模块综合检测(课件 练习)高中数学 北师大版(2019)选择性必修 第一册

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模块综合检测(课件 练习)高中数学 北师大版(2019)选择性必修 第一册

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模块综合检测
(时间:120分钟 满分:150分)
一、单项选择题(本大题共8小题,每小题5分,共40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.直线2x+y-1=0的一个方向向量是(  )
A.(1,-2) B.(2,-1)
C.(-1,-2) D.(-2,-1)
2.圆x2+y2-2x-8y+13=0的圆心到直线x+y-1=0的距离为(  )
A.2 B.3
C. D.
3.从甲地到乙地,一天中有5次火车,12次客车,3次飞机航班,还有6次轮船,某人某天要从甲地到乙地,共有不同走法的种数是(  )
A.26 B.60
C.18 D.1 080
4.已知y与x之间的线性回归方程为=1.6x+21,其样本点的中心为(,37),样本数据中x的取值依次为2,6,8,16,m,则m=(  )
A.12 B.16
C.18 D.20
5.对某市第一次高三统一测试成绩抽样检测,考试后统计的所有考生的数学成绩服从正态分布,已知数学成绩平均分为85分,65分以下的人数占10%,则数学成绩在85分至105分之间的考生人数所占百分比约为(  )
A.40% B.30%
C.20% D.10%
6.在四面体OABC中,=a,=b,=c,=2,+=0,用向量a,b,c表示,则=(  )
A.a-b+c B.-a+b+c
C.a+b-c D.a+b-c
7.矿山爆破时,在爆破点处炸开的矿石的运动轨迹可看作是不同的抛物线,根据地质、炸药等因素可以算出这些抛物线的范围,这个范围的边界可以看作一条抛物线,叫“安全抛物线”,如图所示.已知某次矿山爆破时的安全抛物线E:x2=-2py+4(p>0)的焦点为F,则这次爆破时,矿石落点的最远处到点F的距离为(  )
A. B.2
C.2 D.
8.已知Q为双曲线-=1(a>0,b>0)的右顶点,M为双曲线右支上一点,若点M关于双曲线中心O的对称点为N,设直线QM,QN的倾斜角分别为α,β且tan αtan β=,则双曲线的离心率为(  )
A. B.
C. D.
二、多项选择题(本大题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分)
9.若冬季昼夜温差x(单位:℃)与某新品种反季节大豆的发芽数量y(单位:颗)具有线性相关关系,根据一组样本数据(xi,yi)(i=1,2,3,…,n),用最小二乘法近似得到线性回归方程为=2.5x-3,则下列结论中正确的是(  )
A.y与x具有正相关关系
B.回归直线过点(,)
C.若冬季昼夜温差增加1 ℃,则该新品种反季节大豆的发芽数约增加2.5颗
D.若冬季昼夜温差的大小为10 ℃,则该新品种反季节大豆的发芽数一定是22颗
10.如图所示的电路中,A,B,C,D,E表示5只保险匣,图中所示数值表示通电时保险丝被切断的概率,下列结论正确的是(  )
A.A,B所在线路畅通的概率为
B.A,B,C所在线路畅通的概率为
C.D,E所在线路畅通的概率为
D.当开关合上时,整个电路畅通的概率为
11.在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别是A1D1和C1D1的中点,则下列结论正确的是(  )
A.A1C1∥平面CEF B.B1D⊥平面CEF
C.=+- D.点D与点B1到平面CEF的距离相等
三、填空题(本大题共3小题,每小题5分,共15分.把答案填在题中横线上)
12.已知某一随机变量X的分布列如下表:
X 3 b 8
P 0.2 0.5 a
且EX=6,则a=    ,b=    .
13.若圆x2+y2+Dx-4y-4=0和圆x2+y2-2x+F=0的公共弦所在的直线方程为x-y+1=0,则D+F=    .
14.已知椭圆Γ:+=1(a>b>0)的离心率为,△ABC的三个顶点都在椭圆Γ上,设它的三条边AB,BC,AC的中点分别为D,E,F,三条边所在直线的斜率分别为k1,k2,k3,且k1,k2,k3均不为0.O为坐标原点,若直线OD,OE,OF的斜率之和为1,则++的值为    .
