2021年北京市海淀區(qū)高考數(shù)學(xué)三模試卷【含答案】
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2021年北京市海淀區(qū)高考數(shù)學(xué)三模試卷【含答案】
2021年北京市海淀區(qū)高考數(shù)學(xué)三模試卷
參考答案與試題解析
一、選擇題共10小題,每小題4分,共40分。在每小題列出的四個(gè)選項(xiàng)中,選出符合題目要求的一項(xiàng)。
1.(4分)已知集合U={1,2,3,4,5,6},A={1,2,3},B={2,3,4,5},則?U(A∪B)=( ?。?
A.{6} B.{1,6} C.{2,3} D.{1,4,5,6}
【分析】由并集運(yùn)算求得A∪B,再由補(bǔ)集運(yùn)算得答案.
【解答】解:∵A={1,2,3},B={2,3,4,5},
∴A∪B={1,2,3,4,5},
又U={1,2,3,4,5,6},
∴?U(A∪B)={6}.
故選:A.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查并集、補(bǔ)集及其運(yùn)算,是基礎(chǔ)題.
2.(4分)若z為純虛數(shù),且滿足(z+m)i=2﹣i(m∈R),則m=( ?。?
A.2 B.1 C.﹣1 D.﹣2
【分析】利用復(fù)數(shù)的運(yùn)算法則、純虛數(shù)的定義即可得出m的值.
【解答】解:∵(z+m)i=2﹣i(m∈R),
∴z=﹣m=﹣1﹣m﹣2i,
∵z為純虛數(shù),
∴﹣1﹣m=0?m=﹣1,
故選:C.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了復(fù)數(shù)的運(yùn)算法則、純虛數(shù)的定義,考查了推理能力與計(jì)算能力,屬于基礎(chǔ)題.
3.(4分)若b<a<0,則下列不等式正確的是( ?。?
A. B.a(chǎn)b<a2 C.|a|>|b| D.
【分析】可舉例,令b=﹣2、a=﹣1,可判斷ABC;利用基本不等式可判斷D.
【解答】解:根據(jù)題意可令b=﹣2、a=﹣1,
則<,ab>a2,|a|<|b|,∴ABC 錯(cuò);
∵b<a<0,∴,>0且,
∴+>2=2,∴D對(duì).
故選:D.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查不等式基本性質(zhì),考查數(shù)學(xué)運(yùn)算能力及推理能力.
4.(4分)若函數(shù)f(x)=lg(x+a)的圖象經(jīng)過(guò)拋物線y2=8x的焦點(diǎn),則a=( ?。?
A.1 B.0 C.﹣1 D.﹣2
【分析】求得拋物線的焦點(diǎn)坐標(biāo),代入函數(shù)f(x)=lg(x+a)即可.
【解答】解:拋物線的焦點(diǎn)為(2,0),則f(2)=lg(2+a)=0,解得a=﹣1
故選:C.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了拋物線的性質(zhì),屬于基礎(chǔ)題.
5.(4分)已知雙曲線的焦距為10,則雙曲線C的漸近線方程為( ?。?
A. B. C. D.
【分析】由已知求得a與c的值,再由隱含條件求得b,則雙曲線的漸近線方程可求.
【解答】解:由題意,2c=10,得c=5,
又由雙曲線方程可得a=4,則b=,
∴雙曲線C的漸近線方程為y=.
故選:B.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查雙曲線的幾何性質(zhì),是基礎(chǔ)題.
6.(4分)已知m,n是空間中兩條不同的直線,α,β為空間中兩個(gè)互相垂直的平面,則下列命題正確的是( ?。?
A.若m?α,則m⊥β B.若m?α,n?β,則m⊥n
C.若m?α,m⊥β,則m∥α D.若α∩β=m,n⊥m,則n⊥α
【分析】根據(jù)空間線面位置關(guān)系的定義,性質(zhì)和判定定理進(jìn)行判斷或舉反例說(shuō)明.
