2015年四川省高考数学试卷（理科）.doc

2015年四川省高考数学试卷（理科） 　 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，只有一个是符合题目要求的。 1．（5分）设集合A={x|（x+1）（x﹣2）＜0}，集合B={x|1＜x＜3}，则A∪B=（　　） A．{x|﹣1＜x＜3} B．{x|﹣1＜x＜1} C．{x|1＜x＜2} D．{x|2＜x＜3} 2．（5分）设i是虚数单位，则复数i3﹣=（　　） A．﹣i B．﹣3i C．i D．3i 3．（5分）执行如图所示的程序框图，输出s的值为（　　） A．﹣ B． C．﹣ D． 4．（5分）下列函数中，最小正周期为π且图象关于原点对称的函数是（　　） A．y=cos（2x+） B．y=sin（2x+） C．y=sin2x+cos2x D．y=sinx+cosx 5．（5分）过双曲线x2﹣=1的右焦点且与x轴垂直的直线，交该双曲线的两条渐近线于A、B两点，则|AB|=（　　） A． B．2 C．6 D．4 6．（5分）用数字0，1，2，3，4，5组成没有重复数字的五位数，其中比40000大的偶数共有（　　） A．144个 B．120个 C．96个 D．72个 7．（5分）设四边形ABCD为平行四边形，||=6，||=4，若点M、N满足，，则=（　　） A．20 B．15 C．9 D．6 8．（5分）设a、b都是不等于1的正数，则“3a＞3b＞3”是“loga3＜logb3”的（　　） A．充要条件 B．充分不必要条件 C．必要不充分条件 D．既不充分也不必要条件 9．（5分）如果函数f（x）=（m﹣2）x2+（n﹣8）x+1（m≥0，n≥0）在区间[]上单调递减，那么mn的最大值为（　　） A．16 B．18 C．25 D． 10．（5分）设直线l与抛物线y2=4x相交于A、B两点，与圆（x﹣5）2+y2=r2（r＞0）相切于点M，且M为线段AB的中点，若这样的直线l恰有4条，则r的取值范围是（　　） A．（1，3） B．（1，4） C．（2，3） D．（2，4） 　 二、填空题：本大题共5小题，每小题5分，共25分。 11．（5分）在（2x﹣1）5的展开式中，含x2的项的系数是　 　（用数字填写答案）． 12．（5分）sin15°+sin75°的值是　 　． 13．（5分）某食品的保鲜时间y（单位：小时）与储藏温度x（单位：℃）满足函数关系y=ekx+b（e=2.718…为自然对数的底数，k、b为常数）．若该食品在0℃的保鲜时间是192小时，在22℃的保鲜时间是48小时，则该食品在33℃的保鲜时间是　 　小时． 14．（5分）如图，四边形ABCD和ADPQ均为正方形，他们所在的平面互相垂直，动点M在线段PQ上，E、F分别为AB、BC的中点，设异面直线EM与AF所成的角为θ，则cosθ的最大值为　 　． 15．（5分）已知函数f（x）=2x，g（x）=x2+ax（其中a∈R）．对于不相等的实数x1、x2，设m=，n=．现有如下命题： ①对于任意不相等的实数x1、x2，都有m＞0； ②对于任意的a及任意不相等的实数x1、x2，都有n＞0； ③对于任意的a，存在不相等的实数x1、x2，使得m=n； ④对于任意的a，存在不相等的实数x1、x2，使得m=﹣n． 其中的真命题有　 　（写出所有真命题的序号）． 　 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．（12分）设数列{an}（n=1，2，3，…）的前n项和Sn满足Sn=2an﹣a1，且a1，a2+1，a3成等差数列． （Ⅰ）求数列{an}的通项公式； （Ⅱ）记数列{}的前n项和为Tn，求使得|Tn﹣1|成立的n的最小值． 