2022年上海市金山区高考数学二模试卷
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一、填空题(本大题共有12题,满分54分,第1~6题每题4分,第7~12题每题5分)考生应在答题纸的相应位置直接填写结果.
1.(4分)已知集合A={﹣1,3,0},B={3,m2},若B⊆A,则实数m的值为 .
2.(4分)已知(1+i)z=2i(i为虚数单位),则z= .
3.(4分)已知等比数列{an}各项均为正数,其中a1=1,a2+a3=12,则{an}的公比为 .
4.(4分)(1﹣2x)4的二项展开式中x2项的系数为 .(结果用数字作答)
5.(4分)若正方体ABCD﹣A1B1C1D1的棱长为2,则顶点A到平面BB1D1D的距离为 .
6.(4分)不等式组表示的平面区域的面积等于 .
7.(5分)已知向量,,则函数,的单调递增区间为 .
8.(5分)将一枚骰子先后抛两次,则向上的点数之积为12的概率为 .(结果用最简分数表示)
9.(5分)过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F且斜率为1的直线交抛物线于A,B两点,|AF|•|BF|=8,则p的值为 .
10.(5分)已知平面向量、满足,若关于x的方程有实数解,则△AOB面积的最大值为 .
11.(5分)已知数列{an}的前n项和为Sn,满足2Sn=3an﹣1(n∈N*),函数f(x)定义域为R,对任意x∈R都有f(x+1)=.若f(2)=1﹣,则f(a2022)的值为 .
12.(5分)设f(x)=a+sinx,若存在,使f(x1)+f(x2)+⋯+f(xn﹣1)=f(xn)成立的最大正整数n为9,则实数a的取值范围是 .
二、选择题(本大题共有4题,满分20分,每题5分)每题有且只有一个正确答案,考生应在答题纸的相应位置,将代表正确选项的小方格涂黑.
13.(5分)设m,n∈R,则“m•n<0”是“方程表示的曲线为双曲线”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
14.(5分)设m、n是两条不同的直线,α、β是两个不同的平面,则下列命题中的真命题为( )
A.若m∥α,n∥α,则m∥n B.若m⊥α,n⊥α,则m∥n
C.若m∥α,m∥β,则α∥β D.若m⊥α,α⊥β,则m∥β
15.(5分)某地教育局为了解“双减”政策的落实情况,在辖区内高三年级在校学生中抽取100名学生,调查他们课后完成作业的时间,根据调查结果绘制如图频率直方图.根据此频率直方图,下列结论中不正确的是( )
A.所抽取的学生中有25人在2小时至2.5小时之间完成作业
B.该地高三年级学生完成作业的时间超过3小时的概率估计为35%
C.估计该地高三年级学生的平均做作业的时间超过2.7小时
D.估计该地高三年级有一半以上的学生做作业的时间在2小时至3小时之间
16.(5分)对于定义在D上的函数y=f(x),若同时满足:
(1)对任意的x∈D,均有f(﹣x)+f(x)=0;
(2)对任意的x1∈D,存在x2∈D,且x2≠﹣x1,使得f(x1)﹣x1=x2﹣f(x2)成立,
则称函数y=f(x)为“等均”函数.下列函数中:①f(x)=x;②;③;④f(x)=sinx,“等均”函数的个数是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
三、解答题(本大题满分76分)本大题共有5题,解答下列各题必须在答题纸相应编号的规定区域内写出必要的步骤.
17.(14分)如图,已知四棱锥S﹣ABCD的底面ABCD是梯形,AD∥BC,∠BAD=90°,SA⊥平面ABCD,SA=BC=1,AD=2,.
(1)求四棱锥S﹣ABCD的体积;
(2)求直线BS与平面SCD所成角的大小.
18.(14分)在△ABC中,角A、B、C所对的边分别为a、b、c.已知,且B为锐角.
(1)求角B的大小;
(2)若,证明△ABC是直角三角形.
19.(14分)经过市场调研发现,某公司生产的某种时令商品在未来一个月(30天)内的日销售量m(t)(百件)与时间第t天的关系如表所示:
第t天
1
3
10
…
30
日销售量m(t)(百件)
2
3
6.5
…
16.5
未来30天内,受市场因素影响,前15天此商品每天每件的利润f1(t)(元)与时间第t天的函数关系式为f1(t)=﹣3t+88(1≤t≤15,且t为整数),而后15天此商品每天每件的利润f2(t)(元)与时间第t天的函数关系式为(16≤t≤30,且t为整数).
