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必刷卷06 2020-2021学年高二年级数学上学期期末仿真必刷模拟卷(人教A版2019)(解析版)
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2020-2021学年高二上学期数学期末仿真必刷模拟卷【人教A版2019】
期末检测卷06
姓名:__________________ 班级:______________ 得分:_________________
注意事项:
本试卷满分150分,考试时间120分钟,试题共23题.答卷前,考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级等信息填写在试卷规定的位置.
一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分)
1.在△ABC中,∠ACB=,AC=BC,现将△ABC绕BC所在直线旋转至△PBC,设二面角P﹣BC﹣A的大小为θ,PB与平面ABC所成角为α,PC与平面PAB所成角为β,若0<θ<π,则( )
A.α>θ B.β<θ C.0<α≤ D.<β<Z
【解答】解:如图,
△ABC为等腰直角三角形,AC=BC,将△ABC绕BC所在直线旋转至△PBC,则PC⊥BC,
可得BC⊥平面PAC,∴二面角P﹣BC﹣A的大小θ=∠ACP,
PB是平面ABC的一条斜线,则PC与平面ABC垂直时,PB与平面ABC所成角最大,则α的范围为(0,],故C正确;
此时α<θ,故A错误;
当PC与平面ABC垂直时,三棱锥C﹣PAB满足CA⊥CB,CA⊥CP,CB⊥CP,CA=CB=CP,
则PA=PB=AB,设AC=BC=1,则PA=PB=AB=,C在平面PAB的射影为△PAB的中心,
求得OP=,即PC与平面PAB所成角β的余弦值cosβ=>,则β<,故D错误;
当θ无限接近0时,β无限接近,β>θ,故B错误.
综上,正确的选项是C.
故选:C.
【知识点】二面角的平面角及求法
2.如图,在矩形ABCD中,AB=2,BC=1,E、N分别为边AB,BC的中点,沿DE将△ADE折起,点A折至A1处(A1与A不重合),若M、K分别为线段A1D,A1C的中点,则在MDE折起过程中,( )
A.DE可以与A1C垂直
B.不能同时做到MN∥平面A1BE且BK∥平面A1DE
C.当MN⊥A1D时,MN⊥平面A1DE
D.直线A1C、BK与平面BCDE所成角分别为θ1,θ2,θ1,θ2能够同时取得最大值
【解答】解:
对于A,连接EC,假设DE⊥A1C,又∵DE⊥EC,∴DE⊥平面A1EC⇒DE⊥A1E,而A1ED=45°,∴A错误;
对于B,取DE,DC中点G,F,连接GM,GN,FK,FB.∴GM∥A1E,GN∥EB,FK∥A1D,BF∥DE.∴平面A1BE∥平面GMN,平面FKB∥平面A1DE,故能同时做到MN∥平面A1BE且BK∥平面A1DE.∴B错误;
对于C,连接ME,EN,当MV⊥A1D时,MN2=DN2﹣DM2=CD2+CN2﹣DM2=CD2=4,
而,∴MN与ME不垂直,即MN不垂直平面A1DE,∴C错误;
对于D,∵A1在以DE为直径球面上,球心为G,∴A1轨迹为△A1AF外接圆(A1与不重合),
连接EC,取EC中点T连接TK,TB,
∴,,,
直线A1C、BK与平面BCDE所成角取得最大值时,点A1到平面BCDE的距离最大.∴D正确.
故选:D.
【知识点】直线与平面所成的角、直线与平面垂直
3.如图所示,在正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,侧面对角线AB1,BC1上分别有一点E,F,且B1E=C1F,则直线EF与平面ABCD所成的角的大小为( )
A.0° B.60° C.45° D.30°
【解答】解:以D为原点,DA为x轴,DC为y轴,DD1为z轴,建立空间直角坐标系,
设正方体ABCD﹣A1B1C1D1中棱长为2,设E,F分别为侧面对角线AB1,BC1的中点,
则E(2,1,1),F(1,2,1),
=(﹣1,1,0),平面ABCD的法向量=(0,0,1),
设直线EF与平面ABCD所成的角的大小为θ,
则sinθ==0,
∴θ=0°.
∴直线EF与平面ABCD所成的角的大小为0°.
故选:A.
【知识点】直线与平面所成的角
4.已知O为坐标原点,⊙M:x2+(y﹣1)2=1,⊙N;x2+(y+3)2=9,A,B分别为⊙M和⊙N上的动点,则△AOB面积的最大值为( )
A. B. C. D.
【解答】解:如图,设∠BON=θ,过点M作BO延长线的垂线,垂足为D,与⊙M的一个交点为A;
则AD为⊙M上的点到直线BO的距离的最大值,这时相对于每一个确定的OB,△AOB的面积最大.
又∠CBO=90°,OC=6,所以OB=6cosθ.
又∠MOD=∠COB,所以∠MOD=θ.
又OM=1,所以MD=sinθ,所以AD=1+sinθ,
所以S△AOB=OB×AD=×6cosθ×(1+sinθ)=3(cosθ+cosθsinθ)=3(cosθ+sin2θ).
设y=cosθsin2θ,
则y′=﹣sinθ+cos2θ=1﹣sinθ﹣2sin2θ=(1﹣2sinθ)(1+sinθ),
故当sinθ=,即θ=30°时,y最大,最大值为.
所以△AOB面积的最大值为.
故选:B.
【知识点】圆与圆的位置关系及其判定
5.已知点P为圆O:x2+y2=1上一个动点,O为坐标原点,过P点作圆O的切线与圆O1:x2+y2﹣2x﹣8y=19相交于两点A,B,则的最大值为( )
A. B.5 C. D.
【解答】解:作O1M⊥AB交AB于M,连接OP,则OP⊥AB,
设O1M=x,则,
∴=,
令,,则=.
由题意知,∴=,
令t=x﹣10,则x=t+10,
∴,当且仅当t=﹣8等号成立;
∴=≤,
∴=.
故选:A.
【知识点】直线和圆的方程的应用
6.在平面直角坐标系xOy中,圆C1:x2+y2=4,圆C2:x2+y2=6,点M(1,0),动点A,B分别在圆C1和圆C2上,且MA⊥MB,N为线段AB的中点,则MN的最小值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【解答】解:设A(x1,y1)、B(x2,y2),则|AB|2=(x2﹣x1)2+(y2﹣y1)2=10﹣2(x1x2+y1y2).
∵﹣2≤x1≤2,MA⊥MB,
∴(x1﹣1,y1)•(x2﹣1,y2)=0,即 (x1﹣1)(x2﹣1)+y1y2=0,
∴x1x2+y1y2=x1+x2﹣1,
∴|AB|2=10﹣2(x1+x2﹣1)=12﹣2(x1+x2).