17．（12分）某市A、B两所中学的学生组队参加辩论赛，A中学推荐了3名男生、2名女生，B中学推荐了3名男生、4名女生，两校所推荐的学生一起参加集训．由于集训后队员水平相当，从参加集训的男生中随机抽取3人，女生中随机抽取3人组成代表队． （Ⅰ）求A中学至少有1名学生入选代表队的概率； （Ⅱ）某场比赛前，从代表队的6名队员中随机抽取4人参赛，设X表示参赛的男生人数，求X的分布列和数学期望． 18．（12分）一个正方体的平面展开图及该正方体的直观图的示意图如图所示．在正方体中，设BC的中点为M、GH的中点为N． （Ⅰ）请将字母F、G、H标记在正方体相应的顶点处（不需说明理由）； （Ⅱ）证明：直线MN∥平面BDH； （Ⅲ）求二面角A﹣EG﹣M的余弦值． 19．（12分）如图，A、B、C、D为平面四边形ABCD的四个内角． （Ⅰ）证明：tan=； （Ⅱ）若A+C=180°，AB=6，BC=3，CD=4，AD=5，求tan+tan+tan+tan的值． 20．（13分）如图，椭圆E：的离心率是，过点P（0，1）的动直线l与椭圆相交于A、B两点，当直线l平行于x轴时，直线l被椭圆E截得的线段长为2． （Ⅰ）求椭圆E的方程； （Ⅱ）在平面直角坐标系xOy中，是否存在与点P不同的定点Q，使得恒成立？若存在，求出点Q的坐标；若不存在，请说明理由． 21．（14分）已知函数f（x）=﹣2（x+a）lnx+x2﹣2ax﹣2a2+a，其中a＞0． （Ⅰ）设g（x）是f（x）的导函数，讨论g（x）的单调性； （Ⅱ）证明：存在a∈（0，1），使得f（x）≥0在区间（1，+∞）内恒成立，且f（x）=0在区间（1，+∞）内有唯一解． 　 2015年四川省高考数学试卷（理科） 参考答案与试题解析 　 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，只有一个是符合题目要求的。 1．（5分）设集合A={x|（x+1）（x﹣2）＜0}，集合B={x|1＜x＜3}，则A∪B=（　　） A．{x|﹣1＜x＜3} B．{x|﹣1＜x＜1} C．{x|1＜x＜2} D．{x|2＜x＜3} 【分析】求解不等式得出集合A={x|﹣1＜x＜2}， 根据集合的并集可求解答案． 【解答】解：∵集合A={x|（x+1）（x﹣2）＜0}，集合B={x|1＜x＜3}， ∴集合A={x|﹣1＜x＜2}， ∵A∪B={x|﹣1＜x＜3}， 故选：A． 【点评】本题考查了二次不等式的求解，集合的运算，属于容易题． 　 2．（5分）设i是虚数单位，则复数i3﹣=（　　） A．﹣i B．﹣3i C．i D．3i 【分析】通分得出，利用i的性质运算即可． 【解答】解：∵i是虚数单位，则复数i3﹣， ∴===i， 故选：C． 【点评】本题考查了复数的运算，掌握好运算法则即可，属于计算题． 　 3．（5分）执行如图所示的程序框图，输出s的值为（　　） A．﹣ B． C．﹣ D． 【分析】模拟执行程序框图，依次写出每次循环得到的k的值，当k=5时满足条件k＞4，计算并输出S的值为． 【解答】解：模拟执行程序框图，可得 k=1 k=2 不满足条件k＞4，k=3 不满足条件k＞4，k=4 不满足条件k＞4，k=5 满足条件k＞4，S=sin=， 输出S的值为． 故选：D． 【点评】本题主要考查了循环结构的程序框图，属于基础题． 　 4．（5分）下列函数中，最小正周期为π且图象关于原点对称的函数是（　　） A．y=cos（2x+） B．y=sin（2x+） C．y=sin2x+cos2x D．y=sinx+cosx 【分析】求出函数的周期，函数的奇偶性，判断求解即可． 