【解答】解:不妨設(shè)α∩β=l,
對(duì)于A,若m?α且m∥l,則m∥β,故A錯(cuò)誤;
對(duì)于B,若m,n與l相交且不垂直,交點(diǎn)分別為M,N,顯然m與n不一定垂直,故B錯(cuò)誤;
對(duì)于C,若m⊥β,則m?α或m∥α,又m?α,故m∥α,故C正確;
對(duì)于D,由面面垂直的性質(zhì)可知當(dāng)n?β時(shí)才有n⊥α,故D錯(cuò)誤.
故選:C.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了空間線面位置關(guān)系的判斷,屬于中檔題.
7.(4分)已知圓C的方程為(x﹣1)2+(y﹣1)2=2,點(diǎn)P在直線y=x+3上,線段AB為圓C的直徑,則的最小值為( )
A. B. C. D.3
【分析】將轉(zhuǎn)化為,再由圓心到直線的距離求解.
【解答】解:∵線段AB為圓C的直徑,∴C為AB的中點(diǎn),
則=,
從而||=,
||的最小值為圓心C到直線y=x+3的距離,
等于.
∴的最小值為2×.
故選:B.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查直線與圓的位置關(guān)系,考查平面向量的應(yīng)用,考查運(yùn)算求解能力,是中檔題.
8.(4分)等差數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,若?n∈N*,Sn≤S7,則數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式可能是( ?。?
A.a(chǎn)n=3n﹣15 B.a(chǎn)n=17﹣3n C.a(chǎn)n=n﹣7 D.a(chǎn)n=15﹣2n
【分析】由題意得,然后結(jié)合選項(xiàng)即可判斷.
【解答】解:因?yàn)?n∈N*,Sn≤S7,
所以,
A:an=3n﹣15,a8>0不符合題意;
B:an=17﹣3n,a7<0不符合題意;
C:an=n﹣7,a8>0不符合題意;
D:an=15﹣2n,a8<0,a7>0符合題意;
故選:D.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查了等差數(shù)列的性質(zhì),屬于基礎(chǔ)題.
9.(4分)“0<m≤1”是函數(shù)f(x)=滿足:對(duì)任意的x1≠x2,都有f(x1)≠f(x2)”的( ?。?
A.充分不必要條件 B.必要不充分條件
C.充要條件 D.既不充分也不必要條件
【分析】根據(jù)分段函數(shù)的性質(zhì)結(jié)合充分條件和必要條件的定義進(jìn)行判斷即可.
【解答】解:∵當(dāng)0<m≤1時(shí),g(x)=﹣1在(1,+∞)上遞減,
h(x)=﹣x+1在(﹣∞,1]遞減,且g(1)≤h(1),∴f(x)在(﹣∞,+∞)上遞減,
∴任意x1≠x2,都有f(x1)≠f(x2)”∴充分性成立;
若m<0,g(x)在(1,+∞)上遞增,h(x)在(﹣∞,1]上遞減,g(x)<0,h(x)≥0,
∴任意x1≠x2,都有f(x1)≠f(x2)”,必要性不成立,
∴0<m≤1”是函數(shù)f(x)=滿足:對(duì)任意的x1≠x2,都有f(x1)≠f(x2)”的充分不必要條件,
故選:A.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查充分條件和必要條件的判斷,結(jié)合充分條件和必要條件的定義以及分段函數(shù)的性質(zhì)是解決本題的關(guān)鍵.
10.(4分)已知函數(shù)f(x)=sinx+sin(πx),現(xiàn)給出如下結(jié)論:①f(x)是奇函數(shù);②f(x)是周期函數(shù);③f(x)在區(qū)間(0,π)上有三個(gè)零點(diǎn);④f(x)的最大值為2.其中所有正確結(jié)論的編號(hào)為( ?。?
A.①③ B.②③ C.②④ D.①④
【分析】根據(jù)題意,依次分析4個(gè)結(jié)論是否正確,即可得答案.
