2013年普通高等学校夏季招生全国统一考试数学理工农医类
(辽宁卷)
注意事项:
1.本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答第Ⅰ卷时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。
3.回答第Ⅱ卷时,将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。 4.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷
一、选择题:本大题共12小题,每小题5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.(2013辽宁,理1)复数1
i 1
z =
-的模为( ).
A .
1
2
B .2
C
D .2
答案:B 解析:∵1i 111i i 1(i 1)(i 1)22
z --=
==------,
∴|z |2=,故选B.
2.(2013辽宁,理2)已知集合A ={x |0<log 4x <1},B ={x |x ≤2},则A ∩B =( ).
A .(0,1)
B .(0,2]
C .(1,2)
D .(1,2] 答案:D
解析:0<log 4x <1?log 41<log 4x <log 44?1<x <4,即A ={x |1<x <4}, ∴A ∩B ={x |1<x ≤2}.故选D.
3.(2013辽宁,理3)已知点A (1,3),B (4,-1),则与向量AB 同方向的单位向量为( ).
A .34,55??- ???
B .43,55??
- ???
C .34,55??- ???
D .43,55??- ???
答案:A
解析:与AB 同方向的单位向量为
AB
AB
=
34,55??
=- ???
,故选A.
4.(2013辽宁,理4)下面是关于公差d >0的等差数列{a n }的四个命题:
p 1:数列{a n }是递增数列; p 2:数列{na n }是递增数列;
p 3:数列n a n ??
?
???
是递增数列; p 4:数列{a n +3nd }是递增数列.
其中的真命题为( ). A .p 1,p 2 B .p 3,p 4 C .p 2,p 3 D .p 1,p 4 答案:D
解析:如数列为{-2,-1,0,1,…},则1×a 1=2×a 2,故p 2是假命题;如数列为{1,2,3,…},则
n a n
=1,故p 3是假命题.故选D. 5.(2013辽宁,理5)某班的全体学生参加英语测试,成绩的频率分布直方图如图,数据的分组依次为:[20,40),[40,60),[60,80),[80,100].若低于60分的人数是15,则该班的学生人数是( ).
A .45
B .50
C .55
D .60 答案:B
解析:由频率分布直方图,低于60分的同学所占频率为(0.005+0.01)×20=0.3,故该班的学生人数为
15
0.3
=50.故选B. 6.(2013辽宁,理6)在△ABC 中,内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c .若a sin B cos C +c sin B cos A =12
b ,且a >b ,则∠B =( ).
A .
π6 B .π3 C .2π3 D .5π6
答案:A
解析:根据正弦定理:a sin B cos C +c sin B cos A =1
2
b 等价于sin A cos C +sin C cos A =12
, 即sin(A +C )=
12
. 又a >b ,∴∠A +∠C =
5π6,∴∠B =π
6
.故选A. 7.(2013辽宁,理7)使3n
x
?
?
(n ∈N +)的展开式中含有常数项的最小的n 为( ).
A .4
B .5
C .6
D .7
答案:B
解析:3n
x
? ?
展开式中的第r +1项为C r n (3x )n -r 32r x -=5
2C 3n r r n r n x --,若展开式中含常数项,则存在n ∈N +,r ∈N ,使5
2
n r -=0,
故最小的n 值为5,故选B.
8.(2013辽宁,理8)执行如图所示的程序框图,若输入n =10,则输出S =( ).
A .
511 B .1011 C .3655 D .7255
答案:A
解析:当n =10时,由程序运行得到
2222211111
21416181101S =
++++
----- 11111
133********
=++++
????? 11111111111213355779911??=-+-+-+-+- ??? 1105
21111=?=.故选A. 9.(2013辽宁,理9)已知点O (0,0),A (0,b ),B (a ,a 3).若△OAB 为直角三角形,则必有( ). A .b =a 3
B .3
1b a a
=+
C .33
1()0b a b a a ??---= ??
?