【解答】解： y=cos（2x+）=﹣sin2x，是奇函数，函数的周期为：π，满足题意，所以A正确 y=sin（2x+）=cos2x，函数是偶函数，周期为：π，不满足题意，所以B不正确； y=sin2x+cos2x=sin（2x+），函数是非奇非偶函数，周期为π，所以C不正确； y=sinx+cosx=sin（x+），函数是非奇非偶函数，周期为2π，所以D不正确； 故选：A． 【点评】本题考查两角和与差的三角函数，函数的奇偶性以及红丝带周期的求法，考查计算能力． 　 5．（5分）过双曲线x2﹣=1的右焦点且与x轴垂直的直线，交该双曲线的两条渐近线于A、B两点，则|AB|=（　　） A． B．2 C．6 D．4 【分析】求出双曲线的渐近线方程，求出AB的方程，得到AB坐标，即可求解|AB|． 【解答】解：双曲线x2﹣=1的右焦点（2，0），渐近线方程为y=， 过双曲线x2﹣=1的右焦点且与x轴垂直的直线，x=2， 可得yA=2，yB=﹣2， ∴|AB|=4． 故选：D． 【点评】本题考查双曲线的简单性质的应用，考查基本知识的应用． 　 6．（5分）用数字0，1，2，3，4，5组成没有重复数字的五位数，其中比40000大的偶数共有（　　） A．144个 B．120个 C．96个 D．72个 【分析】根据题意，符合条件的五位数首位数字必须是4、5其中1个，末位数字为0、2、4中其中1个；进而对首位数字分2种情况讨论，①首位数字为5时，②首位数字为4时，每种情况下分析首位、末位数字的情况，再安排剩余的三个位置，由分步计数原理可得其情况数目，进而由分类加法原理，计算可得答案． 【解答】解：根据题意，符合条件的五位数首位数字必须是4、5其中1个，末位数字为0、2、4中其中1个； 分两种情况讨论： ①首位数字为5时，末位数字有3种情况，在剩余的4个数中任取3个，放在剩余的3个位置上，有A43=24种情况，此时有3×24=72个， ②首位数字为4时，末位数字有2种情况，在剩余的4个数中任取3个，放在剩余的3个位置上，有A43=24种情况，此时有2×24=48个， 共有72+48=120个． 故选：B． 【点评】本题考查计数原理的运用，关键是根据题意，分析出满足题意的五位数的首位、末位数字的特征，进而可得其可选的情况． 　 7．（5分）设四边形ABCD为平行四边形，||=6，||=4，若点M、N满足，，则=（　　） A．20 B．15 C．9 D．6 【分析】根据图形得出=+=， ==，=•（）=2﹣， 结合向量结合向量的数量积求解即可． 【解答】解：∵四边形ABCD为平行四边形，点M、N满足，， ∴根据图形可得：=+=， ==， ∴=， ∵=•（）=2﹣， 2=22， =22， ||=6，||=4， ∴=22=12﹣3=9 故选：C 【点评】本题考查了平面向量的运算，数量积的运用，考查了数形结合的思想，关键是向量的分解，表示． 　 8．（5分）设a、b都是不等于1的正数，则“3a＞3b＞3”是“loga3＜logb3”的（　　） A．充要条件 B．充分不必要条件 C．必要不充分条件 D．既不充分也不必要条件 【分析】求解3a＞3b＞3，得出a＞b＞1， loga3＜logb3，或根据对数函数的性质求解即可， 再利用充分必要条件的定义判断即可． 【解答】解：a、b都是不等于1的正数， ∵3a＞3b＞3， ∴a＞b＞1， ∵loga3＜logb3， ∴， 即＜0， 或 求解得出：a＞b＞1或1＞a＞b＞0或b＞1，0＜a＜1 根据充分必要条件定义得出：“3a＞3b＞3”是“loga3＜logb3”的充分条不必要件， 故选：B． 【点评】本题综合考查了指数，对数函数的单调性，充分必要条件的定义，属于综合题目，关键是分类讨论． 　 9．