近三年新高考數(shù)學(xué)落實立德樹人根本任務(wù),促進學(xué)生德智體美勞全面發(fā)展,體現(xiàn)高考改革的要求.試卷突出數(shù)學(xué)學(xué)科特點,強化基礎(chǔ)考查,突出關(guān)鍵實力,加強教考連接,助力基礎(chǔ)教化提質(zhì)增效.
一、設(shè)置現(xiàn)實情境發(fā)揮育人作用
近三年的新高考數(shù)學(xué)試卷堅持思想性與科學(xué)性統(tǒng)一,從中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、社會經(jīng)濟發(fā)展、科技發(fā)展與進步等方面設(shè)置了真實情景.
一是體現(xiàn)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化情景,旨在讓學(xué)生領(lǐng)會中華民族的才智和數(shù)學(xué)探討成果,進一步樹立民族自尊心和驕傲感.如2024年新高考Ⅰ卷第4題,以日晷為背景,讓學(xué)生直觀感受我國古代科學(xué)家探究問題和解決問題的過程.
典例1 [2024·新高考Ⅰ卷,4]日晷是中國古代用來測定時間的儀器,利用與晷面垂直的晷針投射到晷面的影子來測定時間.把地球看成一個球(球心記為O),地球上一點A的緯度是指OA與地球赤道所在平面所成角,點A處的水平面是指過點A且與OA垂直的平面.在點A處放置一個日晷,若晷面與赤道所在平面平行,點A處的緯度為北緯40°,則晷針與點A處的水平面所成角為( )
A.20° B.40° C.50° D.90°
二是以科技發(fā)展與進步中取得的重要成就為背景,旨在激發(fā)青年學(xué)生樹立為國家服務(wù)、奉獻科技事業(yè)的信念.如2024年新高考Ⅱ卷第4題,以北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為情景,考查學(xué)生視察問題、分析問題和解決問題的實力.
典例2 [2024·新高考Ⅱ卷,4]北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國航天事業(yè)的重要成果.在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中,地球靜止同步衛(wèi)星的軌道位于地球赤道所在平面,軌道高度為36 000 km(軌道高度是指衛(wèi)星到地球表面的距離).將地球看作是一個球心為O,半徑r為6 400 km的球,其上點A的緯度是指OA與赤道平面所成角的度數(shù).地球表面上能干脆觀測到一顆地球
2
靜止同步軌道衛(wèi)星點的緯度最大值為α,記衛(wèi)星信號覆蓋地球表面的表面積為S=2πr(1-cos α)(單位:km2),則S占地球表面積的百分比約為( )
A.26% B.34% C.42% D.50%
三是以我國的社會經(jīng)濟發(fā)展、生產(chǎn)生活實際為情景素材設(shè)置試題.如2024新高考Ⅰ卷第4題,以我國的重大建設(shè)成就“南水北調(diào)”工程為背景,考查學(xué)生的空間想象、運算求解實力,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會主義建設(shè)的成果,增加社會責(zé)任感.
典例3 [2024·新高考Ⅰ卷,4]南水北調(diào)工程緩解了北方一些地區(qū)水資源短缺問題,其
2
中一部分水蓄入某水庫.已知該水庫水位為海拔148.5 m時,相應(yīng)水面的面積為140.0 km;
2
水位為海拔157.5 m時,相應(yīng)水面的面積為180.0 km,將該水庫在這兩個水位間的形態(tài)看作一個棱臺,則該水庫水位從海拔148.5 m上升到157.5 m時,增加的水量約為(
≈2.65)( )
A.1.0×109m3 B.1.2×109m3 C.1.4×109m3D.1.6×109m3
二、加強教考連接發(fā)揮引導(dǎo)作用
高考數(shù)學(xué)命題貫徹高考內(nèi)容改革的要求,依據(jù)中學(xué)課程標準命題,進一步增加考試與教學(xué)的連接.試卷的考查比例、要求層次與課程標準保持一樣,注意考查內(nèi)容的全面性,同時突出主干、重點內(nèi)容的考查,引導(dǎo)教學(xué)以標施教、施教以標.
