2023-2024学年广东省汕头市金山中学高二(上)期末数学试卷(含解析)
展开1.已知点B是点A(1,6,2)在坐标平面yOz内的射影,则OB=( )
A. (1,0,2)B. (1,0,0)C. (0,6,2)D. (1,6,0)
2.已知直线l:2x+3y−1=0的倾斜角为θ,则sin(π−θ)=( )
A. 2 1313B. −2 1313C. 23D. −23
3.圆C:(x−1)2+(y−1)2=2关于直线l:y=x−1对称后的圆的方程为( )
A. (x−2)2+y2=2B. (x+2)2+y2=2
C. x2+(y−2)2=2D. x2+(y+2)2=2
4.命题p:方程x25−m+y2m−1=1表示焦点在y轴上的椭圆,则使命题p成立的充分必要条件是( )
A. 4
A. 12B. 3C. −2D. −13
6.已知两圆x2+y2+4ax+4a2−4=0和x2+y2−2by+b2−1=0恰有三条公切线,若a∈R,b∈R,且ab≠0,则1a2+1b2的最小值为( )
A. 3B. 1C. 49D. 19
7.已知双曲线E:x2a2−y27=1的左、右焦点分别是F1,F2,直线l不过F1点,且与左支交于P,Q两点,△F2PQ的周长是△F1PQ的4倍且两个三角形周长之和为20,则E的离心率为( )
A. 32B. 43C. 54D. 65
8.已知数列{an}满足a1=12,a4=18且an+1an+an−1an=2an+1an−1(n≥2),若bn=anan+1,数列{bn}的前n项和为Tn,则T2024( )
A. 20238096B. 20232024C. 20242025D. 5062025
二、多选题:本题共4小题,共20分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求。
9.下面四个结论正确的是( )
A. 空间向量a,b(a≠0,b≠0),若a⊥b,则a⋅b=0
B. 若对平面中任意一点O,有 OP=13OA+23OB 则P,A,B三点共线.
C. 已知{a,b,c}是空间的一个基底,若m=a+c,则{a,b,m}也是空间的一个基底.
D. 任意向量a,b,c,满足(a⋅b)⋅c=a⋅(b⋅c).
10.已知等差数列{an}的前n项和Sn=kn2+16n+k+1,则下列选项正确的是( )
A. k=−1B. an=17−2n
C. 当Sn取得最大值时n=8D. 当Sn取得最大值时n=9
11.已知a>0,b>0,直线l1:x+(a−4)y+1=0,l2:2bx+y−2=0,且l1⊥l2,则( )
A. 0
A. P为椭圆上一点,线段PF1中点为Q,则PF1+2OQa为定值
B. 直线y=kx与椭圆交于R,S两点,A是椭圆上异与R,S的点,且kAR、kAS均存在,则kAR⋅kAS=1−e2
C. 若椭圆上存在一点M使∠F1MF2=2π3,则椭圆离心率的取值范围是[ 32,1)
D. 四边形ABCD为椭圆内接矩形,则其面积最大值为2ab
三、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分。
13.已知方程x2+y2+kx−2y−k2=0表示的圆中,当圆面积最小时,此时k= ______.
14.已知抛物线y2=2px(p>0)的顶点为O,且过点A,B.若△OAB是边长为4 3的等边三角形,则p= .
15.设数列{an}满足5a1+52a2+53a3+⋯5nan=n,若bn=14lg25an⋅lg25an+1,则{bn}的前99项和为______.
16.正四面体ABCD的棱长为12,点P是该正四面体内切球球面上的动点,当PA⋅PD取得最小值时,点P到AD的距离为______.
四、解答题:本题共6小题,共70分。解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤。
17.(本小题10分)
在正项等比数列{an}中,a1=4,a4=a3+2a2.
(1)求{an}的通项公式;
(2)若bn=lg2an,证明{bn}是等差数列,并求{bn}的前n项和Sn.
18.(本小题12分)
已知△ABC中角A,B,C所对的边分别为a,b,c,设其面积为S,Sa2+b2−c2=− 34.
(1)求角C;
(2)若c=2 14,点D在边AB上,若CD是∠C的平分线,且CD=1,求S.
19.(本小题12分)
已知定义域为R的函数f(x)=b−2x2x+a是奇函数.
(1)求a,b的值;
(2)直接写出该函数在定义域中的单调性(不需要证明),若对于任意t∈R,不等式f(t2−2t)+f(2t2−k)<0恒成立,求k的范围.
20.(本小题12分)
如图,在四棱锥P−ABCD中,底面四边形ABCD为菱形,PE//平面ABCD,过PE的平面交平面ABCD于BD,PE=BD=PB=2.