四、解答题(本大题共5小题,共77分.解答时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)在①若展开式中倒数三项的二项式系数之和为46,②若展开式中的所有项的系数之和为512,③若展开式中第三项与第四项的系数之比为3∶7,这三个条件中任选一个,补充在后面问题中的横线上,并完成解答.
问题:已知二项式(+)n,    ,求:
(1)展开式中二项式系数最大的项;
(2)展开式中的常数项.
注:如果选择多个条件分别解答,则按第一个解答计分.
16.(本小题满分15分)2024年某市开展了“寻找身边的好老师”活动,市六中积极行动,认真落实,通过微信关注评选“身边的好老师”,并对选出的五位“好老师”所担任班主任工作年限和被关注数量进行了统计,得到如下数据:
担任班主任工作年限X/年 4 6 8 10 12
被关注数量Y/百人 10 20 40 60 50
(1)若“好老师”的被关注数量Y与其担任班主任的工作年限X满足线性回归方程,试求线性回归方程Y=X+,并就此分析“好老师”担任班主任工作年限为15年时被关注的数量;
(2)若用(i=1,2,3,4,5)表示统计数据时被关注数量的“即时均值”(四舍五入到整数),从“即时均值”中任选2组,求这2组数据之和小于8的概率.
17.(本小题满分15分)某市为提升中学生的数学素养,激发学生学习数学的兴趣,举办了一次“数学文化知识大赛”,分预赛和复赛两个环节.已知共有8 000名学生参加了预赛,现从参加预赛的全体学生中随机抽取100人的预赛成绩(百分制)作为样本,得到频率分布直方图,如图所示.
(1)规定预赛成绩不低于80分为优良,若从上述样本中预赛成绩不低于60分的学生中随机抽取2人,求恰有1人预赛成绩为优良的概率;
(2)由频率分布直方图可认为该市全体参加预赛的学生的预赛成绩Z服从正态分布N(μ,σ2),其中μ可近似为样本中的100名学生预赛成绩的平均值(同一组数据用该组区间的中点值代替),且σ2=362.利用该正态分布,估计全市参加预赛的全体学生中预赛成绩高于91分的人数;
(3)预赛成绩高于91分的学生将参加复赛,复赛规则如下:①每人的复赛初始分均为100分;②参赛学生可在开始答题前自行决定答题数量n,每一题都需要“花”掉(即减去)一定分数来获取答题资格,规定答第k题时“花”掉的分数为0.1k;③每答对一题加1.5分,答错既不加分也不减分;④答完n题后参赛学生的最终分数即为复赛成绩.已知学生甲答对每道题的概率均为0.7,且每题答对与否都相互独立.若学生甲期望获得最佳的复赛成绩,则他的答题数量n应为多少?
参考数据:≈19;若Z~N(μ,σ2),则P(μ-σ≤Z≤μ+σ)≈0.682 7,P(μ-2σ≤Z≤μ+2σ)≈0.954 5,P(μ-3σ≤Z≤μ+3σ)≈0.997 3.
18.(本小题满分17分)
如图,平面ABCD⊥平面ADEF,其中ABCD为矩形,ADEF为梯形,AF∥DE,AF⊥FE,AF=AD=2DE=2.
(1)求证:EF⊥平面BAF;
(2)若二面角A-BF-D的余弦值为,求AB的长.
19.(本小题满分17分)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的离心率为,且以两焦点为直径的圆的内接正方形面积为2.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)若直线l:y=kx+2与椭圆C相交于A,B两点,在y轴上是否存在点D,使直线AD与BD的斜率之和kAD+kBD为定值?若存在,求出点D坐标及该定值,若不存在,试说明理由.
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1.A 直线2x+y-1=0的斜率k=-2,所以直线2x+y-1=0的一个方向向量是(1,-2).故选A.
2.A 圆x2+y2-2x-8y+13=0圆心坐标为(1,4).点(1,4)到直线x+y-1=0的距离d===2.故选A.
3.A 由分类加法计数原理知有5+12+3+6=26(种)不同走法.故选A.
4.C 因为样本中心点在回归直线上,所以37=1.6+21,解得=10,所以2+6+8+16+m=50,解得m=18.故选C.
5.A 平均分为85分,所以μ=85,即正态曲线的对称轴为μ=85,又P(X<65)=0.1,所以P(85<X<105)===0.4,所以数学成绩在85分至105分之间的考生人数所占百分比约为40%,故选A.