近三年的試題強調(diào)對學(xué)科基本概念、基本原理的考查,強調(diào)學(xué)問之間的內(nèi)在聯(lián)系,引導(dǎo)學(xué)生形成學(xué)科學(xué)問系統(tǒng);注意本原性方法,淡化特別技巧,強調(diào)通性通法的深化理解和綜合運用,促進學(xué)生將學(xué)問和方法內(nèi)化為自身的學(xué)問結(jié)構(gòu).2024年新高考Ⅰ卷第16題體現(xiàn)了特別與一般的思想,2024年新高考Ⅱ卷第19題對統(tǒng)計與概率的思想進行了深化的考查.?dāng)?shù)學(xué)試題力圖引導(dǎo)中學(xué)遵循教學(xué)規(guī)律、提高課堂教學(xué)效果,實現(xiàn)作業(yè)題、練習(xí)題減量提質(zhì).
典例4 [2024·新高考Ⅰ卷,16]已知橢圓C:
=1(a>b>0),C的上頂點為A,兩個
焦點為F1,F(xiàn)2,離心率為.過F1且垂直于AF2的直線與C交于D,E兩點,|DE|=6,則△ADE的周長是________.
典例5 [2024·新高考Ⅱ卷,19]在某地區(qū)進行流行病學(xué)調(diào)查,隨機調(diào)查了100位某種疾病患者的年齡,得到如下的樣本數(shù)據(jù)的頻率分布直方圖:
(1)估計該地區(qū)這種疾病患者的平均年齡(同一組中的數(shù)據(jù)用該組區(qū)間的中點值為代表); (2)估計該地區(qū)一位這種疾病患者的年齡位于區(qū)間[20,70)的概率;
(3)已知該地區(qū)這種疾病的患病率為0.1%,該地區(qū)年齡位于區(qū)間[40,50)的人口占該地區(qū)總?cè)丝诘?6%.從該地區(qū)中任選一人,若此人的年齡位于區(qū)間[40,50),求此人患這種疾病的概率.(以樣本數(shù)據(jù)中患者的年齡位于各區(qū)間的頻率作為患者的年齡位于該區(qū)間的概率,精確到0.0001).
同時,加強主干考查.如2024新高考Ⅰ卷第12題,要求學(xué)生在抽象函數(shù)的背景下,理解函數(shù)的奇偶性、對稱性、導(dǎo)數(shù)等概念以及它們之間的聯(lián)系,對數(shù)學(xué)抽象、直觀想象、邏輯推理等核心素養(yǎng)都有較高的要求.
此外,近三年的新高考試卷還創(chuàng)新試題設(shè)計.題型設(shè)計上有多選題、開放題、結(jié)構(gòu)不良問題,激勵學(xué)生運用創(chuàng)建性、發(fā)散性思維分析問題和解決問題;引導(dǎo)教學(xué)注意培育學(xué)生的創(chuàng)新精神.如2024新高考Ⅰ卷14題,2024新高考Ⅰ卷17題,2024新高考Ⅱ卷21題.
2222
典例6 [2024·新高考Ⅰ卷,14]寫出與圓x+y=1和(x-3)+(y-4)=16都相切的一條直線的方程________.
典例7 [2024·新高考Ⅰ卷,17]在①ac=,②c sin A=3,③c=b這三個條件中任選一個,補充在下面問題中,若問題中的三角形存在,求c的值;若問題中的三角形不存在,說明理由.
問題:是否存在△ABC,它的內(nèi)角A,B,C的對邊分別為a,b,c,且sin A=C=,________?
注:假如選擇多個條件分別解答,按第一個解答計分.
典例8 [2024·新高考Ⅱ卷,21]已知雙曲線C:0),漸近線方程為y=±
(1)求C的方程;
sin B,
=1(a>0,b>0)的右焦點為F(2,
x.
(2)過F的直線與C的兩條漸近線分別交于A,B兩點,點P
,Q
在C上,
且x1>x2>0,y1>0.過P且斜率為-的直線與過Q且斜率為的直線交于點M.從下面①②③中選取兩個作為條件,證明另外一個成立:
①M在AB上;②PQ∥AB;③|MA|=|MB|.
