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数学高考真题 · 四阶段

28 道选择题(点选项立刻判对错 + 展开解析)+ 8 道大题(折叠看完整分步解答)。按 基础 → 中档 → 提高 → 压轴 四个阶段编排,覆盖集合、复数、三角、向量、数列、不等式、直线与圆、统计、导数、圆锥曲线、立几、概率、计数原理。

⚠️ 免责提示:本页题目按各省高考卷(新高考Ⅰ/Ⅱ卷、全国甲/乙卷、北京、上海、天津、浙江、江苏)的题型与考法整理改编,标注的【来源】指题型出处方向,不是逐字原题。所有答案与解析均经过验算;若与官方答案有出入,以官方真题为准。刷题目的是掌握"这类题怎么想",而不是背题号。

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阶段目标分选择题考什么大题考什么
阶段一 · 基础60~80集合、复数、三角函数求值、向量、等差等比、一元二次不等式、统计解三角形、等比数列通项与求和
阶段二 · 中档80~100导数切线、椭圆离心率、古典概型、外接球、余弦定理、二项式、直线与圆立体几何(空间向量)、二项分布与期望
阶段三 · 提高100~120导数含参单调、弦长、线面角、二项分布反求 n、错位相减、裂项、双曲线离心率导数单调性 + 零点、抛物线与定点
阶段四 · 压轴120~150零点个数、恒成立、双曲线定值、椭圆距离最值、数列递推、新定义、构造函数比大小导数不等式证明、圆锥曲线面积最值

💡 顺序建议:阶段一、二的选择题刷到 90% 正确率 → 再动阶段三、四的大题(先自己写,写不下去再看折叠答案)。

阶段一 · 基础(60~80 分)

考点:集合运算 · 复数 · 三角函数求值 · 平面向量 · 等差数列 · 一元二次不等式 · 统计(平均数、方差)

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大题 · 阶段一

解答题【新高考Ⅰ卷·改编】12 分
在 △ABC 中,角 A、B、C 所对的边分别为 a、b、c,且满足 (2a − c)·cos B = b·cos C。
(1)求角 B 的大小;
(2)若 b = √7,a + c = 4,求 △ABC 的面积。
看解答

【解】(1)由正弦定理,设外接圆半径为 R,则 a = 2R sin A、b = 2R sin B、c = 2R sin C。代入已知等式并约去公因子 2R:

(2sin A − sin C)·cos B = sin B·cos C

移项,把含 sin C、sin B 的项并到右边:

2sin A·cos B = sin C·cos B + sin B·cos C = sin(B + C)

因为 A + B + C = π,所以 sin(B + C) = sin(π − A) = sin A,于是

2sin A·cos B = sin A ⇒ cos B = 12

其中用到 sin A > 0(三角形内角)可以两边同除。又 B ∈ (0, π),故 B = π3。

(2)由余弦定理:

b² = a² + c² − 2ac·cos B = a² + c² − ac

把 a² + c² = (a + c)² − 2ac 代入:

b² = (a + c)² − 3ac ⇒ 7 = 16 − 3ac ⇒ ac = 3

所以面积

S = 12·ac·sin B = 12×3×√32 = 3√34

【答案】(1)B = π3;(2)S = 3√34。

解答题【全国乙卷·改编】12 分
已知等比数列 {an} 的各项均为正数,前 n 项和为 Sn,且 a1 = 2,a3 = 8。
(1)求 {an} 的通项公式及 Sn;
(2)求使 Sn > 1000 成立的最小正整数 n。
看解答

【解】(1)设公比为 q。因为各项均为正数,所以 a1 > 0 且 q > 0。

由 a3 = a1q² 得

8 = 2q² ⇒ q² = 4 ⇒ q = 2(舍去 q = −2,因 q > 0)

故通项

an = 2·2n−1 = 2n

前 n 项和(q ≠ 1)

Sn = a1(1 − qn)1 − q = 2(1 − 2n)1 − 2 = 2n+1 − 2

(2)由 Sn > 1000 得

2n+1 − 2 > 1000 ⇒ 2n+1 > 1002

因为 29 = 512 < 1002 < 1024 = 210,且 2n+1 关于 n 递增,所以 n + 1 ≥ 10,即 n ≥ 9。

验证:S8 = 29 − 2 = 510 < 1000,S9 = 210 − 2 = 1022 > 1000,符合。

【答案】(1)an = 2n,Sn = 2n+1 − 2;(2)最小正整数 n = 9。

阶段二 · 中档(80~100 分)

