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2013年北京市西城区高三数学文科一模试题及答案


北京市西城区 2013 届高三下学期(4 月)一模数学(文)试卷
2013.4

第Ⅰ卷(选择题

共 40 分)

一、选择题:本大题共 8 小题,每小题 5 分,共 40 分.在每小题列出的四个选项中,选出符 合题目要求的一项. 1.已知全集 U ? {x ? Z | | x | ? 5} ,集合 A ?

{?2,1,3, 4} , B ? {0, 2, 4} ,那么 A ? ?U B ? (A) {?2,1, 4} (B) {?2,1,3} (C) {0, 2} (D) {?2,1,3, 4}

2.复数

?1 ? i ? i
(B) ?1 ? i (C) ?1 ? i (D) 1 ? i

(A) 1 ? i

3.执行如图所示的程序框图.若输出 y ? ? 3 ,则输入 角? ? (A)

π 6 π 6

(B) ? (C)

π 3 π 3

(D) ?

4.设等比数列 {an } 的公比为 q ,前 n 项和为 S n ,且 a1 ? 0 .若 S 2 ? 2a3 ,则 q 的取值范围是

1 2 1 (C) (??, ?1) ? ( , ??) 2
(A) (?1, 0) ? (0, )

(B) (? , 0) ? (0,1) (D) (??, ? ) ? (1, ??)

1 2

1 2

-1-

5.某正三棱柱的三视图如图所示,其中正(主) 视图是边长为 2 的正方形,该正三棱柱的表 面积是 (A) 6 ? 3 (C) 12 ? 2 3 (B) 12 ? 3 (D) 24 ? 2 3

? x ? 1 ? 0, ? 6.设实数 x , y 满足条件 ? x ? y ? 1 ? 0, 则 y ? 4 x 的最大值是 ? x ? y ? 2 ? 0, ?
(A) ?4 (B) ?

1 2

(C) 4

(D) 7

7.已知函数 f ( x) ? x ? bx ? c ,则“ c ? 0 ”是“ ?x0 ? R ,使 f ( x0 ) ? 0 ”的
2

(A)充分而不必要条件 (C)充分必要条件

(B)必要而不充分条件 (D)既不充分也不必要条件

8.如图,正方体 ABCD ? A1 B1C1 D1 中, E 是棱 B1C1 的 中点,动点 P 在底面 ABCD 内,且 PA1 ? A1E ,则 点 P 运动形成的图形是

(A)线段 (C)椭圆的一部分

(B)圆弧 (D)抛物线的一部分

-2-

第Ⅱ卷(非选择题

共 110 分)

二、填空题:本大题共 6 小题,每小题 5 分,共 30 分. 9.已知向量 i ? (1, 0) , j ? (0,1) .若向量 i ? ? j 与 ? i ? j 垂直,则实数 ? ? ______.

10.已知函数 f ( x) ? ?

?log 2 x, x ? 0, ?2 ,
x

x ? 0,

则 f ( ) ? f (?2) ? ______.

1 4

11.抛物线 y ? 2 x 的准线方程是______;该抛物线的焦点为 F ,点 M ( x0 , y0 ) 在此抛物线
2

上,且 MF ?

5 ,则 x0 ? ______. 2

12.某厂对一批元件进行抽样检测.经统计,这批元件 的长度数据 (单位: mm )全部介于 93 至 105 之间. 将长度数据以 2 为组距分成以下 6 组: [93, 95) ,

[95, 97) , [97, 99) , [99, 101) , [101, 103) ,
[103,105] ,得到如图所示的频率分布直方图.若长
度在 [97,103) 内的元件为合格品,根据频率分布直 方图,估计这批产品的合格率是_____.

13. 在△ ABC 中, 内角 A ,B , 且 C 的对边边长分别为 a ,b ,c , 则△ ABC 的面积是______.

c o s A b3 ? ? c o s B a4

. 若 c ? 10 ,

? an an是偶数, ? , 14 .已知数列 {an } 的各项均为正整数,其前 n 项和为 S n .若 an ?1 ? ? 2 且 ? ?3an ? 1, an是奇数,
S3 ? 29 ,
则 a1 ? ______; S3n ? ______.