注:若選擇不同的組合分別解答,則按第一個解答計分.
三、加強素養(yǎng)考查發(fā)揮選拔功能
近三年試卷深化考查關(guān)鍵實力,優(yōu)化試題設(shè)計,發(fā)揮數(shù)學(xué)學(xué)科高考的選拔功能,助力提升學(xué)生綜合素養(yǎng).
首先是加強思維品質(zhì)考查,增加思維的敏捷性.試卷通過突出思維品質(zhì)考查,強調(diào)思索和創(chuàng)新意識.如2024年新高考Ⅱ卷第8題,對思維的敏捷性有較高要求,在抽象的情景中發(fā)覺函數(shù)周期性是問題的關(guān)鍵.
典例9 [2024·新高考Ⅱ卷,8]已知函數(shù)f(x)的定義域為R,且f(x+y)+f(x-y)=
f(x)f(y),f(1)=1,則( )
A.-3 B.-2 C.0 D.1
其次是加強關(guān)鍵實力考查,增加試題的選拔性.試卷設(shè)置了綜合性的問題和較為困難的情景,加強關(guān)鍵實力的考查.如2024新高考Ⅰ卷第22題重視基于數(shù)學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵實力考查,在數(shù)學(xué)學(xué)問層面、數(shù)學(xué)實力層面和創(chuàng)新思維層面都有所體現(xiàn),具有較好的選拔功能.2024年新高考Ⅱ卷第22題將函數(shù)、導(dǎo)數(shù)、數(shù)列與不等式等學(xué)問有機結(jié)合,考查學(xué)生敏捷應(yīng)用函數(shù)、不等式思想解決困難問題的實力,對直觀想象實力和邏輯推理實力也有較高要求.
x
典例10 [2024·新高考Ⅰ卷,22]已知函數(shù)f(x)=e-ax和g(x)=ax-ln x有相同的最小值.
(1)求a;
(2)證明:存在直線y=b,其與兩條曲線y=f(x)和y=g(x)共有三個不同的交點,并且從左到右的三個交點的橫坐標成等差數(shù)列.
axx
典例11 [2024·新高考Ⅱ卷,22]已知函數(shù)f(x)=xe-e. (1)當(dāng)a=1時,探討f(x)的單調(diào)性;
(2)當(dāng)x>0時,f(x)<-1,求a的取值范圍; (3)設(shè)n∈N,證明:
*
+…+>ln (n+1).
開篇
典例1 解析:過球心O、點A以及晷針的軸截面如圖所示,其中CD為晷面,GF為晷針所在直線,EF為點A處的水平面,GF⊥CD,CD∥OB,∠AOB=40°,∠OAE=∠OAF=90°,所以∠GFA=∠CAO=∠AOB=40°.故選B.
答案:B
典例2 解析:由題意可得,S占地球表面積的百分比約為:
=
答案:C
典例3 解析:由棱臺的體積公式,得增加的水量約為×(157.5-148.5)×(140×10+180×10+
6
6
=≈0.42=42%.故選C.
)=×(140+180+60)≈3×10×(140+180
6
+60×2.65)≈1.4×10(m).故選C.
答案:C
典例4 解析:由題意知e==,所以a=2c,b=
93
c,所以△AF1F2是等邊三角形,所
以DE垂直平分AF2,所以|AD|=|DF2|,|AE|=|EF2|,所以△ADE的周長為|DE|+|AD|+|AE|=|DE|+|DF2|+|EF2|.由橢圓的定義,可知|DE|+|DF2|+|EF2|=4a=8c.因為直線DE的斜率k=tan 30°=,所以直線DE的方程為y=(x+c),即x==1,得3x+4y=12c.將x=
2
2
2
y-c.由橢圓方程cy-9c2=0.設(shè)D(x1,y1),
=
y-c代入并整理,得13y2-6
,y1y2=-
,所以|DE|=
E(x2,y2),則y1+y2=
·答案:13
=
=c=6,解得c=.所以△ADE的周長是8c=13.