（5分）如果函数f（x）=（m﹣2）x2+（n﹣8）x+1（m≥0，n≥0）在区间[]上单调递减，那么mn的最大值为（　　） A．16 B．18 C．25 D． 【分析】函数f（x）=（m﹣2）x2+（n﹣8）x+1（m≥0，n≥0）在区间[]上单调递减，则f′（x）≤0，故（m﹣2）x+n﹣8≤0在[，2]上恒成立．而（m﹣2）x+n﹣8是一次函数，在[，2]上的图象是一条线段．故只须在两个端点处f′（）≤0，f′（2）≤0即可．结合基本不等式求出mn的最大值． 【解答】解：∵函数f（x）=（m﹣2）x2+（n﹣8）x+1（m≥0，n≥0）在区间[]上单调递减， ∴f′（x）≤0，故（m﹣2）x+n﹣8≤0在[，2]上恒成立．而（m﹣2）x+n﹣8是一次函数，在[，2]上的图象是一条线段．故只须在两个端点处f′（）≤0，f′（2）≤0即可．即 由（2）得m≤（12﹣n）， ∴mn≤n（12﹣n）≤=18，当且仅当m=3，n=6时取得最大值，经检验m=3，n=6满足（1）和（2）． 故选：B． 解法二： ∵函数f（x）=（m﹣2）x2+（n﹣8）x+1（m≥0，n≥0）在区间[]上单调递减， ∴①m=2，n＜8 对称轴x=﹣， ②即 ③即 设或或 设y=，y′=， 当切点为（x0，y0），k取最大值． ①﹣=﹣2．k=2x， ∴y0=﹣2x0+12，y0==2x0，可得x0=3，y0=6， ∵x=3＞2 ∴k的最大值为3×6=18 ②﹣=﹣．，k=， y0==， 2y0+x0﹣18=0， 解得：x0=9，y0= ∵x0＜2 ∴不符合题意． ③m=2，n=8，k=mn=16 综合得出：m=3，n=6时k最大值k=mn=18， 故选：B． 【点评】本题综合考查了函数方程的运用，线性规划问题，结合导数的概念，运用几何图形判断，难度较大，属于难题． 　 10．（5分）设直线l与抛物线y2=4x相交于A、B两点，与圆（x﹣5）2+y2=r2（r＞0）相切于点M，且M为线段AB的中点，若这样的直线l恰有4条，则r的取值范围是（　　） A．（1，3） B．（1，4） C．（2，3） D．（2，4） 【分析】先确定M的轨迹是直线x=3，代入抛物线方程可得y=±2，所以交点与圆心（5，0）的距离为4，即可得出结论． 【解答】解：设A（x1，y1），B（x2，y2），M（x0，y0）， 斜率存在时，设斜率为k，则y12=4x1，y22=4x2， 则，相减，得（y1+y2）（y1﹣y2）=4（x1﹣x2）， 当l的斜率存在时，利用点差法可得ky0=2， 因为直线与圆相切，所以=﹣，所以x0=3， 即M的轨迹是直线x=3． 将x=3代入y2=4x，得y2=12，∴﹣2， ∵M在圆上，∴（x0﹣5）2+y02=r2，∴r2=y02+4＜12+4=16， ∵直线l恰有4条，∴y0≠0，∴4＜r2＜16， 故2＜r＜4时，直线l有2条； 斜率不存在时，直线l有2条； 所以直线l恰有4条，2＜r＜4， 故选：D． 【点评】本题考查直线与抛物线、圆的位置关系，考查点差法，考查学生分析解决问题的能力，属于中档题． 　 二、填空题：本大题共5小题，每小题5分，共25分。 11．（5分）在（2x﹣1）5的展开式中，含x2的项的系数是　﹣40　（用数字填写答案）． 【分析】根据所给的二项式，利用二项展开式的通项公式写出第r+1项，整理成最简形式，令x的指数为2求得r，再代入系数求出结果． 【解答】解：根据所给的二项式写出展开式的通项， Tr+1=； 要求x2的项的系数， ∴5﹣r=2， ∴r=3， ∴x2的项的系数是22（﹣1）3C53=﹣40． 故答案为：﹣40． 【点评】本题考查二项式定理的应用，本题解题的关键是正确写出二项展开式的通项，在这种题目中通项是解决二项展开式的特定项问题的工具． 　 