【文档说明】北京市陈经纶中学2024-2025学年高二上学期阶段性针对训练(10月)数学试卷 Word版含解析.docx,共(23)页,1.554 MB,由小赞的店铺上传
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2024-2025学年度第一学期阶段性诊断训练高二数学试卷2024.10(考试时间120分钟满分150分)本试卷分为选择题50分和非选择题100分第一部分(选择题共50分)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,选出符合题目要求
的一项.1.直线340xy−−=的倾斜角是()A.30oB.60oC.120D.150【答案】B【解析】【分析】利用直线的斜率等于倾斜角的正切值计算,即可得到.【详解】直线340xy−−=的斜率为3,则由)tan3,0,180
=,知60=.故选:B2.在空间直角坐标系中,若(110)A,,,(602)AB=,,,则点B的坐标为()A.(512)−−,,B.(712)−,,C.(301),,D.(712),,【答案】D【解析】【分析】设出B点,利用AB
、两点的坐标即可表示出AB,再由两向量相等的坐标表示列出方程组,即可求出答案.【详解】设()Bxyz,,,则(11)(602)ABxyz=−−=,,,,,所以16102xyz−=−==,解得:7x=,1y=,2
z=.所以点B的坐标为(712),,.故选:D3.已知空间向量a,b,1a=,2b=,且ab−与a垂直,则a与b的夹角为()A.60oB.30oC.135D.45【答案】D【解析】【分析】根据已知可得()0aab−=,根据数量积的运算律即可求出2co
s,2ab=,进而求出结果.【详解】因为ab−与a垂直,所以()0aab−=,即22cos,12cos,0aabaababab−=−=−=rrrrrrrrrr,所以2cos,2ab=.又0,180ab,所以,45ab=orr.故选:D.4.“1m=”是
“直线1l:()410mxmy−++=与直线2l:()220mxmy++−=互相垂直”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【答案】A【解析】【分析】根据给定直线方程求出12ll⊥的等价条件,再利用充分条件、必要条件的定义判断作答.【详解】依题意,12(4)
(2)0llmmmm⊥−++=,解得0m=或1m=,所以“1m=”是“直线1l:()410mxmy−++=与直线2l:()220mxmy++−=互相垂直”的充分不必要条件.故选:A5.直线()():2311layax−=−−不过第二象限,则a的取值范围为()A.2aB.23a−
C.2aD.4a【答案】C【解析】【分析】分20a−=、20a−两种情况讨论,结合已知条件可得出关于实数a的不等式(组),由此可解得实数a的取值范围.【详解】若20a−=,可得2a=,直线l方程为15x=,该直线不过第二象限,合乎题意;若20a−,可得0a,直线l斜
截式方程为31122ayxaa−=−−−,若直线l不过第二象限,则3102102aaa−−−−,解得2a.综上所述,2a.故选:C.【点睛】关键点点睛:解本题的关键在于对直线的斜率是否存在进行分类讨论,在斜率存在的前题下,一般
从直线的斜率与纵截距或直线在两坐标轴上的截距来进行分析,结合已知条件列不等式(组)求解.6.圆222210xyxy+−−+=关于直线1xy+=对称的圆的标准方程为()A.22(1)(1)1xy++−=B.221xy+=C.22(1)1yx+−=D.22(1)1xy++=
【答案】B【解析】【分析】把圆的一般方程化为标准方程,得圆心坐标和半径,由对称求出对称圆的圆心,可得标准方程.【详解】由圆222210xyxy+−−+=,得22(1)(1)1xy−+−=,则圆心坐标为(1,1),半径为1,设(1,1)关于直线1xy+=的对称点为(,)ab,则11111122b
