2012四川高考数学(理科)答案及解析
2012年普通高等学校招生全国统一考试
(四川卷)数 学(理科)
参考公式:
如果事件互斥,那么 球的表面积公式 ()()()P A B P A P B +=+ 24S R p =
如果事件相互独立,那么 其中R 表示球的半径 ()
()()P A B P A P B ? 球的体积公式
如果事件A 在一次试验中发生的概率是p ,那么 343
V R p =
在n 次独立重复试验中事件A 恰好发生k 次的概率 其中R 表示球的半径
()(1)(0,1,2,,)k k
n k n n P k C p p k n -=-=…
第一部分 (选择题 共60分)
注意事项:
1、选择题必须使用2B 铅笔将答案标号涂在机读卡上对应题目标号的位置上.
2、本部分共12小题,每小题5分,共60分.
一、选择题:每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1、7
(1)x +的展开式中2
x 的系数是( )
A 、42
B 、35
C 、28
D 、21
2、复数
2
(1)2i i
-=( ) A 、1 B 、1- C 、i D 、i -
3、函数29
,3()3ln(2),3x x f x x x x ?-
=-??-≥?
在3x =处的极限是( )
A 、不存在
B 、等于6
C 、等于3
D 、等于0 4、如图,正方形ABCD 的边长为1,延长BA 至
E ,使1AE =,连接EC 、ED 则
sin CED ∠=( )
A 、
10
B 、10
C 、10
D 、15
5、函数1
(0,1)x
y a a a a
=-
>≠
的图象可能是( )
6、下列命题正确的是( )
A 、若两条直线和同一个平面所成的角相等,则这两条直线平行
B 、若一个平面内有三个点到另一个平面的距离相等,则这两个平面平行
C 、若一条直线平行于两个相交平面,则这条直线与这两个平面的交线平行
D 、若两个平面都垂直于第三个平面,则这两个平面平行
7、设a 、b 都是非零向量,下列四个条件中,使
||||
a b
a b =
成立的充分条件是( ) A 、a b =- B 、//a b C 、2a b = D 、//a b 且||||a b = 8、已知抛物线关于x 轴对称,它的顶点在坐标原点O ,并且经过点0(2,)M y .若点M 到该抛物线焦点的距离为3,则||OM =(
)
A 、
B 、
C 、4
D 、9、某公司生产甲、乙两种桶装产品.已知生产甲产品1桶需耗A 原料1千克、B 原料2千克;生产乙产品1桶需耗A 原料2千克,B 原料1千克.每桶甲产品的利润是300元,每桶乙产品的利润是400元.公司在生产这两种产品的计划中,要求每天消耗A 、B 原料都不超过12千克.通过合理安排生产计划,从每天生产的甲、乙两种产品中,公司共可获得的最大利润是( )
A 、1800元
B 、2400元
C 、2800元
D 、3100元
10、如图,半径为R 的半球O 的底面圆O 在平面α内,过点O 作
平面α
的垂线交半球面于点A ,过圆O 的直径CD 作平面α成45角的平面与半球面相交,所得交线上到平面α的距离最大的点为
B ,该交线上的一点P 满足60BOP ∠=,则A 、P 两点间的球面距离为(
)
A 、arccos
4R B 、4R π
C 、arccos 3
R D 、3R π
11、方程22
ay b x c =+中的,,{3,2,0,1,2,3}a b c ∈--,且,,a b c 互不相同,在所有这些方程所表示的曲线中,不同的抛物线共有( )
A 、60条
B 、62条
C 、71条
D 、80条
12、设函数()2cos f x x x =-,{}n a 是公差为8
π
的等差数列,125()()()5f a f a f a π++???+=,则2313[()]f a a a -=( ) A 、0 B 、
2116π C 、218
π D 、21316π
第二部分 (非选择题 共90分)
注意事项:
(1)必须使用0.5毫米黑色签字笔在答题卡上题目所指示的答题区域内作答,作图题可先用铅笔绘出,确认后再用0.5毫米黑色签字笔描清楚.答在试题卷上无效. (2)本部分共10个小题,共90分.