设AB中点N(x0,y0),则|AB|2=12﹣4x0,
∵,
∴4(x02+y02)=10+2(x1x2+y1y2)=10+2(x1+x2﹣1)=8+4x0,
即(x0﹣)2+y02=,
∴点N(x0,y0)的轨迹是以(,0)为圆心、半径等于的圆,
∴x0的取值范围是[,2],∴4≤|AB|2≤20,
∴|AB|的范围为[2,2],则|MN|=|AB|的最小值为1.
故选:A.
【知识点】直线与圆的位置关系
7.已知双曲线的左、右焦点分别为F1、F2,过F2且与x轴垂直的直线l与双曲线的两条渐近线分别交于A、B两点,,若双曲线上存在一点P使得|PM|+|PF2|≤t,则t的最小值为( )
A. B. C. D.
【解答】解:双曲线的左、右焦点分别为F1(﹣c,0),F2(c,0),
渐近线方程为y=±x,
令x=c,解得y=±,
可得|AB|=,
|AB|=3,
即有=3,由a=2,c2=a2+b2,
解得b=,c=3,
即有双曲线的方程为,
由题意可知若P在左支上,由双曲线的定义可得|PF2|=2a+|PF1|,
|PM|+|PF2|=|PM|+|PF1|+2a≥|MF1|+4=+4=5+4,
当且仅当M,P,F1共线时,取得最小值4+5;
若P在右支上,由双曲线的定义可得|PF2|=|PF1|﹣2a,
|PM|+|PF2|=|PM|+|PF1|﹣2a≥|MF1|﹣4=5﹣4,
当且仅当M,P,F1共线时,取得最小值5﹣4.
综上可得,所求最小值为5﹣4.
故选:D.
【知识点】双曲线的性质
8.点A、B为椭圆长轴的端点,C、D为椭圆E短轴的端点,动点M满足,记动点M的轨迹为曲线Γ,若曲线Γ上两点M1、M2满足△M1AB面积的最大值为8,△M2CD面积的最小值为1,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【解答】解:由题意可得A(﹣a,0),B(a,0),C(0,b),D(0,﹣b),设M(x,y),
由,得,
整理可得,,
即(x﹣,是以E(,0)为圆心,以为半径的圆,
结合图象可知,当M(,±)时,△MAB面积取得最大值×2a×=8,
∴a=;
当M位于如图M1(a,0)时,△MCD面积取最小值×2b×a=1,
∴b=,
∴c==,
∴e==.
故选:C.
【知识点】椭圆的性质
9.用数学归纳法证明不等式“1+++…+>(n≥2,n∈N+)的过程中,由n=k推导n=k+1时,不等式的左边增加的式子是( )
A.
B.
C.++…+
D.++…+
【解答】解:当n=k时,左边=1,
当n=k+1时,左边=1,
两式相减得:.
故选:D.
【知识点】数学归纳法
10.设等差数列{an}的前n项和为Sn,公差为d.已知a3=12,S12>0,a7<0,则( )
A.a6>0
B.
C.Sn<0时,n的最小值为13
D.数列中最小项为第7项
【解答】解:∵S12>0,a7<0,
∴>0,a1+6d<0.
∴a6+a7>0,a6>0.
∴2a1+11d>0,a1+5d>0,
又∵a3=a1+2d=12,
∴<d<﹣3.a1>0.
S13==13a7<0.
∴Sn<0时,n的最小值为13.
数列中,n≤6时,>0,7≤n≤12时,<0,n≥13时,>0.
对于:7≤n≤12时,<0.Sn>0,但是随着n的增大而减小;an<0,
但是随着n的增大而减小,可得:<0,但是随着n的增大而增大.
∴n=7时,取得最小值.
综上可得:ABCD都正确.
故选:ABCD.
【知识点】等差数列的性质
11.已知函数f(x)=ex+asinx,则( )
A.当a=﹣1时,f(x)在(0,+∞)上单调递增
B.当a=﹣1时,f(x)在(0,f(0))处的切线为x轴
C.当a=1时,f(x)在(﹣π,0)存在唯一极小值点x0,且﹣1<f(x0)<0
D.对任意a>0,f(x)在(﹣π,+∞)上均存在零点
【解答】解:当a=﹣1时,f(x)=ex﹣sinx,f′(x)=ex﹣cosx.
当x∈(0,+∞)时,f′(x)>0恒成立,f(x)在(0,+∞)上单调递增,故A正确;
f′(0)=e0﹣cos0=1﹣1=0,而f(0)=e0﹣sin0=1,
f(x)在(0,f(0))处的切线为y=1,故B错误;
当a=1时,f(x)=ex+sinx(﹣π<x<0),f′(x)=ex+cosx,f″(x)=ex﹣sinx>0恒成立,则f′(x)单调递增,
又f′(﹣)=+cos(﹣)<0,f′(﹣)=>0,故f(x)存在唯一极值点,
不妨设为x0∈(﹣,﹣),则f′(x0)=0,即,
f(x0)=+sinx0=sinx0﹣cosx0=sin(x0﹣)∈(﹣1,0),故C正确;
对于选项D,f(x)=ex+asinx,x∈(﹣π,+∞),令f(x)=0,即ex+asinx=0,
当x=kπ,k>﹣1且k∈Z时,显然没有零点;
∴a=,令F(x)=,F′(x)=,令F′(x)=0,解得x=,k≥﹣3,k∈Z,
∴x∈(﹣π+kπ,﹣)时,F(x)单调递减,x∈(,kπ)时,F(x)单调递增,
F(x)有极小值f()=.
x∈(kπ,+kπ)时,F(x)单调递增,x∈(,π+kπ)时,f(x)单调单调递减,
F(x)有极大值f()=﹣,故选项D错误.
故选:AC.
【知识点】利用导数研究函数的单调性、利用导数研究函数的极值
12.已知函数f(x)=ex,的图象与直线y=m分别交于A、B两点,则( )
A.|AB|的最小值为2+ln2
B.∃m使得曲线f(x)在A处的切线平行于曲线g(x)在B处的切线
C.函数f(x)﹣g(x)+m至少存在一个零点
D.∃m使得曲线f(x)在点A处的切线也是曲线g(x)的切线
【解答】解:令f(x)=ex=m,得x=lnm,令,得,
则点A(lnm,m)、,如下图所示:
由图象可知,,其中m>0,
令,则,
则函数y=h'(m)单调递增,且,
当时,h'(m)<0,当时,h'(m)>0.
∴函数在上单调递减,在上单调递增,
∴,A选项正确;
∵f(x)=ex,,则f'(x)=ex,,
曲线y=f(x)在点A处的切线斜率为f'(lnm)=m,
曲线y=g(x)在点B处的切线斜率为,
令,即,即,则满足方程,
∴∃m使得曲线y=f(x)在A处的切线平行于曲线y=g(x)在B处的切线,B选项正确;
构造函数,可得,
函数在(0,+∞)上为增函数,由于,F'(1)=e﹣1>0,
则存在,使得,可得t=﹣lnt,
当0<x<t时,F'(x)<0;当x>t时,F'(x)>0.