aab−=−+++=,解得00ab==,圆222210xyxy+−−+=关于直线1xy+=对称的圆的标准方程为221xy+=.故选:B.7.如图,在四面体A-BCD中,点O为底面△BCD的重心,P为AO的中点,设ABa=,ACb
=,ADc=,则BP=()的的A.511666acb−−B.511666abc−++C.211333abc−−D.211333abc−++【答案】B【解析】【分析】由平行四边形法则结合重心的性质得出BO,再由()12B
PBABO=+求解.【详解】取CD的中点为E,连接BE,由重心的性质可知,23BOBE=,且,,BOE三点共线.因为()()()1112222BEBCBDACABADABbac=++−=−−=+所以()23312BOBEbac==−+()()11111
15112222226663BPBABOABBOabacabc=+=−+=−+−+=−++.故选:B.8.已知直线:20lkxyk++−=过定点M,点(),Pxy在直线210xy−+=上,则MP的最小值是()A.5B.5C.355D.55【答案】B
【解析】【分析】先求定点,再根据点到直线距离求解点到直线上动点距离最小值即可.【详解】由20kxyk++−=得()21ykx+=−,所以直线l过定点()1,2M−,依题意可知MP的最小值就是点M到直线210xy−
+=的距离,由点到直线的距离公式可得min221541MP++==+.故选:B.9.《九章算术》中将底面为直角三角形且侧棱垂直于底面的三棱柱称为“堑堵”;底面为矩形,一条侧棱垂直于底面的四棱锥称之为“阳马”;四个面均为直角三角形的四面体称为“鳖臑”.如图,在堑堵111
ABCABC−中,ACBC⊥,且12AAAB==.其中正确的是()①四棱锥11BAACC−为“阳马”②四面体11ACCB为“鳖臑”③四棱锥11BAACC−体积的最大值为23④过A点作1AEAB⊥于点E,过E点作1EFAB⊥于点F,则1AB⊥面AEFA.①②③B.②③④C.①②④D.①③④
【答案】C【解析】【分析】根据“阳马”和“鳖膈”的定义,可判断A,B的正误;当且仅当ACBC=时,四棱锥11BAACC−体积有最大值,求值可判断C的正误;根据题意可证1AB⊥平面AEF,进而判断D的正误.【详解】底面为直角
三角形且侧棱垂直于底面的三棱柱称为“堑堵”,在堑堵111ABCABC−中,ACBC⊥,侧棱1AA⊥平面ABC,A选项,1AABC⊥,又ACBC⊥,且1AAACA=,则⊥BC平面11AACC,四棱锥11BAACC−为“阳
马”,故A正确;B选项,由ACBC⊥,即11ACBC⊥,又111ACCC⊥且1BCCCC=,11AC⊥平面11BBCC,111ACBC⊥,则11ABCV为直角三角形,又由⊥BC平面11AACC,得1ABC为直角三角形,由“堑堵”的定义可得11ACC为直角三角形
,1CCB为直角三角形,四面体11ACCB为“鳖膈”,故B正确;C选项,在底面有2242ACBCACBC=+,即2ACBC,当且仅当2ACBC==时取等号,1111111243333BAACCAACCVSBCAAACBCACBC−===,最大值为43,故C错误;D选项,因为
1AEAB⊥,1EFAB⊥,AEEFE=,,AEEF平面AEF,所以1AB⊥平面AEF,故D正确;故选:C.10.已知圆22:(4)4Mxy++=直线:20+−=lxy,点P在直线l上运动,直线,PAPB分别与圆M相切于点,AB.则下列说法正确的是()
A.四边形PAMB的面积最小值为14B.PA最短时,弦AB长为473C.PA最短时,弦AB直线方程为3380xy+−=D.直线AB过定点10,23−【答案】B【解析】【分析】A选项,四边形的面积可以看成两个直角三角形的面积之和,又因切线长定理可知,当||AP最短时,面积最小
