+c2≥,‎ 当且仅当==,即a=,b=,c=时等号成立.‎ 故a2+b2+c2的最小值为.‎ N3 选修4-4 参数与参数方程 ‎12.N3[2015·安徽卷] 在极坐标系中,圆ρ=8sin θ上的点到直线θ=(ρ∈R)距离的最大值是________.‎ ‎12.6 [解析] 依题意得圆的直角坐标方程为x2+y2-8y=0,即x2+(y-4)2=16,直线的直角坐标方程为x-y=0,故圆心到直线的距离d==2,因此圆上的点到直线的最大距离为d+r=6.‎ ‎14.N3[2015·广东卷] (坐标系与参数方程选做题)已知直线l的极坐标方程为2ρsin=,点A的极坐标为A,则点A到直线l的距离为________.‎ ‎14. [解析] 直线l的极坐标方程2ρsin=化为直角坐标方程为x-y+1=0,A在直角坐标系中的坐标为,即A(2,-2),故点A到直线的距离为 eq f(|1×2-1×(-2)+1|, (2))=.‎ ‎16.N3[2015·湖北卷] (选修44:坐标系与参数方程)‎ 在直角坐标系xOy中,以O为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系.已知直线l的极坐标方程为ρ(sin θ-3cos θ)=0,曲线C的参数方程为(t为参数),l与C相交于A,B两点,则|AB|=________.‎ ‎16.2 [解析] 将直线l的极坐标方程ρ(sin θ-3cos θ)=0化为直角坐标方程为3x-y=0,将曲线C的参数方程(t为参数)化为普通方程为y2-x2=4.联立 解得或 不妨设点A,B,所以==2.‎ ‎21.N1[2015·江苏卷] A.[选修41:几何证明选讲]如图15,在△ABC中,AB=AC,△ABC的外接圆⊙O的弦AE交BC于点D.‎ 求证:△ABD∽△AEB.‎ 图15‎ N2B.[选修42:矩阵与变换]已知x,y∈R,向量α=是矩阵A=的属于特征值-2的一个特征向量,求矩阵A以及它的另一个特征值.‎ N‎3C.[选修44:坐标系与参数方程]已知圆C的极坐标方程为ρ2+2ρsin-4=0,求圆C的半径.‎ N4D.[选修45:不等式选讲]解不等式x+|2x+3|≥2.‎ ‎21.A.证明:因为AB=AC,所以∠ABD=∠C.‎ 又因为∠C=∠E,所以∠ABD=∠E,‎ 又∠BAE为公共角,所以△ABD∽△AEB.‎ B.解:由已知,得Aα=-2α,即==,则即所以矩阵A=.‎ 从而矩阵A的特征多项式f(λ)=(λ+2)(λ-1),‎ 所以矩阵A的另一个特征值为1.‎ C.解:以极坐标系的极点为平面直角坐标系的原点O,以极轴为x轴的正半轴,建立直角坐标系xOy.‎ 圆C的极坐标方程为ρ2+2ρ-4=0,化简得ρ2+2ρsin θ-2ρcos θ-4=0,‎ 则圆C的直角坐标方程为x2+y2-2x+2y-4=0,‎ 即(x-1)2+(y+1)2=6,‎ 所以圆C的半径为.‎ D.解:原不等式可化为或 解得x≤-5或x≥-.‎ 综上,原不等式的解集是.‎ ‎23.N3[2015·全国卷Ⅱ] 选修44:坐标系与参数方程 在直角坐标系xOy中,曲线C1:(t为参数,t≠0),其中0≤α<π.在以O为极点,x轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C2:ρ=2sin θ,C3:ρ=2cos θ.‎ ‎(1)求C2与C3交点的直角坐标;‎ ‎(2)若C1与C2相交于点A,C1与C3相交于点B,求|AB|的最大值.‎ ‎23.解:(1)曲线C2的直角坐标方程为x2+y2-2y=0,曲线C3的直角坐标方程为x2+y2-2x=0.‎ 联立解得或 所以C2与C3交点的直角坐标为(0,0)和.‎ ‎(2)曲线C1的极坐标方程为θ=α(ρ∈R,ρ≠0),其中0≤α<π.‎ 因此A的极坐标为(2sin α,α),‎ B的极坐标为(2cos α,α),‎ 所以|AB|=|2sin α-2cos α|=4sin.‎ 故当α=时,|AB|取得最大值,最大值为4.‎ ‎23.N3[2015·全国卷Ⅰ] 选修44:坐标系与参数方程 在直角坐标系xOy中,直线C1:x=-2,圆C2:(x-1)2+(y-2)2=1,以坐标原点为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系.‎ ‎(1)求C1,C2的极坐标方程;‎ ‎(2)若直线C3的极坐标方程为θ=(ρ∈R),设C2与C3的交点为M,N,求△C2MN的面积.