12．（5分）sin15°+sin75°的值是　　． 【分析】利用诱导公式以及两角和的正弦函数化简求解即可． 【解答】解：sin15°+sin75°=sin15°+cos15°=（sin15°cos45°+cos15°sin45°）=sin60°=． 故答案为：． 【点评】本题考查两角和的正弦函数，三角函数的化简求值，考查计算能力． 　 13．（5分）某食品的保鲜时间y（单位：小时）与储藏温度x（单位：℃）满足函数关系y=ekx+b（e=2.718…为自然对数的底数，k、b为常数）．若该食品在0℃的保鲜时间是192小时，在22℃的保鲜时间是48小时，则该食品在33℃的保鲜时间是　24　小时． 【分析】由题意可得，x=0时，y=192；x=22时，y=48．代入函数y=ekx+b，解方程，可得k，b，再由x=33，代入即可得到结论． 【解答】解：由题意可得，x=0时，y=192；x=22时，y=48． 代入函数y=ekx+b， 可得eb=192，e22k+b=48， 即有e11k=，eb=192， 则当x=33时，y=e33k+b=×192=24． 故答案为：24． 【点评】本题考查函数的解析式的求法和运用，考查运算能力，属于中档题． 　 14．（5分）如图，四边形ABCD和ADPQ均为正方形，他们所在的平面互相垂直，动点M在线段PQ上，E、F分别为AB、BC的中点，设异面直线EM与AF所成的角为θ，则cosθ的最大值为　　． 【分析】首先以AB，AD，AQ三直线为x，y，z轴，建立空间直角坐标系，并设正方形边长为2，M（0，y，2），从而可求出向量的坐标，由cosθ=得到，对函数求导，根据导数符号即可判断该函数为减函数，从而求出cosθ的最大值． 【解答】解：根据已知条件，AB，AD，AQ三直线两两垂直，分别以这三直线为x，y，z轴，建立如图所示空间直角坐标系，设AB=2，则： A（0，0，0），E（1，0，0），F（2，1，0）； M在线段PQ上，设M（0，y，2），0≤y≤2； ∴； ∴cosθ==； 设f（y）=，； 函数g（y）=﹣2y﹣5是一次函数，且为减函数，g（0）=﹣5＜0； ∴g（y）＜0在[0，2]恒成立，∴f′（y）＜0； ∴f（y）在[0，2]上单调递减； ∴y=0时，f（y）取到最大值． 故答案为：． 【点评】考查建立空间直角坐标系，利用空间向量解决异面直线所成角的问题，异面直线所成角的概念及其范围，向量夹角的概念及其范围，以及向量夹角余弦的坐标公式，函数导数符号和函数单调性的关系． 　 15．（5分）已知函数f（x）=2x，g（x）=x2+ax（其中a∈R）．对于不相等的实数x1、x2，设m=，n=．现有如下命题： ①对于任意不相等的实数x1、x2，都有m＞0； ②对于任意的a及任意不相等的实数x1、x2，都有n＞0； ③对于任意的a，存在不相等的实数x1、x2，使得m=n； ④对于任意的a，存在不相等的实数x1、x2，使得m=﹣n． 其中的真命题有　①④　（写出所有真命题的序号）． 【分析】运用指数函数的单调性，即可判断①；由二次函数的单调性，即可判断②； 通过函数h（x）=x2+ax﹣2x，求出导数判断单调性，即可判断③； 通过函数h（x）=x2+ax+2x，求出导数判断单调性，即可判断④． 【解答】解：对于①，由于2＞1，由指数函数的单调性可得f（x）在R上递增，即有m＞0，则①正确； 对于②，由二次函数的单调性可得g（x）在（﹣∞，﹣）递减，在（﹣，+∞）递增，则n＞0不恒成立， 则②错误； 对于③，由m=n，可得f（x1）﹣f（x2）=g（x1）﹣g（x2），即为g（x1）﹣f（x1）=g（x2）﹣f（x2）， 考查函数h（x）=x2+ax﹣2x，h′（x）=2x+a﹣2xln2， 当a→﹣∞，h′（x）小于0，h（x）单调递减，则③错误； 对于④，由m=﹣n，可得f（x1）﹣f（x2）=﹣[g（x1）﹣g（x2）]，考查函数h（x）=x2+ax+2x， h′（x）=2x+a+2xln2，对于任意的a，h′（x）不恒大于0或小于0，则④正确． 