典例5 解析:(1)平均年齡=(5×0.001+15×0.002+25×0.012+35×0.017+45×0.023+55×0.020+65×0.017+75×0.006+85×0.002)×10=47.9(歲).
(2)設(shè)A={一人患這種疾病的年齡在區(qū)間[20,70)},所以
P(A)=1-P()=1-(0.001+0.002+0.006+0.002)×10=1-0.11=0.. (3)設(shè)B={任選一人年齡位于區(qū)間[40,50)},C={任選一人患這種疾病},
則由條件概率公式可得
P(C|B)====0.001 437 5≈0.001 4.
典例6 解析:由題意知兩圓的圓心和半徑分別為O1(0,0),O2(3,4),r1=1,r2=4.因為|O1O2|=r1+r2,所以兩圓外切.由兩圓外切,
畫出示意圖,如圖.設(shè)切點為A(x,y).由
=
,得A(
).因為
=,所
以切線l1的斜率k1=-,所以l1:y-=-(x-),即3x+4y-5=0.由圖象易得兩圓均與
直線l2:x=-1相切,過兩圓圓心的直線方程為l:y=x.聯(lián)立解得
故直線l與l2的交點為P(-1,-).由切線定理,得兩圓的另一公切線l3過點P.設(shè)l3:y+=k(x+1).由點到直線的距離公式,得
=1,解得k=,所以l3:y+=(x+1),
即7x-24y-25=0.
答案:3x+4y-5=0或7x-24y-25=0或x+1=0(答對其中之一即可) 典例7 解析:方案一:選條件①.
由C=和余弦定理得由sin A=于是
=.
sin B及正弦定理得a==,由此可得b=c.
b.
由①ac=,解得a=,b=c=1.
因此,選條件①時問題中的三角形存在,此時c=1. 方案二:選條件②. 由C=和余弦定理得由sin A=于是
=.
sin B及正弦定理得a=b.
=,由此可得b=c,B=C=,A=.
由②c sin A=3,所以c=b=2,a=6.
因此,選條件②時問題中的三角形存在,此時c=2方案三:選條件③. 由C=和余弦定理得由sin A=于是
=.
.
sin B及正弦定理得a==,由此可得b=c.
b.
由③c=b,與b=c沖突.
因此,選條件③時問題中的三角形不存在. 典例8 解析:(1)由題意可得所以C的方程為x-=1.
(2)當(dāng)直線PQ斜率不存在時,x1=x2,但x1>x2>0,所以直線PQ斜率存在,所以設(shè)直線
2
解得
PQ的方程為y=kx+b(k≠0).聯(lián)立得方程組
消去y并整理,得(3-k)x-2kbx-b-3=0. 則x1+x2=因為x1>x2>0, 所以x1x2=所以x1-x2=
>0,即k>3.
.
22
2
2
,x1x2=,x1-x2==.
設(shè)點M的坐標為(xM,yM),
則yM-y2=(xM-x2),yM-y1=-(xM-x1), 兩式相減,得y1-y2=2xM-(x1+x2). 因為y1-y2=(kx1+b)-(kx2+b)=k(x1-x2), 所以2
xM=k(x1-x2)+
.
(x1+x2),
解得xM=
兩式相加,得2yM-(y1+y2)=(x1-x2).
因為y1+y2=(kx1+b)+(kx2+b)=k(x1+x2)+2b, 所以2yM=k(x1+x2)+解得yM=
(x1-x2)+2b, =xM.
所以點M的軌跡為直線y=x,其中k為直線PQ的斜率.
選擇①②.
因為PQ∥AB,所以kAB=k.
設(shè)直線AB的方程為y=k(x-2),并設(shè)點A的坐標為(xA,yA),點B的坐標為(xB,yB),則
同理可得xB=此時xA+xB=
解得xA=
,yB=-,yA+yB=
,yA= . .
.
因為點M在AB上,且其軌跡為直線y=x,
所以
解得xM==,yM==,
所以點M為AB的中點,即|MA|=|MB|. 選擇①③.