;B选项,由圆的弦长公式结合锐角三角函数即可求解;C选项,两垂直直线的斜率相乘等于1−,两平行直线斜率相等;D选项,由向量积公式求定点坐标.【详解】对于A,四边形的面积可以看成两个直角三角形的面积之和,即22212222422MPAMPBMPAPAMBSSSS
PAAMPAPMAMPM=+==−=−四边形==,||MP最短时,面积最小,故当MPl⊥时,||MP最短,即min|402|322MP−+−==,()22324214PAMBS=−=四边形,故A错误;由上述可知,MPl⊥时,||MP最短,故||PA最小,且最小值为()2
32414PA=−=,所以14472sin222332APABAMAMPAMPM====,故B正确;当PA最短时,则MPl⊥,又MPAB⊥,所以//lAB,1lk=−,1ABk=−,可设AB的直线方程为0xym++=
,圆心(4,0)M−到直线AB的距离22|4|22232ABmdAM−+==−=,解得83m=或163m=,由于直线AB在圆心(4,0)M−的右侧,且在直线l的左侧,所以4224mm−−−,所以83m=,即直线AB的方程
为803xy++=,故C错误;设圆上一点(),AAAxy,(),BBBxy,(),PPPxy,()4,AAMAxy=+,()4,BBMBxy=+,(),APAPPAxxyy=−−,易知0(4)()()0AAP
AAPPAMAxxxyyy=+−+−=,由于22(4)4AAxy++=,所以(4)(4)4PAPAxxyy+++=,同理0(4)(4)4PBPBPBMBxxyy=+++=,:(4)(4)4PPABxxyy+++=,2PPyx=−+,()()()44
24PPxxyx+++−=,即()442120Pxyxxy+−+++=,令4042120xyxy+−=++=,解得10323xy=−=,所以直线AB过定点为102,33−,故D错误.故选:B.【点睛】方法点睛:求解直线过定点问题常用方法如下:(1)“特殊探路,
一般证明”:即先通过特殊情况确定定点,再转化为有方向、有目的的一般性证明;(2)“一般推理,特殊求解”:即设出定点坐标,根据题设条件选择参数,建立一个直线系或曲线的方程,再根据参数的任意性得到一个关于定点坐标的方程组,
以这个方程组的解为坐标的点即为所求点;(3)求证直线过定点()00,xy,常利用直线的点斜式方程()00yykxx−=−或截距式ykxb=+来证明.二、填空题11.已知空间向量()1,2,2a=−、()3,,1b=−,若//ab,则+=______.【答案】1
【解析】【分析】依题意可得bta=,从而得到方程组,解得即可.【详解】因为()1,2,2a=−、()3,,1b=−且//ab,所以bta=,则()()3,,11,2,2t−=−,即3212ttt==−=−,解得365t===−,所以()651+=+−=
.故答案为:112.动直线()()():211740Rlmxmymm+++−−=与一点()4,0M.当点M到直线l的距离最大时,直线l的方程为__________(填一般式).【答案】20xy−−=【解析】【分析】将直线方程转化为交点直线系
方程,联立直线方程即可求得定点坐标;当定点与点M点构成的直线与l垂直时,则点M到直线l的距离最大时,则问题得解.【详解】因为()()():211740Rlmxmymm+++−−=,即()()2740mxyxy+−++
−=,故直线l恒过定点为直线270xy+−=与直线40xy+−=的交点,联立方程解得直线l恒过定点()3,1;当点M与定点()3,1P构成的直线与l垂直时,点M到直线l的距离最大,此时必有1lPMkk