(1)现给出以下两类函数模型:①m(t)=kt+b(k、b为常数);②m(t)=b•at(a、b为常数,a>0且a≠1).分析表格中的数据,请说明哪类函数模型更合适,并求出该函数解析式;
(2)若这30天内该公司此商品的日销售利润始终不能超过4万元,则考虑转型.请判断该公司是否需要转型?并说明理由.
20.(16分)已知椭圆的左、右焦点分别为F1、F2,设P是第一象限内椭圆Γ上一点,PF1、PF2的延长线分别交椭圆Γ于点Q1、Q2,直线Q1F2与Q2F1交于点R.
(1)求△PQ1F2的周长;
(2)当PF2垂直于x轴时,求直线Q1Q2的方程;
(3)记△F1Q1R与△F2Q2R的面积分别为S1、S2,求S2﹣S1的最大值.
21.(18分)对于集合A={a1,a2,a3,⋯,an},n≥2且n∈N*,定义A+A={x+y|x∈A,y∈A且x≠y}.集合A中的元素个数记为|A|,当时,称集合A具有性质Γ.
(1)判断集合A1={1,2,3},A2={1,2,4,5}是否具有性质Γ,并说明理由;
(2)设集合B={1,3,p,q}(p,q∈N,且3<p<q)具有性质Γ,若B+B中的所有元素能构成等差数列,求p、q的值;
(3)若集合A具有性质Γ,且A+A中的所有元素能构成等差数列,问:集合A中的元素个数是否存在最大值?若存在,求出该最大值;若不存在,请说明理由.
2022年上海市金山区高考数学二模试卷
参考答案与试题解析
一、填空题(本大题共有12题,满分54分,第1~6题每题4分,第7~12题每题5分)考生应在答题纸的相应位置直接填写结果.
1.(4分)已知集合A={﹣1,3,0},B={3,m2},若B⊆A,则实数m的值为 0 .
【分析】根据集合间的关系确定m值,求解即可.
【解答】解:集合A={﹣1,3,0},B={3,m2},且B⊆A,
∴m2=0,m2=﹣1(舍),
解得:m=0.
故答案为:0.
【点评】本题考查的知识点是集合的包含关的应用,集合关系中的参数问题,是基础题.
2.(4分)已知(1+i)z=2i(i为虚数单位),则z= 1+i .
【分析】根据已知条件,结合复数的四则运算,即可求解.
【解答】解:∵(1+i)z=2i,
∴=.
故答案为:1+i.
【点评】本题主要考查复数的四则运算,属于基础题.
3.(4分)已知等比数列{an}各项均为正数,其中a1=1,a2+a3=12,则{an}的公比为 3 .
【分析】由题意,根据等比数列的通项公式,求出公比.
【解答】解:∵等比数列{an}各项均为正数,其中a1=1,设它的公比为q,则q>0,
∵a2+a3=a1•(q+q2)=12,则{an}的公比q=3,或q=﹣4(舍去),
故答案为:3.
【点评】本题主要考查等比数列的通项公式,属于基础题.
4.(4分)(1﹣2x)4的二项展开式中x2项的系数为 24 .(结果用数字作答)
【分析】根据二项式定理求出展开式中含x2的项,由此即可求解.
【解答】解:展开式中含x2项为C=24x2,
所以x2项的系数为24,
故答案为:24.
【点评】本题考查了二项式定理的应用,考查了学生的运算求解能力,属于基础题.
5.(4分)若正方体ABCD﹣A1B1C1D1的棱长为2,则顶点A到平面BB1D1D的距离为 .
【分析】连接AC、BD,设AC∩BD=O,则AO⊥BD,可得AO⊥平面BB1D1D,由已知棱长求得AO,则答案可求.
【解答】解:如图,
在正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,由正方体的结构特征可知平面BB1D1D⊥平面ABCD,
且平面BB1D1D∩平面ABCD=BD,
连接AC、BD,设AC∩BD=O,则AO⊥BD,可得AO⊥平面BB1D1D,
∴AO即为顶点A到平面BB1D1D的距离为.
故答案为:.
【点评】本题考查空间中点、线、面间的距离计算,考查空间想象能力与思维能力,考查运算求解能力,是基础题.