-3-

三、解答题:本大题共 6 小题,共 80 分.解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤. 15. (本小题满分 13 分) 已知函数 f ( x) ? sin x ? a cos x 的一个零点是 (Ⅰ)求实数 a 的值; (Ⅱ)设 g ( x) ? [ f ( x)] ? 2sin x ,求 g ( x) 的单调递增区间.
2 2

3π . 4

16. (本小题满分 14 分) 在如图所示的几何体中,面 CDEF 为正方形,面 ABCD 为等腰梯形, AB // CD ,

AC ? 3 , AB ? 2BC ? 2 , AC ? FB .
(Ⅰ)求证: AC ? 平面 FBC ; (Ⅱ)求四面体 FBCD 的体积; (Ⅲ)线段 AC 上是否存在点 M ,使 EA //平面 FDM ? 证明你的结论.

17. (本小题满分 13 分) 某商区停车场临时停车按时段收费,收费标准为:每辆汽车一次停车不超过 1 小时收费 6 元, 超过 1小时的部分每小时收费 8 元(不足 1 小时的部分按1 小时计算) .现有甲、乙二人在该商 区临时停车,两人停车都不超过 4 小时. (Ⅰ)若甲停车 1 小时以上且不超过 2 小时的概率为 求甲 停车付费恰为 6 元的概率; (Ⅱ)若每人停车的时长在每个时段的可能性相同,求甲、乙二人停车付费之和为 36 元的 概率.

1 5 ,停车付费多于 14 元的概率为 , 3 12

-4-

18. (本小题满分 13 分) 已知函数 f ( x) ? e ? ax , g ( x) ? ax ? ln x ,其中 a ? 0 .
x

(Ⅰ)求 f ( x) 的极值; (Ⅱ)若存在区间 M ,使 f ( x) 和 g ( x) 在区间 M 上具有相同的单调性,求 a 的取值范围.

19. (本小题满分 14 分) 如图, 已知椭圆

x2 y 2 ? ? 1的左焦点为 F ,过点 F 的直线交椭圆于 A, B 两点,线段 AB 4 3

的中点为 G , AB 的中垂线与 x 轴和 y 轴分别交于 D, E 两点. (Ⅰ)若点 G 的横坐标为 ?

1 ,求直线 AB 的斜率; 4

(Ⅱ)记△ GFD 的面积为 S1 ,△ OED ( O 为原点)的面 积为 S 2 .试问:是否存在直线 AB ,使得 S1 ? S2 ?说明理由.

20. (本小题满分 13 分) 已知集合 Sn ? { X | X ? ( x1 , x2 , ?, xn ), xi ? N , i ? 1, 2, ?, n} (n ? 2) .
*

对于 A ? (a1 , a2 , ?, an ) , B ? (b1 , b2 , ?, bn ) ? Sn ,定义 AB ? (b1 ? a1 , b2 ? a2 , ?, bn ? an ) ;

??? ?

? (a1 , a2 ,?, an ) ? (? a1 , ? a2 ,?, ? an ) (? ? R) ; A 与 B 之间的距离为 d ( A, B) ? ? | ai ? bi | .
i ?1

n

(Ⅰ)当 n ? 5 时,设 A ? (1, 2,1, 2,5) , B ? (2, 4, 2,1,3) ,求 d ( A, B) ;

B ?? B C , (Ⅱ) 证明: 若 A, B, C ? Sn , 且 ?? ? 0 , 使A 则 d (A,B) ? d (BC , ) d? (AC , )

? ? ? ?

? ? ? ?



(Ⅲ)记 I ? (1,1,?,1) ? S20 .若 A , B ? S20 ,且 d ( I , A) ? d ( I , B) ? 13 ,求 d ( A, B) 的 最大值.

-5-

北京市西城区 2013 年高三一模试卷

高三数学(文科)参考答案及评分标准
2013.4 一、选择题:本大题共 8 小题,每小题 5 分,共 40 分. 1. B ; 2. A ; 3.D; 4. B ; 5.C; 6.C; 7.A; 8.B.