=−,即()11lk−=−,解得1lk=.则2111mm+−=+,解得23m=−,故直线l的方程为:20xy−−=.故答案为:20xy−−=.13.已知圆22240xyxay++−−=的半径为3,则a的值为__________.【答案】4【解析】【分析】首先将圆的一般方
程,写成标准方程,再利用半径为3,即可求解.【详解】圆的一般方程写成标准方程为()2221524aaxy++−=+,由圆的半径为3可知,2594a+=,得4a=.故答案为:414.已知空间三点()1,1,1A−,()0,
0,1B,()1,2,3C−.若空间中点N满足BN⊥平面ABC,则符合条件的一个点N的坐标是________.【答案】()4,4,4(答案不唯一).【解析】【分析】先求出平面ABC的法向量n,设点N的坐标为(),,a
bc,则BNn∥,即可求出点N的坐标.【详解】()1,1,0AB=−,()2,1,4AC=−,设平面ABC的法向量为(),,nxyz=r,则0nABxy=−=,240nACxyz=+−=.令1x=,则1y=,34z=.31,1,4n=.设点N的
坐标为(),,abc,则(),,1BNabc=−.由题知,BNn∥,即13114abc−==.点N的坐标满足()4,4,31kkk+,其中0k.令1k=,则()4,4,4N.故答案为:()4,4,4(答案不唯一).15.过点(2,3)−与圆22(
1)1xy++=相切的直线方程为____________.【答案】2x=−或4310xy+−=【解析】【分析】分类讨论直线的斜率是否存在,结合直线与圆的位置关系分析求解.【详解】由题意可知:圆22(1)1xy++=的圆心为(
)1,0−,半径1r=,因为()22213101−++=,可知点()2,3−在圆外,当直线过点(2,3)−且斜率不存在时,2x=−,显然与圆相切;当直线过点(2,3)−,且斜率存在时,设方程为3(2)ykx−=+,即230kxyk−++=,则2|23|
11kkk−++=+,解得43k=−,故方程为4310xy+−=;综上所述:直线方程为2x=−或4310xy+−=.故答案为:2x=−或4310xy+−=.16.如图,正三棱柱111ABCABC−中,AB=2,14AA=,1AEAA=,D为BC的中点.当1ADBCE平面∥时,=__
____,此时,直线AD与直线1EC所成的角的余弦值为______.【答案】①.12;②.64.【解析】【分析】根据题意,以点D为原点,建立空间直角坐标系,然后结合空间向量的坐标运算以及异面直线夹角公式,代入计算,即可求解.【详解】因为11
1ABCABC−为正三棱柱,且D为BC中点,以D为坐标原点,分别以,DCDA所在直线为,xy轴,过点D与平面ABC垂直的直线为z轴,建立如图所示空间直角坐标系,因为AB=2,14AA=,则()()()()()()110,0,0,0,3,0,1,0,0,1,0,0,0,3,4,1,0,
4DACBAC−,则()()10,0,40,0,4AEAA===,所以()0,3,4E,即()()12,0,4,1,3,4BCBE==,设平面1BEC的法向量为(),,nxyz=,则1240340BCnxzBEnxyz=+==++=
,取24y=−,则3,23zx==−,所以平面1BEC的一个法向量为()23,24,3n=−−,又()0,3,0AD=−,1ADBCE平面∥时,()3240nAD=−−=,解得12=,此时()11,3,2EC=−,设直线AD与直线1EC所成的角为,则11136coscos,4
3134ADECADECADEC====++,即直线AD与直线1EC所成的角的余弦值为64.故答案为:12;6417.已知圆C:()()22114xy++−=,若直线5ykx=+上总存在点P,
使得过点P的圆C的两条切线夹角为60o,则实数k的取值范围是_________【答案】0k或815k−.【解析】【分析】根据切线夹角分析出||4PC=,由圆心到直线的距离不大于4列出不等式求解可得.