故答案为：①④． 【点评】本题考查函数的单调性及运用，注意运用指数函数和二次函数的单调性，以及导数判断单调性是解题的关键． 　 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．（12分）设数列{an}（n=1，2，3，…）的前n项和Sn满足Sn=2an﹣a1，且a1，a2+1，a3成等差数列． （Ⅰ）求数列{an}的通项公式； （Ⅱ）记数列{}的前n项和为Tn，求使得|Tn﹣1|成立的n的最小值． 【分析】（Ⅰ）由已知数列递推式得到an=2an﹣1（n≥2），再由已知a1，a2+1，a3成等差数列求出数列首项，可得数列{an}是首项为2，公比为2的等比数列，则其通项公式可求； （Ⅱ）由（Ⅰ）求出数列{}的通项公式，再由等比数列的前n项和求得Tn，结合求解指数不等式得n的最小值． 【解答】解：（Ⅰ）由已知Sn=2an﹣a1，有 an=Sn﹣Sn﹣1=2an﹣2an﹣1 （n≥2）， 即an=2an﹣1（n≥2）， 从而a2=2a1，a3=2a2=4a1， 又∵a1，a2+1，a3成等差数列， ∴a1+4a1=2（2a1+1），解得：a1=2． ∴数列{an}是首项为2，公比为2的等比数列．故； （Ⅱ）由（Ⅰ）得：， ∴． 由，得，即2n＞1000． ∵29=512＜1000＜1024=210， ∴n≥10． 于是，使|Tn﹣1|成立的n的最小值为10． 【点评】本题考查等差数列与等比数列的概念、等比数列的通项公式与前n项和公式等基础知识，考查运算求解能力，是中档题． 　 17．（12分）某市A、B两所中学的学生组队参加辩论赛，A中学推荐了3名男生、2名女生，B中学推荐了3名男生、4名女生，两校所推荐的学生一起参加集训．由于集训后队员水平相当，从参加集训的男生中随机抽取3人，女生中随机抽取3人组成代表队． （Ⅰ）求A中学至少有1名学生入选代表队的概率； （Ⅱ）某场比赛前，从代表队的6名队员中随机抽取4人参赛，设X表示参赛的男生人数，求X的分布列和数学期望． 【分析】（Ⅰ）求出A中学至少有1名学生入选代表队的对立事件的概率，然后求解概率即可； （Ⅱ）求出X表示参赛的男生人数的可能值，求出概率，得到X的分布列，然后求解数学期望． 【解答】解：（Ⅰ）由题意，参加集训的男、女学生共有6人，参赛学生全从B中抽出（等价于A中没有学生入选代表队）的概率为：=，因此A中学至少有1名学生入选代表队的概率为：1﹣=； （Ⅱ）某场比赛前，从代表队的6名队员中随机抽取4人参赛，X表示参赛的男生人数， 则X的可能取值为：1，2，3， P（X=1）==， P（X=2）==， P（X=3）==． X的分布列： X 1 2 3 P 和数学期望EX=1×=2． 【点评】本题考查离散型随机变量的分布列，期望的求法，考查古典概型概率的求法，考查分析问题解决问题的能力． 　 18．（12分）一个正方体的平面展开图及该正方体的直观图的示意图如图所示．在正方体中，设BC的中点为M、GH的中点为N． （Ⅰ）请将字母F、G、H标记在正方体相应的顶点处（不需说明理由）； （Ⅱ）证明：直线MN∥平面BDH； （Ⅲ）求二面角A﹣EG﹣M的余弦值． 【分析】（Ⅰ）根据展开图和直观图之间的关系进行判断即可； （Ⅱ）利用线面平行的判定定理即可证明直线MN∥平面BDH； （Ⅲ）法一：利用定义法求出二面角的平面角进行求解． 