二、填空题:本大题共 6 小题,每小题 5 分,共 30 分. 9. 0 ; 12. 80% ; 10. ?

7 ; 4

11. x ? ?

1 ,2; 2

13. 24 ;

14. 5 , 7n ? 22 .

注:11、14 题第一问 2 分,第二问 3 分.

三、解答题:本大题共 6 小题,共 80 分.若考生的解法与本解答不同,正确者可参照评分标 准给分. 15. (本小题满分 13 分) (Ⅰ) 解: 依题意, 得 f( 1分 即

3π ) ?0, 4

??????

sin
分 解

3π 3π 2 2a ? a cos ? ? ? 0, 4 4 2 2

??????3

得 ??????5 分 ??????

a ? 1.
(Ⅱ) 解: 由 (Ⅰ) 得 f ( x) ? sin x ? cos x . 6分

g ( x) ? [ f ( x)]2 ? 2sin 2 x ? (sin x ? cos x)2 ? 2sin 2 x

-6-

? sin 2x ? cos 2x
π ? 2 sin(2 x ? ) . 4
10 分

??????8 分 ??????

π π π ? 2 x ? ? 2kπ ? , 2 4 2 3π π 得 kπ ? ? x ? kπ ? ,k ? Z . 8 8
由 2kπ ? 12 分 所以 g ( x) 的单调递增区间为 [kπ ? 13 分

??????

3π π , kπ ? ] , k ? Z . 8 8

??????

16. (本小题满分 14 分) (Ⅰ)证明:在△ ABC 中, 因为 AC ? 3 , AB ? 2 , BC ? 1 , 所以 AC ? BC . 又因为 AC ? FB , 所以 AC ? 平面 FBC . ??????4 分 ??????2 分

(Ⅱ)解:因为 AC ? 平面 FBC ,所以 AC ? FC . 因为 CD ? FC , 所以 FC ? 平面 ABCD . 6分 在等腰梯形 ABCD 中可得 CB ? DC ? 1 ,所以 FC ? 1 . 所 以 △ ??????

BCD









S?

3 . 4 VF ? BCD ? 所以四面体 FBCD 的体积为:

??????7 分

1 3 S ? FC ? . 3 12

??????

9分 (Ⅲ)解:线段 AC 上存在点 M ,且 M 为 AC 中点时,有 EA // 平面 FDM ,证明如下: ????? ?10 分

-7-

连结 CE ,与 DF 交于点 N ,连接 MN . 因为 CDEF 为正方形, 所以 N 为 CE 中点. 11 分 所以 EA // MN . 12 分 因为 MN ? 平面 FDM , EA ? 平面 FDM , 13 分 所以 EA //平面 FDM . 所以线段 AC 上存在点 M , 使得 EA //平面 FDM 成立. 14 分 ?????? ?????? ?????? ??????

17. (本小题满分 13 分) (Ⅰ) 解: 设 “甲临时停车付费恰为 6 元” 为事件 A , 1分 则 P( A) ? 1 ? ( ? ??????

1 5 1 )? . 3 12 4

所以甲临时停车付费恰为 6 元的概率是

1 . 4

??????4 分 ??????

(Ⅱ) 解: 设甲停车付费 a 元, 乙停车付费 b 元, 其中 a, b ? 6,14, 22,30 . 6分 则甲、乙二人的停车费用构成的基本事件空间为:

(6,6),(6,14),(6, 22),(6,30),(14,6),(14,14),(14, 22),(14,30),(22,6),(22,14),(22, 22),

(22,30),(30,6),(30,14),(30, 22),(30,30) ,共 16 种情形.
10 分 其中,(6,30),(14, 22),(22,14),(30,6) 这 4 种情形符合题意. 12 分 故“甲、乙二人停车付费之和为 36 元”的概率为 P ? 13 分

??????

??????

4 1 ? . 16 4

??????

-8-

18.(本小题满分 13 分) (Ⅰ) 解: f ( x) 的定义域为 R , 且 f ?( x) ? e ? a .
x

??????