6.B ∵+=0,∴N为BC中点,连接AN,如图,∴=(+)=(+++)=(b+c-2a),而==a,∴=+=b+c-a.故选B.
7.D 依题意,抛物线E的顶点坐标为,则抛物线的顶点到焦点F的距离为=+,p>0,解得p=4,于是得抛物线E的方程为x2=-8y+4,由y=0得x=±2,即抛物线E与x轴的交点坐标为M(±2,0),因此,|MF|==,所以矿石落点的最远处到点F的距离为.故选D.
8.B 依题意,设M(x0,y0),则N(-x0,-y0),又tan αtan β=,即直线QM,QN的斜率乘积为,而Q(a,0),于是得·==,又M为双曲线右支上一点,即-=1,=(-a2),因此=,化简得=,则e===,所以双曲线的离心率为.故选B.
9.ABC 因为回归直线的斜率为2.5,所以y与x具有正相关关系,A正确;回归直线过点(,),B正确;根据线性回归方程=2.5x-3得,若冬季昼夜温差增加1 ℃,则该新品种反季节大豆的发芽数约增加2.5颗,所以C正确;若冬季昼夜温差的大小为10 ℃,则可估计该新品种反季节大豆的发芽数约为22颗,但不可确定,所以D错误.故选A、B、C.
10.BD 由题意知A,B所在线路畅通的概率为×=,A错误;A,B,C所在线路畅通的概率为1-(1-×)×=1-=,B正确;D,E所在线路畅通的概率为1-×=1-=,C错误;根据上述分析可知,当开关合上时,整个电路畅通的概率为×=,D正确.故选B、D.
11.AC 选项A,因为E,F分别是A1D1和C1D1的中点,故EF∥A1C1,且EF 平面CEF,A1C1 平面CEF,故A1C1∥平面CEF成立.
选项B,建立如图所示空间直角坐标系,设正方体ABCD-A1B1C1D1棱长为2,则=(-2,-2,-2),=(0,1,-2).故·=0-2+4=2≠0.故,不互相垂直.又CF 平面CEF,故B1D⊥平面CEF不成立;
选项C,利用B选项建立的空间直角坐标系有=(1,-2,2),+-=(2,0,0)+(0,0,2)-(0,2,0)=(1,-2,2),故=+-成立;
选项D,若点D与点B1到平面CEF的距离相等,则点D与点B1的中点O在平面CEF上,连接AC,AE易得平面CEF即平面CAEF.又点D与点B1的中点O在A1ACC1上,故点O不在平面CEF上,故D不成立.故选A、C.
12.0.3 6 解析:由0.2+0.5+a=1,得a=0.3.又由EX=3×0.2+b×0.5+8×a=6,得b=6.
13.-6 解析:由题设,两圆方程相减可得:(D+2)x-4y-4-F=0,即为公共弦x-y+1=0,∴可得∴D+F=-6.
14.-2 解析:因为椭圆的离心率为,所以由e2==1-,得=.设A(x1,y1),B(x2,y2),D(x0,y0).则且①-②,得+=0,即+=
0,所以=-.因为直线AB的斜率k1=,直线OD的斜率kOD==,所以k1·kOD=-=-.所以=-2kOD.同理可得=-2kOE,=-2kOF.所以++=-2(kOD+kOE+kOF).又直线OD,OE,OF的斜率之和为1,即kOD+kOE+kOF=1,所以++=-2.
15.解:若选择条件①:因为展开式中倒数三项的二项式系数之和为46,所以++=++=1+n+=46,整理得n2+n-90=0,即(n+10)(n-9)=0.因为n∈N+,所以n=9.
若选择条件②:因为展开式中的所有项的系数之和为512,所以(1+1)n=2n=512,解得n=9.
若选择条件③:依题意可得=,即=,解得n=9.
(1)因为二项展开式共有10项,所以二项式系数最大的项有两项,分别为第五项T5=·()5·()4=126x-3与第六项T6=·()4·()5=126.
(2)由n=9得二项展开式的通项为Tk+1=·()9-k·()k=·(k=0,1,2,…,9).
令-9=0,得k=6,所以展开式中的常数项为T7==84.
16.解:(1)=8,=36,
==6,
=36-48=-12,
所以Y=6X-12,
当x0=15时,y0=6×15-12=78(百人).