‎ ‎23.解:(1)因为x=ρcos θ,y=ρsin θ,所以C1的极坐标方程为ρcos θ=-2,C2的极坐标方程为ρ2-2ρcos θ-4ρsin θ+4=0.‎ ‎(2)将θ=代入ρ2-2ρcos θ-4ρsin θ+4=0,得ρ2-3ρ+4=0,解得ρ1=2,ρ2=.故ρ1-ρ2=,即|MN|=.‎ 又C2的半径为1,所以△C2MN的面积为.‎ ‎11.N3[2015·北京卷] 在极坐标系中,点到直线ρ(cos θ+sin θ)=6的距离为________.‎ ‎11.1 [解析] 利用公式把极坐标转化为平面直角坐标(1,),把直线方程ρ(cos θ+sin θ)=6转化为x+y-6=0.利用点到直线的距离公式可知,d==1.‎ ‎21.N2、N3、N4[2015·福建卷] (1)选修42:矩阵与变换 已知矩阵A=),B=)).‎ ‎(i)求A的逆矩阵A-1;‎ ‎(ii)求矩阵C,使得AC=B.‎ ‎(2)选修44:坐标系与参数方程 在平面直角坐标系xOy中,圆C的参数方程为(t为参数).在极坐标系(与平面直角坐标系xOy取相同的长度单位,且以原点O为极点,以x轴非负半轴为极轴)中,直线l的方程为ρsin=m(m∈R).‎ ‎(i)求圆C的普通方程及直线l的直角坐标方程;‎ ‎(ii)设圆心C到直线l的距离等于2,求m的值.‎ ‎(3)选修45:不等式选讲 已知a>0,b>0,c>0,函数f(x)=|x+a|+|x-b|+c的最小值为4.‎ ‎(i)求a+b+c的值;‎ ‎(ii)求a2+b2+c2的最小值.‎ ‎21.解:(1)(i)因为|A|=2×3-1×4=2,‎ 所以A-1=))‎ ‎=)).‎ ‎(ii)由AC=B得(A-‎1A)C=A-1B,故 C=A-1B ‎=))))‎ ‎=,),-3))).‎ ‎(2)(i)消去参数t,得到圆C的普通方程为(x-1)2+(y+2)2=9.‎ 由ρsin=m,得 ρsin θ-ρcos θ-m=0.‎ 所以直线l的直角坐标方程为x-y+m=0.‎ ‎(ii)依题意,圆心C到直线l的距离等于2,‎ 即=2,解得m=-3±2.‎ ‎(3)(i)因为f(x)=|x+a|+|x-b|+c≥|(x+a)-(x-b)|+c=|a+b|+c,‎ 当且仅当-a≤x≤b时,等号成立,‎ 又a>0,b>0,所以|a+b|=a+b,‎ 所以f(x)的最小值为a+b+c.‎ 又已知f(x)的最小值为4,‎ 所以a+b+c=4.‎ ‎(ii)由(i)知a+b+c=4,由柯西不等式得 (4+9+1)≥=(a+b+c)2=16,‎ 即a2+b2+c2≥,‎ 当且仅当==,即a=,b=,c=时等号成立.‎ 故a2+b2+c2的最小值为.‎ N4 选修4-5 不等式选讲 ‎5.A2、N4、D3[2015·湖北卷] 设a1,a2,…,an∈R,n≥3.若p:a1,a2,…,an成等比数列;q:(a+a+…+a)(a+a+…+a)=(a‎1a2+a‎2a3+…+an-1an)2,则(  )‎ A.p是q的充分条件,但不是q的必要条件 B.p是q的必要条件,但不是q的充分条件 C.p是q的充分必要条件 D.p既不是q的充分条件,也不是q的必要条件 ‎5.A [解析] 当p成立,即a1,a2,…,an成等比数列时,==…=,满足柯西不等式(a+a+…+a)(a+a+…+a)≥(a‎1a2+a‎2a3+…+an-1an)2等号成立的条件,故(a+a+…+a)(a+a+…+a)=(a‎1a2+a‎2a3+…+ an-1an)2,即q成立;但当q成立时,不一定非要a1,a2,…,an成等比数列,如:当a1=1,a2=a3=…=an=0时,q成立,但不满足a1,a2,…,an成等比数列.所以p是q的充分条件,但不是q的必要条件.故选A.‎ ‎21.N1[2015·江苏卷] A.[选修41:几何证明选讲]如图15,在△ABC中,AB=AC,△ABC的外接圆⊙O的弦AE交BC于点D.‎ 求证:△ABD∽△AEB.‎ 图15‎ N2B.[选修42:矩阵与变换]已知x,y∈R,向量α=是矩阵A=的属于特征值-2的一个特征向量,求矩阵A以及它的另一个特征值.‎ N‎3C.[选修44:坐标系与参数方程]已知圆C的极坐标方程为ρ2+2ρsin-4=0,求圆C的半径.‎ N4D.[选修45:不等式选讲]解不等式x+|2x+3|≥2.‎ ‎21.A.证明:因为AB=AC,所以∠ABD=∠C.‎ 又因为∠C=∠E,所以∠ABD=∠E,‎ 又∠BAE为公共角,所以△ABD∽△AEB.