D .33
10b a b a a
-+--=
答案:C
解析:若B 为直角,则0OB AB ?=, 即a 2+a 3(a 3-b )=0,
又a ≠0,故3
1b a a
=+
; 若A 为直角,则0OA AB ?=,即b (a 3-b )=0,得b =a 3;
若O 为直角,则不可能.故b -a 3=0或b -a 3-1
a
=0,故选C.
10.(2013辽宁,理10)已知直三棱柱ABC -A 1B 1C 1的6个顶点都在球O 的球面上.若AB =3,AC =4,AB ⊥AC ,AA 1=12,则球O 的半径为( ).
A B . C .13
2
D .答案:C
解析:过C 点作AB 的平行线,过B 点作AC 的平行线,交点为D ,同理过C 1作A 1B 1的平行线,过B 1作A 1C 1的平行线,交点为D 1,连接DD 1,则ABCD -A 1B 1C 1D 1恰好成为球的一个内接长方体,故球的
半径r
13
2
=.故选C. 11.(2013辽宁,理11)已知函数f (x )=x 2-2(a +2)x +a 2,g (x )=-x 2+2(a -2)x -a 2+8.设H 1(x )=max{f (x ),
g (x )},H 2(x )=min{f (x ),g (x )}(max{p ,q }表示p ,q 中的较大值,min{p ,q }表示p ,q 中的较小值).记H 1(x )的最小值为A ,H 2(x )的最大值为B ,则A -B =( ).
A .16
B .-16
C .a 2-2a -16
D .a 2+2a -16 答案:B
解析:∵f (x )-g (x )=2x 2-4ax +2a 2-8 =2[x -(a -2)][x -(a +2)],
∴()1(),(,2],(),(2,2],(),(2,],f x x a H x g x x a a f x x a ∈-∞-??
∈-+??∈++∞?
=
()2(),(,2],(),(2,2],(),(2,],g x x a H x f x x a a g x x a ∈-∞-??
∈-+??∈++∞?
=
可求得H 1(x )的最小值A =f (a +2)=-4a -4,H 2(x )的最大值B =g (a -2)=-4a +12, ∴A -B =-16.故选B.
12.(2013辽宁,理12)设函数f (x )满足x 2
f ′(x )+2xf (x )=e x x ,f (2)=2
e 8
,则x >0时,f (x )( ).
A .有极大值,无极小值
B .有极小值,无极大值
C .既有极大值又有极小值
D .既无极大值也无极小值 答案:D
解析:令F (x )=x 2f (x ),
则F ′(x )=x 2
f ′(x )+2xf (x )=e x
x
,
F (2)=4·f (2)=2
e 2.
由x 2
f ′(x )+2xf (x )=e x x
,
得x 2
f ′(x )=e x x
-2xf (x )=2e 2x x f x x -(),
∴f ′(x )=3
e 2x F x x -()
.
令φ(x )=e x -2F (x ),
则φ′(x )=e x
-2F ′(x )=2e e (2)
e x x x
x x x
--=. ∴φ(x )在(0,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增, ∴φ(x )的最小值为φ(2)=e 2-2F (2)=0.
∴φ(x )≥0.
又x >0,∴f ′(x )≥0. ∴f (x )在(0,+∞)单调递增.
∴f (x )既无极大值也无极小值.故选D.
第Ⅱ卷
本卷包括必考题和选考题两部分.第13题~第21题为必考题,每个试题考生都必须做答.第22题~第24题为选考题,考生根据要求做答.
二、填空题:本大题共4小题,每小题5分.
13.(2013辽宁,理13)某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积是__________.
答案:16π-16
解析:由三视图可知该几何体是一个底面半径为2的圆柱体,中间挖去一个底面棱长为2的正四棱柱,故体积为π·22·4-2×2×4=16π-16.
14.(2013辽宁,理14)已知等比数列{a n }是递增数列,S n 是{a n }的前n 项和.若a 1,a 3是方程x 2-5x +4=0的两个根,则S 6=__________.
答案:63
解析:因为x 2-5x +4=0的两根为1和4,又数列{a n }是递增数列, 所以a 1=1,a 3=4,所以q =2.