∴=
=,
∴函数F(x)=f(x)﹣g(x)+m没有零点,C选项错误;
设曲线y=f(x)在点A处的切线与曲线y=g(x)相切于点C(n,g(n)),
则曲线y=f(x)在点A处的切线方程为y﹣m=elnm(x﹣lnm),即y=mx+m(1﹣lnm),
同理可得曲线y=g(x)在点C处的切线方程为,
∴,消去n得,
令,则,
函数y=G'(x)在(0,+∞)上为减函数,∵G'(1)=1>0,,
则存在s∈(1,2),使得,且.
当0<x<s时,G′(x)>0,当x>s时,G′(x)<0.
∴函数y=G(x)在(2,+∞)上为减函数,∵,,
由零点存 定理知,函数y=G(x)在(2,+∞)上有零点,
即方程有解.
∴∃m使得曲线y=f(x)在点A处的切线也是曲线y=g(x)的切线.
故选:ABD.
【知识点】利用导数研究曲线上某点切线方程
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分.不需写出解答过程,请把答案直接填写在横线上)
13.如图,正方体ABCD﹣A1B1C1D1的顶点C在平面α上,若A1B和A1D与平面α都成60°角,则A1C与平面α所成角的余弦值为 .
【解答】解:设直线l过点A1且垂直于α,则A1B与A1D都与直线l夹角为30°,
连结BD,由题意得△A1BD是等边三角形,
取BD中点E,由题意得A1E可以承担直线l的角色,
但同时与直线A1B、A1D夹角为相等的直线,最小也要30°,
∴此时直线l是唯一的,
由题意知A1C与直线l(直线A1E)的余弦值恰为A1C与平面α所成角的正弦,
设正方体ABCD﹣A1B1C1D1的棱长为2,
则A1C==2,CE==,A1E==,
∴设A1C与平面α所成角为θ,
则sinθ===,
∴A1C与平面α所成角的余弦值为:cosθ==.
故答案为:.
【知识点】直线与平面所成的角
14.若函数有且只有一个零点,A,B是⊙O:x2+y2=﹣2m上两个动点(O为坐标原点),且,若A,B两点到直线l:3x+4y﹣10=0的距离分别为d1,d2,则d1+d2的最大值为
【解答】解:函数,f(﹣x)=f(x),
可得f(x)为偶函数,
f(x)有且只有一个零点,可得f(0)=0,
即为1+m=0,即m=﹣1,
则⊙O:x2+y2=2,可设A(cosα,sinα),B(cosβ,sinβ),
由•=2cosαcosβ+2sinαsinβ=2cos(α﹣β)=﹣1,
即cos(α﹣β)=﹣,即2cos2﹣1=﹣,
可取cos=,
可得d1+d2=+
=﹣+4=4﹣
=4﹣=4﹣sin(+),
当sin(+)=﹣1时,d1+d2取得最大值4+.
故答案为:4+.
【知识点】点到直线的距离公式
15.在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若△ABC的面积为,且A,B,C成等差数列,则ac最小值为 .
【解答】解:∵A、B、C成等差数列,
∴2B=A+C,
又∵A+B+C=π,
∴B=,
∴,
∴ac=2b,
由余弦定理有:
b2=a2+c2﹣2accosB,
∴,
∴ac≥4,
故填4.
【知识点】等比数列的通项公式
16.已知函数f(x)是定义域为R的奇函数,当x>0时,f(x)=lnx+x2﹣1,则关于x的不等式f(2x﹣1)•f(x2+1)>0的解集为
【解答】解:函数f(x)是定义域为R的奇函数,
①当x>0时,f(x)=lnx+x2﹣1,f′(x)=+2x>0.
可得函数f(x)单调递增.
由f(1)=0,∴x>1时,f(x)>0;0<x<1时,f(x)<0.
②函数f(x)是定义域为R的奇函数,
∴f(0)=0.
x<0时,有以下结论:
当﹣1<x<0时,f(x)>0.f(﹣1)=0,当x<﹣1时,f(x)<0.
可得:x≠0时,f(x2+1)>0恒成立.
关于x的不等式f(2x﹣1)•f(x2+1)>0.
x=0时,不等式化为:f(﹣1)f(1)=0>0,不等式不成立,舍去.
x≠0时,不等式f(2x﹣1)•f(x2+1)>0⇔f(2x﹣1)>0.
∴﹣1<2x﹣1<0,或2x﹣1>1,
解得:0<x<,或x>1.
综上可得:关于x的不等式f(2x﹣1)•f(x2+1)>0的解集为:(0,)∪(1,+∞).
故答案为:(0,)∪(1,+∞).
【知识点】利用导数研究函数的单调性
三、解答题(本大题共7小题,共70分.请在答题卡指定区域内作答,解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤)
17.已知四棱锥S﹣ABCD的底面ABCD是菱形,∠ABC=,SA⊥底面ABCD,E是SC上的任意一点.
(1)求证:平面EBD⊥平面SAC;
(2)设SA=AB=2,求点A到平面SBD的距离;
(3)在(2)的条件下,若BE⊥SC,求BE与平面SAC所成角.
【解答】解:(1)证明:∵SA⊥平面ABCD,BD⊂平面ABCD,
∴SA⊥BD,
∵四边形ABCD是菱形,∴AC⊥BD,
∵AC∩AS=A,∴BD⊥平面SAC,
∵BD⊂平面EBD,∴平面EBD⊥平面SAC.
(2)设AC∩BD=F,连结SF,则SF⊥BD,
∵AB=2,四边形ABCD是菱形,∠ABC=,
∴AC=2,BD=2,∴AF=1,
∵SA=2,∴SF==,
∴==,
∴点A到平面SBD的距离为.
(3)由(1)得BD⊥平面SAC,∴∠BEF为BE与平面SAC所成角,
∴BD⊥SC,∵BE⊥SC,∴SC⊥平面BED,
∴SC⊥EF,∴EF=,
∵BF=,∴tan∠BEF=,
∴BE与平面SAC所成角为arctan.
【知识点】点、线、面间的距离计算、直线与平面所成的角、平面与平面垂直
18.如图,矩形ABCD所在的平面垂直于平面AEB,O为AB的中点,∠AEB=90°,
∠EAB=30°,AB=,AD=3.
(1)求异面直线OC与DE所成角的余弦值;
(2)求二面角A﹣DE﹣C的正弦值.
【解答】解:(1)以O为原点,在平面ABE中过O作AB的垂线为x轴,OB为y轴,
过O作AD的平行线为z轴,建立空间直角坐标系,
∵∠AEB=90°,∠EAB=30°,AB=,AD=3.
∴BE=,C(0,,3),D(0,﹣,3),A(0,﹣,0),E(,,0),
=(0,),=(,,﹣3),
设异面直线OC与DE所成角为θ,
则cosθ===,
∴异面直线OC与DE所成角的余弦值为.