6.(4分)不等式组表示的平面区域的面积等于 25 .
【分析】作出不等式组对应的平面区域,求面积即可.
【解答】解:先作出不等式组的对应的平面区域如图:
由,可得B(3,﹣3),由,可得C(3,7),由,可得A(﹣2,2),
∴S△ABC=•BC•d=×10×5=25.
故答案为:25.
【点评】本题主要考查线性规划的应用,属于基础题,注意利用数形结合.
7.(5分)已知向量,,则函数,的单调递增区间为 [] .
【分析】先求出f(x)的解析式,并化简,然后再结合正余弦函数的单调性求解.
【解答】解:f(x)=﹣1
=+cos2x
=2sin(2x),要求f(x)的单调递增区间,
只需,k∈Z,
解得,k∈Z,
又因为,当k=0时,
可得f(x)的单调递增区间为[].
故答案为:[].
【点评】本题考查了数量积的运算以及三角函数的性质,属于中档题.
8.(5分)将一枚骰子先后抛两次,则向上的点数之积为12的概率为 .(结果用最简分数表示)
【分析】利用古典概型公式计算即可.
【解答】解:由于骰子是均匀的,将它向桌面先后抛掷2次,所有36种结果是等可能出现的,其中向上的点数之积是12的结果有(2,6)、(3,4)、(4,3)、(6,2)共4个,
所以,其概率是=.
故答案为:.
【点评】本题主要考查古典概型的问题,熟记概率的计算公式即可,属于常考题型.
9.(5分)过抛物线y2=2px(p>0)的焦点F且斜率为1的直线交抛物线于A,B两点,|AF|•|BF|=8,则p的值为 2 .
【分析】设直线AB的方程与抛物线的方程联立,利用根与系数的关系可x1+x2=3p,x1x2=,由抛物线的定义可知,|AF|=x1+,|BF|=x2+,即可得到p.
【解答】解:抛物线y2=2px的焦点F(,0),
准线方程为x=﹣,设A(x1,y2),B(x2,y2)
∴直线AB的方程为y=x﹣
代入y2=2px可得x2﹣3px+=0
∴x1+x2=3p,x1x2=,
由抛物线的定义可知,|AF|=x1+,|BF|=x2+,
∴|AF|•|BF|=(x1+)(x2+)=x1x2+(x1+x2)+=2p2=8,
解得p=2.
故答案为:2.
【点评】本题考查了抛物线的定义、性质的应用,考查直线与抛物线相交问题、焦点弦长问题、弦长公式,属于中档题
10.(5分)已知平面向量、满足,若关于x的方程有实数解,则△AOB面积的最大值为 .
【分析】设的夹角为θ(0<θ<π),把两边平方,可得关于x的一元二次方程,利用判别式大于等于0求得cosθ的范围,进一步得到sinθ的最大值,则答案可求.
【解答】解:设的夹角为θ(0<θ<π),
由,,
得,
∴,
由题意可得:,解得cosθ或cosθ≥.
∴当cos时,,
此时△AOB面积的最大值为S=|OA||OB|sin.
故答案为:.
【点评】本题考查数量积的性质及运算,考查运算求解能力,是中档题.
11.(5分)已知数列{an}的前n项和为Sn,满足2Sn=3an﹣1(n∈N*),函数f(x)定义域为R,对任意x∈R都有f(x+1)=.若f(2)=1﹣,则f(a2022)的值为 ﹣1 .
【分析】f(x+1)=.可得f(x)周期为4,由2Sn=3an﹣1(n∈N*),可得an=3n﹣1,a2022=32021,
【解答】解:∵f(x+1)=.∴f(3)===﹣1,
f(4)===+1,f(5)==﹣﹣1,
f(6)==1﹣,⋯易得f(x)周期为4,
又由2Sn=3an﹣1(n∈N*),得2Sn﹣1=3an﹣1﹣1(n≥2),
两式相减得2an=3an﹣3an﹣1,即an=3an﹣1,又当n=1时,2S1=3a1﹣1,解得a1=1,
故数列{an}是以a1=1为首项,3为公比的等比数列,故an=3n﹣1,
∴a2022=32021,又32021=(4﹣1)2021=42021(﹣1)0+42020(﹣1)1+⋯+41(﹣1)2020+(﹣1)2021,
故a2022=32021除以4的余数为(﹣1)2021+4=3,故f(a2022)=f(3)=﹣1.