二、填空题(本大题共4个小题,每小题4分,共16分.把答案填在答题纸的相应位置上.)
13、设全集{,,,}U a b c d =,集合{,}A a b =,{,,}B b c d =,则=)()(B C A C U U _______.
14、如图,在正方体1111ABCD A BC D -中,
M 、N 分别是CD 、1CC 的中点,则异面直线1A M 与DN 所成角的大小是____________.
15、椭圆22
143
x y +=的左焦点为F ,直线x m =与椭圆相交于点A 、B ,当FAB ?的周长最大时,FAB ?的面积是____________.
16、记[]x 为不超过实数x 的最大整数,例如,[2]2=,[1.5]1=,[0.3]1-=-.设a 为正
整数,数列{}n x 满足1x a =,1[
][
]()2
n n
n a
x x x n N *++=∈,现有下列命题:
①当5a =时,数列{}n x 的前3项依次为5,3,2; ②对数列{}n x 都存在正整数k ,当n k ≥时总有n k x x =; ③当1n ≥
时,1n x ;
N
A 1
④对某个正整数k ,若1k k x x +≥,则n x =.
其中的真命题有____________.(写出所有真命题的编号)
三、解答题(本大题共6个小题,共74分.解答应写出必要的文字说明,证明过程或演算步骤.)
17、(本小题满分12分)
某居民小区有两个相互独立的安全防范系统(简称系统)A 和B ,系统A 和B 在任意
时刻发生故障的概率分别为
1
10
和p . (Ⅰ)若在任意时刻至少有一个系统不发生故障的概率为
49
50
,求p 的值; (Ⅱ)设系统A 在3次相互独立的检测中不发生故障的次数为随机变量ξ,求ξ的概率分布列及数学期望E ξ.
18、(本小题满分12分)
函数2
()6cos
3(0)2
x
f x x ωωω=+->在一个周期内的图象如图所示,A 为图
象的最高点,B 、C 为图象与x 轴的交点,且ABC ?为正三角形. (Ⅰ)求ω的值及函数()f x 的值域;
(Ⅱ)若0()5
f x =
,且0102(,)33x ∈-,求0(1)f x +的值.
19、(本小题满分12分)
如图,在三棱锥P ABC -中,90APB ∠=,
60PAB ∠=,AB BC CA ==,平面PAB ⊥平面ABC .
(Ⅰ)求直线PC 与平面ABC 所成角的大小; (Ⅱ)求二面角B AP C --的大小.
20、(本小题满分12分) 已知数列{}n a 的前n 项和为n S ,且22n n a a S S =+对一切正整数n 都成立.
(Ⅰ)求1a ,2a 的值; (Ⅱ)设10a >,数列1
10{lg }n
a a 的前n 项和为n T ,当n 为何值时,n T 最大?并求出n T 的最大值.
21、(本小题满分12分) 如图,动点M 到两定点(1,0)A -、
(2,0)B 构成MAB ?,且2
M B A M A B ∠=∠,设动点M 的轨迹为C .
(Ⅰ)求轨迹C 的方程;
(Ⅱ)设直线2y x m =-+与y 轴交于点P ,与轨迹C 相交于点Q R 、,且||||PQ PR <,求||
||
PR PQ 的取值范围.
22、(本小题满分14分)
已知a 为正实数,n 为自然数,
抛物线2
2
n
a y x =-+与x 轴正半轴相交于点A ,设()f n 为该抛物线在点A 处的切线在y 轴上的截距. (Ⅰ)用a 和n 表示()f n ;
(Ⅱ)求对所有n 都有3
3
()1()11
f n n f n n -≥++成立的a 的最小值; (Ⅲ)当01a <<时,比较1
1
()(2)
n
k f k f k =-∑
与27(1)()4(0)(1)f f n f f --的大小,并说明理由.
