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三角函数解三角形与平面向量

三角函数、解三角形与平面向量

本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,共150分,考试时间120分钟.

第Ⅰ卷

一、选择题(本大题共10小题,每小题5分,共50分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)

1.已知全集U=R,集合P={x|x2≤1},那么∁UP=(  )

A.(-∞,-1)     B.(1,+∞)

C.(-1,1)D.(-∞,-1)∪(1,+∞)

【解析】 ∵x2≤1⇔-1≤x≤1,

∴∁UP=(-∞,-1)∪(1,+∞).

【答案】 D

2.(2013·江西高考)函数y=ln(1-x)的定义域为(  )

A.(0,1)B.[0,1)

C.(0,1]D.[0,1]

【解析】 由得,函数定义域为[0,1).

【答案】 B

3.(2012·重庆高考)已知f(x)是定义在R上的偶函数,且以2为周期,则“f(x)为[0,1]上的增函数”是“f(x)为[3,4]上的减函数”的(  )

A.既不充分也不必要的条件

B.充分而不必要的条件

C.必要而不充分的条件

D.充要条件

【解析】 ①∵f(x)在R上是偶函数,∴f(x)的图象关于y轴对称.

∵f(x)为[0,1]上的增函数,

∴f(x)为[-1,0]上的减函数.

又∵f(x)的周期为2,

∴f(x)为区间[-1+4,0+4]=[3,4]上的减函数.

②∵f(x)为[3,4]上的减函数,且f(x)的周期为2,

∴f(x)为[-1,0]上的减函数.

又∵f(x)在R上是偶函数,

∴f(x)为[0,1]上的增函数.

由①②知“f(x)为[0,1]上的增函数”是“f(x)为[3,4]上的减函数”的充要条件.

【答案】 D

4.已知f(x)=sin2,若a=f(lg5),b=f,则(  )

A.a+b=0B.a-b=0

C.a+b=1D.a-b=1

【解析】 f(x)==,

∴a=+,

b=+=-.

因此,a+b=1.

【答案】 C

5.(2013·重庆高考)命题“对任意x∈R,都有x2≥0”的否定为(  )

A.对任意x∈R,都有x2<0

B.不存在x∈R,使得x2<0

C.存在x0∈R,使得x≥0

D.存在x0∈R,使得x<0

【解析】 因为“∀x∈M,p(x)”的否定是“∃x∈M,綈p(x)”,故“对任意x∈R,都有x2≥0”的否定是“存在x0∈R,使得x<0”.

【答案】 D

6.在△ABC中,若sin2A+sin2B<sin2C,则△ABC的形状是(  )

A.锐角三角形B.直角三角形

C.钝角三角形D.不能确定

【解析】 由正弦定理,得a2+b2

∴cosC=<0,则C为钝角,

故△ABC为钝角三角形.

【答案】 C

7.(2013·福建高考)将函数f(x)=sin(2x+θ)的图象向右平移φ(φ>0)个单位长度后得到函数g(x)的图象,若f(x),g(x)的图象都经过点P,则φ的值可以是(  )

A.B.

C.D.

【解析】 ∵P在f(x)的图象上,

∴f(0)=sinθ=.

∵θ∈,∴θ=,

∴f(x)=sin,

∴g(x)=sin.

∵g(0)=,

∴sin=.

验证,φ=π时,

sin=sin=sin=成立.

【答案】 B

8.(2013·安徽高考)设△ABC的内角A,B,C所对边的长分别为a,b,c.若b+c=2a,3sinA=5sinB,则角C=(  )

A.   B.C.   D.

【解析】 由3sinA=5sinB,得3a=5b.又因为b+c=2a,

所以a=b,c=b,

所以cosC===-.因为C∈(0,π),所以C=.

【答案】 B

9.(2013·天津高考)设变量x,y满足约束条件则目标函数z=y-2x的最小值为(  )

A.-7B.-4

C.1D.2

【解析】 可行域如图阴影部分(含边界).

令z=0,得直线l0:

y-2x=0,平移直线l0知,当直线l过A点时,z取得最小值.

由得A(5,3).

∴z最小=3-2×5=-7.