【解答】解:根據(jù)題意,依次分析4個(gè)結(jié)論:
對(duì)于①,因?yàn)閒(﹣x)=sin(﹣x)+sin(﹣πx)=﹣sinx﹣sin(πx)=﹣f(x),
所以f(x)是奇函數(shù),①正確.
對(duì)于②,假設(shè)存在周期T,
則sin(x+T)+sin(π(x+T))=sinx+sinπx,
sin(x+T)﹣sinx=﹣[sin(π(x+T))﹣sinπx],
所以sin?cos=﹣sin?cos①,
存在x0∈R,使得cos=0,而cos≠0,
將x0∈R,﹣sin?cos=0,
由于cos≠0,
故﹣sin=0,
所以sin=0,sin=0,
=kπ,=mπ,k,m∈Z,
所以kπ=m,矛盾,
所以函數(shù)f(x)=sinx+sin(πx),沒(méi)有周期,②錯(cuò)誤.
對(duì)于③,f(x)=sinx+sin(πx)=2sincos,
函數(shù)的零點(diǎn)為方程2sincos=0,
x=或x=x∈(0,π)
x=,,,所以f(x)在區(qū)間(0,π)上有三個(gè)零點(diǎn);故③正確.
對(duì)于④,f(x)=sinx+sin(πx),
若sinx=1,則x=2kπ+,k∈Z,
若sin(πx)=1,則x=2k+,k∈Z,
x=2kπ+,k∈Z和x=2k+,k∈Z兩者不會(huì)同時(shí)成立,
即y=sinx和y=sin(πx)不可能同時(shí)成立,故f(x)的最大值不是2,④錯(cuò)誤;
則四個(gè)命題中正確的為①③;
故選:A.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查函數(shù)與方程的關(guān)系,涉及命題真假的判斷,屬于中檔題.
二、填空題共5小題,每小題5分,共30分。
11.(5分)已知直線l1:mx+y+1=0,l2:mx﹣y+1=0,m∈R,若l1⊥l2,則m= ±1?。?
【分析】利用向量垂直的性質(zhì)直接求解.
【解答】解:∵直線l1:mx+y+1=0,l2:mx﹣y+1=0,m∈R,
l1⊥l2,
∴m2﹣1=0,
解得m=±1.
故答案為:±1.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查實(shí)數(shù)值的求法,考查向量垂直的性質(zhì)等基礎(chǔ)知識(shí),考查運(yùn)算求解能力等數(shù)學(xué)核心素養(yǎng),是基礎(chǔ)題.
12.(5分)二項(xiàng)式(x2+)6展開(kāi)式中含x3項(xiàng)的系數(shù)為 540?。?
【分析】求出展開(kāi)式的通項(xiàng)公式.令x的指數(shù)為3,進(jìn)而可以求解.
【解答】解:展開(kāi)式的通項(xiàng)公式為T=C,
令12﹣3r=3,解得r=3,
則展開(kāi)式中含x3項(xiàng)的系數(shù)為C=20×27=540,
故答案為:540.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了二項(xiàng)式定理的應(yīng)用,考查了學(xué)生的運(yùn)算能力,屬于基礎(chǔ)題.
13.(5分)《九章算術(shù)》中,稱四個(gè)面均為直角三角形的四面體為“鱉臑”.已知某“鱉臑”的三視圖如圖所示,則該“鱉臑”的體積為 8?。?
【分析】由三視圖還原原幾何體,該幾何體為三棱錐,其中底面三角形BCD為直角三角形,BC⊥CD,BC=4,CD=3,AB⊥底面BCD,AB=4,再由棱錐體積公式求解.
【解答】解:由三視圖還原原幾何體如圖,
其中底面三角形BCD為直角三角形,BC⊥CD,BC=4,CD=3,
AB⊥底面BCD,AB=4,
則該“鱉臑”的體積為V=
故答案為:8.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查由三視圖求面積、體積,關(guān)鍵是由三視圖還原原幾何體,是中檔題.