参考答案
一、选择题
1 [答案]D
[解析]二项式7)1(x +展开式的通项公式为1+k T =k k x C 7,令k=2,则2
273x C T 、= 21C x 2
72=∴的系数为
[点评]:高考二项展开式问题题型难度不大,要得到这部分分值,首先需要熟练掌握二项展开式的通项公式,其次需要强化考生的计算能力. 2 [答案]B.
[解析]
2(1)2i i
-=12212-=-+i i
i [点评]突出考查知识点12
-=i ,不需采用分母实数化等常规方法,分子直接展开就可以. 3 [答案]A
[解析]分段函数在x=3处不是无限靠近同一个值,故不存在极限. [点评]对于分段函数,掌握好定义域的范围是关键. 4 [答案]B
10
10
cos 1sin 10103EC ED 2CD -EC ED CED cos 1
CD 5CB AB EA EC 2
AD AE ED 11AE ][22
222
22
2=
∠-=∠=
?+=∠∴==++==+=
∴=CED CED ,)(,正方形的边长也为解析
[点评]注意恒等式sin 2α+cos 2α=1的使用,需要用α的的范围决定其正余弦值的正负情况. 5 [答案]C
[解析]采用排除法. 函数(0,1)x y a a a a =->≠恒过(1,0),选项只有C 符合,故选C. [点评]函数大致图像问题,解决方法多样,其中特殊值验证、排除法比较常用,且简单易用. 6 [答案]C
[解析]若两条直线和同一平面所成角相等,这两条直线可能平行,也可能为异面直线,也可能相交,所以A 错;一个平面不在同一条直线的三点到另一个平面的距离相等,则这两个平面平行,故B 错;若两个平面垂直同一个平面两平面可以平行,也可以垂直;故D 错;故选项C 正确.
[点评]本题旨在考查立体几何的线、面位置关系及线面的判定和性质,需要熟练掌握课本基础知识的定义、定理及公式. 7 [答案]D
[解析]若使
||||
a b
a b =
成立,则方向相同,与选项中只有D 能保证,故选D. [点评]本题考查的是向量相等条件?模相等且方向相同.学习向量知识时需注意易考易错零
向量,其模为0且方向任意. 8
[答案]B
[解析]设抛物线方程为y 2=2px(p>0),则焦点坐标为(
0,2p ),准线方程为x=2
p -, 3
2)22(2||22,222,13
2p 2,32p -2.22022
02=+=∴∴===+=+∴∴OM M y p y M M )
(点解得:)(且)(线的距离到焦点的距离等于到准在抛物线上,
[点评]本题旨在考查抛物线的定义: |MF|=d,(M 为抛物线上任意一点,F 为抛物线的焦点,d 为点M 到准线的距离). 9 [答案]C
[解析]设公司每天生产甲种产品X 桶,乙种产品Y 桶,公司共可获得 利润为Z 元/天,则由已知,得 Z=300X+400Y
且???????≥≥≤+≤+0
0122122Y X Y X Y X
画可行域如图所示,
目标函数Z=300X+400Y 可变形为 Y=400
z
x 43+-
这是随Z 变化的一族平行直线 解方程组??
?=+=+12
y 2x 12
y x 2 ???==∴4y 4x 即A (4,4) 280016001200max =+=∴Z
[点评]解决线性规划题目的常规步骤:一列(列出约束条件)、二画(画出可行域)、三作(作目标函数变形式的平行线)、四求(求出最优解). 10
[答案]A
[解析] 以O 为原点,分别以OB 、OC 、OA 所在直线为x 、y 、z 轴,
则A )0,2
3
,21(),22,0,22(
R R P R R
4
2
arccos
=∠∴AOP
4
2arccos ?=∴R P A
[点评]本题综合性较强,考查知识点较为全面,题设很自然的把向量、立体几何、三角函数等基础知识结合到了一起.是一道知识点考查较为全面的好题.要做好本题需要有扎实的数学基本功. 11 [答案]B
[解析]方程22
ay b x c =+变形得222
b
c y b a x -=
,若表示抛物线,则0,0≠≠b a 所以,分b=-3,-2,1,2,3五种情况:
4
2
2=?=
∠∴R AOP COS
(1)若b=-3,?????