(2)∵=(0,0,3),=(),=(0,2,0),
设平面ADE的法向量=(x,y,z),
则,取y=1,得=(﹣,1,0),
设平面DEC的法向量=(x,y,z),
则,取z=1,得=(2,0,1),
设二面角A﹣DE﹣C的平面角为θ,
则|cosθ|===,
∴sinθ==,
∴二面角A﹣DE﹣C的正弦值为.
【知识点】异面直线及其所成的角、二面角的平面角及求法
19.在平面直角坐标系xOy中,已知直线l:x﹣y+4=0和圆O:x2+y2=4,P是直线l上一点,过点P作圆C的两条切线,切点分别为M,N.
(1)若PM⊥PN,求点P坐标;
(2)若圆O上存在点A,B,使得∠APB=60°,求点P的横坐标的取值范围;
(3)设线段MN的中点为Q,l与x轴的交点为T,求线段TQ长的最大值.
【解答】解:(1)若PM⊥PN,则四边形PMON为正方形,
则P到圆心的距离为,
∵P在直线x﹣y+4=0上,设P(x,x+4)
故|OP|=,解得x=﹣2,
故P(﹣2,2);
(2)设P(x,x+4),若圆O上存在点A,B,使得∠APB=60°,
过P作圆的切线PC,PD,∴∠CPD≥600,∴∠CPO≥300,
在直角三角形△CPO中,∵300≤∠CPO<900,∴sin∠CPO<1,
即<1,∴2<OP≤4,
∴2<≤4,解得﹣4≤x≤0,
∴点P的横坐标的取值范围为:[﹣4,0];
(3)设P(x0,x0+4),则以OP为直径的圆的方程为,
化简得,与x2+y2=4联立,
可得MN所在直线方程:x0x+(x0+4)y=4,
联立,得,
∴Q的坐标为(,),
可得:Q点的轨迹为:+=,圆心C(﹣,),半径R=.其中原点(0,0)为极限点(也可以去掉).
由题可知T(﹣4,0),∴|TC|==.
∴|TQ|≤|TC|+R=3.
∴线段TQ长的最大值为3.
【知识点】直线与圆的位置关系
20.已知△ABC的三个顶点A(﹣1,0),B(1,0),C(3,2),其外接圆H.
(1)求圆H的方程;
(2)若直线l过点C,且被圆H截得的弦长为2,求直线l的方程.
(3)对于线段BH上的任意一点P,若在以C为圆心的圆上都存在不同的两点M,N,使得点M是线段PN的中点,求圆C的半径r的取值范围.
【解答】解:(1)由题意,A(﹣1,0),B(1,0),C(3,2),∴AB的垂直平分线是x=0,
∵BC:y=x﹣1,BC中点是(2,1),
∴BC的垂直平分线是y=﹣x+3,
由,得到圆心是(0,3),∴r=,
∴圆H的方程是x2+(y﹣3)2=10;
(2)∵弦长为2,∴圆心到l的距离d=3.
设l:y=k(x﹣3)+2,则d==3,∴k=,∴l的方程y=x﹣2;
当直线的斜率不存在时,x=3,也满足题意.
综上,直线l的方程是x=3或y=x﹣2;
(3)直线BH的方程为3x+y﹣3=0,设P(m,n)(0≤m≤1),N(x,y).
因为点M是点P,N的中点,所以M(,),
又M,N都在半径为r的圆C上,所以,
即,
因为该关于x,y的方程组有解,
即以(3,2)为圆心,r为半径的圆与以(6﹣m,4﹣n)为圆心,2r为半径的圆有公共点,
所以(2r﹣r)2≤(3﹣6+m)2+(2﹣4+n)2≤(r+2r)2,
又3m+n﹣3=0,
所以r2≤10m2﹣12m+10≤9r2对任意m∈[0,1]成立.
而f(m)=10m2﹣12m+10在[0,1]上的值域为[,10],
又线段BH与圆C无公共点,所以(m﹣3)2+(3﹣3m﹣2)2>r2对任意m∈[0,1]成立,即r2<.
故圆C的半径r的取值范围为[,).
【知识点】圆的标准方程
21.已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F,C上一点(3,m)到焦点的距离为5.
(1)求C的方程;
(2)过F作直线l,交C于A,B两点,若直线AB中点的纵坐标为﹣1,求直线l的方程.
【解答】解:(1)抛物线C:y2=2px(p>0)的准线方程为x=﹣,
由抛物线的定义可知3+=5,解得p=4,
∴C的方程为y2=8x;
(2)由(1)得抛物线C的方程为y2=8x,焦点F(2,0),
设A,B两点的坐标分别为A(x1,y1),B(x2,y2),
则,则两式相减.整理得=,
∵线段AB中点的纵坐标为﹣1,则y1+y2=﹣2
∴直线l的斜率kAB===﹣4,
直线l的方程为y﹣0=﹣4(x﹣2)即4x+y﹣8=0.
【知识点】抛物线的性质
22.设等差数列{an}的前n项和为Sn,S7=7,a2+a12=8.
(1)求an;
(2)设,求数列{bn}的前n项和Tn.
【解答】解:(1)a2+a12=8⇒a7=4∵
∴a1=﹣2∴
∴an=﹣2+n﹣1=n﹣3;
(2)∵an=n﹣3,
∴bn=2n﹣3
则.
【知识点】等差数列的前n项和、等比数列的前n项和、等差数列的通项公式
23.已知函数f(x)=(x+2a)2+blnx,其中a,b∈R.
(1)当a=b=1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)当b=2时,讨论函数f(x)的单调性;
(3)当b=1时,若函数f(x)有两个极值点x1,x2,且x1<x2,求的取值范围.
(极值点是指函数取极值时对应的自变量的值)
【解答】解:(1)f(x)=(x+2)2+lnx的导数为f′(x)=x+2+,
曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线的斜率为4,
切点为(1,),可得切线方程为y﹣=4(x﹣1),
即为y=4x+;
(2)函数f(x)=(x+2a)2+2lnx的导数为f′(x)=x+2a+,
由x+≥2,可得
①当2a≥﹣2即a≥﹣时,f′(x)≥0,f(x)在(0,+∞)递增;
②当a<﹣,a2﹣2>0,由f′(x)=0,可得x1=﹣a+或x2=﹣a﹣,且x1>x2>0,
即有f(x)在(﹣a﹣,﹣a+)递减;在(0,﹣a﹣),(﹣a+,+∞)递增;
(3)当b=1时,f′(x)=x+2a+,
所以x1,x2是方程x2+2ax+1=0的两根,从而x1+x2=﹣2a,x1x2=1,
因为x1<x2且x1>0,x2>0,
所以x2>1,2a=﹣x2﹣,==+x2lnx2,
记g(x)=+xlnx,g′(x)=﹣+1+lnx,x>1,
可得g′(x)在(1,+∞)单调递增,
所以g′(x)>g′(1)=>0,
从而g(x)在(1,+∞)单调递增,
所以g(x)>g(1)=,
所以的取值范围为(,+∞).