2分 ① 当 a ? 0 时, f ( x) ? e ,故 f ( x) 在 R 上单调递增.
x



而 值.

f ( x)























??????4 分

② 当 a ? 0 时,令 f ?( x) ? 0 ,得 x ? ln(?a) .

f ( x) 和 f ?( x) 的情况如下:
x
f ?( x) f ( x)
(??, ln(?a))
?


ln(?a)

(ln(?a), ? ?)

0

?


故 f ( x) 的单调减区间为 (??, ln(?a)) ;单调增区间为 (ln(?a), ? ?) . 从 而 值.

f ( x) 的 极 小 值 为
??????6 分

f ( l ?n a( ? )?a ) ?a

; ? la没 n (有 极 ) 大

(Ⅱ) 解:g ( x) 的定义域为 (0, ??) , 且 g ?( x) ? a ? 8分

1 ax ? 1 . ? x x

??????

③ 当 a ? 0 时, f ( x) 在 R 上单调递增, g ( x) 在 (0, ? ?) 上单调递减,不合题意. ????? ?9 分 ④ 当 a ? 0 时, g ?( x) ? 0 , g ( x) 在 (0, ? ?) 上单调递减. 当 ?1 ? a ? 0 时, ln(?a ) ? 0 ,此时 f ( x) 在 (ln(?a), ? ?) 上单调递增,由于 g ( x) 在

(0, ? ?)
意.



















??????11 分 当 a ? ?1 时 , ln( ?a )? 0, 此 时 f ( x) 在 (??,ln(?a)) 上 单 调 递 减 , 由 于 f ( x) 在

(0, ? ?) 上单调递减,符合题意.

-9-

综上,a 的取值范围是 (??, ?1) . 13 分 19. (本小题满分 14 分) (Ⅰ)解:依题意,直线 AB 的斜率存在,设其方程为 y ? k ( x ? 1) . 1分

??????

??????

x2 y 2 2 2 2 2 将其代入 整理得 (4k ? 3) x ? 8k x ? 4k ? 12 ? 0 . ? ? 1, 4 3
3分 设 A( x1 , y1 ) ,B( x2 , y2 ) , 所以 x1 ? x2 ? 4分

??????

?8k 2 . 4k 2 ? 3

??????

x1 ? x2 ?4k 2 故点 G 的横坐标为 . ? 2 2 4k ? 3
依题意, 得 6分 解 得 ??????7 分

?4k 2 1 ?? , 2 4k ? 3 4

??????

1 k?? . 2

(Ⅱ)解:假设存在直线 AB ,使得 S1 ? S2 ,显然直线 AB 不能与 x, y 轴垂直. 由 (Ⅰ) 可得 G ( 8分 因为 DG ? AB ,

?4k 2 3k , 2 ). 2 4k ? 3 4k ? 3

??????

3k 4k 2 ? 3 ? k ? ?1, 所以 ?4k 2 ? xD 4k 2 ? 3
解得 xD ? 10 分
- 10 -

?k 2 ?k 2 D ( , 0) . , 即 4k 2 ? 3 4k 2 ? 3

??????

因为 △ GFD ∽△ OED , 所以 S1 ? S2 ? | GD | ? | OD | . 11 分 所以 12 分 整理得 8k ? 9 ? 0 .
2

??????

?k 2 ?4 k 2 2 3k 2 ?k 2 ( 2 ? ) ?( 2 ) ? , 4k ? 3 4k 2 ? 3 4k ? 3 4k 2 ? 3

??????

??????

13 分 因为此方程无解, 所以不存在直线 AB ,使得 S1 ? S2 . 14 分 ??????

20. (本小题满分 13 分) (Ⅰ)解:当 n ? 5 时,由 d ( A, B) ?

?| a ? b | ,
i ?1 i i

5

得 d ( A, B) ? |1 ? 2 | ? | 2 ? 4 | ? |1 ? 2 | ? | 2 ?1| ? | 5 ? 3| ? 7 , 所 以 ??????3 分

d ( A, B) ? 7 .