【答案】 A

10.(2013·课标全国卷Ⅱ)已知函数f(x)=x3+ax2+bx+c,下列结论中错误的是(  )

A.∃x0∈R,f(x0)=0

B.函数y=f(x)的图象是中心对称图形

C.若x0是f(x)的极小值点,则f(x)在区间(-∞,x0)上单调递减

D.若x0是f(x)的极值点,则f′(x0)=0

【解析】 若c=0,则有f(0)=0,所以A正确.

由f(x)=x3+ax2+bx+c得f(x)-c=x3+ax2+bx,因为函数f(x)=x3+ax2+bx的对称中心为(0,0),所以f(x)=x3+ax2+bx+c的对称中心为(0,c),所以B正确.由三次函数的图象可知,若x0是f(x)的极小值点,则极大值点在x0的左侧,所以函数在区间(-∞,x0)单调递减是错误的,D正确.

【答案】 C

第Ⅱ卷

二、填空题(本大题共5小题,每小题5分,共25分,把答案填在题中横线上)

11.若非零向量a,b满足|a|=|b|,(2a+b)·b=0,则a与b的夹角为________.

【解析】 ∵(2a+b)·b=0,

∴2a·b+b2=0,

∴a·b=-b2,

设a与b的夹角为θ,又|a|=|b|,

∴cosθ===-,

∴θ=120°.

【答案】 120°

12.(2013·江西高考)设f(x)=sin3x+cos3x,若对任意实数x都有|f(x)|≤a,则实数a的取值范围是________.

【解析】 由于f(x)=sin3x+cos3x=

2sin,则|f(x)|=2≤2,要使|f(x)|≤a恒成立,则a≥2.

【答案】 [2,+∞)

13.设e1,e2为单位向量,且e1,e2的夹角为,若a=e1+3e2,b=2e1,则向量a在b方向上的射影为________.

【解析】 由于a=e1+3e2,b=2e1,

所以|b|=2,a·b=(e1+3e2)·2e1=2e+6e1·e2=2+6×=5,

所以a在b方向上的射影为|a|·cos==.

【答案】 

14.(2013·北京高考)已知点A(1,-1),B(3,0),C(2,1).若平面区域D由所有满足=λ+μ(1≤λ≤2,0≤μ≤1)的点P组成,则D的面积为________.

【解析】 设P(x,y),且=(2,1),=(1,2).

∴=+=(1,-1)+λ(2,1)+μ(1,2),

∴∴

又1≤λ≤2,0≤μ≤1,

∴表示的可行域是平行四边形及内部.

如图,点B(3,0)到直线x-2y=0的距离d=.又|BN|=.

∴区域D的面积S=×=3.

【答案】 3

15.在△ABC中,∠C=90°,M是BC的中点.若sin∠BAM=,则sin∠BAC=________.

【解析】 因为sin∠BAM=,所以cos∠BAM=.在△ABM中,利用正弦定理,得=,所以===.

在Rt△ACM中,有=sin∠CAM=sin(∠BAC-∠BAM).由题意知BM=CM,所以=sin(∠BAC-∠BAM).

化简,得2sin∠BACcos∠BAC-cos2∠BAC=1.

所以=1,解得tan∠BAC=.

再结合sin2∠BAC+cos2∠BAC=1,∠BAC为锐角可解得sin∠BAC=.

【答案】 

三、解答题(本大题共6小题,共75分,解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤)

16.(本小题满分12分)函数f(x)=Asin(ωx-)+1(A>0,ω>0)的最大值为3,其图象相邻两条对称轴之间的距离为.

(1)求函数f(x)的解析式;

(2)设α∈(0,),f()=2,求α的值.

【解】 

(1)∵函数f(x)的最大值为3,

∴A+1=3,即A=2.

∵函数图象的相邻两条对称轴之间的距离为,

∴最小正周期T=π,∴ω=2,

∴函数f(x)的解析式为y=2sin(2x-)+1.

(2)∵f()=2sin(α-)+1=2,

∴sin(α-)=.

∵0<α<,

∴-<α-<,

∴α-=,∴α=.

17.(本小题满分12分)(2013·北京高考)在△ABC中,a=3,b=2,∠B=2∠A,

(1)求cosA的值;

(2)求c的值.

【解】 

(1)因为a=3,b=2,∠B=2∠A,

所以在△ABC中,由正弦定理得=.