【知识点】利用导数研究曲线上某点切线方程、利用导数研究函数的单调性、利用导数研究函数的极值
期末检测卷06
姓名:__________________ 班级:______________ 得分:_________________
注意事项:
本试卷满分150分,考试时间120分钟,试题共23题.答卷前,考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级等信息填写在试卷规定的位置.
一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分)
1.在△ABC中,∠ACB=,AC=BC,现将△ABC绕BC所在直线旋转至△PBC,设二面角P﹣BC﹣A的大小为θ,PB与平面ABC所成角为α,PC与平面PAB所成角为β,若0<θ<π,则( )
A.α>θ B.β<θ C.0<α≤ D.<β<Z
【解答】解:如图,
△ABC为等腰直角三角形,AC=BC,将△ABC绕BC所在直线旋转至△PBC,则PC⊥BC,
可得BC⊥平面PAC,∴二面角P﹣BC﹣A的大小θ=∠ACP,
PB是平面ABC的一条斜线,则PC与平面ABC垂直时,PB与平面ABC所成角最大,则α的范围为(0,],故C正确;
此时α<θ,故A错误;
当PC与平面ABC垂直时,三棱锥C﹣PAB满足CA⊥CB,CA⊥CP,CB⊥CP,CA=CB=CP,
则PA=PB=AB,设AC=BC=1,则PA=PB=AB=,C在平面PAB的射影为△PAB的中心,
求得OP=,即PC与平面PAB所成角β的余弦值cosβ=>,则β<,故D错误;
当θ无限接近0时,β无限接近,β>θ,故B错误.
综上,正确的选项是C.
故选:C.
【知识点】二面角的平面角及求法
2.如图,在矩形ABCD中,AB=2,BC=1,E、N分别为边AB,BC的中点,沿DE将△ADE折起,点A折至A1处(A1与A不重合),若M、K分别为线段A1D,A1C的中点,则在MDE折起过程中,( )
A.DE可以与A1C垂直
B.不能同时做到MN∥平面A1BE且BK∥平面A1DE
C.当MN⊥A1D时,MN⊥平面A1DE
D.直线A1C、BK与平面BCDE所成角分别为θ1,θ2,θ1,θ2能够同时取得最大值
【解答】解:
对于A,连接EC,假设DE⊥A1C,又∵DE⊥EC,∴DE⊥平面A1EC⇒DE⊥A1E,而A1ED=45°,∴A错误;
对于B,取DE,DC中点G,F,连接GM,GN,FK,FB.∴GM∥A1E,GN∥EB,FK∥A1D,BF∥DE.∴平面A1BE∥平面GMN,平面FKB∥平面A1DE,故能同时做到MN∥平面A1BE且BK∥平面A1DE.∴B错误;
对于C,连接ME,EN,当MV⊥A1D时,MN2=DN2﹣DM2=CD2+CN2﹣DM2=CD2=4,
而,∴MN与ME不垂直,即MN不垂直平面A1DE,∴C错误;
对于D,∵A1在以DE为直径球面上,球心为G,∴A1轨迹为△A1AF外接圆(A1与不重合),
连接EC,取EC中点T连接TK,TB,
∴,,,
直线A1C、BK与平面BCDE所成角取得最大值时,点A1到平面BCDE的距离最大.∴D正确.
故选:D.
【知识点】直线与平面所成的角、直线与平面垂直
3.如图所示,在正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,侧面对角线AB1,BC1上分别有一点E,F,且B1E=C1F,则直线EF与平面ABCD所成的角的大小为( )
A.0° B.60° C.45° D.30°
【解答】解:以D为原点,DA为x轴,DC为y轴,DD1为z轴,建立空间直角坐标系,
设正方体ABCD﹣A1B1C1D1中棱长为2,设E,F分别为侧面对角线AB1,BC1的中点,
则E(2,1,1),F(1,2,1),
=(﹣1,1,0),平面ABCD的法向量=(0,0,1),
设直线EF与平面ABCD所成的角的大小为θ,
则sinθ==0,
∴θ=0°.
∴直线EF与平面ABCD所成的角的大小为0°.
故选:A.
【知识点】直线与平面所成的角
4.已知O为坐标原点,⊙M:x2+(y﹣1)2=1,⊙N;x2+(y+3)2=9,A,B分别为⊙M和⊙N上的动点,则△AOB面积的最大值为( )
A. B. C. D.
【解答】解:如图,设∠BON=θ,过点M作BO延长线的垂线,垂足为D,与⊙M的一个交点为A;
则AD为⊙M上的点到直线BO的距离的最大值,这时相对于每一个确定的OB,△AOB的面积最大.
又∠CBO=90°,OC=6,所以OB=6cosθ.
又∠MOD=∠COB,所以∠MOD=θ.
又OM=1,所以MD=sinθ,所以AD=1+sinθ,
所以S△AOB=OB×AD=×6cosθ×(1+sinθ)=3(cosθ+cosθsinθ)=3(cosθ+sin2θ).
设y=cosθsin2θ,
则y′=﹣sinθ+cos2θ=1﹣sinθ﹣2sin2θ=(1﹣2sinθ)(1+sinθ),
故当sinθ=,即θ=30°时,y最大,最大值为.
所以△AOB面积的最大值为.
故选:B.
【知识点】圆与圆的位置关系及其判定
5.已知点P为圆O:x2+y2=1上一个动点,O为坐标原点,过P点作圆O的切线与圆O1:x2+y2﹣2x﹣8y=19相交于两点A,B,则的最大值为( )
A. B.5 C. D.
【解答】解:作O1M⊥AB交AB于M,连接OP,则OP⊥AB,
设O1M=x,则,
∴=,
令,,则=.
由题意知,∴=,
令t=x﹣10,则x=t+10,
∴,当且仅当t=﹣8等号成立;
∴=≤,
∴=.
故选:A.
【知识点】直线和圆的方程的应用
6.在平面直角坐标系xOy中,圆C1:x2+y2=4,圆C2:x2+y2=6,点M(1,0),动点A,B分别在圆C1和圆C2上,且MA⊥MB,N为线段AB的中点,则MN的最小值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【解答】解:设A(x1,y1)、B(x2,y2),则|AB|2=(x2﹣x1)2+(y2﹣y1)2=10﹣2(x1x2+y1y2).
∵﹣2≤x1≤2,MA⊥MB,
∴(x1﹣1,y1)•(x2﹣1,y2)=0,即 (x1﹣1)(x2﹣1)+y1y2=0,
∴x1x2+y1y2=x1+x2﹣1,
∴|AB|2=10﹣2(x1+x2﹣1)=12﹣2(x1+x2).
设AB中点N(x0,y0),则|AB|2=12﹣4x0,
∵,
∴4(x02+y02)=10+2(x1x2+y1y2)=10+2(x1+x2﹣1)=8+4x0,
即(x0﹣)2+y02=,
∴点N(x0,y0)的轨迹是以(,0)为圆心、半径等于的圆,
∴x0的取值范围是[,2],∴4≤|AB|2≤20,
∴|AB|的范围为[2,2],则|MN|=|AB|的最小值为1.