當(dāng)直線AB的斜率不存在時,點M即為點F(2,0),此時點M不在直線y=x上,與題設(shè)沖突,故直線AB的斜率存在.
當(dāng)直線AB的斜率存在時,設(shè)直線AB的方程為y=m(x-2)(m≠0),并設(shè)點A的坐標為(xA,
yA),點B的坐標為(xB,yB),則
解得xA=同理可得xB=此時xM=
=,yA=
.
. =
,yB=-,yM=
.由于點M同時在直線y=x上,故6m=·2m,
2
解得k=m,因此PQ∥AB.
選擇②③.
因為PQ∥AB,所以kAB=k.
設(shè)直線AB的方程為y=k(x-2),并設(shè)點A的坐標為(xA,yA),點B的坐標為(xB,yB), 則
同理可得xB=
解得xA=,yB=-
,yA= .
=
,yC=
=
.
.
設(shè)AB的中點為C(xC,yC),則xC=
因為|MA|=|MB|,所以點M在AB的垂直平分線上,即點M在直線y-yC=-(x-xC)上. 將該直線方程與y=x聯(lián)立,解得xM=
=xC,yM=
=y(tǒng)C,即點M恰為AB的中點,
所以點M在直線AB上.
典例9 解析:令y=1,得f(x+1)+f(x-1)=f(x)f(1)=f(x),即f(x+1)=f(x)-f(x-1).故f(x+2)=f(x+1)-f(x) ①,f(x+3)=f(x+2)-f(x+1) ②.①+②,得f(x+3)=-f(x),所以f(x)的周期為6.令x=1,y=0,得f(1)+f(1)=f(1)f(0),所以f(0)=2,所以f(2)=f(1)-f(0)=1-2=-1,f(3)=f(2)-f(1)=-1-1=-2,f(4)=f(3)-f(2)=-2-(-1)=-1,f(5)=f(4)-f(3)=-1-(-2)=1,f(6)=f(5)-f(4)=1-(-1)=2.
所以
=3[f(1)+f(2)+…+f(6)]+f(19)+f(20)+f(21)+f(22)=3×0+
f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=1+(-1)+(-2)+(-1)=-3.故選A.
答案:A
xx典例10 解析:(1)由f(x)=e-ax,得f′(x)=e-a.
由于f(x)存在最小值,則方程f′(x)=0有解,故a>0,解得x=ln a. 所以f(x)在(-∞,ln a)上單調(diào)遞減,在(ln a,+∞)上單調(diào)遞增, 所以f(x)min=f(ln a)=a-a ln a. 同理,得g(x)min=g()=1+ln a.
因為函數(shù)f(x),g(x)的最小值相等,
所以a-a ln a=1+ln a,即(a+1)ln a+1-a=0. 令h(x)=(x+1)ln x+1-x,x>0,則h′(x)=ln x+. 令m(x)=ln x+,x>0,則m′(x)=令
>0,則x>1;令
=
.