?
?-==-==-===-=2
,1,0,233,1,0,2,23
,2,0,2c ,13,2,1,0,2或或或,或或或或或或或或或c a c a a c a ; (2)若b=3, ?????
?
?-==-==-===-=2
,1,0,233,1,0,2,23
,2,0,2c ,13
,2,1,0,2或或或,或或或或或或或或或c a c a a c a 以上两种情况下有9条重复,故共有16+7=23条;
同理当b=-2,或2时,共有23条; 当b=1时,共有16条.
综上,共有23+23+16=62种
[点评]此题难度很大,若采用排列组合公式计算,很容易忽视重复的18条抛物线. 列举法是解决排列、组合、概率等非常有效的办法.要能熟练运用. 12 [答案]D
[解析]∵数列{a n }是公差为
8
π
的等差数列,且125()()()5f a f a f a π++???+= ∴π5)cos cos (cos 2521521=+++-+++a a a a a a )(
∴,0)cos cos (cos 521=+++a a a 即 π55223521=?=+++a a a a )( 得4
3,4
,2
513π
π
π
=
=
=
a a a ∴2
313[()]f a a a -=16
13163)cos 2(2
22
512
33πππ=-=--a a a a [点评]本题难度较大,综合性很强.突出考查了等差数列性质和三角函数性质的综合使用,需考生加强知识系统、网络化学习. 另外,,0)cos cos (cos 521=+++a a a 隐蔽性较强,需要考生具备一定的观察能力.
二、填空题
13
[答案]{a, c, d}
[解析]∵d}{c,=)(A C U ;}{a B C U =)( ∴=)()(B C A C U U {a,c ,d} [点评]本题难度较低,只要稍加注意就不会出现错误. 14 [答案]90o
[解析]方法一:连接D 1M,易得DN⊥A 1D 1 ,DN⊥D 1M, 所以,DN⊥平面A 1MD 1,
又A 1M ?平面A 1MD 1,所以,DN⊥A 1D 1,故夹角为90o
方法二:以D 为原点,分别以DA, DC, DD 1为x, y, z 轴,建立空间直角坐标系D —xyz.设正方体边长为2,则D (0,0,0),N (0,2,1),M (0,1,0)A 1(2,0,2) 故,)
,(),(2,121,2,01-==MA DN 所以,cos<|
MA ||DN |11
1MA DN MA DN ?=??,
= 0,故DN⊥D 1M ,所以夹角为90o
[点评]异面直线夹角问题通常可以采用两种途径: 第一,把两条异面直线平移到同一平面中借助三角形处理; 第二,建立空间直角坐标系,利用向量夹角公式解决. 15 [答案]
3
2 [解析]根据椭圆定义知:4a=12, 得a=
3 , 又52
2
=-c a
3
2,2==
∴=∴a c e c [点评]本题考查对椭圆概念的掌握程度.突出展现高考前的复习要回归课本的新课标理念.
16
[答案]①③④
[解析]若5a =,根据1[
][
]()2
n n
n a x x x n N *++=∈
当n=1时,x 2=[
215+]=3, 同理x 3=2]2
1
3[
=+, 故①对. 对于②③④可以采用特殊值列举法:
当a=1时,x 1=1, x 2=1, x 3=1, ……x n =1, …… 此时②③④均对. 当a=2时,x 1=2, x 2=1, x 3=1, ……x n =1, …… 此时②③④均对 当a=3时,x 1=3, x 2=2, x 3=1, x 4=2……x n =1, ……此时③④均对
N
A 1
综上,真命题有 ①③④ .