故选:A.
【知识点】直线与圆的位置关系
7.已知双曲线的左、右焦点分别为F1、F2,过F2且与x轴垂直的直线l与双曲线的两条渐近线分别交于A、B两点,,若双曲线上存在一点P使得|PM|+|PF2|≤t,则t的最小值为( )
A. B. C. D.
【解答】解:双曲线的左、右焦点分别为F1(﹣c,0),F2(c,0),
渐近线方程为y=±x,
令x=c,解得y=±,
可得|AB|=,
|AB|=3,
即有=3,由a=2,c2=a2+b2,
解得b=,c=3,
即有双曲线的方程为,
由题意可知若P在左支上,由双曲线的定义可得|PF2|=2a+|PF1|,
|PM|+|PF2|=|PM|+|PF1|+2a≥|MF1|+4=+4=5+4,
当且仅当M,P,F1共线时,取得最小值4+5;
若P在右支上,由双曲线的定义可得|PF2|=|PF1|﹣2a,
|PM|+|PF2|=|PM|+|PF1|﹣2a≥|MF1|﹣4=5﹣4,
当且仅当M,P,F1共线时,取得最小值5﹣4.
综上可得,所求最小值为5﹣4.
故选:D.
【知识点】双曲线的性质
8.点A、B为椭圆长轴的端点,C、D为椭圆E短轴的端点,动点M满足,记动点M的轨迹为曲线Γ,若曲线Γ上两点M1、M2满足△M1AB面积的最大值为8,△M2CD面积的最小值为1,则椭圆的离心率为( )
A. B. C. D.
【解答】解:由题意可得A(﹣a,0),B(a,0),C(0,b),D(0,﹣b),设M(x,y),
由,得,
整理可得,,
即(x﹣,是以E(,0)为圆心,以为半径的圆,
结合图象可知,当M(,±)时,△MAB面积取得最大值×2a×=8,
∴a=;
当M位于如图M1(a,0)时,△MCD面积取最小值×2b×a=1,
∴b=,
∴c==,
∴e==.
故选:C.
【知识点】椭圆的性质
9.用数学归纳法证明不等式“1+++…+>(n≥2,n∈N+)的过程中,由n=k推导n=k+1时,不等式的左边增加的式子是( )
A.
B.
C.++…+
D.++…+
【解答】解:当n=k时,左边=1,
当n=k+1时,左边=1,
两式相减得:.
故选:D.
【知识点】数学归纳法
10.设等差数列{an}的前n项和为Sn,公差为d.已知a3=12,S12>0,a7<0,则( )
A.a6>0
B.
C.Sn<0时,n的最小值为13
D.数列中最小项为第7项
【解答】解:∵S12>0,a7<0,
∴>0,a1+6d<0.
∴a6+a7>0,a6>0.
∴2a1+11d>0,a1+5d>0,
又∵a3=a1+2d=12,
∴<d<﹣3.a1>0.
S13==13a7<0.
∴Sn<0时,n的最小值为13.
数列中,n≤6时,>0,7≤n≤12时,<0,n≥13时,>0.
对于:7≤n≤12时,<0.Sn>0,但是随着n的增大而减小;an<0,
但是随着n的增大而减小,可得:<0,但是随着n的增大而增大.
∴n=7时,取得最小值.
综上可得:ABCD都正确.
故选:ABCD.
【知识点】等差数列的性质
11.已知函数f(x)=ex+asinx,则( )
A.当a=﹣1时,f(x)在(0,+∞)上单调递增
B.当a=﹣1时,f(x)在(0,f(0))处的切线为x轴
C.当a=1时,f(x)在(﹣π,0)存在唯一极小值点x0,且﹣1<f(x0)<0
D.对任意a>0,f(x)在(﹣π,+∞)上均存在零点
【解答】解:当a=﹣1时,f(x)=ex﹣sinx,f′(x)=ex﹣cosx.
当x∈(0,+∞)时,f′(x)>0恒成立,f(x)在(0,+∞)上单调递增,故A正确;
f′(0)=e0﹣cos0=1﹣1=0,而f(0)=e0﹣sin0=1,
f(x)在(0,f(0))处的切线为y=1,故B错误;
当a=1时,f(x)=ex+sinx(﹣π<x<0),f′(x)=ex+cosx,f″(x)=ex﹣sinx>0恒成立,则f′(x)单调递增,
又f′(﹣)=+cos(﹣)<0,f′(﹣)=>0,故f(x)存在唯一极值点,
不妨设为x0∈(﹣,﹣),则f′(x0)=0,即,
f(x0)=+sinx0=sinx0﹣cosx0=sin(x0﹣)∈(﹣1,0),故C正确;
对于选项D,f(x)=ex+asinx,x∈(﹣π,+∞),令f(x)=0,即ex+asinx=0,
当x=kπ,k>﹣1且k∈Z时,显然没有零点;
∴a=,令F(x)=,F′(x)=,令F′(x)=0,解得x=,k≥﹣3,k∈Z,
∴x∈(﹣π+kπ,﹣)时,F(x)单调递减,x∈(,kπ)时,F(x)单调递增,
F(x)有极小值f()=.
x∈(kπ,+kπ)时,F(x)单调递增,x∈(,π+kπ)时,f(x)单调单调递减,
F(x)有极大值f()=﹣,故选项D错误.
故选:AC.
【知识点】利用导数研究函数的单调性、利用导数研究函数的极值
12.已知函数f(x)=ex,的图象与直线y=m分别交于A、B两点,则( )
A.|AB|的最小值为2+ln2
B.∃m使得曲线f(x)在A处的切线平行于曲线g(x)在B处的切线
C.函数f(x)﹣g(x)+m至少存在一个零点
D.∃m使得曲线f(x)在点A处的切线也是曲线g(x)的切线
【解答】解:令f(x)=ex=m,得x=lnm,令,得,
则点A(lnm,m)、,如下图所示:
由图象可知,,其中m>0,
令,则,
则函数y=h'(m)单调递增,且,
当时,h'(m)<0,当时,h'(m)>0.
∴函数在上单调递减,在上单调递增,
∴,A选项正确;
∵f(x)=ex,,则f'(x)=ex,,
曲线y=f(x)在点A处的切线斜率为f'(lnm)=m,
曲线y=g(x)在点B处的切线斜率为,
令,即,即,则满足方程,
∴∃m使得曲线y=f(x)在A处的切线平行于曲线y=g(x)在B处的切线,B选项正确;
构造函数,可得,
函数在(0,+∞)上为增函数,由于,F'(1)=e﹣1>0,
则存在,使得,可得t=﹣lnt,
当0<x<t时,F'(x)<0;当x>t时,F'(x)>0.