故答案为:﹣1.
【点评】题考查由数列的递推式求数列的通项公式,以及函数的性质,属中档题.
12.(5分)设f(x)=a+sinx,若存在,使f(x1)+f(x2)+⋯+f(xn﹣1)=f(xn)成立的最大正整数n为9,则实数a的取值范围是 .
【分析】依题意,,且,然后分以及1+a<0解不等式即可.
【解答】解:依题意,,
而当时,,
∴,解得.
故答案为:.
【点评】本题主要考查函数的最值以及恒成立问题,考查转化思想以及运算求解能力,属于中档题.
二、选择题(本大题共有4题,满分20分,每题5分)每题有且只有一个正确答案,考生应在答题纸的相应位置,将代表正确选项的小方格涂黑.
13.(5分)设m,n∈R,则“m•n<0”是“方程表示的曲线为双曲线”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【分析】根据双曲线的方程以及充分条件和必要条件的定义进行判断即可.
【解答】解:当mn<0,则m>0且n<0或m<0且n>0,此时方程表示的曲线一定为双曲线;则充分性成立;
若方程表示的曲线为双曲线,则mn<0,则必要性成立,
故选:C.
【点评】本题主要考查充分条件和必要条件的判断,根据充分条件和必要条件的定义是解决本题的关键.
14.(5分)设m、n是两条不同的直线,α、β是两个不同的平面,则下列命题中的真命题为( )
A.若m∥α,n∥α,则m∥n B.若m⊥α,n⊥α,则m∥n
C.若m∥α,m∥β,则α∥β D.若m⊥α,α⊥β,则m∥β
【分析】根据题意,依次分析选项是否正确,即可得答案.
【解答】解:根据题意,依次分析选项:
对于A,平行于同一个平面的两条直线可以平行、异面或相交,A错误;
对于B,垂直于同一个平面的两条直线平行,B正确;
对于C,平行于同一直线的两个平面可能相交,C错误;
对于D,若m⊥α,α⊥β,则m⊂β或m∥β,D错误;
故选:B.
【点评】本题考查直线与平面的位置关系,涉及直线与平面垂直、平行的判断和性质,属于基础题.
15.(5分)某地教育局为了解“双减”政策的落实情况,在辖区内高三年级在校学生中抽取100名学生,调查他们课后完成作业的时间,根据调查结果绘制如图频率直方图.根据此频率直方图,下列结论中不正确的是( )
A.所抽取的学生中有25人在2小时至2.5小时之间完成作业
B.该地高三年级学生完成作业的时间超过3小时的概率估计为35%
C.估计该地高三年级学生的平均做作业的时间超过2.7小时
D.估计该地高三年级有一半以上的学生做作业的时间在2小时至3小时之间
【分析】计算在[2,2.5)小时的频数可判断A,计算超过3小时的频率可判断B;求出平均数与2.7比较,可判断C;计算做作业的时间在2小时至3小时之间的频率,可判断D.
【解答】解:A选项,在2小时至2.5小时之间完成作业的人数为100×0.5×0.5=25,A正确;
B选项,完成作业的时间超过3小时的频率为(0.3+0.2+0.1+0.1)×0.5=0.35,B正确;
C选项,直方图可计算学生做作业的时间的平均数为1.25×0.05+1.75×0.15+2.25×0.25+2.75×0.2+3.25×0.15+3.75×0.1+4.25×0.05+4.75×0.05=2.744,所以平均数大于2.7,所以C正确;
做作业的时间在2小时至3小时之间的频率为(0.5+0.4)×0.5=0.45<0.5,所以D错误.
故选:D.
【点评】本题考查由频率分布直方图求频数、频率、平均数,属于基础题.
16.(5分)对于定义在D上的函数y=f(x),若同时满足:
(1)对任意的x∈D,均有f(﹣x)+f(x)=0;
(2)对任意的x1∈D,存在x2∈D,且x2≠﹣x1,使得f(x1)﹣x1=x2﹣f(x2)成立,
则称函数y=f(x)为“等均”函数.下列函数中:①f(x)=x;②;③;④f(x)=sinx,“等均”函数的个数是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【分析】分析函数满足的两个条件,再分别判断所给的函数是否同时满足这两个条件即可.