[点评]此题难度较大,不容易寻找其解题的切入点,特殊值列举是很有效的解决办法.
三、解答题
17
[解析](1)设:“至少有一个系统不发生故障”为事件C ,那么
1-P (C )=1-101P=5049 ,解得P=5
1………………………………4 分 (2)由题意,P (ξ=0)=100011013
03
=)(C P (ξ=1)=1000
2710111012
13
=-)()(C P (ξ=2)=1000
2431011101223
=-)()(C P (ξ=3)=1000
729101110130
33
=-)()(C 所以,随机变量ξ的概率分布列为:
故随机变量X 的数学期望为: E ξ=010
2710007293100024321000271100010=?+?+?+?
……………………12分. [点评]本小题主要考查相互独立事件,独立重复试验、互斥事件、随机变量的分布列、数学期望等概念及相关计算,考查运用概率知识与方法解决实际问题的能力.
18
[解析]
(Ⅰ)由已知可得:2
()6cos
3(0)2
x
f x x ωωω=+->
=3cosωx+)3
sin(32sin 3π
ωω+=x x
又由于正三角形ABC 的高为23,则BC=4 所以,函数4
82824)(π
ωω
π
=
==?=,得,即
的周期T x f
所以,函数]32,32[)(-的值域为x f .……………………6分 (Ⅱ)因为,由5
3
8)(0=
x f (Ⅰ)有 ,
5
3
8)34(
sin 32)(0
0=+=ππx x f 54)34(s i n 0=+ππx 即 由x 0)2
,2()34x (323100π
πππ-∈+-
∈),得,( 所以,5
3
)54(1)34(
cos 20
=-=+ππx 即 故=+)1(0x f =+
+
)3
4
4(
sin 320
π
π
πx ]4
)3
4
(
sin[320
π
π
π+
+
x
)
2
2532254(324
sin
)3
4
cos(
4
cos
)34(
[sin 320
?+?=+
++
=π
π
ππ
π
πx x
5
6
7=
………………………………………………………12分 [点评]本题主要考查三角函数的图像与性质同三角函数的关系、两角和的正(余)弦公式、二倍角公式等基础知识,考查运算能力,考查树形结合、转化等数学思想. 19
[解析](1)连接
OC.由已知,
ABC PC OCP 与平面为直线∠所成的角
设AB 的中点为D ,连接PD 、CD.
因为AB=BC=CA,所以CD ⊥AB.
因为为,所以,PAD PAB APB ??=∠?=∠6090等边三角形, 不妨设PA=2,则OD=1,OP=3,AB=4.
所以CD=23,OC=1312122=+=+CD OD . 在Rt 中,OCP ?tan 1339
13
3=
==
∠OC OP OPC . 故直线PC 与平面ABC 所成的角的大小为arctan 13
39
…………………6分 (2)过D 作DE AP ⊥于E ,连接CE.