(2)这5组统计数据,被关注数量的“即时均值”分别为3,3,5,6,4.
从5组“即时均值”中任选2组,共有=10种情况,其中2组数据之和小于8的有(3,3),(3,4),(3,4)共3种情况,所以这2组数据之和小于8的概率为.
17.解:(1)由题意得样本中成绩不低于60分的学生共有(0.012 5+0.007 5)×20×100=40(人),其中成绩优良的人数为0.007 5×20×100=15.
记C:从样本中预赛成绩不低于60分的学生中随机抽取2人,恰有1人预赛成绩为优良.则P(C)==.
(2)由题意知样本中的100名学生预赛成绩的平均值=10×0.1+30×0.2+50×0.3+70×0.25+90×0.15=53,
则μ=53.
又σ2=362,∴σ≈19,
∴P(Z>91)=P(Z>μ+2σ)=[1-P(μ-2σ≤Z≤μ+2σ)]≈0.022 75,
∴估计全市参加预赛的全体学生中预赛成绩高于91分的人数为8 000×0.022 75=182.
(3)以随机变量ξ表示甲答对的题数,则ξ~B(n,0.7),且Eξ=0.7n,记甲答完n题后所加的分数为随机变量X,则X=1.5ξ,∴EX=1.5Eξ=1.05n.
为了获取答n题的资格,甲需要“花”掉的分数为
0.1×(1+2+3+…+n)=0.05(n2+n).
设甲答完n题的分数为M(n),则M(n)=100-0.05(n2+n)+1.05n=-0.05(n-10)2+105,
由于n∈N+,∴当n=10时,M(n)取最大值105.
∴若学生甲期望获得最佳复赛成绩,则他的答题量n应该是10.
18.解:(1)证明:∵四边形ABCD为矩形,∴BA⊥AD,
∵平面ABCD⊥平面ADEF,又平面ABCD∩平面ADEF=AD,BA 平面ABCD,∴BA⊥平面ADEF.
又EF 平面ADEF,∴BA⊥EF.
又AF⊥EF,且AF∩BA=A,
∴EF⊥平面BAF.
(2)设AB=x(x>0).以F为坐标原点,AF,FE所在直线分别为x轴,y轴建立如图所示的空间直角坐标系,
则F(0,0,0),E(0,,0),D(-1,,0),B(-2,0,x),
∴=(1,-,0),=(2,0,-x).
由(1)知EF⊥平面ABF,∴平面ABF的一个法向量可取n1=(0,1,0).
设n2=(x1,y1,z1)为平面BFD的一个法向量,
则即
令y1=1,则n2=.
∵cos<n1,n2>===,解得x=(负值舍去),∴AB=.
19.解:(1)由已知可得
解得a2=2,b2=c2=1,
所以椭圆方程为+y2=1.
(2)由得(1+2k2)x2+8kx+6=0,
由Δ=64k2-24(1+2k2)=16k2-24>0,
解得k<-或k>.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1+x2=-,x1x2=,
设存在点D(0,m),
则kAD=,kBD=,
所以kAD+kBD=
==.
要使kAD+kBD为定值,只需6k-4k(2-m)=6k-8k+4km=2(2m-1)k的值与参数k无关,故2m-1=0,解得m=,
当m=时,kAD+kBD=0.
综上所述,存在点D,使得kAD+kBD为定值,且定值为0.
2 / 2(共49张PPT)
模块综合检测
(时间:120分钟 满分:150分)
  
一、单项选择题(本大题共8小题,每小题5分,共40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. 直线2 x + y -1=0的一个方向向量是(  )
A. (1,-2) B. (2,-1)
C. (-1,-2) D. (-2,-1)
解析: 直线2 x + y -1=0的斜率 k =-2,所以直线2 x + y -1=
0的一个方向向量是(1,-2).故选A.
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2. 圆 x2+ y2-2 x -8 y +13=0的圆心到直线 x + y -1=0的距离为
(  )
A. 2 B. 3
C. D.
解析: 圆 x2+ y2-2 x -8 y +13=0圆心坐标为(1,4).点(1,
4)到直线 x + y -1=0的距离 d = = =2 .故选A.
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3. 从甲地到乙地,一天中有5次火车,12次客车,3次飞机航班,还有
6次轮船,某人某天要从甲地到乙地,共有不同走法的种数是
(  )
A. 26 B. 60
C. 18 D. 1 080
解析: 由分类加法计数原理知有5+12+3+6=26(种)不同走
法.故选A.