考点:导数求切线 · 椭圆离心率 · 古典概型 · 几何体外接球 · 余弦定理 · 二项式定理 · 直线与圆的位置关系

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大题 · 阶段二

解答题【新高考Ⅱ卷·改编】12 分
在棱长为 2 的正方体 ABCD-A1B1C1D1 中,E 是棱 CC1 的中点。以 A 为原点,AB、AD、AA1 所在直线为 x、y、z 轴建立空间直角坐标系。
(1)求异面直线 BD1 与 AE 所成角的余弦值;
(2)求平面 A1BE 与平面 ABCD 所成锐二面角的余弦值。
看解答

【解】先写出各点坐标:A(0,0,0)、B(2,0,0)、C(2,2,0)、D(0,2,0)、A1(0,0,2)、D1(0,2,2)。因 E 为 CC1 中点且 C1(2,2,2),故 E(2,2,1)。

(1)向量

BD1 = (0 − 2, 2 − 0, 2 − 0) = (−2, 2, 2),AE = (2, 2, 1)

数量积与模长:

BD1·AE = −2×2 + 2×2 + 2×1 = 2,|BD1| = 2√3,|AE| = 3

设两直线所成角为 θ,则

cos θ = |BD1·AE||BD1|·|AE| = 26√3 = √39

(2)BA1 = (−2, 0, 2),BE = (0, 2, 1)。设平面 A1BE 的法向量 n = (x, y, z),则

n·BA1 = −2x + 2z = 0,n·BE = 2y + z = 0

取 z = −2,得 x = −2、y = 1,即 n = (−2, 1, −2),|n| = 3。

平面 ABCD 即 z = 0,法向量 m = (0, 0, 1)。设锐二面角为 φ:

cos φ = |n·m||n|·|m| = 23

【答案】(1)√39;(2)23。

解答题【新高考Ⅰ卷·改编】12 分
某工厂生产的一种零件,每件合格的概率为 23,各件是否合格相互独立。现从成品中随机抽取 3 件,用 X 表示抽到的合格品件数。
(1)求恰有 2 件合格的概率;
(2)求 X 的分布列与数学期望 E(X);
(3)求方差 D(X)。
看解答

【解】(1)3 件中恰有 2 件合格,即从中选 2 件合格、1 件不合格:

P = C32·(23)2·13 = 3×49×13 = 1227 = 49

(2)X ~ B(3, 23),X 的可能取值为 0, 1, 2, 3:

P(X = 0) = (13)3 = 127;P(X = 1) = C31·23·(13)2 = 627;
P(X = 2) = 1227;P(X = 3) = (23)3 = 827

检验:1 + 6 + 12 + 827 = 1,正确。分布列:

X0123
P1/276/27 (2/9)12/27 (4/9)8/27

期望(二项分布公式,或按定义算):

E(X) = np = 3×23 = 2(验证:0+6+24+2427 = 2)

(3)先算 E(X²):

E(X²) = 0 + 1×6 + 4×12 + 9×827 = 12627 = 143
D(X) = E(X²) − [E(X)]² = 143 − 4 = 23(与 np(1 − p) = 3×23×13 一致)

【答案】(1)49;(2)分布列如上,E(X) = 2;(3)D(X) = 23。

阶段三 · 提高(100~120 分)

考点:导数含参单调性 · 直线与椭圆联立求弦长 · 空间向量求线面角 · 二项分布反求参数 · 错位相减 · 裂项相消 · 双曲线渐近线与离心率

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大题 · 阶段三

解答题【全国甲卷·改编】12 分
已知函数 f(x) = ln x − ax + 1(a ∈ R)。
(1)讨论 f(x) 的单调性;
(2)若 f(x) 恰有两个零点,求 a 的取值范围。
看解答