所以S 6=611212
?(-)
-=63.
15.(2013辽宁,理15)已知椭圆C :22
22=1x y a b
+(a >b >0)的左焦点为F ,C 与过原点的直线相交于A ,B
两点,连接AF ,BF .若|AB |=10,|AF |=6,cos ∠ABF =4
5
,则C 的离心率e =__________.
答案:57
解析:如图所示.
根据余弦定理|AF |2
=|BF |2
+|AB |2
-2|AB |·|BF |cos ∠ABF ,即|BF |2
-16|BF |+64=0,得|BF |=8.
又|OF |2=|BF |2+|OB |2-2|OB |·|BF |cos ∠ABF ,得|OF |=5. 根据椭圆的对称性|AF |+|BF |=2a =14,得a =7. 又|OF |=c =5,故离心率e =
5
7
. 16.(2013辽宁,理16)为了考察某校各班参加课外书法小组的人数,从全校随机抽取5个班级,把每个班级参加该小组的人数作为样本数据.已知样本平均数为7,样本方差为4,且样本数据互不相同,则样本数据中的最大值为__________.
答案:10
解析:设5个班级的人数分别为x 1,x 2,x 3,x 4,x 5,则
12345
75
x x x x x ++++=,
22222
12345777775
x x x x x (-)+(-)+(-)+(-)+(-)
=4,
即5个整数平方和为20,最大的数比7大不能超过3,否则方差超过4,故最大值为10,最小值为4. 三、解答题:解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤.
17.(2013辽宁,理17)(本小题满分12分)设向量a = x ,sin x ),b =(cos x ,sin x ),x ∈π0,2
??
????
.
(1)若|a |=|b |,求x 的值; (2)设函数f (x )=a ·b ,求f (x )的最大值.
解:(1)由|a |2
=
)
2
x +(sin x )2=4sin 2x ,
|b |2=(cos x )2+(sin x )2=1, 及|a |=|b |,得4sin 2x =1.
又x ∈π0,2??
????,从而sin x =1
2
,
所以π
6
x =.
(2)f (x )=a ·b x ·cos x +sin 2x
112cos 222
x x =
-+ π1sin 262x ?
?=-+ ??
?,
当ππ0,32x ??=∈????时,πsin 26x ?
?- ???取最大值1.
所以f (x )的最大值为
32
. 18.(2013辽宁,理18)(本小题满分12分)如图,AB 是圆的直径,P A 垂直圆所在的平面,C 是圆上的点.
(1)求证:平面P AC ⊥平面PBC ;
(2)若AB =2,AC =1,P A =1,求二面角CPBA 的余弦值. (1)证明:由AB 是圆的直径,得AC ⊥BC . 由P A ⊥平面ABC ,BC ?平面ABC ,得P A ⊥BC . 又P A ∩AC =A ,P A ?平面P AC ,AC ?平面P AC , 所以BC ⊥平面P AC . 因为BC ?平面PBC . 所以平面PBC ⊥平面P AC .
(2)解法一:过C 作CM ∥AP ,则CM ⊥平面ABC .
如图,以点C 为坐标原点,分别以直线CB ,CA ,CM 为x 轴,y 轴,z 轴建立空间直角坐标系.
因为AB =2,AC =1,所以BC
因为P A =1,所以A (0,1,0),B
,0,0),P (0,1,1). 故CB =
0,0),CP =(0,1,1). 设平面BCP 的法向量为n 1=(x ,y ,z ),
则110,0,CB CP ??=???=??n n
所以0,0,y z =+=??
不妨令y =1,则n 1=(0,1,-1). 因为AP =(0,0,1),AB =
1,0). 设平面ABP 的法向量为n 2=(x ,y ,z ),
则220,0,
AP AB ??=???=??n n
所以0,0,z y =??-=
不妨令x =1,则n 2=(1
0),
于是cos 〈n 1,n 2
4=. 所以由题意可知二面角CPBA
解法二:过C 作CM ⊥AB 于M , 因为P A ⊥平面ABC ,CM ?平面ABC , 所以P A ⊥CM ,故CM ⊥平面P AB . 过M 作MN ⊥PB 于N ,连接NC , 由三垂线定理得CN ⊥PB .