法二：建立坐标系，利用向量法进行求解即可． 【解答】解：（Ⅰ）F、G、H的位置如图； 证明：（Ⅱ）连接BD，设O是BD的中点， ∵BC的中点为M、GH的中点为N， ∴OM∥CD，OM=CD， HN∥CD，HN=CD， ∴OM∥HN，OM=HN， 即四边形MNHO是平行四边形， ∴MN∥OH， ∵MN⊄平面BDH；OH⊂面BDH， ∴直线MN∥平面BDH； （Ⅲ）方法一： 连接AC，过M作MH⊥AC于P， 则正方体ABCD﹣EFGH中，AC∥EG， ∴MP⊥EG， 过P作PK⊥EG于K，连接KM， ∴EG⊥平面PKM 则KM⊥EG， 则∠PKM是二面角A﹣EG﹣M的平面角， 设AD=2，则CM=1，PK=2， 在Rt△CMP中，PM=CMsin45°=， 在Rt△PKM中，KM==， ∴cos∠PKM=， 即二面角A﹣EG﹣M的余弦值为． 方法二：以D为坐标原点， 分别为DA，DC，DH方向为x，y，z轴建立空间坐标系如图： 设AD=2，则M（1，2，0），G（0，2，2），E（2，0，2），O（1，1，0）， 则=（2，﹣2，0），， 设平面EGM的法向量为=（x，y，z）， 则，即，令x=2，得=（2，2，1）， 在正方体中，DO⊥平面AEGC， 则==（1，1，0）是平面AEG的一个法向量， 则cos＜＞====． 二面角A﹣EG﹣M的余弦值为． 【点评】本题主要考查简单空间图形的直观图，空间线面平行的判定和性质，空间面面夹角的计算，考查空间想象能力，推理能力，运算求解能力． 　 19．（12分）如图，A、B、C、D为平面四边形ABCD的四个内角． （Ⅰ）证明：tan=； （Ⅱ）若A+C=180°，AB=6，BC=3，CD=4，AD=5，求tan+tan+tan+tan的值． 【分析】（Ⅰ）直接利用切化弦以及二倍角公式化简证明即可． （Ⅱ）通过A+C=180°，得C=180°﹣A，D=180°﹣B，利用（Ⅰ）化简tan+tan+tan+tan=，连结BD，在△ABD中，利用余弦定理求出sinA，连结AC，求出sinB，然后求解即可． 【解答】证明：（Ⅰ）tan===．等式成立． （Ⅱ）由A+C=180°，得C=180°﹣A，D=180°﹣B，由（Ⅰ）可知：tan+tan+tan+tan==，连结BD，在△ABD中，有BD2=AB2+AD2﹣2AB•ADcosA，AB=6，BC=3，CD=4，AD=5， 在△BCD中，有BD2=BC2+CD2﹣2BC•CDcosC， 所以AB2+AD2﹣2AB•ADcosA=BC2+CD2﹣2BC•CDcosC， 则：cosA===． 于是sinA==， 连结AC，同理可得：cosB===， 于是sinB==． 所以tan+tan+tan+tan===． 【点评】本题考查二倍角公式、诱导公式、余弦定理．简单的三角恒等变换，考查函数与方程的思想，转化与化归思想的应用． 　 20．（13分）如图，椭圆E：的离心率是，过点P（0，1）的动直线l与椭圆相交于A、B两点，当直线l平行于x轴时，直线l被椭圆E截得的线段长为2． （Ⅰ）求椭圆E的方程； （Ⅱ）在平面直角坐标系xOy中，是否存在与点P不同的定点Q，使得恒成立？若存在，求出点Q的坐标；若不存在，请说明理由． 【分析】（Ⅰ）通过直线l平行于x轴时被椭圆E截得的线段长为2及离心率是，计算即得结论； （Ⅱ）通过直线l与x轴平行、垂直时，可得若存在不同于点P的定点Q满足条件，则Q点坐标只能是（0，2）．然后分直线l的斜率不存在、存在两种情况，利用韦达定理及直线斜率计算方法，证明对任意直线l，均有即可． 【解答】解：（Ⅰ）∵直线l平行于x轴时，直线l被椭圆E截得的线段长为2， ∴点（，1）在椭圆E上， 又∵离心率是， ∴，解得a=2，b=， ∴椭圆E的方程为：+=1； （Ⅱ）结论：存在与点P不同的定点Q（0，2），使得恒成立． 