【解】(1)定义域为 (0, +∞)。

f'(x) = 1x − a = 1 − axx

① 当 a ≤ 0 时:1 − ax > 0 对一切 x > 0 成立,故 f'(x) > 0,f(x) 在 (0, +∞) 上单调递增。

② 当 a > 0 时:令 f'(x) = 0 得 x = 1a。

  • x ∈ (0, 1a) 时 f'(x) > 0,f(x) 递增;
  • x ∈ (1a, +∞) 时 f'(x) < 0,f(x) 递减。

故 f(x) 在 x = 1a 处取极大值,也是最大值:

f(1a) = ln1a − 1 + 1 = −ln a

(2)先排除 a ≤ 0:此时 f 在 (0, +∞) 上递增,且

x → 0+ 时 f(x) → −∞,x → +∞ 时 f(x) = ln x + (−a)x + 1 → +∞

由零点存在定理,f 恰有 1 个零点,不合题意。

再讨论 a > 0:最大值 fmax = −ln a。

  • 若 −ln a < 0,即 a > 1:f(x) ≤ −ln a < 0,无零点;
  • 若 −ln a = 0,即 a = 1:只在 x = 1 处 f = 0,恰 1 个零点;
  • 若 −ln a > 0,即 0 < a < 1:此时 fmax > 0,而 x → 0+ 与 x → +∞ 时都有 f(x) → −∞(因为 a > 0 时 −ax 主导),所以在 (0, 1a) 与 (1a, +∞) 内各恰有 1 个零点,共 2 个。

【答案】(1)a ≤ 0 时在 (0, +∞) 上递增;a > 0 时在 (0, 1a) 上递增、在 (1a, +∞) 上递减,最大值 −ln a。(2)0 < a < 1。

解答题【浙江卷·改编】12 分
已知抛物线 C: y² = 4x 的顶点为原点 O,A、B 是 C 上异于 O 的两点,且 OA ⊥ OB。
(1)证明直线 AB 恒过定点,并求出该定点;
(2)求 △OAB 面积的最小值。
看解答

【解】(1)因为 A、B 异于原点,直线 AB 不经过 O,故可设

AB: x = my + n(n ≠ 0)

代入 y² = 4x 得

y² − 4my − 4n = 0

由韦达定理:y1 + y2 = 4m,y1y2 = −4n。

由 OA ⊥ OB 得 OA·OB = x1x2 + y1y2 = 0。又 x1 = y124、x2 = y224,故

x1x2 + y1y2 = (y1y2)216 + y1y2 = y1y2(y1y216 + 1) = 0

因为 y1y2 = −4n ≠ 0,所以

y1y216 + 1 = 0 ⇒ y1y2 = −16 ⇒ −4n = −16 ⇒ n = 4

于是 AB: x = my + 4,即直线 AB 恒过定点 (4, 0)。注:此时判别式 Δ = 16m² + 64 > 0 恒成立,直线与抛物线必有两个交点。

(2)原点 O 到直线 x − my − 4 = 0 的距离

d = |−4|√(1 + m²) = 4√(1 + m²)

弦长:由 |y1 − y2|² = (y1 + y2)² − 4y1y2 = 16m² + 64 得

|AB| = √(1 + m²)·|y1 − y2| = √(1 + m²)·√(16m² + 64)

所以

S = 12|AB|·d = 12·√(1 + m²)·√(16m² + 64)·4√(1 + m²) = 2√(16m² + 64) = 8√(m² + 4)

因为 m² ≥ 0,故 S ≥ 8×2 = 16,当且仅当 m = 0 时取等号。

验证 m = 0:AB: x = 4,A(4, 4)、B(4, −4),S = 12×8×4 = 16,且 OA·OB = 16 − 16 = 0,满足垂直条件。

【答案】(1)定点为 (4, 0);(2)面积最小值为 16(此时 AB ⊥ x 轴)。

阶段四 · 压轴(120~150 分)

考点:导数零点个数 · 恒成立求参 · 双曲线定值 · 椭圆上点到直线距离最值 · 数列递推求通项 · 新定义运算 · 构造函数比较大小

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大题 · 阶段四

解答题【天津卷·改编】14 分
已知函数 f(x) = x − 1 − ln x(x > 0)。
(1)求 f(x) 的最小值,并指出取最小值时的 x;
(2)证明:对任意 x > 0,都有 ln x ≤ x − 1,并说明等号成立的条件;
(3)证明:对任意正整数 n,都有 ln(n + 1) < 1 + 12 + 13 + … + 1n。
看解答