由已知可得,CD ⊥平面PAB. 根据三垂线定理可知,CE⊥PA,
所以,的平面角——为二面角C AP B CED ∠. 由(1)知,DE=3 在Rt△CDE 中,tan 2==
∠DE
CD
CED 故2arctan 的大小为——二面角C AP B ……………………………12分
[点评]本小题主要考查线面关系、直线与平面所成的角、二面角等基础知识,考查思维能力、空间想象能力,并考查应用向量知识解决数学问题的能力. 20
[解析]取n=1,得,2a 211212a a s s a +=+= ① 取n=2,得,22212
2a a a += ② 又②-①,得 2122)(a a a a =- ③ (1)若a 2=0, 由①知a 1=0,
(2)若a 21012=-≠a a ,易知, ④ 由①④得:;22,1221+=+=
a a ;22,2121-=-=a a …………………5分
(2)当a 1>0时,由(I )知,;22,1221+=+=
a a
当n n s s a n +=+≥2222)时,有( , (2+2)a n-1=S 2+S n-1 所以,a n =)2(21≥-n a n
所以111)2()12()2(--?+==n n n a a 令1112
100
lg 21)2lg(1,10lg
--=-==n n n n n b a a b 则 所以,数列{b n }是以2lg 2
1
-
为公差,且单调递减的等差数列. 则 b 1>b 2>b 3>…>b 7=01lg 8
10
lg => 当n≥8时,b n ≤b 8=
128100lg 2101lg 2
1=< 所以,n=7时,T n 取得最大值,且T n 的最大值为 T 7=
2lg 2
21
72771-=+)(b b …………………………12分 [点评]本小题主要从三个层面对考生进行了考查. 第一,知识层面:考查等差数列、等比数列、对数等基础知识;第二,能力层面:考查思维、运算、分析问题和解决问题的能力;第三,数学思想:考查方程、分类与整合、化归与转化等数学思想. 21
[解析](1)设M 的坐标为(x,y ),显然有x>0,0≠y . 当∠MBA=90°时,点M 的坐标为(2,, ±3) 当∠MBA≠90°时;x≠2.由∠MBA=2∠MAB,
有tan∠MBA=MAB MAB
∠-∠2
tan 1tan 2,即2)1
(11|
|2
2||+-+=--x x y x y 化简得:3x 2-y 2-3=0,而又经过(2,,±3)
综上可知,轨迹C 的方程为3x 2-y 2-3=0(x>1)…………………5分
(II)由方程
???=--+-=0
3322
2y x m x y 消去y ,可得0342
2=++-m mx x .(*) 由题意,方程(*)有两根且均在(1,+∞)内,设34)(2
2
++-=m mx x x f
所以????
?
????>+--=?>++-=>--0)3(4)4(0341)1(1242222m m m m f m
解得,m>1,且m ≠2
设Q 、R 的坐标分别为),(),,(00R R y x y x ,由PR PQ <有
)1(32,)1(32202--=-+=m m x m m x R
所以)
1
1(3241)11(32)1
1(32)1(32)1(3222222
m
m m m m m m x x PQ PR Q R --+-=---
+=---+==
由m>1,且m ≠2,有
.7m
1
1324
1,347)1
1(3241122
≠--+
-+<-
-+
-<)
(且m 所以
PQ
PR
的取值范围是())347,7(7,1+ ................................................ 12分 [点评]本小题主要考察直线、双曲线、轨迹方程的求法等基础知识,考察思维能力、运算能力,考察函数、分类与整合等思想,并考察思维的严谨性. 22
[解析](1)由已知得,交点A 的坐标为?
???
? ?
?0,2a
n
,对x y y a x n 221'
2-=+-=求导得
则
抛物线在点A 处的切线方程为a a a a
a
n
n
n n
n
n f x y x y =+-=-
-=)(.2),2
(2
则即
(2)由(1)知f (n)=
a
n
,则121
1)(1)(333+≥+≥+-n n n n f n f a n 成立的充要条件是
即知,
123+≥n a
n
对于所有的n 成立,特别地,取n=2时,得到a≥17
当时3,17==n a ,
?+?+?+?+==>+33)31(43
3
2
2
1
31C C C a
n n n n
n
n
333
322131?+?+?+≥C C C n n n
????
??
-++
+=-)52(52121)2(23
n n n n >2n 3+1
当n=0,1,2时,显然123
)
17(
+≥n n
故当a=17时,
1
1
)(1
)(3
3
+≥+-n n n f n f 对所有自然数都成立 所以满足条件的a 的最小值是17.
(3)由(1)知a
n
k f =
)(,则
∑
∑==-=-n
k n
k k k a a k f k f 1
121)2()(1,a
a f f n f f a n
--=
--1)1()0()()1( 下面证明:
.)
1()0()
()1(427)2()(11
f f n f f k f k f n
k --?>-∑
=