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4. 已知 y 与 x 之间的线性回归方程为 =1.6 x +21,其样本点的中心为
( ,37),样本数据中 x 的取值依次为2,6,8,16, m ,则 m =
(  )
A. 12 B. 16
C. 18 D. 20
解析: 因为样本中心点在回归直线上,所以37=1.6 +21,解
得 =10,所以2+6+8+16+ m =50,解得 m =18.故选C.
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5. 对某市第一次高三统一测试成绩抽样检测,考试后统计的所有考生
的数学成绩服从正态分布,已知数学成绩平均分为85分,65分以下
的人数占10%,则数学成绩在85分至105分之间的考生人数所占百分
比约为(  )
A. 40% B. 30%
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解析: 平均分为85分,所以μ=85,即正态曲线的对称轴为μ=
85,又 P ( X <65)=0.1,所以 P (85< X <105)=
= =0.4,所以数学成绩在85分至
105分之间的考生人数所占百分比约为40%,故选A.
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6. 在四面体 OABC 中, = a , = b , = c , =2 ,
+ =0,用向量 a , b , c 表示 ,则 =(  )
A. a - b + c B. - a + b + c
C. a + b - c D. a + b - c
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解析: ∵ + =0,∴ N 为 BC 中点,连接
AN ,如图,
∴ = ( + )= ( + + +
)= ( b + c -2 a ),而 = = a ,∴
= + = b + c - a .故选B.
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7. 矿山爆破时,在爆破点处炸开的矿石的运动轨迹可看作是不同的抛
物线,根据地质、炸药等因素可以算出这些抛物线的范围,这个范
围的边界可以看作一条抛物线,叫“安全抛物线”,如图所示.已知某
次矿山爆破时的安全抛物线 E : x2=-2 py +4( p >0)的焦点为 F
,则这次爆破时,矿石落点的最远处到点 F 的距离为
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C. 2 D.
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解析: 依题意,抛物线 E 的顶点坐标为 ,则抛物线的顶
点到焦点 F 的距离为 = + , p >0,解得 p =4,于是得抛物线 E
的方程为 x2=-8 y +4,由 y =0得 x =±2,即抛物线 E 与 x 轴的交
点坐标为 M (±2,0),因此,| MF |= =
,所以矿石落点的最远处到点 F 的距离为 .故选D.
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8. 已知 Q 为双曲线 - =1( a >0, b >0)的右顶点, M 为双曲线
右支上一点,若点 M 关于双曲线中心 O 的对称点为 N ,设直线
QM , QN 的倾斜角分别为α,β且tan αtan β= ,则双曲线的离心率
为(  )
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解析: 依题意,设 M ( x0, y0),则 N (- x0,- y0),又tan
αtan β= ,即直线 QM , QN 的斜率乘积为 ,而 Q ( a ,0),于
是得 · = = ,又 M 为双曲线右支上一点,即 -
=1, = ( - a2),因此 = ,化简得 = ,
则 e = = = ,所以双曲线的离心率为 .故选B.
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二、多项选择题(本大题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出
的四个选项中,有多项符合题目要求,全部选对的得6分,部分选对
的得部分分,有选错的得0分)
9. 若冬季昼夜温差 x (单位:℃)与某新品种反季节大豆的发芽数量 y
(单位:颗)具有线性相关关系,根据一组样本数据( xi , yi )( i
=1,2,3,…, n ),用最小二乘法近似得到线性回归方程为 =
2.5 x -3,则下列结论中正确的是(  )
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A. y 与 x 具有正相关关系
B. 回归直线过点( , )
C. 若冬季昼夜温差增加1 ℃,则该新品种反季节大豆的发芽数约增加
2.5颗
D. 若冬季昼夜温差的大小为10 ℃,则该新品种反季节大豆的发芽数
一定是22颗
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解析: 因为回归直线的斜率为2.5,所以 y 与 x 具有正相关关
系,A正确;回归直线过点( , ),B正确;根据线性回归方程
=2.5 x -3得,若冬季昼夜温差增加1 ℃,则该新品种反季节大豆
的发芽数约增加2.5颗,所以C正确;若冬季昼夜温差的大小为10
℃,则可估计该新品种反季节大豆的发芽数约为22颗,但不可确
定,所以D错误.故选A、B、C.