‎ B.解:由已知,得Aα=-2α,即==,则即所以矩阵A=.‎ 从而矩阵A的特征多项式f(λ)=(λ+2)(λ-1),‎ 所以矩阵A的另一个特征值为1.‎ C.解:以极坐标系的极点为平面直角坐标系的原点O,以极轴为x轴的正半轴,建立直角坐标系xOy.‎ 圆C的极坐标方程为ρ2+2ρ-4=0,化简得ρ2+2ρsin θ-2ρcos θ-4=0,‎ 则圆C的直角坐标方程为x2+y2-2x+2y-4=0,‎ 即(x-1)2+(y+1)2=6,‎ 所以圆C的半径为.‎ D.解:原不等式可化为或 解得x≤-5或x≥-.‎ 综上,原不等式的解集是.‎ ‎24.N4[2015·全国卷Ⅱ] 选修45:不等式选讲 设a,b,c,d均为正数,且a+b=c+d,证明:‎ ‎(1)若ab>cd,则+>+;‎ ‎(2)+>+是|a-b|<|c-d|的充要条件.‎ ‎24.证明:(1)(+)2=a+b+2,‎ ‎(+)2=c+d+2,‎ 由题设a+b=c+d,ab>cd,‎ 得(+)2>(+)2,‎ 因此+>+.‎ ‎(2)(i)若|a-b|<|c-d|,则(a-b)2<(c-d)2,即 ‎(a+b)2-4ab<(c+d)2-4cd.‎ 因为a+b=c+d,所以ab>cd.‎ 由(1)得+>+.‎ ‎(ii)若+>+,‎ 则(+)2>(+)2,‎ 即a+b+2>c+d+2.‎ 因为a+b=c+d,所以ab>cd.于是 ‎(a-b)2=(a+b)2-4ab<(c+d)2-4cd=(c-d)2,‎ 因此|a-b|<|c-d|.‎ 综上,+>+是|a-b|<|c-d|的充要条件.‎ ‎24.N4[2015·全国卷Ⅰ] 选修45:不等式选讲 已知函数f(x)=|x+1|-2|x-a|,a>0.‎ ‎(1)当a=1时,求不等式f(x)>1的解集;‎ ‎(2)若f(x)的图像与x轴围成的三角形面积大于6,求a的取值范围.‎ ‎24.解:(1)当a=1时,f(x)>1化为|x+1|-2|x-1|-1>0.‎ 当x≤-1时,不等式化为x-4>0,无解;‎ 当-10,解得0,解得1≤x<2.‎ 所以f(x)>1的解集为.‎ ‎(2)由题设可得,f(x)= 所以函数f(x)的图像与x轴围成的三角形的三个顶点分别为A,B(‎2a+1,0),C(a,a+1),△ABC的面积为(a+1)2.‎ 由题设得(a+1)2>6,故a>2.‎ 所以a的取值范围为(2,+∞).‎ ‎21.N2、N3、N4[2015·福建卷] (1)选修42:矩阵与变换 已知矩阵A=),B=)).‎ ‎(i)求A的逆矩阵A-1;‎ ‎(ii)求矩阵C,使得AC=B.‎ ‎(2)选修44:坐标系与参数方程 在平面直角坐标系xOy中,圆C的参数方程为(t为参数).在极坐标系(与平面直角坐标系xOy取相同的长度单位,且以原点O为极点,以x轴非负半轴为极轴)中,直线l的方程为ρsin=m(m∈R).‎ ‎(i)求圆C的普通方程及直线l的直角坐标方程;‎ ‎(ii)设圆心C到直线l的距离等于2,求m的值.‎ ‎(3)选修45:不等式选讲 已知a>0,b>0,c>0,函数f(x)=|x+a|+|x-b|+c的最小值为4.‎ ‎(i)求a+b+c的值;‎ ‎(ii)求a2+b2+c2的最小值.‎ ‎21.解:(1)(i)因为|A|=2×3-1×4=2,‎ 所以A-1=))‎ ‎=)).‎ ‎(ii)由AC=B得(A-‎1A)C=A-1B,故 C=A-1B ‎=))))‎ ‎=,),-3))).‎ ‎(2)(i)消去参数t,得到圆C的普通方程为(x-1)2+(y+2)2=9.‎ 由ρsin=m,得 ρsin θ-ρcos θ-m=0.‎ 所以直线l的直角坐标方程为x-y+m=0.‎ ‎(ii)依题意,圆心C到直线l的距离等于2,‎ 即=2,解得m=-3±2.‎ ‎(3)(i)因为f(x)=|x+a|+|x-b|+c≥|(x+a)-(x-b)|+c=|a+b|+c,‎ 当且仅当-a≤x≤b时,等号成立,‎ 又a>0,b>0,所以|a+b|=a+b,‎ 所以f(x)的最小值为a+b+c.‎ 又已知f(x)的最小值为4,‎ 所以a+b+c=4.‎ ‎(ii)由(i)知a+b+c=4,由柯西不等式得 (4+9+1)≥=(a+b+c)2=16,‎ 即a2+b2+c2≥,‎ 当且仅当==,即a=,b=,c=时等号成立.‎ 故a2+b2+c2的最小值为.‎ N5 优选法与试验设计 ‎ ‎
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