14.(5分)如圖,以O(shè)x為始邊作鈍角α,角α的終邊與單位圓交于點(diǎn)P(x1,y1),將角α的終邊順時(shí)針旋轉(zhuǎn)得到角β.角β的終邊與單位圓相交于點(diǎn)Q(x2,y2),則x2﹣x1的取值范圍為 (,1]?。?
【分析】由題意利用任意角的三角函數(shù)的定義,兩角和差的三角公式,求得x2﹣x1=sin(α﹣),再利用正弦函數(shù)的定義域和值域,求出x2﹣x1的取值范圍.
【解答】解:由已知得,
∴=,
∵,∴,∴,
∴x2﹣x1的取值范圍為,
故答案為:(,1].
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查任意角的三角函數(shù)的定義,兩角和差的三角公式,正弦函數(shù)的定義域和值域,屬于中檔題.
15.(5分)如圖所示的太極圖是由黑白兩個(gè)魚(yú)形紋組成的圓形圖案,展現(xiàn)中國(guó)文化陰陽(yáng)轉(zhuǎn)化、對(duì)立統(tǒng)一的哲學(xué)理念.定義:圖象能將圓的周長(zhǎng)和面積同時(shí)等分成兩部分的函數(shù)稱為圓的一個(gè)“太極函數(shù)”,則下列命題正確的是 ?、佗堋。?
①函數(shù)f(x)=tanx可以同時(shí)是無(wú)數(shù)個(gè)圓的“太極函數(shù)”;
②函數(shù)f(x)=ln(|x|)可以是某個(gè)圓的“太極函數(shù)”;
③若函數(shù)f(x)是某個(gè)圓的“太極函數(shù)”,則函數(shù)f(x)的圖象一定是中心對(duì)稱圖形;
④對(duì)于任意一個(gè)圓,其“太極函數(shù)”有無(wú)數(shù)個(gè).
【分析】根據(jù)所給定義,對(duì)各項(xiàng)逐個(gè)分析判斷,即可得解.
【解答】解:對(duì)于①,以f(x)=tanx的零點(diǎn)為圓心,半徑小于的圓,
周長(zhǎng)和面積都被f(x)=tanx平分,故①正確;
對(duì)于②,由f(x)=ln(|x|)為偶函數(shù),如圖所示:
由于其圖像向上凸起,故而不可能平分圓的周長(zhǎng),故②錯(cuò)誤;
對(duì)于③,取圓x2+y2=4π2,被函數(shù)平分
周長(zhǎng)和面積,而g(x)非對(duì)稱,故③錯(cuò)誤;
對(duì)于④,對(duì)于任意一個(gè)圓,過(guò)圓心的直線平分周長(zhǎng)和面積,故④正確;
故答案為:①④
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了三角函數(shù),對(duì)數(shù)函數(shù)的圖像和性質(zhì),考查了在分段函數(shù)的圖像和性質(zhì).
三、解答題共6小題,共80分。解答應(yīng)寫出文字說(shuō)明、演算步驟或證明過(guò)程。
16.(14分)如圖所示,在直三棱柱ABC﹣A1B1C1中,側(cè)面AA1C1C為長(zhǎng)方形,AA1=1,AB=BC=2,∠ABC=120°,AM=CM.
(Ⅰ)求證:平面AA1C1C⊥平面C1MB;
(Ⅱ)求直線A1B和平面C1MB所成角的正弦值.
【分析】(Ⅰ)由等腰三角形的性質(zhì)和線面垂直的判定定理可得MB⊥平面AA1C1C,再由面面垂直的判定定理,即可得證;
(Ⅱ)設(shè)A1到平面MBC1的距離為h,由等積法和棱錐的體積公式,以及直線和平面所成角的定義和直角三角形的正弦函數(shù)的定義,可得所求值.