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10. 如图所示的电路中, A , B , C , D , E 表示5只保险匣,图中所
示数值表示通电时保险丝被切断的概率,下列结论正确的是
(  )
A. A , B 所在线路畅通的概率为
B. A , B , C 所在线路畅通的概率为
C. D , E 所在线路畅通的概率为
D. 当开关合上时,整个电路畅通的概率为
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解析: 由题意知 A , B 所在线路畅通的概率为 × = ,A错
误; A , B , C 所在线路畅通的概率为1-(1- × )× =1-
= ,B正确; D , E 所在线路畅通的概率为1- × =1- =
,C错误;根据上述分析可知,当开关合上时,整个电路畅通的
概率为 × = ,D正确.故选B、D.
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11. 在正方体 ABCD - A1 B1 C1 D1中, E , F 分别是 A1 D1和 C1 D1的中点,
则下列结论正确的是(  )
A. A1 C1∥平面 CEF
B. B1 D ⊥平面 CEF
C. = + -
D. 点 D 与点 B1到平面 CEF 的距离相等
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解析: 选项A,因为 E , F 分别是 A1 D1和
C1 D1的中点,故 EF ∥ A1 C1,且 EF 平面
CEF , A1 C1 平面 CEF ,故 A1 C1∥平面 CEF
成立.选项B,建立如图所示空间直角坐标系,
设正方体 ABCD - A1 B1 C1 D1棱长为2,则 =(-2,-2,-2), =(0,1,-2).故 · =0-2+4=2≠0.故 , 不互相垂直.又 CF 平面 CEF ,故 B1 D ⊥平面 CEF 不成立;选项C,利用B选项建立的空间直角坐标系有 =(1,-2,2),
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+ - = (2,0,0)+(0,0,2)-(0,2,0)
=(1,-2,2),故 = + - 成立;选项D,若点 D 与点 B1到平面 CEF 的距离相等,则点 D 与点 B1的中点 O 在平面 CEF 上,连接 AC , AE 易得平面 CEF 即平面 CAEF .
又点 D 与点 B1的中点 O 在 A1 ACC1上,故点 O 不在平面 CEF 上,故D不成立.故选A、C.
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三、填空题(本大题共3小题,每小题5分,共15分.把答案填在题中横
线上)
12. 已知某一随机变量 X 的分布列如下表:
X 3 b 8
P 0.2 0.5 a
且 EX =6,则 a = , b = .
解析:由0.2+0.5+ a =1,得 a =0.3.又由 EX =3×0.2+ b ×0.5+
8× a =6,得 b =6.
0.3 
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13. 若圆 x2+ y2+ Dx -4 y -4=0和圆 x2+ y2-2 x + F =0的公共弦所在
的直线方程为 x - y +1=0,则 D + F = .
解析:由题设,两圆方程相减可得:( D +2) x -4 y -4- F =
0,即为公共弦 x - y +1=0,∴
可得∴ D + F =-6.
-6 
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14. 已知椭圆Γ: + =1( a > b >0)的离心率为 ,△ ABC 的三
个顶点都在椭圆Γ上,设它的三条边 AB , BC , AC 的中点分别为
D , E , F ,三条边所在直线的斜率分别为 k1, k2, k3,且 k1,
k2, k3均不为0. O 为坐标原点,若直线 OD , OE , OF 的斜率之和
为1,则 + + 的值为 .
-2 
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解析:因为椭圆的离心率为 ,所以由 e2= =1- ,得
= .设 A ( x1, y1), B ( x2, y2), D ( x0, y0).则
且 ①-②,得 + =
0,即 + =0,所以
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=- .因为直线 AB 的斜率 k1= ,直线 OD
的斜率 kOD = = ,所以 k1· kOD =- =- .所以 =-2
kOD . 同理可得 =-2 kOE , =-2 kOF . 所以 + + =-2
( kOD + kOE + kOF ).又直线 OD , OE , OF 的斜率之和为1,即
kOD + kOE + kOF =1,所以 + + =-2.
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四、解答题(本大题共5小题,共77分.解答时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)在①若展开式中倒数三项的二项式系数之和
为46,②若展开式中的所有项的系数之和为512,③若展开式中第
三项与第四项的系数之比为3∶7,这三个条件中任选一个,补充
在后面问题中的横线上,并完成解答.