【详解】圆()()22:114Cxy++−=,则圆心为()1,1C−,半径2r=,设两切点为,AB,则PAPB=,因为60APB=o,在RtPAC△中1302APCAPB==o,2ACr==,所以||4PC=,因此只要直线l上存在点P,使得4PC=即可满足题意.圆心(1,1)C−,所以圆心到
直线的距离21541kdk−−+=+,解得0k或815k−.故答案为:0k或815k−.18.如图,在四棱锥PABCD−中,PD⊥底面ABCD,底面ABCD为正方形,2PDAD==,O为线段AC,BD交点,T为线段BP上的动点,则以下结论正确的是______.①当PTB
T=时,//PD平面ACT;②当2PTBT=时,⊥PO平面ACT;③线段OT的最小值为63;④直线AP,CT所成角取值范围为ππ,42.【答案】①③④【解析】【分析】先根据线面平行判定定理判断①,建系反证法判断②,根据模长计算判断③,计算异面直线所成角的余
弦值范围得出角的范围判断④【详解】因为,OT分别是,BDPB的中点,//,OTPDOT平面ACT,PD不在平面ACT内,所以//PD平面ACT,①正确;取M为PB中点,如图以,,OAOBOM为,,xyz轴建系,()()()0,2,2,
0,2,0,0,0,0,PBO−当2PTBT=时,()110,22,233BTBP==−()222220,2,00,,0,,3333OTOBBT=+=+−=,()0,2,2OP=−假设⊥PO平面ACT,
则·0OPOT=,但是242·0333OPOT=−+=矛盾,所以假设不成立,②错误;因为T为线段BP上的动点,所以()0,22,20,1BTBP==−,,所以()()()0,2,00,22,20,222,2OTOBBT=+=+−=−所以(
)22222241282OT=−+=−+,当13=时,min482623333OT=−+==,③正确;因为()()2,0,0,2,0,0,AC−所以()()()()2,2,2,2,0,00,222,
22,222,2APCTCOOT=−−=+=+−=−所以设直线AP,CT所成角为π,(0,]2,22·8421cos·221284642APCTAPCT−−===−+−+,22221c
os642−=−+令211,1t−=−,()1,11,t−−+当222222211cos3331316422222ttttt−===−+++++,因为23131222tt++
,所以2211cos3131222tt=++,即得20cos2,所以ππ,42.故答案为:①③④【点睛】关键点点睛:解题的关键是建系设()0,22,20,1BTBP==−,根据向量关系及动点计算结合换元求值域得出角的范围.三、解答题19.已知圆C过点()2
,0A和()0,0B,且圆心C在直线:0lxy−=上.(1)求圆C的标准方程;(2)经过点()2,1−的直线l与l垂直,且l与圆C相交于,MN两点,求MN.【答案】(1)()()22112xy−+−=(2)6【解析】【分析】(1)由题意得(),Ccc
,()2222222CAccccCB=−+=+=,由此即可得解.(2)首先得经过点()2,1−且与l垂直的直线l为1yx=−+,由弦长公式即可得解.【小问1详解】由题意设圆心(),Ccc,又圆C过点()2,0A和()0,0B,所以()22
22222CAccccCB=−+=+=,解得1c=,所以圆心()1,1C,半径为2rCB==,所以圆C的标准方程为()()22112xy−+−=.【小问2详解】由题意经过点()2,1−且与l垂直的直线l为()12yx+=−−,即1yx=−+,又圆心()1,1C到直线1
yx=−+的距离为111222d−+−==,2r=,所以22122262MNrd=−=−=.20.如图,在直三棱柱111ABCABC−中,5ABAC==,122BCBB==,P,Q分别为11BC,1AB的中点.(1)证明:1ABCP⊥.(2)求直
线1AB与平面CPQ所成角的正弦值.(3)求点1C到平面CPQ的距离.【答案】(1)证明见解析(2)223(3)33【解析】【分析】(1)由题意可知平面111ABC⊥平面11CBBC,根据面面垂直的性质定理可得1AP⊥平面11CBBC,进而得到1APCP⊥,在矩形11BBCC中,由题意可得BP
CP⊥,由线面垂直判定定理及性质即可证得;(2)取BC的中点M,连接PM,建立空间直角坐标系,利用空间向量即可求线面角的正弦值;(3)利用公式进行计算即可12CCndn=,其中n为平面CPQ的法向量.【小问1详解】因为1111ABAC=,P为11BC的中点,所以111APBC⊥,因为棱柱111
ABCABC−直三棱柱,所以1BB⊥面111ABC,1BB平面11CBBC,所以平面111ABC⊥平面11CBBC,又平面111ABCÇ平面1111CBBCBC=,1AP面111ABC,则1AP⊥平面11CBBC,又CP平面11CBBC,所以
1APCP⊥,在矩形11BBCC中,122BCBB==,P为11BC的中点,所以2CPBP==,所以222CPBPBC+=,故BPCP⊥,又1APBPP=I,1AP面1ABP,BP面1ABP,所以⊥CP平面1APB,又1AB平面1APB,所以1
CPAB⊥;【小问2详解】取BC的中点M,连接PM,由(1)及题意易知1AP,PM,1PB两两垂直,则以P为坐标原点,建立空间直角坐标系Pxyz−,如图所示.由115AB=,11PB=,则12AP=,()1,1,0B,()1,1,0C−,()10,0,2A
,11,,122Q.设平面CPQ的法向量为𝑛⃗=(𝑥,𝑦,𝑧),又()1,1,0PC=−,11,,122PQ=,则0,0,nPCnPQ==即0,110,22xyxyz−
=++=令1x=,则()1,1,1n=−设直线1AB与平面CPQ所成的角为,又()11,1,2AB=−,则111422sincos<,336nABnABnAB====,故直线1AB与平面
CPQ所成角的正弦值为223.【小问3详解】由(2)知平面CPQ的一个法向量为()1,1,1n=−,()10,1,0C−,()11,0,0CC=,所以点1C到平面CPQ的距离为121333CCndn===.21.