【解答】解:(Ⅰ)證明:在△ABC中,AB=BC,M為BC的中點(diǎn),可得MB⊥AC,
又AA1⊥平面ABC,BM?平面ABC,
可得AA1⊥BM,
而AA1∩AC=A,所以MB⊥平面AA1C1C,
又BM?平面BMC1,
所以平面AA1C1C⊥平面C1MB;
(Ⅱ)設(shè)A1到平面MBC1的距離為h,連接A1M,
由AB=BC=2,∠ABC=120°,可得BM=2cos60°=1,CM=2sin60°=,
C1M==2,可得△C1BM的面積為×1×2=1,
△A1C1M的面積為S=×1×2=,
由V=V,可得Sh=S?BM,
即為h?1=×1×,
可得h=,
則直線A1B和平面C1MB所成角的正弦值為==.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查面面垂直的判定定理和直線和平面所成角的求法,考查轉(zhuǎn)化思想和運(yùn)算能力,屬于中檔題.
17.(14分)在△ABC中,cosC=,c=8,再?gòu)臈l件①、條件②這兩個(gè)條件中選擇一個(gè)作為已知,求:
(Ⅰ)b的值;
(Ⅱ)角A的大小和△ABC的面積.
條件①:a=7;
條件②:cosB=.
【分析】選條件①:(Ⅰ)利用余弦定理的應(yīng)用求出結(jié)果;(Ⅱ)利用三角函數(shù)關(guān)系式的變換,正弦定理和三角形的面積求出結(jié)果;
選條件②時(shí),(Ⅰ)利用三角函數(shù)的角的變換和正弦定理的應(yīng)用求出結(jié)果;(Ⅱ)利用三角函數(shù)的角的變換和三角形的面積公式的應(yīng)用求出結(jié)果.
【解答】解:選條件①:
(Ⅰ)a=7時(shí),cosC=,c=8,
利用c2=a2+b2﹣2abcosC,
整理得b2﹣2b﹣15=0,解得b=5或﹣3(負(fù)值舍去),
故:b=5.
(Ⅱ)由于cosC=,0<C<π,
所以sinC=,
利用正弦定理,所以,解得sinA=,
由于c>a,所以A=,
則.
選條件②時(shí),
(Ⅰ)cosB=,所以,
cosC=,所以sinC=,
由正弦定理,整理得,解得b=5,
(Ⅱ)cosB=,所以,
cosC=,所以sinC=,
所以cosA=﹣cos(B+C)==,
由于A∈(0,π),
所以A=.
所以.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查的知識(shí)要點(diǎn):三角函數(shù)關(guān)系式的變換,正弦定理余弦定理和三角形面積公式的應(yīng)用,主要考查學(xué)生的運(yùn)算能力和數(shù)學(xué)思維能力,屬于基礎(chǔ)題.
18.(14分)某超市從2020年甲、乙兩種酸奶的日銷售量(單位:箱)的數(shù)據(jù)中分別隨機(jī)抽取100個(gè),并按[0,10],(10,20],(20,30],(30,40],(40,50]分組,得到頻率分布直方圖如圖:
假設(shè)甲、乙兩種酸奶獨(dú)立銷售且日銷售量相互獨(dú)立,
(Ⅰ)估計(jì)在未來(lái)的某一天里,甲、乙兩種酸奶的銷售量恰有一個(gè)高于20箱且另一個(gè)不高于20箱的概率;
(Ⅱ)設(shè)X表示在未來(lái)3天內(nèi)甲種酸奶的日銷售量不高于40箱的天數(shù),以日銷售量落入各組的頻率作為概率,求X的數(shù)學(xué)期望;
(Ⅲ)記甲種酸奶與乙種酸奶口銷售量(單位:箱)的方差分別為s12,s22,試比較s12與s22的大?。ㄖ恍鑼懗鼋Y(jié)論).
【分析】(Ⅰ)根據(jù)頻率和為1可計(jì)算a值,再由獨(dú)立事件概率求法即可得解;
(Ⅱ)X的可能取值為0,1,2,3,求出概率,得到分布列,然后求解期望;
(Ⅲ)由頻率分布直方圖可看出,甲的銷售量比較分散,而乙較為集中,由此能比s12,s22的大?。?