∴=
=,
∴函数F(x)=f(x)﹣g(x)+m没有零点,C选项错误;
设曲线y=f(x)在点A处的切线与曲线y=g(x)相切于点C(n,g(n)),
则曲线y=f(x)在点A处的切线方程为y﹣m=elnm(x﹣lnm),即y=mx+m(1﹣lnm),
同理可得曲线y=g(x)在点C处的切线方程为,
∴,消去n得,
令,则,
函数y=G'(x)在(0,+∞)上为减函数,∵G'(1)=1>0,,
则存在s∈(1,2),使得,且.
当0<x<s时,G′(x)>0,当x>s时,G′(x)<0.
∴函数y=G(x)在(2,+∞)上为减函数,∵,,
由零点存 定理知,函数y=G(x)在(2,+∞)上有零点,
即方程有解.
∴∃m使得曲线y=f(x)在点A处的切线也是曲线y=g(x)的切线.
故选:ABD.
【知识点】利用导数研究曲线上某点切线方程
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分.不需写出解答过程,请把答案直接填写在横线上)
13.如图,正方体ABCD﹣A1B1C1D1的顶点C在平面α上,若A1B和A1D与平面α都成60°角,则A1C与平面α所成角的余弦值为 .
【解答】解:设直线l过点A1且垂直于α,则A1B与A1D都与直线l夹角为30°,
连结BD,由题意得△A1BD是等边三角形,
取BD中点E,由题意得A1E可以承担直线l的角色,
但同时与直线A1B、A1D夹角为相等的直线,最小也要30°,
∴此时直线l是唯一的,
由题意知A1C与直线l(直线A1E)的余弦值恰为A1C与平面α所成角的正弦,
设正方体ABCD﹣A1B1C1D1的棱长为2,
则A1C==2,CE==,A1E==,
∴设A1C与平面α所成角为θ,
则sinθ===,
∴A1C与平面α所成角的余弦值为:cosθ==.
故答案为:.
【知识点】直线与平面所成的角
14.若函数有且只有一个零点,A,B是⊙O:x2+y2=﹣2m上两个动点(O为坐标原点),且,若A,B两点到直线l:3x+4y﹣10=0的距离分别为d1,d2,则d1+d2的最大值为
【解答】解:函数,f(﹣x)=f(x),
可得f(x)为偶函数,
f(x)有且只有一个零点,可得f(0)=0,
即为1+m=0,即m=﹣1,
则⊙O:x2+y2=2,可设A(cosα,sinα),B(cosβ,sinβ),
由•=2cosαcosβ+2sinαsinβ=2cos(α﹣β)=﹣1,
即cos(α﹣β)=﹣,即2cos2﹣1=﹣,
可取cos=,
可得d1+d2=+
=﹣+4=4﹣
=4﹣=4﹣sin(+),
当sin(+)=﹣1时,d1+d2取得最大值4+.
故答案为:4+.
【知识点】点到直线的距离公式
15.在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若△ABC的面积为,且A,B,C成等差数列,则ac最小值为 .
【解答】解:∵A、B、C成等差数列,
∴2B=A+C,
又∵A+B+C=π,
∴B=,
∴,
∴ac=2b,
由余弦定理有:
b2=a2+c2﹣2accosB,
∴,
∴ac≥4,
故填4.
【知识点】等比数列的通项公式
16.已知函数f(x)是定义域为R的奇函数,当x>0时,f(x)=lnx+x2﹣1,则关于x的不等式f(2x﹣1)•f(x2+1)>0的解集为
【解答】解:函数f(x)是定义域为R的奇函数,
①当x>0时,f(x)=lnx+x2﹣1,f′(x)=+2x>0.
可得函数f(x)单调递增.
由f(1)=0,∴x>1时,f(x)>0;0<x<1时,f(x)<0.
②函数f(x)是定义域为R的奇函数,
∴f(0)=0.
x<0时,有以下结论:
当﹣1<x<0时,f(x)>0.f(﹣1)=0,当x<﹣1时,f(x)<0.
可得:x≠0时,f(x2+1)>0恒成立.
关于x的不等式f(2x﹣1)•f(x2+1)>0.
x=0时,不等式化为:f(﹣1)f(1)=0>0,不等式不成立,舍去.
x≠0时,不等式f(2x﹣1)•f(x2+1)>0⇔f(2x﹣1)>0.
∴﹣1<2x﹣1<0,或2x﹣1>1,
解得:0<x<,或x>1.
综上可得:关于x的不等式f(2x﹣1)•f(x2+1)>0的解集为:(0,)∪(1,+∞).
故答案为:(0,)∪(1,+∞).
【知识点】利用导数研究函数的单调性
三、解答题(本大题共7小题,共70分.请在答题卡指定区域内作答,解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤)
17.已知四棱锥S﹣ABCD的底面ABCD是菱形,∠ABC=,SA⊥底面ABCD,E是SC上的任意一点.
(1)求证:平面EBD⊥平面SAC;
(2)设SA=AB=2,求点A到平面SBD的距离;
(3)在(2)的条件下,若BE⊥SC,求BE与平面SAC所成角.
【解答】解:(1)证明:∵SA⊥平面ABCD,BD⊂平面ABCD,
∴SA⊥BD,
∵四边形ABCD是菱形,∴AC⊥BD,
∵AC∩AS=A,∴BD⊥平面SAC,
∵BD⊂平面EBD,∴平面EBD⊥平面SAC.
(2)设AC∩BD=F,连结SF,则SF⊥BD,
∵AB=2,四边形ABCD是菱形,∠ABC=,
∴AC=2,BD=2,∴AF=1,
∵SA=2,∴SF==,
∴==,
∴点A到平面SBD的距离为.
(3)由(1)得BD⊥平面SAC,∴∠BEF为BE与平面SAC所成角,
∴BD⊥SC,∵BE⊥SC,∴SC⊥平面BED,
∴SC⊥EF,∴EF=,
∵BF=,∴tan∠BEF=,
∴BE与平面SAC所成角为arctan.
【知识点】点、线、面间的距离计算、直线与平面所成的角、平面与平面垂直
18.如图,矩形ABCD所在的平面垂直于平面AEB,O为AB的中点,∠AEB=90°,
∠EAB=30°,AB=,AD=3.
(1)求异面直线OC与DE所成角的余弦值;
(2)求二面角A﹣DE﹣C的正弦值.
【解答】解:(1)以O为原点,在平面ABE中过O作AB的垂线为x轴,OB为y轴,
过O作AD的平行线为z轴,建立空间直角坐标系,
∵∠AEB=90°,∠EAB=30°,AB=,AD=3.
∴BE=,C(0,,3),D(0,﹣,3),A(0,﹣,0),E(,,0),
=(0,),=(,,﹣3),
设异面直线OC与DE所成角为θ,
则cosθ===,
∴异面直线OC与DE所成角的余弦值为.
(2)∵=(0,0,3),=(),=(0,2,0),
设平面ADE的法向量=(x,y,z),
则,取y=1,得=(﹣,1,0),
设平面DEC的法向量=(x,y,z),
则,取z=1,得=(2,0,1),
设二面角A﹣DE﹣C的平面角为θ,
则|cosθ|===,
∴sinθ==,
∴二面角A﹣DE﹣C的正弦值为.