所以∠CNM 为二面角CPBA 的平面角.
在Rt △ABC 中,由AB =2,AC =1,得BC
,CM
=2,BM =32
, 在Rt △P AB 中,由AB =2,P A =1,得PB
因为Rt △BNM ∽Rt △BAP ,
所以3
1MN
=MN
.
又在Rt △CNM 中,CN
cos ∠CNM
所以二面角CPBA
19.(2013辽宁,理19)(本小题满分12分)现有10道题,其中6道甲类题,4道乙类题,张同学从中任取3道题解答.
(1)求张同学至少取到1道乙类题的概率;
(2)已知所取的3道题中有2道甲类题,1道乙类题.设张同学答对每道甲类题的概率都是3
5
,答对每道乙类题的概率都是4
5
,且各题答对与否相互独立.用X 表示张同学答对题的个数,求X 的分布列和数学期望.
解:(1)设事件A =“张同学所取的3道题至少有1道乙类题”, 则有A =“张同学所取的3道题都是甲类题”.
因为P (A )=36310C 1
C 6
=,
所以P (A )=1-P (A )=5
6
.
(2)X 所有的可能取值为0,1,2,3.
P (X =0)=0
2
02
321
4C 555125??
?????=
?
???
??; P (X =1)=0
2
2
102
232132428
C +C 555555125??
????????????=
?
? ? ???
??????; P (X =2)=201
1
212
232132457
C +C 555555125
??
????????????=
?
? ? ???
??????; P (X =3)=2
02232436
C 555125
??
?????=
?
???
??. 所以X 的分布列为:
所以E (X )=0×4125+1×125+2×125+3×125
=
2.
20.(2013辽宁,理20)(本小题满分12分)如图,抛物线C
1:x 2=4y ,C 2:x 2=-2py (p >0).点M (x 0,y 0)在抛物线C 2上,过M 作C 1的切线,切点为A ,B (M 为原点O 时,A ,B 重合于O ).当x 0=1时,切线MA 的斜率为12
-
.
(1)求p 的值;
(2)当M 在C 2上运动时,求线段AB 中点N 的轨迹方程(A ,B 重合于O 时,中点为O
). 解:(1)因为抛物线C 1:x 2=4y 上任意一点(x ,y )
的切线斜率为'=2x y ,且切线
MA 的斜率为1
2
-,所以A 点坐标为11,
4?
?- ?
?
?,故切线MA 的方程为11
(1)24y
x =-++. 因为点M (1y 0)在切线MA 及抛物线C 2上,
于是0113(2244y -=-
+=-,① 0y ==②
由①②得p =2.
(2)设N (x ,y ),A 211,4x x ?? ???,B 222,4x x ?? ?
??
,x 1≠x 2,由N 为线段AB 中点知x =12
2x x x +=,③ 22128
x x y +=.④
切线MA ,MB 的方程为
2111()24x x y x x =-+,⑤
2222()24
x x y x x =-+.⑥
由⑤⑥得MA ,MB 的交点M (x 0,y 0)的坐标为
1202x x x +=
,1204
x x
y =. 因为点M (x 0,y 0)在C 2上,即2
0x =-4y 0,
所以22
12126
x x x x +=-.⑦
由③④⑦得
24
3
x y =
,x ≠0. 当x 1=x 2时,A ,B 重合于原点O ,AB 中点N 为O ,坐标满足2
43
x y =. 因此AB 中点N 的轨迹方程为2
43
x y =
. 21.(2013辽宁,理21)(本小题满分12分)已知函数f (x )=(1+x )e -2x
,g (x )=ax +3
2
x +1+2x cos x .当x ∈[0,1]
时,
(1)求证:1-x ≤f (x )≤
11x
+; (2)若f (x )≥g (x )恒成立,求实数a 的取值范围.