【解答】解:(Ⅰ)由直方圖可知:(0.02+0.01+0.03+a+0.025)×10=1,解得a=0.015,
甲種酸奶銷售量高于20箱的概率為:(0.03+0.015+0.025)×10=0.7,
乙種酸奶銷售量高于20箱的概率為:(0.03+0.025+0.015)×10=0.7,
甲、乙兩種酸奶的銷售量恰有一個(gè)高于20箱且另一個(gè)不高于20箱的概率為:0.7×0.3+0.3×0.7=0.42.
(Ⅱ)甲種酸奶的日銷售量不高于40箱的概率為:1﹣0.025×10=0.75=,
由題意可知,X的可能取值為0,1,2,3,
P(X=0)=C30×()0×()3=,
P(X=1)=C31×()1×()2=,
P(X=2)=C32×()2×()1=,
P(X=3)=C33×()3×()0=.
所以X的分布列為
X
0
1
2
3
P
所以X的數(shù)學(xué)期望EX=0×+1×+2×+3×=.
(Ⅲ)s12>s22.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查頻率分布直方圖,離散型隨機(jī)變量期望的求法,獨(dú)立事件概率的求法,考查計(jì)算能力,屬于中檔題.
19.(15分)已知函數(shù).
(Ⅰ)求曲線y=f(x)在點(diǎn)(1,f(1))處的切線方程;
(Ⅱ)求y=f(x)的單調(diào)區(qū)間和極值;
(Ⅲ)直接寫出不等式的解集.
【分析】(Ⅰ)根據(jù)導(dǎo)數(shù)的幾何意義,先求斜率f'(1)=0,f(1)=1,利用點(diǎn)斜式即可得解;
(Ⅱ)先求導(dǎo)函數(shù),再求二階導(dǎo)函數(shù),利用導(dǎo)函數(shù)的性質(zhì),即可得到原函數(shù)的單調(diào)性和極值;
(Ⅲ)f(x)min=f(1)=1,直接可得的解集為{1}.
【解答】解:(Ⅰ)由,
得,∴f'(1)=3﹣6+6﹣3=0,
又f(1)=1﹣3+3=1,
∴曲線y=f(x)在點(diǎn)(1,f(1))處的切線方程為y=1;
(Ⅱ)∵(x>0),
,
∴f′(x)為增函數(shù),且f'(1)=3﹣6+6﹣3=0,
∴當(dāng)x∈(0,1)時(shí),f'(x)<0,當(dāng)(1,+∞)時(shí),f'(x)>0,
得f(x)遞減區(qū)間為(0,1),遞增區(qū)間為(1,+∞),
極小值為f(1)=1﹣3+0+3=1;
(Ⅲ)由(Ⅱ)知f(x)min=f(1)=1,
∴的解集為{1}.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查導(dǎo)數(shù)的幾何意義,考查了利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性和極值,有一定的計(jì)算量,屬于中檔題.
20.(14分)已知橢圓的兩焦點(diǎn)F1,F(xiàn)2分別為(±1,0),橢圓上的動(dòng)點(diǎn)M滿足|MF1|+|MF2|=2|F1F2|,A,B分別為橢圓的左、右頂點(diǎn),O為坐標(biāo)原點(diǎn).
(Ⅰ)求橢圓的方程及離心率;
(Ⅱ)若直線l:x=6與AM交于點(diǎn)P,l與x軸交于點(diǎn)H,OP與BM的交點(diǎn)為S,求證:B,S,P,H四點(diǎn)共圓.
【分析】(Ⅰ)利用橢圓的定義求出a的值,結(jié)合c的值,即可求出b的值,從而得到橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程,利用離心率的定義即可求出橢圓的離心率;
(Ⅱ)設(shè)點(diǎn)點(diǎn)M(x0,y0),由兩點(diǎn)間斜率公式結(jié)合點(diǎn)M在橢圓上,計(jì)算kAM?kBM為定值,設(shè)直線AM的方程為y=k(x+2)(k≠0),求出點(diǎn)P的坐標(biāo),從而求出直線OP的斜率,得到OP⊥BM,從而可得∠BHP=90°,即可證明B,S,P,H四點(diǎn)共圓.