理由如下： 当直线l与x轴平行时，设直线l与椭圆相交于C、D两点， 如果存在定点Q满足条件，则有==1，即|QC|=|QD|． ∴Q点在直线y轴上，可设Q（0，y0）． 当直线l与x轴垂直时，设直线l与椭圆相交于M、N两点， 则M、N的坐标分别为（0，）、（0，﹣）， 又∵=，∴=，解得y0=1或y0=2． ∴若存在不同于点P的定点Q满足条件，则Q点坐标只能是（0，2）． 下面证明：对任意直线l，均有． 当直线l的斜率不存在时，由上可知，结论成立． 当直线l的斜率存在时，可设直线l的方程为y=kx+1， A、B的坐标分别为A（x1，y1）、B（x2，y2）， 联立，消去y并整理得：（1+2k2）x2+4kx﹣2=0， ∵△=（4k）2+8（1+2k2）＞0， ∴x1+x2=﹣，x1x2=﹣， ∴+==2k， 已知点B关于y轴对称的点B′的坐标为（﹣x2，y2）， 又kAQ===k﹣，kQB′===﹣k+=k﹣， ∴kAQ=kQB′，即Q、A、B′三点共线， ∴===． 故存在与点P不同的定点Q（0，2），使得恒成立． 【点评】本题考查椭圆的标准方程与几何性质、直线方程、直线与椭圆的位置关系等基础知识，考查推理论证能力、运算求解能力，考查数形结合、化归与转化、特殊与一般、分类与整合等数学思想，注意解题方法的积累，属于难题． 　 21．（14分）已知函数f（x）=﹣2（x+a）lnx+x2﹣2ax﹣2a2+a，其中a＞0． （Ⅰ）设g（x）是f（x）的导函数，讨论g（x）的单调性； （Ⅱ）证明：存在a∈（0，1），使得f（x）≥0在区间（1，+∞）内恒成立，且f（x）=0在区间（1，+∞）内有唯一解． 【分析】（Ⅰ）求出函数f（x）的定义域，把函数f（x）求导得到g（x）再对g（x）求导，得到其导函数的零点，然后根据导函数在各区间段内的符号得到函数g（x）的单调期间； （Ⅱ）由f（x）的导函数等于0把a用含有x的代数式表示，然后构造函数φ（x）=x2，由函数零点存在定理得到x0∈（1，e），使得φ（x0）=0．令，u（x）=x﹣1﹣lnx（x≥1），利用导数求得a0∈（0，1），然后进一步利用导数说明当a=a0时，若x∈（1，+∞），有f（x）≥0，即可得到存在a∈（0，1），使得f（x）≥0在区间（1，+∞）内恒成立，且f（x）=0在区间（1，+∞）内有唯一解． 【解答】解：（Ⅰ）由已知，函数f（x）的定义域为（0，+∞）， g（x）=， ∴． 当0＜a＜时，g（x）在上单调递增， 在区间上单调递减； 当a时，g（x）在（0，+∞）上单调递增． （Ⅱ）由=0，解得， 令φ（x）=x2， 则φ（1）=1＞0，φ（e）=． 故存在x0∈（1，e），使得φ（x0）=0． 令，u（x）=x﹣1﹣lnx（x≥1）， 由知，函数u（x）在（1，+∞）上单调递增． ∴． 即a0∈（0，1）， 当a=a0时，有f′（x0）=0，f（x0）=φ（x0）=0． 由（Ⅰ）知，f′（x）在（1，+∞）上单调递增， 故当x∈（1，x0）时，f′（x）＜0，从而f（x）＞f（x0）=0； 当x∈（x0，+∞）时，f′（x）＞0，从而f（x）＞f（x0）=0． ∴当x∈（1，+∞）时，f（x）≥0． 综上所述，存在a∈（0，1），使得f（x）≥0在区间（1，+∞）内恒成立，且f（x）=0在区间（1，+∞）内有唯一解． 【点评】本题主要考查导数的运算、导数在研究函数中的应用、函数零点等基础知识，考查推理论证能力、运算求解能力、创新知识，考查了函数与方程、数形结合、分类与整合、化归与转化等数学思想方法，是压轴题． 　 第28页（共28页）