【解答】解:由(1)知,f(x)是定义域上的奇函数;
由(2)知,对任意的x1∈D,存在x2∈D,且x2≠﹣x1,使得f(x1)﹣x1=x2﹣f(x2)成立;
对于①,f(x)=x,是定义域R上的奇函数,满足(1),
对任意的x1∈R,f(x1)﹣x1=x1﹣x1=0,x2≠x1时,x2﹣f(x2)=x2﹣x2=0,
所以对任意的x1∈R,存在x2∈R,且x2≠﹣x1,使得f(x1)﹣x1=x2﹣f(x2)成立,满足(2);是“均等”函数.
对于②,,所以f(x)的定义域是(﹣∞,﹣1)∪(﹣1,+∞);
当x=1时,﹣x=﹣1,此时不存在f(﹣x),所以不满足(1),所以不是“均等”函数;
对于③,是定义域为(﹣∞,0)∪(0,+∞)上的奇函数,满足(1);
任取x1∈(﹣∞,0)∪(0,+∞),f(x1)﹣x1=﹣x1=,x2﹣f(x2)=x2﹣=,
若满足f(x1)﹣x1=x2﹣f(x2),则有=,所以(2﹣x1x2)(x1+x2)=0,
因为x1+x2≠0,所以x2=,
所以对任意的x1∈(﹣∞,0)∪(0,+∞),存在x2∈(﹣∞,0)∪(0,+∞),且x2≠﹣x1,
使得f(x1)﹣x1=x2﹣f(x2)成立,满足(2);是“均等”函数.
对于④,f(x)=sinx是定义域R上的奇函数,所以满足(1);
对任意的x1∈R,f(x1)﹣x1=sinx1﹣x1,x2﹣f(x2)=x2﹣sinx2,
若满足f(x1)﹣x1=x2﹣f(x2),则有sinx1﹣x1=x2﹣sinx2=sin(﹣x2)﹣(﹣x2),
设g(x)=sinx﹣x,g′(x)=cosx﹣1≤0,所以g(x)是R上的单调减函数,
所以x1=﹣x2,此时不满足(2);所以不是“均等”函数.
综上知,以上为“等均”函数的序号是①③,共2个.
故选:B.
【点评】本题考查了函数的概念与应用问题,也考查了推理与判断能力,是难题.
三、解答题(本大题满分76分)本大题共有5题,解答下列各题必须在答题纸相应编号的规定区域内写出必要的步骤.
17.(14分)如图,已知四棱锥S﹣ABCD的底面ABCD是梯形,AD∥BC,∠BAD=90°,SA⊥平面ABCD,SA=BC=1,AD=2,.
(1)求四棱锥S﹣ABCD的体积;
(2)求直线BS与平面SCD所成角的大小.
【分析】(1)由已知易求四棱锥S﹣ABCD的体积;
(2)以A为坐标原点,AB,AD,AS为坐标轴建立如图所示的空间直角坐标系,利用向量法可求直线BS与平面SCD所成角的大小.
【解答】解:(1)底面ABCD是梯形,AD∥BC,∠BAD=90°,BC=1,AD=2,.
∴SABCD=(1+2)×=,
又SA⊥平面ABCD,SA=1,
四棱锥S﹣ABCD的体积为×SABCD×1=××1=;
(2)以A为坐标原点,AB,AD,AS为坐标轴建立如图所示的空间直角坐标系,
则B(,0,0),S(0,0,1),C(,1,0),D(0,2,0),
则=(,0,﹣1),=(﹣,﹣1,1),=(0,2,﹣1),
设平面SCD的一个法向量为=(x,y,z),
则,令y=1,则z=2,x=,
∴平面SCD的一个法向量为=(,1,2),
直线BS与平面SCD所成角为θ,
∴sinθ=|cos<,>|===.
所以直线BS与平面SCD所成角的大小为arcsin.
【点评】本题考查空间几何体的体积的求法,考查线面角的求法,属中档题.
18.(14分)在△ABC中,角A、B、C所对的边分别为a、b、c.已知,且B为锐角.
(1)求角B的大小;
(2)若,证明△ABC是直角三角形.
【分析】(1)利用正弦定理化边为角,可得sinB的值,从而得解;(2)利用正弦定理化边为角,再结合正弦的两角和公式、辅助角公式,即可得证.