【解答】(Ⅰ)解:由橢圓的定義可知,2a=|MF1|+|MF2|=2|F1F2|=4c=4,
所以a=2,c=1,b=,
故橢圓的方程為;
橢圓的離心率為=;
(Ⅱ)證明:設(shè)點(diǎn)M(x0,y0),則,
又,
所以=,
設(shè)直線AM的方程為y=k(x+2)(k≠0),
聯(lián)立方程組,解得,
所以P(6,8k),故,
又,
所以kOP?kBM=﹣1,故∠BSP=90°,
所以∠BHP=90°,故B,S,P,H四點(diǎn)共圓.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程的求解、直線與橢圓位置關(guān)系的應(yīng)用,在解決直線與圓錐曲線位置關(guān)系的問(wèn)題時(shí),一般會(huì)聯(lián)立直線與圓錐曲線的方程,利用韋達(dá)定理和“設(shè)而不求”的方法進(jìn)行研究,屬于中檔題.
21.(14分)已知函數(shù)f(x)=x2+m,其中m∈R,定義數(shù)列{an}如下:a1=0,an+1=f(an),n∈N*.
(Ⅰ)當(dāng)m=1時(shí),求a2,a3,a4的值:
(Ⅱ)是否存在實(shí)數(shù)m,使a2,a3,a4構(gòu)成公差不為0的等差數(shù)列?若存在,請(qǐng)求出實(shí)數(shù)m的值;若不存在,請(qǐng)說(shuō)明理由;
(Ⅲ)求證:當(dāng)時(shí),總能找到k∈N*,使得ak>2021.
【分析】(Ⅰ)利用題中給出的f(x)的解析式,以及an+1=f(an),依次賦值求解即可;
(Ⅱ)利用a2,a3,a4構(gòu)成公差不為0的等差數(shù)列,得到a3+a2﹣1=0,代入后可得關(guān)于m的方程,求解m的值并驗(yàn)證即可;
(Ⅲ)利用an+1=f(an),得到an+1﹣an≥,令>0,然后利用疊加法求出an≥(n﹣1)t,取正整數(shù)k>,即可證明不等式.
【解答】(Ⅰ)解:因?yàn)閙=1,故f(x)=x2+1,
又a1=0,an+1=f(an),
所以a2=f(a1)=f(0)=1,
a3=f(a2)=f(1)=2,
a4=f(a3)=f(2)=5;
(Ⅱ)解:因?yàn)閍2,a3,a4構(gòu)成公差不為0的等差數(shù)列,
所以a3﹣a2=a4﹣a3,即,
所以,
則(a3﹣a2)(a3+a2﹣1)=0,
因?yàn)楣頳≠0,故a3﹣a2≠0,
所以a3+a2﹣1=0,
因?yàn)閍2=f(a1)=f(0)=m,a3=f(a2)=m2+m,
故(m2+m)+m﹣1=0,解得,
經(jīng)檢驗(yàn),此時(shí)a2,a3,a4的公差不為0,
所以存在,使得a2,a3,a4構(gòu)成公差不為0的等差數(shù)列;
(Ⅲ)證明:因?yàn)椤荩?
又,所以令>0,
因?yàn)閍n﹣an﹣1≥t,an﹣1﹣an﹣2≥t,···,a2﹣a1≥t,
將上述不等式全部相加可得,an﹣a1≥(n﹣1)t,即an≥(n﹣1)t,
因此要使得ak>2021,只需(k﹣1)t>2021,
故只要取正整數(shù)k>,就有,
綜上所述,當(dāng)時(shí),總能找到k∈N*,使得ak>2021.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了數(shù)列與函數(shù)、數(shù)列與不等式的綜合應(yīng)用,解題的關(guān)鍵是運(yùn)用方程的思想,通過(guò)建立方程求解m,運(yùn)用同向不等式的可加性,考查了邏輯推理能力與化簡(jiǎn)運(yùn)算能力,屬于中檔題.