(Ⅱ)证明:设 A ? (a1 , a2 , ?, an ) , B ? (b1 , b2 , ?, bn ) , C ? (c1 , c2 , ?, cn ) . 因为 ?? ? 0 ,使 AB ? ? BC , 所以 ?? ? 0 ,使得 (b1 ? a1 , b2 ? a2 ,?,bn ? an ) ? ? ((c1 ? b1 , c2 ? b2 , ?,cn ? bn ) , 所以 ?? ? 0 ,使得 bi ? ai ? ? (ci ? bi ) ,其中 i ? 1, 2,?, n . 所 以 数.

??? ?

??? ?

bi ? ai



ci ? bi (i ? 1, 2,?, n) 同 为 非 负 数 或 同 为 负

??????6 分 所以 d ( A, B) ? d ( B, C ) ?

? | ai ? bi | ?? | bi ? ci |
i ?1 i ?1

n

n

- 11 -

? ? (| bi ? ai | ? | ci ? bi |)
i ?1 n

n

? ? | ci ? ai | ? d ( A, C ) .
i ?1

?????

?8 分 (Ⅲ)解法一: d ( A, B ) ? ? | bi ? ai | .
i ?1 20

设 bi ? ai (i ? 1, 2, ?, 20) 中 有 m (m ? 20)项 为非 负数 , 20 ? m 项为 负数 .不妨设

i ? 1, 2, ?, m 时 bi ? ai ? 0 ; i ? m ? 1, m ? 2,?, 20 时, bi ? ai ? 0 .
所以 d ( A, B ) ? ? | bi ? ai |
i ?1 20

? [(b1 ? b2 ? ? ? bm ) ? (a1 ? a2 ? ? ? am )] ? [(am?1 ? am? 2 ? ? ? a20 ) ? (bm?1 ? bm? 2 ? ? ? b20 )]
因为 d ( I , A) ? d ( I , B) ? 13 , 所以

? (a ? 1) ? ? (b ? 1) ,
i ?1 i i ?1 i

20

20

整理得

? a ? ?b .
i ?1 i i ?1 i

20

20

所以 d ( A, B) ? 10 分

? | b ? a |? 2[b ? b
i ?1 i i 1

20

2

? ? ? bm ? (a1 ? a2 ? ? ? am )] .?????

因为 b1 ? b2 ? ? ? bm ? (b1 ? b2 ? ? ? b20 ) ? (bm?1 ? bm? 2 ? ? ? b20 )

? (13 ? 20) ? (20 ? m) ?1 ? 13 ? m ;
又 a1 ? a2 ? ? ? am ? m ?1 ? m , 所以 d ( A, B) ? 2[b1 ? b2 ? ? ? bm ? (a1 ? a2 ? ? ? am )]

? 2[(13 ? m) ? m] ? 26 .
即 d ( A, B) ? 26 . 12 分 对 于 ?????

A ? (1,1,?,1,14) , B ? (14,1,1,?,1) , 有

A , B ? S20 , 且

d ( I , A) ? d ( I , B) ? 13 , d ( A, B) ? 26 .
综上,d ( A, B) 的最大值为 26 . ?????

- 12 -

13 分 解法二:首先证明如下引理:设 x, y ? R ,则有 | x ? y | ? | x | ? | y | . 证明:因为 ? | x | ? x ? | x | , ? | y | ? y ? | y | , 所以 ? (| x | ? | y |) ? x ? y ? | x | ? | y | , 即 | x ? y | ?| x | ? | y | . 所以 d ( A, B) ?

? | b ? a | ? ? | (b ? 1) ? (1 ? a ) |
i ?1 i i i ?1 i i

20

20

? ? (| bi ? 1| ? |1 ? ai |)
i ?1
20

20

? ? | ai ? 1| ? ? | bi ? 1| ? 26 .
i ?1 i ?1

20

?????

11 分 上式等号成立的条件为 ai ? 1 ,或 bi ? 1 ,所以 d ( A, B) ? 26 . 12 分 对 于 ?????

A ? (1,1,?,1,14) , B ? (14,1,1,?,1) , 有

A , B ? S20 , 且

d ( I , A) ? d ( I , B) ? 13 , d ( A, B) ? 26 .
综上,d ( A, B) 的最大值为 26 . 13 分 ?????

w.w.k.s.5.u.c.o.m

- 13 -


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