问题:已知二项式( + ) n ,   ,求:
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(1)展开式中二项式系数最大的项;
解:若选择条件①:因为展开式中倒数三项的二项式系数之
和为46,所以 + + = + + =1+ n +
=46,整理得 n2+ n -90=0,即( n +10)( n -
9)=0.因为 n ∈N+,所以 n =9.
若选择条件②:因为展开式中的所有项的系数之和为512,
所以(1+1) n =2 n =512,解得 n =9.
若选择条件③:依题意可得 = ,即 = ,解得 n =9.
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因为二项展开式共有10项,所以二项式系数最大的项
有两项,分别为第五项 T5= ·( )5·( )4=126 x-3与
第六项 T6= ·( )4·( )5=126 .
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(2)展开式中的常数项.
注:如果选择多个条件分别解答,则按第一个解答计分.
解:由 n =9得二项展开式的通项为 Tk+1= ·( )9-
k ·( ) k = · ( k =0,1,2,…,9).令 -9=
0,得 k =6,所以展开式中的常数项为 T7= =84.
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16. (本小题满分15分)2024年某市开展了“寻找身边的好老师”活动,
市六中积极行动,认真落实,通过微信关注评选“身边的好老师”,
并对选出的五位“好老师”所担任班主任工作年限和被关注数量进行
了统计,得到如下数据:
担任班主任工作 年限X/年 4 6 8 10 12
被关注数量Y/百人 10 20 40 60 50
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(1)若“好老师”的被关注数量 Y 与其担任班主任的工作年限 X 满
足线性回归方程,试求线性回归方程 Y = X + ,并就此分
析“好老师”担任班主任工作年限为15年时被关注的数量;
解: =8, =36,
= =6,
=36-48=-12,
所以 Y =6 X -12,
当 x0=15时, y0=6×15-12=78(百人).
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(2)若用 ( i =1,2,3,4,5)表示统计数据时被关注数量的
“即时均值”(四舍五入到整数),从“即时均值”中任选2组,
求这2组数据之和小于8的概率.
解:这5组统计数据,被关注数量的“即时均值”分别为
3,3,5,6,4.
从5组“即时均值”中任选2组,共有 =10种情况,其中2组
数据之和小于8的有(3,3),(3,4),(3,4)共3种情
况,所以这2组数据之和小于8的概率为 .
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17. (本小题满分15分)某市为提升中学生的数学素养,激发学生学
习数学的兴趣,举办了一次“数学文化知识大赛”,分预赛和复赛两
个环节.已知共有8 000名学生参加了
预赛,现从参加预赛的全体学生中
随机抽取100人的预赛成绩(百分
制)作为样本,得到频率分
布直方图,如图所示.
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(1)规定预赛成绩不低于80分为优良,若从上述样本中预赛成绩
不低于60分的学生中随机抽取2人,求恰有1人预赛成绩为优
良的概率;
解:由题意得样本中成绩不低于60分的学生共有(0.012 5+0.007 5)×20×100=40(人),其中成绩优良的人数为0.007 5×20×100=15.
记 C :从样本中预赛成绩不低于60分的学生中随机抽取2人,恰有1人预赛成绩为优良.则 P ( C )= = .
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(2)由频率分布直方图可认为该市全体参加预赛的学生的预赛成
绩 Z 服从正态分布 N (μ,σ2),其中μ可近似为样本中的100
名学生预赛成绩的平均值(同一组数据用该组区间的中点值
代替),且σ2=362.利用该正态分布,估计全市参加预赛的
全体学生中预赛成绩高于91分的人数;
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解:由题意知样本中的100名学生预赛成绩的平均值
=10×0.1+30×0.2+50×0.3+70×0.25+90×0.15=53,
则μ=53.
又σ2=362,∴σ≈19,
∴ P ( Z >91)= P ( Z >μ+2σ)= [1- P (μ-2σ≤ Z ≤μ+
2σ)]≈0.022 75,
∴估计全市参加预赛的全体学生中预赛成绩高于91分的人数
为8 000×0.022 75=182.
