(本小题满分 12 分) 在平面直角坐标系 xOy 中,已…——2015 高考数学第 16 题答案解析

2015_退役省自主命题 (2015·理)

2015 全国 第 16 题 解答题 区分题
2015_退役省自主命题 (2015·理)

16.(本小题满分 12 分)
在平面直角坐标系 xOy 中,已知向量 $\boldsymbol{m}=\left(\frac{\sqrt{2}}{2},-\frac{\sqrt{2}}{2}\right), \boldsymbol{n}=(\sin \mathrm{x}, \cos \mathrm{x}), \mathrm{x} \in(0$ ,

$\frac{\pi}{2}$ )。
(1)若 $\boldsymbol{m} \perp \boldsymbol{n}$ ,求 $\tan \mathrm{x}$ 的值(2)若 $\boldsymbol{m}$ 与 $\boldsymbol{n}$ 的夹角为 $\frac{\pi}{3}$ ,求 x 的值。

## 17.(本小题满分12分)

某工厂 36 名工人的年龄数据如下表。

工人编号 年龄工人编号 年龄工人编号 年龄工人编号 年龄
140103619272834
244113120432939
340123821413043
441133922373138
533144323343242
640154524423353
7451639$25 \quad 37$$34 \quad 37$
842173826443549
94318362742$36 \quad 39$

(1)用系统抽样法从 36 名工人中抽取容量为 9 的样本,且在第一分段里用随机抽样法抽到的年龄数据为 44 ,列出样本的年龄数据;
(2)计算(1)中样本的平均值 $\bar{x}$ 和方差 $s^{2}$ ;
(3)36名工人中年龄在 $\bar{x}-s$ 与 $\bar{x}+s$ 之间有多少人?所占的百分比是多少(精确到 $0.01 \%$ )?

## 18.(本小题满分 14 分)

如图2,三角形 $P D C$ 所在的平面与长方形 $A B C D$ 所在的平面垂直,$P D=P C=4$ , $A B=6, B C=3$ .点 $E$ 是 $C D$ 边的中点,点 $F, G$ 分别在线段 $A B, B C$ 上,且 $A F=2 F B$ , $C G=2 G B$ .
(1)证明:$P E \perp F G$ ;
(2)求二面角 $P-A D-C$ 的正切值;
(3)求直线 $P A$ 与直线 $F G$ 所成角的余弦值.


图2

## 19.(本小题满分 14 分)

设 $\mathrm{a}>1$ ,函数 $f(x)=\left(1+x^{2}\right) e^{x}-a$ 。
(1)求 $f(x)$ 的单调区间;
(2)证明:$f(x)$ 在 $(-\infty,+\infty)$ 上仅有一个零点;
(3)
若曲线 $y=f(x)$ 在点 $P$ 处的切线与 $x$ 轴平行,且在点 $M(m, n)$ 处的切线与直线 $O P$ 平行( $O$ 是坐标原点),证明:$m \leq \sqrt[3]{a-\frac{2}{e}}-1$

## 20.(本小题满分 14 分)

已知过原点的动直线 $l$ 与圆 $C_{1}: x^{2}+y^{2}-6 x+5=0$ 相交于不同的两点 $A, B$ .
(1)求圆 $C_{1}$ 的圆心坐标;
(2)求线段 $A B$ 的中点 $M$ 的轨迹 $C$ 的方程;
(3)是否存在实数 $k$ ,使得直线 $L: y=k(x-4)$ 与曲线 $C$ 只有一个交点:若存在,求出 $k$ 的取值范围;若不存在,说明理由.

完整解析 · 逐步详解

【解答】
解:(1)因为 $\bar{m} \perp \bar{n}$ ,所以 $\bar{m} \cdot \bar{n}=\frac{\sqrt{2}}{2} \sin x-\frac{\sqrt{2}}{2} \cos x=0$ .
即 $\sin x=\cos x$ ,且 $x \in\left(0, \frac{\pi}{2}\right)$ ,所以 $\tan x=\frac{\sin x}{\cos x}=1$ .
(2)易求得 $|\vec{m}|=1,|\vec{n}|=\sqrt{\sin ^{2} x+\cos ^{2} x}=1$ .
若 $\vec{m}$ 与 $\vec{n}$ 的夹角为 $\frac{\pi}{3}$ ,则 $\cos \frac{\pi}{3}=\frac{\vec{m} \cdot \vec{n}}{|\vec{m}| \cdot|\vec{n}|}=\frac{\frac{\sqrt{2}}{2} \sin x-\frac{\sqrt{2}}{2} \cos x}{1 \times 1}$ .
化简为: $\sin x-\cos x=\sqrt{2} \sin \left(x-\frac{\pi}{4}\right)=\frac{\sqrt{2}}{2}$ .
因为 $x \in\left(0, \frac{\pi}{2}\right)$ ,所以 $x-\frac{\pi}{4} \in\left(-\frac{\pi}{4}, \frac{\pi}{4}\right)$ .
所以 $x-\frac{\pi}{4}=\frac{\pi}{6}$ ,解得:$x=\frac{5 \pi}{12}$ .

✅ 来源:2015年 · 全国 · 2015_退役省自主命题 (2015·理) · 第 16 题 · 本题已通过人工审核与系统自动校验

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