所以=.故cosA=.

(2)由

(1)知cosA=,所以sinA==.

又因为∠B=2∠A,所以cosB=2cos2A-1=.

所以sinB==.

在△ABC中,sinC=sin(A+B)=sinAcosB+

cosAsinB=.

所以c==5.

18.(本小题满分12分)(2013·广东高考)已知函数f(x)=cos,x∈R.

(1)求f的值;

(2)若cosθ=,θ∈,求f.

【解】 

(1)因为f(x)=cos,

所以f=cos

=cos=cos=×=1.

(2)因为θ∈,cosθ=,

所以sinθ=-=-=-,

cos2θ=2cos2θ-1=2×2-1=-,

sin2θ=2sinθcosθ=2××=-.

所以f=cos

=cos=×

=cos2θ-sin2θ=--=.

19.(本小题满分12分)已知向量a=(cos,sin),b=(-sin,-cos),其中x∈[,π].

(1)若|a+b|=,求x的值;

(2)函数f(x)=a·b+|a+b|2,若c>f(x)恒成立,求实数c的取值范围.

【解】 

(1)∵a+b=(cos-sin,sin-cos),

∴|a+b|==,

由|a+b|=,得=,即sin2x=-.

∵x∈[,π],∴π≤2x≤2π.

因此2x=π+或2x=2π-,即x=或x=.

(2)∵a·b=-cossin-sincos=-sin2x,

∴f(x)=a·b+|c+b|2=2-3sin2x,

∵π≤2x≤2π,∴-1≤sin2x≤0,

∴2≤f(x)=2-3sin2x≤5,∴[f(x)]max=5.

又c>f(x)恒成立,

因此c>[f(x)]max,则c>5.

∴实数c的取值范围为(5,+∞).

20.(本小题满分13分)(2013·湖北高考)在△ABC中,角A,B,C对应的边分别是a,b,c,已知cos2A-3cos(B+C)=1.

(1)求角A的大小;

(2)若△ABC的面积S=5,b=5,求sinBsinC的值.

【解】 

(1)由cos2A-3cos(B+C)=1,得

2cos2A+3cosA-2=0,即(2cosA-1)(cosA+2)=0.

解得cosA=或cosA=-2(舍去).

因为0

(2)由S=bcsinA=bc·=bc=5,得bc=20.

又b=5,所以c=4.

由余弦定理,得a2=b2+c2-2bccosA=25+16-20=21,故a=.

又由正弦定理,得sinBsinC=sinA·sinA=·sin2A=×=.

21.(本小题满分14分)已知函数f(x)=x2+ax+b,g(x)=ex(cx+d).若曲线y=f(x)和曲线y=g(x)都过点P(0,2),且在点P处有相同的切线y=4x+2.

(1)求a,b,c,d的值;

(2)若x≥-2时,f(x)≤kg(x),求k的取值范围.

【解】 

(1)∵曲线y=f(x)和曲线y=g(x)都过点P(0,2),

∴b=d=2.

∵f′(x)=2x+a,故f′(0)=a=4.

∵g′(x)=ex(cx+d+c),

∴g′(0)=2+c=4,故c=2.

从而a=4,b=2,c=2,d=2.

(2)令F(x)=kg(x)-f(x),则F′(x)=(kex-1)(2x+4),

由题设可得F(0)≥0,故k≥1,

令F′(x)=0得x1=-lnk,x2=-2,

①若1≤k<e2,则-2<x1≤0,

从而当x∈[-2,x1)时,F′(x)<0,

当x∈(x1+∞)时,F′(x)>0,

即F(x)在[-2,+∞)上最小值为F(x1)=2x1+2-x-4x1-2=-x1(x1+2)≥0,此时f(x)≤kg(x)恒成立;

②若k=e2,F′(x)=(ex+2-1)(2x+4),

故F(x)在[-2,+∞)上单调递增,

因为F(-2)=0,所以f(x)≤kg(x)恒成立;

③若k>e2,则F(-2)=-2ke-2+2=-2e-2(k-e2)<0,

从而当x∈[-2,+∞)时,

f(x)≤kg(x)不可能恒成立.

综上所述k的取值范围为[1,e2].

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