【解答】(1)解:由正弦定理知,=,
∵,
∴2sinBsinA=sinA,
又在△ABC中,sinA>0,
∴2sinB=,即sinB=.
∵B为锐角,∴B=.
(2)证明:由正弦定理知,==,
∵,∴3sinC﹣3sinA=sinB=×=,
∴3sinC﹣3sin(C+)=,即sinC﹣sinC﹣cosC=,即sinC﹣cosC=,
∴sin(C−)=,
又∵C∈(0,),∴C−∈(﹣,),
∴C−=,即C=,
故△ABC是直角三角形.
【点评】本题考查解三角形与三角恒等变换的综合应用,熟练掌握正弦定理、两角和差公式与辅助角公式等基础知识是解题的关键,考查逻辑推理能力和运算能力,属于中档题.
19.(14分)经过市场调研发现,某公司生产的某种时令商品在未来一个月(30天)内的日销售量m(t)(百件)与时间第t天的关系如表所示:
第t天
1
3
10
…
30
日销售量m(t)(百件)
2
3
6.5
…
16.5
未来30天内,受市场因素影响,前15天此商品每天每件的利润f1(t)(元)与时间第t天的函数关系式为f1(t)=﹣3t+88(1≤t≤15,且t为整数),而后15天此商品每天每件的利润f2(t)(元)与时间第t天的函数关系式为(16≤t≤30,且t为整数).
(1)现给出以下两类函数模型:①m(t)=kt+b(k、b为常数);②m(t)=b•at(a、b为常数,a>0且a≠1).分析表格中的数据,请说明哪类函数模型更合适,并求出该函数解析式;
(2)若这30天内该公司此商品的日销售利润始终不能超过4万元,则考虑转型.请判断该公司是否需要转型?并说明理由.
【分析】(1)将将(1,2)以及(3,3)分别代入对应的函数模型,求得对应的函数解析式,再代入计算m(10)判断是否满足即可;
(2)记日销售利润为y,根据一次函数与二次函数的单调性分析y的最大值,判断与4万元的大小关系判断即可
【解答】解:(1)若选择模型①,将(1,2)以及(3,3)代入可得,
解得,即m(t)=+,经验证,符合题意;
若选择模型②,将(1,2)以及(3,3)代入可得,
解得,即m(t)=,
当t=10时,m(10)≈12.4,故此函数模型不符题意,
因此选择函数模型①,其解析式为m(t)=+(1≤t≤30且t为整数);
(2)记日销售利润为y,
当1≤t≤15且t为整数时y=m(t)•f1(t)=(+)•(﹣3t+88)=﹣t2+t+132,
对称轴t=,故当t=13时,利润y取得最大值,且最大值为392(百元)
当16≤t≤30且t为整数时,y=m(t)•f2(t)=(+)•(+2)=303+t+,
当16≤t≤30时,利润y单调递减,
故当t=16时取得最大值,且最大值为375.25(百元)
所以,这30天内日利润均未能超过4万元,该公司需要考虑转型.
【点评】本题考查函数模型的运用,考查二次函数及双勾函数的性质,了考查了学生的计算能力,属于中档题.
20.(16分)已知椭圆的左、右焦点分别为F1、F2,设P是第一象限内椭圆Γ上一点,PF1、PF2的延长线分别交椭圆Γ于点Q1、Q2,直线Q1F2与Q2F1交于点R.
(1)求△PQ1F2的周长;
(2)当PF2垂直于x轴时,求直线Q1Q2的方程;
(3)记△F1Q1R与△F2Q2R的面积分别为S1、S2,求S2﹣S1的最大值.
【分析】(1)根据椭圆的定义直接可以得出答案;
(2)根据题意可得P,Q2的坐标,进而得到直线PF1的方程,与椭圆方程联立,可求得Q1的坐标,进而得到直线Q1Q2的方程;
(3)设P(x0,y0),直线PF1的方程为x+1=ty,与椭圆方程联立,根据韦达定理可将Q1,Q2的纵坐标用x0,y0表示,进而可得,然后利用三角换元,结合基本不等式即可求得最值.