【知识点】异面直线及其所成的角、二面角的平面角及求法
19.在平面直角坐标系xOy中,已知直线l:x﹣y+4=0和圆O:x2+y2=4,P是直线l上一点,过点P作圆C的两条切线,切点分别为M,N.
(1)若PM⊥PN,求点P坐标;
(2)若圆O上存在点A,B,使得∠APB=60°,求点P的横坐标的取值范围;
(3)设线段MN的中点为Q,l与x轴的交点为T,求线段TQ长的最大值.
【解答】解:(1)若PM⊥PN,则四边形PMON为正方形,
则P到圆心的距离为,
∵P在直线x﹣y+4=0上,设P(x,x+4)
故|OP|=,解得x=﹣2,
故P(﹣2,2);
(2)设P(x,x+4),若圆O上存在点A,B,使得∠APB=60°,
过P作圆的切线PC,PD,∴∠CPD≥600,∴∠CPO≥300,
在直角三角形△CPO中,∵300≤∠CPO<900,∴sin∠CPO<1,
即<1,∴2<OP≤4,
∴2<≤4,解得﹣4≤x≤0,
∴点P的横坐标的取值范围为:[﹣4,0];
(3)设P(x0,x0+4),则以OP为直径的圆的方程为,
化简得,与x2+y2=4联立,
可得MN所在直线方程:x0x+(x0+4)y=4,
联立,得,
∴Q的坐标为(,),
可得:Q点的轨迹为:+=,圆心C(﹣,),半径R=.其中原点(0,0)为极限点(也可以去掉).
由题可知T(﹣4,0),∴|TC|==.
∴|TQ|≤|TC|+R=3.
∴线段TQ长的最大值为3.
【知识点】直线与圆的位置关系
20.已知△ABC的三个顶点A(﹣1,0),B(1,0),C(3,2),其外接圆H.
(1)求圆H的方程;
(2)若直线l过点C,且被圆H截得的弦长为2,求直线l的方程.
(3)对于线段BH上的任意一点P,若在以C为圆心的圆上都存在不同的两点M,N,使得点M是线段PN的中点,求圆C的半径r的取值范围.
【解答】解:(1)由题意,A(﹣1,0),B(1,0),C(3,2),∴AB的垂直平分线是x=0,
∵BC:y=x﹣1,BC中点是(2,1),
∴BC的垂直平分线是y=﹣x+3,
由,得到圆心是(0,3),∴r=,
∴圆H的方程是x2+(y﹣3)2=10;
(2)∵弦长为2,∴圆心到l的距离d=3.
设l:y=k(x﹣3)+2,则d==3,∴k=,∴l的方程y=x﹣2;
当直线的斜率不存在时,x=3,也满足题意.
综上,直线l的方程是x=3或y=x﹣2;
(3)直线BH的方程为3x+y﹣3=0,设P(m,n)(0≤m≤1),N(x,y).
因为点M是点P,N的中点,所以M(,),
又M,N都在半径为r的圆C上,所以,
即,
因为该关于x,y的方程组有解,
即以(3,2)为圆心,r为半径的圆与以(6﹣m,4﹣n)为圆心,2r为半径的圆有公共点,
所以(2r﹣r)2≤(3﹣6+m)2+(2﹣4+n)2≤(r+2r)2,
又3m+n﹣3=0,
所以r2≤10m2﹣12m+10≤9r2对任意m∈[0,1]成立.
而f(m)=10m2﹣12m+10在[0,1]上的值域为[,10],
又线段BH与圆C无公共点,所以(m﹣3)2+(3﹣3m﹣2)2>r2对任意m∈[0,1]成立,即r2<.
故圆C的半径r的取值范围为[,).
【知识点】圆的标准方程
21.已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点F,C上一点(3,m)到焦点的距离为5.
(1)求C的方程;
(2)过F作直线l,交C于A,B两点,若直线AB中点的纵坐标为﹣1,求直线l的方程.
【解答】解:(1)抛物线C:y2=2px(p>0)的准线方程为x=﹣,
由抛物线的定义可知3+=5,解得p=4,
∴C的方程为y2=8x;
(2)由(1)得抛物线C的方程为y2=8x,焦点F(2,0),
设A,B两点的坐标分别为A(x1,y1),B(x2,y2),
则,则两式相减.整理得=,
∵线段AB中点的纵坐标为﹣1,则y1+y2=﹣2
∴直线l的斜率kAB===﹣4,
直线l的方程为y﹣0=﹣4(x﹣2)即4x+y﹣8=0.
【知识点】抛物线的性质
22.设等差数列{an}的前n项和为Sn,S7=7,a2+a12=8.
(1)求an;
(2)设,求数列{bn}的前n项和Tn.
【解答】解:(1)a2+a12=8⇒a7=4∵
∴a1=﹣2∴
∴an=﹣2+n﹣1=n﹣3;
(2)∵an=n﹣3,
∴bn=2n﹣3
则.
【知识点】等差数列的前n项和、等比数列的前n项和、等差数列的通项公式
23.已知函数f(x)=(x+2a)2+blnx,其中a,b∈R.
(1)当a=b=1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)当b=2时,讨论函数f(x)的单调性;
(3)当b=1时,若函数f(x)有两个极值点x1,x2,且x1<x2,求的取值范围.
(极值点是指函数取极值时对应的自变量的值)
【解答】解:(1)f(x)=(x+2)2+lnx的导数为f′(x)=x+2+,
曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线的斜率为4,
切点为(1,),可得切线方程为y﹣=4(x﹣1),
即为y=4x+;
(2)函数f(x)=(x+2a)2+2lnx的导数为f′(x)=x+2a+,
由x+≥2,可得
①当2a≥﹣2即a≥﹣时,f′(x)≥0,f(x)在(0,+∞)递增;
②当a<﹣,a2﹣2>0,由f′(x)=0,可得x1=﹣a+或x2=﹣a﹣,且x1>x2>0,
即有f(x)在(﹣a﹣,﹣a+)递减;在(0,﹣a﹣),(﹣a+,+∞)递增;
(3)当b=1时,f′(x)=x+2a+,
所以x1,x2是方程x2+2ax+1=0的两根,从而x1+x2=﹣2a,x1x2=1,
因为x1<x2且x1>0,x2>0,
所以x2>1,2a=﹣x2﹣,==+x2lnx2,
记g(x)=+xlnx,g′(x)=﹣+1+lnx,x>1,
可得g′(x)在(1,+∞)单调递增,
所以g′(x)>g′(1)=>0,
从而g(x)在(1,+∞)单调递增,
所以g(x)>g(1)=,
所以的取值范围为(,+∞).
【知识点】利用导数研究曲线上某点切线方程、利用导数研究函数的单调性、利用导数研究函数的极值
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