(1)证明:要证x ∈[0,1]时,(1+x )e -2x ≥1-x ,只需证明(1+x )e -x ≥(1-x )e x . 记h (x )=(1+x )e -x -(1-x )e x , 则h ′(x )=x (e x -e -x ), 当x ∈(0,1)时,h ′(x )>0, 因此h (x )在[0,1]上是增函数, 故h (x )≥h (0)=0.
所以f (x )≥1-x ,x ∈[0,1]. 要证x ∈[0,1]时,(1+x )e -2x ≤11x
+, 只需证明e x ≥x +1.
记K (x )=e x -x -1,则K ′(x )=e x -1,
当x ∈(0,1)时,K ′(x )>0,因此K (x )在[0,1]上是增函数, 故K (x )≥K (0)=0.
所以f (x )≤
1
1x
+,x ∈[0,1]. 综上,1-x ≤f (x )≤1
1x
+,x ∈[0,1].
(2)解法一:f (x )-g (x )=(1+x )e -2x
-3
12cos 2x ax x x ??+++ ???
≥1-x -ax -1-3
2x -2x cos x
=-x (a +1+2
2x +2cos x ).
设G (x )=2
2
x +2cos x ,则G ′(x )=x -2sin x .
记H (x )=x -2sin x ,则H ′(x )=1-2cos x ,
当x ∈(0,1)时,H ′(x )<0,于是G ′(x )在[0,1]上是减函数, 从而当x ∈(0,1)时,G ′(x )<G ′(0)=0,故G (x )在[0,1]上是减函数. 于是G (x )≤G (0)=2,从而a +1+G (x )≤a +3. 所以,当a ≤-3时,f (x )≥g (x )在[0,1]上恒成立. 下面证明当a >-3时,f (x )≥g (x )在[0,1]上不恒成立.
f (x )-
g (x )≤
3
112cos 12
x ax x x x ----+ =
3
2cos 12x x ax x x x ----+ =2
12cos 12x x a x x ??-+++ ?+??
,
记I (x )=
2112cos ()121x a x a G x x x +++=++++, 则I ′(x )=2
1
'()(1)
G x x -++, 当x ∈(0,1)时,I ′(x )<0,故I (x )在[0,1]上是减函数, 于是I (x )在[0,1]上的值域为[a +1+2cos 1,a +3]. 因为当a >-3时,a +3>0, 所以存在x 0∈(0,1),使得I (x 0)>0,
此时f (x 0)<g (x 0),即f (x )≥g (x )在[0,1]上不恒成立. 综上,实数a 的取值范围是(-∞,-3]. 解法二:先证当x ∈[0,1]时,1-12x 2≤cos x ≤1-14
x 2. 记F (x )=cos x -1+
12
x 2
, 则F ′(x )=-sin x +x .
记G (x )=-sin x +x ,则G ′(x )=-cos x +1,
当x ∈(0,1)时,G ′(x )>0,于是G (x )在[0,1]上是增函数,
因此当x ∈(0,1)时,G (x )>G (0)=0, 从而F (x )在[0,1]上是增函数. 因此F (x )≥F (0)=0, 所以当x ∈[0,1]时,1-
12
x 2
≤cos x . 同理可证,当x ∈[0,1]时,cos x ≤1-14
x 2. 综上,当x ∈[0,1]时,1-12x 2≤cos x ≤1-14
x 2. 因为当x ∈[0,1]时,
f (x )-
g (x )=(1+x )e -2x -312cos 2x ax x x ??+++ ???
≥321(1)12124x x ax x x ??------ ???
=-(a +3)x .
所以当a ≤-3时,f (x )≥g (x )在[0,1]上恒成立. 下面证明当a >-3时,f (x )≥g (x )在[0,1]上不恒成立. 因为f (x )-g (x )=(1+x )e -2x -
3
12cos 2x ax x x ??+++ ???
≤
3211121122x ax x x x ??----- ?+??
=
23
(3)12x x a x x +-++ ≤32(3)23x x a ??-+????
, 所以存在x 0∈(0,1)(例如x 0取
33a +和1
2
中的较小值)满足f (x 0)<g (x 0). 即f (x )≥g (x )在[0,1]上不恒成立.