<0,則0 =h′(1)=1>0, 所以h(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞增. 又h(1)=0,所以1是h(x)唯一零點,所以a=1. x(2)證明:由(1)知f(x)=e-x,g(x)=x-ln x,且f(x)在(-∞,0)上單調(diào)遞減,在 (0,+∞)上單調(diào)遞增,g(x)在(0,1)上單調(diào)遞減,在(1,+∞)上單調(diào)遞增,且f(x)min==1. ①當(dāng)b<1時,f(x)min=g(x)min=1>b,明顯直線y=b與兩條曲線y=f(x)和y=g(x)無交點,不符合題意. ②當(dāng)b=1時,f(x)min=g(x)min=1=b,則直線y=b與兩條曲線y=f(x)和y=g(x)共有2個交點,不符合題意. ③當(dāng)b>1時,首先證明直線y=b與曲線y=f(x)有2個交點,即證F(x)=f(x)-b有2個零點. x因為F′(x)=f′(x)=e-1, 所以F(x)在(-∞,0)上單調(diào)遞減,在(0,+∞)上單調(diào)遞增. F(-b)=e-b>0,F(xiàn)(0)=1-b<0,F(xiàn)(b)=eb-2b. bb令t(b)=e-2b,b>1,則t′(b)=e-2>0, 所以t(b)>t(1)=e-2>0,所以F(b)>0. 所以由零點存在定理,知F(x)=f(x)-b在(-∞,0)上存在且只存在1個零點,設(shè)為x1,在(0,+∞)上存在且只存在1個零點,設(shè)為x2. 其次證明直線y=b與曲線g(x)有2個交點, 即證G(x)=g(x)-b有2個零點. 因為G′(x)=g′(x)=1-,所以G(x)在(0,1)上單調(diào)遞減,在(1,+∞)上單調(diào)遞增. G(e-b)=e-b>0,G(1)=1-b<0,G(2b)=b-ln 2b. 令μ(x)=-ln x,x>2,則μ′(x)= >0, 所以μ(x)>μ(2)=1-ln 2>0,即G(2b)>0. 所以由零點存在定理,得G(x)=g(x)-b在(0,1)上存在且只存在1個零點,設(shè)為x3,在(1,+∞)上存在且只存在1個零點,設(shè)為x4. 再次證明存在b使得x2=x3. 因為F(x2)=G(x3)=0,所以b=-x2=x3-ln x3. x若x2=x3,則-x2=x2-ln x2,即-2x2+ln x2=0,所以只需證明方程e-2x+ln x=0在(0,1)上有解即可, x即證明φ(x)=e-2x+ln x在(0,1)上有零點. 因為φ()= x-3<0,φ(1)=e-2>0, 所以φ(x)=e-2x+ln x在(0,1)上存在零點,取一零點為x0,令x2=x3=x0即可,此時b=-x0,則此時存在直線y=b與兩條曲線y=f(x)和y=g(x)共有三個不同的交點. 最終證明x1+x4=2x0,即從左到右的三個交點的橫坐標成等差數(shù)列. 因為F(x1)=F(x2)=F(x0)=G(x3)=G(x0)=G(x4)=0,所以F(x1)=G(x0)=F(ln x0). 又因為F(x)在(-∞,0)上單調(diào)遞減,x1<0,0 )=G(x4),又因為G(x)在(1,+∞)上單調(diào)遞增,x0>0,即 >1,x4>1, -2x0+ln x0=0,所以x1+x4==2x0, 即存在直線y=b與兩條曲線y=f(x)和y=g(x)從左到右的三個交點的橫坐標成等差數(shù)列. 典例11 解析:(1)當(dāng)a=1時,f(x)=xe-e=(x-1)e, f′(x)=ex+(x-1)ex=xex. 令f′(x)=0,得x=0, ∴當(dāng)x<0時,f′(x)<0,f(x)單調(diào)遞減; 當(dāng)x>0時,f′(x)>0,f(x)單調(diào)遞增. axaxxaxx(2)f′(x)=e+aex-e=(ax+1)e-e,f′(0)=0. axxaxaxx2axx設(shè)g(x)=(ax+1)e-e,則g′(x)=ae+ae(ax+1)-e=(ax+2a)e-e,g′(0)=2a-1. 當(dāng)2a-1>0,即a>時,存在δ>0,使得當(dāng)x∈(0,δ)時,g′(x)>0,此時f′(x)在(0, xxxδ)上單調(diào)遞增. ∵f′(x)>f′(0)=0,∴f(x)在(0,δ)上單調(diào)遞增, ∴f(x)>f(0)=-1,這與f(x)<-1沖突,故舍去. 當(dāng)2a-1≤0,即a≤時令h(x)=則h′(x)= -e, + ·x-e= xx-e. x(1+x-)<0, ∴h(x)在(0,+∞)上單調(diào)遞減, 此時h(x) -. 令 =t,t>1,則x=2ln t,∴2ln t (n∈N),則2ln t=ln (n+1)-ln n<+…+ * -e<-1, x取t= ∴ - =, >ln 2-ln 1+ln 3-ln 2+…+ln (n+1)-ln n=ln (n+1),故結(jié)論得證.
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