如图,在四棱锥PABCD−中,ADBC∥,CDAP⊥,PCD△为等腰直角三角形,2PDCD==,平面PBC交平面PAD于直线l,E,F分别为棱PD,PB的中点.(1)求证:BCl∥;(2)设22PAADBC===,则:①求平面AEF与平
面PAD夹角的正切值;②在棱PC上是否存在点G,使得//DG平面AEF?若存在,求PGPC的值,若不存在,说明理由.【答案】(1)证明见解析(2)①4;②存在,45PGPC=【解析】【分析】(1)由线面平行的判定定理可得//BC平面PAD,
再线面平行的推理得到结果;.(2)①取AD的中点O,连接OP,OB,先证明OA,OB,OP两两垂直,再建立如图所示坐标系,求平面AEF的法向量和平面PAD的法向量代入空间向量夹角公式计算即可;②设PGPC=,(),,
Gabc,再由空间向量共线得到()()1,2,31DG=−−,然后由空间向量垂直数量积为零解出即可求出结果;【小问1详解】因为ADBC∥,AD平面PAD,BC平面PAD,所以//BC平面PAD,又因为BC平面P
BC,平面PBC平面PAD=直线l,所以//BCl【小问2详解】①取AD的中点O,连接OP,OB,由题意可得:BCOD∥,且BCOD=,则OBCD为平行四边形,可得OBCD∥,且CDAP⊥,CDPD⊥,AP,PD平面ABCDCD⊥平面PAD,则OB⊥平面PAD,由OP,OD平面PAD,则O
POB⊥,ODOB⊥又因为PAPD=,O为AD的中点,可得OPAD⊥,OA,OB,OP两两垂直如图,以O为坐标原点,OA,OB,OP分别为x,y,z轴建立空间直角坐标系,则𝐴(1,0,0),()0,2,0B,()1,2,0C−,()1,0,0D−,()0,0,3P,1
3,0,22E−,30,1,2F,可得33,0,22AE=−,1,1,02EF=,设平面AEF的法向量𝑛⃗=(𝑥,𝑦,𝑧),则33022102nAExznEFxy=−+==+=,令2x
=,则1y=−,23z=,即()2,1,23n=−,由题意可知:平面PAD的法向量()0,1,0m=,可得117cos,17171nmnmnm−===−,所以平面AEF与平面PAD所成锐二面角的余弦值1717,故正切值为4,②由①可得:()1,
2,3PC=−−,设PGPC=,(),,Gabc,则(),,3PGabc=−,可得233abc=−=−=−,解得()231abc=−==−,即()(),2,31G−−
,可得()()1,2,31DG=−−,若//DG平面AEF,则nDG⊥,可得()()212610nDG=−−+−=,解得45=,所以存在点G,使得//DG平面AEF,此时45PGPC=.22.对于数列()12:,,..