【解答】解:(1)由椭圆的方程可得a2=4,b2=3,可得c2=a2﹣b2=4﹣3=1,
可得a=2,c=1,
由椭圆的定义可得:△PQ1F2的周长为4a=8,
所以△PQ1F2的周长为8;
(2)由(1)可得F1(﹣1,0),F2(1,0),当PF2垂直于x轴时,则Q2的纵坐标为y=﹣=﹣,
所以Q2(1,﹣),P(1,),
∴k=,直线PF1的方程为:y=(x+1),
联立,解得或,则,
∴,
∴直线Q1Q2的方程为,即3x+10y+12=0;
(3)设P(x0,y0)(x0>0,y0>0),Q1(x1,y1),Q2(x2,y2),设直线PF1的方程为x+1=ty,其中,
联立,消去x并整理可得,(3t2+4)y2﹣6ty﹣9=0,
由韦达定理可得,,
又,则,
∴,
同理可得,
∴=,
令,
则=,当且仅当25sin2θ=9cos2θ时等号成立,
∴S2﹣S1的最大值为.
【点评】本题考查椭圆的定义及其性质,考查直线与椭圆的综合运用,同时还涉及了基本不等式的运用,考查换元思想,转化思想,考查逻辑推理能力及运算求解能力,属于较难题目.
21.(18分)对于集合A={a1,a2,a3,⋯,an},n≥2且n∈N*,定义A+A={x+y|x∈A,y∈A且x≠y}.集合A中的元素个数记为|A|,当时,称集合A具有性质Γ.
(1)判断集合A1={1,2,3},A2={1,2,4,5}是否具有性质Γ,并说明理由;
(2)设集合B={1,3,p,q}(p,q∈N,且3<p<q)具有性质Γ,若B+B中的所有元素能构成等差数列,求p、q的值;
(3)若集合A具有性质Γ,且A+A中的所有元素能构成等差数列,问:集合A中的元素个数是否存在最大值?若存在,求出该最大值;若不存在,请说明理由.
【分析】(1)根据集合A具有性质Γ的定义进行判断,可得答案;
(2)写出B+B中的所有元素,分类讨论,结合等差数列的性质,列出相应的方程组,解得答案;
(3)一数列新定义得在集合A+A中,a1+a2<a1+a3<⋯<an﹣2+an<an﹣1+an,得到a3+an﹣2=a2+an﹣1,由此分类讨论,可确定n的取值,可得答案.
【解答】解:(1)A1+A1={3,4,5},|A1+A1|=3,故集合A1具有性质「.
,故集合A2不具有性质Γ
(2)因集合B具有性质Γ,
故|B+B|=6,B+B={4,1+p,1+q,3+p,3+q,p+q}.
(i)若4<1+p<1+q<3+p<3+q<p+q,
则,解得,
经检验,符合题意,故p,q的值分别为4,5.
(ii)若4<1+p<3+p<1+q<3+q<p+q,
则,解得,
经检验,符合题意,故p,q的值分别为5,9.
(3)不妨设a1<a2<a3<⋯<an﹣1<an,
则在集合A+A中,a1+a2<a1+a3<⋯<an﹣2+an<an﹣1+an.
又A+A中的所有元素能构成等差数列,设公差为d,
则d=(a1+a3)﹣(a1+a2)=(an﹣1+an)﹣(an﹣2+an),
即d=a3﹣a2=an﹣1﹣an﹣2,故a3+an﹣2=a2+an﹣1.
从而,与集合A具有性质Γ矛盾.
当n=5时,2a3=a2+a4,即a2,a3,a4成等差数列,且公差也为d,
故A+A中的元素从小到大的前三项为a1+a2,a1+a3,a1+a4,
且第四项只能是a1+a5或a2+a3.
(i)若第四项为a1+a5,则a1+a4+d=a1+a5,从而a5﹣a4=d=a3﹣a2,
于是a5+a2=a3+a4,故,与集合A具有性质Γ矛盾.
(ii)若第四项为a2+a3,则a1+a4+d=a2+a3,故a1+2d=a2.
另一方面,(a4+a5)﹣(a1+a2)=9d,即a5=a1+7d.
于是a1+a5=2a1+7d=2a2+3d=a3+a4,
故,与集合A具有性质Γ矛盾.
因此,n≤4.
由(2)知,n=4时,存在集合A具有性质,
故集合A中的元素个数存在最大值,最大值为4.
【点评】本题考査了数列的新定义问题,综合考查了学生的阅读理解接受并理解新信息的能力,属于难题.
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