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(3)预赛成绩高于91分的学生将参加复赛,复赛规则如下:①每
人的复赛初始分均为100分;②参赛学生可在开始答题前自
行决定答题数量 n ,每一题都需要“花”掉(即减去)一定分
数来获取答题资格,规定答第 k 题时“花”掉的分数为0.1 k ;
③每答对一题加1.5分,答错既不加分也不减分;④答完 n 题
后参赛学生的最终分数即为复赛成绩.已知学生甲答对每道题
的概率均为0.7,且每题答对与否都相互独立.若学生甲期望
获得最佳的复赛成绩,则他的答题数量 n 应为多少?
参考数据: ≈19;若 Z ~ N (μ,σ2),则 P (μ-σ≤ Z
≤μ+σ)≈0.682 7, P (μ-2σ≤ Z ≤μ+2σ)≈0.954 5, P (μ-
3σ≤ Z ≤μ+3σ)≈0.997 3.
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解:以随机变量ξ表示甲答对的题数,则ξ~ B ( n ,0.7),且 E ξ=0.7 n ,记甲答完 n 题后所加的分数为
随机变量 X ,则 X =1.5ξ,∴ EX =1.5 E ξ=1.05 n .
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为了获取答 n 题的资格,甲需要“花”掉的分数为
0.1×(1+2+3+…+ n )=0.05( n2+ n ).
设甲答完 n 题的分数为 M ( n ),则 M ( n )=100-0.05
( n2+ n )+1.05 n =-0.05( n -10)2+105,
由于 n ∈N+,∴当 n =10时, M ( n )取最大值105.
∴若学生甲期望获得最佳复赛成绩,则他的答题量 n 应该是10.
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18. (本小题满分17分)如图,平面 ABCD ⊥平面 ADEF ,其中 ABCD
为矩形, ADEF 为梯形, AF ∥ DE , AF ⊥ FE , AF = AD =2 DE
=2.
(1)求证: EF ⊥平面 BAF ;
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解:证明:∵四边形 ABCD 为矩形,
∴ BA ⊥ AD ,
∵平面 ABCD ⊥平面 ADEF ,又平面 ABCD
∩平面 ADEF = AD , BA 平面 ABCD ,
∴ BA ⊥平面 ADEF .
又 EF 平面 ADEF ,
∴ BA ⊥ EF .
又 AF ⊥ EF ,且 AF ∩ BA = A ,
∴ EF ⊥平面 BAF .
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(2)若二面角 A - BF - D 的余弦值为 ,求 AB 的长.
解:设 AB = x ( x >0).以 F 为坐标
原点, AF , FE 所在直线分别为 x 轴, y 轴
建立如图所示的空间直角坐标系,
则 F (0,0,0), E (0, ,0),
D (-1, ,0), B (-2,0, x ),
∴ =(1,- ,0), =(2,0,
- x ).
由(1)知 EF ⊥平面 ABF ,∴平面 ABF 的
一个法向量可取 n1=(0,1,0).
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设 n2=( x1, y1, z1)为平面 BFD 的一个法向量,
则 即
令 y1=1,则 n2= .
∵ cos < n1, n2>= = = ,解得 x = (负值舍去),∴ AB = .
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19. (本小题满分17分)已知椭圆 C : + =1( a > b >0)的离心
率为 ,且以两焦点为直径的圆的内接正方形面积为2.
(1)求椭圆 C 的标准方程;
解:由已知可得
解得 a2=2, b2= c2=1,
所以椭圆方程为 + y2=1.
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(2)若直线 l : y = kx +2与椭圆 C 相交于 A , B 两点,在 y 轴上是
否存在点 D ,使直线 AD 与 BD 的斜率之和 kAD + kBD 为定值?
若存在,求出点 D 坐标及该定值,若不存在,试说明理由.
解:由得(1+2 k2) x2+8 kx +6=0,
由Δ=64 k2-24(1+2 k2)=16 k2-24>0,
解得 k <- 或 k > .
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设 A ( x1, y1), B ( x2, y2),
则 x1+ x2=- , x1 x2= ,
设存在点 D (0, m ),
则 kAD = , kBD = ,
所以 kAD + kBD =

= .
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要使 kAD + kBD 为定值,只需6 k -4 k (2- m )=6 k -8 k +4
km =2(2 m -1) k 的值与参数 k 无关,故2 m -1=0,解得
m = ,
当 m = 时, kAD + kBD =0.
综上所述,存在点 D ,使得 kAD + kBD 为定值,且定值为0.
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