.,1,2,...nniAaaaaNin=,定义“T变换”:T将数列nA变换成数列12:,,...nnBbbb,其中()11,2,...1iiibaain+=−=−,且1nnbaa=−,这种“T变换”记作()nnBTA=.继续对数列nB进行“T变换”,得到数列,...nC,依此类推
,当得到的数列各项均为0时变换结束.(1)试问3:4,2,8A和4:1,4,2,9A经过不断的“T变换”能否结束?若能,请依次写出经过“T变换”得到的各数列;若不能,说明理由;(2)求3123:,,Aaaa经过有限次“T变换
”后能够结束的充要条件;(3)证明:41234:,,,Aaaaa一定能经过有限次“T变换”后结束.【答案】(1)3,2,7,8;1,5,1,5;4,4,4,4;0,0,0,0;(2)123aaa==;(3)证明见解析.【解析】【详解】分析:(1)根据定义,可得3:4,2,8A
不能结束,数列4:1,4,2,9A能结束,并可写出数列;(2)3A经过有限次“T变换”后能够结束的充要条件123,,aaa,先证明123aaa==,则经过一次“T变换”,就得到数列00,0,,从而结束,再证明命题“若数列TnA()为常数列,则3A为常
数列”,即可得解;(3)先证明引理:“将数()TnA的最大项一定不大于数列nA的最大项,其中3n”,再分类讨论:第一类是没有为0的项,或者为0的项与最大项不相邻,(规定首项与末项相邻),此时由引理可知,()()44maxmax1BA−,第二类是含有为0的项,且与最大项相邻,此时()
()44maxmax1BA−,证明第二类数列4A经过有限次“T变换”,一定可以得到第一类数列.详解:(1)数列不能结束,各数列依次为;;;;;;….从而以下重复出现,不会出现所有项均为的情形.数列能结束,各数列依次为;;;.(2)解:经过有
限次“变换”后能够结束的充要条件是.若,则经过一次“变换”就得到数列,从而结束.当数列经过有限次“变换”后能够结束时,先证命题“若数列为常数列,则为常数列”.当时,数列.由数列为常数列得,解得,从而数列也为常数列.其它情形同理,得证.在数
列经过有限次“变换”后结束时,得到数列(常数列),由以上命题,它变换之前的数列也为常数列,可知数列也为常数列.所以,数列经过有限次“变换”后能够结束的充要条件是.(3)证明:先证明引理:“数列的最大项一定不大于数列的最大项,其中”.证明:记数列中最大项为,则.
令,,其中.因为,所以,故,证毕.现将数列分为两类.第一类是没有为项,或者为的项与最大项不相邻(规定首项与末项相邻),此时由引理可知,.的第二类是含有为的项,且与最大项相邻,此时.下面证明第二类数列经过有限次“变换”,一定可以得到第一类数列.不
妨令数列的第一项为,第二项最大().(其它情形同理)①当数列中只有一项为时,若(),则,此数列各项均不为或含有项但与最大项不相邻,为第一类数列;若,则;此数列各项均不为或含有项但与最大项不相邻,为第一类数列;若(),则,此数列各项均不为,为第一类数列;若,则;;,此数列各项均不为,为第一类数列
.②当数列中有两项为时,若(),则,此数列各项均不为,为第一类数列;若(),则,,此数列各项均不为或含有项但与最大项不相邻,为第一类数列.③当数列中有三项为时,只能是,则,,,此数列各项均不,为第一类数列.总
之,第二类数列至多经过次“变换”,就会得到第一类数列,即至多连续经历次“变换”,数列的最大项又开始减少.又因为各数列的最大项是非负整数,故经过有限次“变换”后,数列的最大项一定会为,此时数列的各项均为,从而结束.点睛:本题考查数列的综合运用、新定义问题及分类讨论思想,属于难题.新定义
题型的特点是:通过给出一个新概念,或约定一种新运算,或给出几个新模型来创设全新的问题情景,要求考生在阅读理解的基础上,依据题目提供的信息,联系所学的知识和方法,实现信息的迁移,达到灵活解题的目的.遇到新
定义问题,应耐心读题,分析新定义的特点,弄清新定义的性质,按新定义的要求,“照章办事”,逐条分析、验证、运算,使问题得以解决.为