综上,实数a 的取值范围是(-∞,-3].
请考生在第22、23、24三题中任选一题做答,如果多做,则按所做的第一题记分。做答时用2B 铅笔在答题卡上把所选题目对应题号下方的方框涂黑。
22.(2013辽宁,理22)(本小题满分10分)选修4-1:几何证明选讲 如图,AB 为O 的直径,直线CD 与O 相切于E ,AD 垂直CD 于D ,BC 垂直CD 于C ,EF 垂直
AB 于F ,连接AE ,BE .证明:
(1)∠FEB =∠CEB ; (2)EF 2=AD ·BC .
证明:(1)由直线CD 与O 相切,得∠CEB =∠EAB .
由AB 为
O 的直径,得AE ⊥EB ,
从而 ∠EAB +∠EBF =
π2
; 又EF ⊥AB ,得∠FEB +∠EBF =π2
, 从而∠FEB =∠EAB . 故∠FEB =∠CEB .
(2)由BC ⊥CE ,EF ⊥AB ,∠FEB =∠CEB ,BE 是公共边, 得Rt △BCE ≌Rt △BFE ,所以BC =BF . 类似可证:Rt △ADE ≌Rt △AFE ,得AD =AF . 又在Rt △AEB 中,EF ⊥AB ,故EF 2=AF ·BF , 所以EF 2=AD ·BC .
23.(2013辽宁,理23)(本小题满分10分)选修4-4:坐标系与参数方程
在直角坐标系xOy 中,以O 为极点,x 轴正半轴为极轴建立极坐标系.圆C 1,直线C 2的极坐标方程分别为ρ=4sin θ
,πcos 4ρθ??
-
??
?
. (1)求C 1与C 2交点的极坐标;
(2)设P 为C 1的圆心,Q 为C 1与C 2交点连线的中点.已知直线PQ 的参数方程为33,12
x t a b y t ?=+?
?=+??(t ∈R
为参数),求a ,b 的值.
解:(1)圆C 1的直角坐标方程为x 2+(y -2)2=4, 直线C 2的直角坐标方程为x +y -4=0.
解2224,40
x y x y ?+(-)=?+-=?得110,4,x y =??=?222,
2.x y =??
=? 所以C 1与C 2交点的极坐标为π4,2?? ???
,π4?
? ??
?.
注:极坐标系下点的表示不唯一.
(2)由(1)可得,P 点与Q 点的直角坐标分别为(0,2),(1,3). 故直线PQ 的直角坐标方程为x -y +2=0. 由参数方程可得122
b ab
y x =
-+. 所以1,2
12,2
b
ab ?=????-+=??
解得a =-1,b =2.
24.(2013辽宁,理24)(本小题满分10分)选修4-5:不等式选讲 已知函数f (x )=|x -a |,其中a >1.
(1)当a =2时,求不等式f (x )≥4-|x -4|的解集;
(2)已知关于x 的不等式|f (2x +a )-2f (x )|≤2的解集为{x |1≤x ≤2},求a 的值.
解:(1)当a=2时,f(x)+|x-4|=
26,2, 2,24, 26, 4.
x x
x
x x
-+≤?
?
<<
?
?-≥
?
当x≤2时,由f(x)≥4-|x-4|得-2x+6≥4,解得x≤1;当2<x<4时,f(x)≥4-|x-4|无解;
当x≥4时,由f(x)≥4-|x-4|得2x-6≥4,解得x≥5;所以f(x)≥4-|x-4|的解集为{x|x≤1或x≥5}.
(2)记h(x)=f(2x+a)-2f(x),
则
2,0,
()42,0,
2,.
a x
h x x a x a
a x a
-≤
?
?
=-<<
?
?≥
?
由|h(x)|≤2,解得
11 22
a a
x
-+
≤≤.
又已知|h(x)|≤2的解集为{x|1≤x≤2},
所以
1
1,
2
1
2.
2
a
a
-
?
=
??
?
+
?=
??
于是a=3.