【解】(1)定义域 (0, +∞)。

f'(x) = 1 − 1x = x − 1x

当 0 < x < 1 时 f'(x) < 0,f 递减;当 x > 1 时 f'(x) > 0,f 递增。故

fmin = f(1) = 1 − 1 − ln 1 = 0(在 x = 1 处取得)

(2)由(1)知对一切 x > 0 有 f(x) ≥ f(1) = 0,即

x − 1 − ln x ≥ 0 ⇒ ln x ≤ x − 1

由于 x = 1 是 f 的唯一最小值点,故等号成立当且仅当 x = 1。

(3)对 k = 1, 2, …, n,取 x = k + 1k > 0(此时 x ≠ 1,由(2)不等式严格成立):

lnk + 1k < k + 1k − 1 = 1k

即 ln(k + 1) − ln k < 1k。把 k = 1, 2, …, n 的 n 个不等式相加,左边裂项相消:

(ln 2 − ln 1) + (ln 3 − ln 2) + … + (ln(n + 1) − ln n) = ln(n + 1) − ln 1 = ln(n + 1)

右边为 1 + 12 + … + 1n。故

ln(n + 1) < 1 + 12 + 13 + … + 1n

【答案】(1)最小值 0,在 x = 1 处取得;(2)ln x ≤ x − 1,等号仅当 x = 1;(3)见上,取 x = k+1k 累加即得。

解答题【新高考Ⅰ卷·改编】14 分
已知椭圆 C: x²4 + y²3 = 1 的左、右焦点分别为 F1、F2。
(1)求 C 的离心率与焦点坐标;
(2)过 F2 的直线 l 与 C 交于 A、B 两点,求 △F1AB 面积的最大值。
看解答

【解】(1)由方程得 a² = 4、b² = 3,故 a = 2、b = √3,

c = √(a² − b²) = √(4 − 3) = 1,e = ca = 12

焦点为 F1(−1, 0)、F2(1, 0)。

(2)若 l 与 x 轴重合,则 A、B、F1 共线,不能构成三角形,故舍去。于是可设

l: x = my + 1(m ∈ R,m = 0 时 l ⊥ x 轴)

代入 3x² + 4y² = 12:

3(my + 1)² + 4y² = 12 ⇒ (3m² + 4)y² + 6my − 9 = 0

由韦达定理

y1 + y2 = −6m3m² + 4,y1y2 = −93m² + 4

判别式 Δ = 36m² + 36(3m² + 4) = 144(m² + 1) > 0 恒成立,故总有两个交点。于是

|y1 − y2|² = (y1 + y2)² − 4y1y2 = 36m²(3m² + 4)² + 363m² + 4 = 144(m² + 1)(3m² + 4)²
|y1 − y2| = 12√(m² + 1)3m² + 4,|AB| = √(1 + m²)·|y1 − y2| = 12(m² + 1)3m² + 4

点 F1(−1, 0) 到直线 x − my − 1 = 0 的距离

d = |−1 − 0 − 1|√(1 + m²) = 2√(1 + m²)

所以

S = 12|AB|·d = 12√(m² + 1)3m² + 4

令 t = √(m² + 1) ≥ 1,则 3m² + 4 = 3(t² − 1) + 4 = 3t² + 1,于是

S = 12t3t² + 1 = 123t + 1t

设 g(t) = 3t + 1t,g'(t) = 3 − 1t² > 0 对 t ≥ 1 恒成立,故 g 在 [1, +∞) 上递增,在 t = 1 处取最小值 g(1) = 4。

于是 S ≤ 124 = 3,等号成立当 t = 1,即 m = 0,此时 l: x = 1。

验证:x = 1 代入得 y² = 94,A(1, 32)、B(1, −32),|AB| = 3,d(F1, l) = 2,S = 12×3×2 = 3,正确。

【答案】(1)e = 12,F1(−1, 0)、F2(1, 0);(2)面积最大值为 3(此时 l: x = 1)。

易错清单(考前 5 分钟看)