(1)证明:PC//平面ADE;
(2)若平面BDEP⊥平面ABCD,∠PBD=60°,四棱锥P−ABCD的体积为2 3,求平面PBC与平面AEP夹角的余弦值.
21.(本小题12分)
已知函数y=f(x)的图象经过坐标原点,且f(x)=x2−x+b,数列{an}的前n项和Sn=f(n)(n∈N*)
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若数列{bn}满足an+1g3n=lg3bn,求数列{bn}的前n项和Tn;
(3)令dn=an+22,若∁n=3dn−λ(−2)n(λ为非零整数,n∈N*),试确定λ的值,使得对任意n∈N*,都有cn+1>∁n成立.
22.(本小题12分)
已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的右焦点为F,离心率为12,点A( 33,− 112)在椭圆C上.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)过点T(2a,0)作直线l1(直线l1的斜率不为0)与椭圆C相交于M,N两点,过焦点F作与直线l1的倾斜角互补的直线l2,与椭圆C相交于P,Q两点,求|PF|⋅|QF||TM|⋅|TN|的值.
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解:根据题意点A(1,6,2)在坐标平面yOz内的射影为B(0,6,2),
所以OB=(0,6,2).
故选:C.
根据空间直角坐标系中点在坐标平面的投影确定点B坐标再表示向量即可.
本题主要考查空间中点的坐标,属于基础题.
2.【答案】A
【解析】解:因为直线l的斜率为−23,
倾斜角为θ,则θ∈[0,π),
则tanθ=−23,所以θ∈(π2,π),
所以sinθcsθ=−23sin2θ+cs2θ=1,解得:sinθ=2 1313,
sin(π−θ)=sinθ=2 1313.
故选:A.
首先确定tanθ=−23,再根据同角三角函数基本关系式,即可求解.
本题考查直线的倾斜角的求法及诱导公式的应用,属于基础题.
3.【答案】A
【解析】解:圆C:(x−1)2+(y−1)2=2,则圆心C(1,1),半径r= 2,
设圆心C(1,1)关于直线l:y=x−1对称的点为C′(a,b),
则b−1a−1=−1b+12=a+12−1,
解得a=2,b=0.
∴圆C关于直线l:y=x−1对称的圆的方程为(x−2)2+y2=2.
故选:A.
由圆方程求出圆心和半径,再求出圆心关于直线的对称点的坐标,即可求出对称圆的方程.
本题考查了关于点、直线对称的圆的方程,是基础题.
4.【答案】B
【解析】解:若命题p为真命题,则方程x25−m+y2m−1=1表示焦点在y轴上的椭圆,
所以,m−1>5−m5−m>0,解得3
求出当命题p为真命题时实数m的取值范围,再结合充要条件的定义可得出结论.
本题主要考查椭圆的性质和计算能力,属于基础题.
5.【答案】C
【解析】解:因为a1=12,an+1=1+an1−an(n∈N*),
所以a2=1+a11−a1=1+121−12=3,
a3=1+a21−a2=1+31−3=−2,
a4=1+a31−a3=1−21+2=−13,
a5=1+a41−a4=1−131+13=12,
a6=1+a51−a5=1+121−12=3,
所以数列{an}是周期为4的周期数列,
所以a2023=a505×4+3=a3=−2.
故选:C.
根据数列的递推式可得a2=3,a3=−2,a4=−13,a5=12,a6=3,即数列{an}是周期为4的周期数列,即可得出答案.
本题考查数列的递推式,考查转化思想,逻辑推理能力和运算能力,属于中档题.
6.【答案】B
【解析】解:两圆的标准方程为(x+2a)2+y2=4和x2+(y−b)2=1,
圆心为(−2a,0),和(0,b),半径分别为2,1,
若两圆恰有三条公切线,
则等价为两圆外切,
则满足圆心距 (−2a)2+b2=2+1=3,
即4a2+b2=9,
则49a2+19b2=1,
则1a2+1b2=(1a2+1b2)(49a2+19b2)=49+19+49a2b2+19b2a2≥59+2 4a29b2⋅b29a2=59+49=1,
故选:B.
求出两圆的标准方程,结合两圆有三条公切线,得到两圆相外切,结合圆外切的等价条件,求出a,b的关系,结合基本不等式的性质进行求解即可.
本题主要考查两圆位置关系的应用,结合公切线条数,得到两圆外切,求出a,b的关系,结合基本不等式的性质进行求解是解决本题的关键.
7.【答案】B
【解析】解:设△F1PQ的周长为C1,△F2PQ的周长为C2,
由题意可得C1+C2=20C2=4C1,解得C1=4,C2=16,
因为C1=|F1P|+|PQ|+|F1Q|,C2=|F2P|+|PQ|+|F2Q|,
所以C2−C1=|F2P|−|F1P|+|F2Q|−|F1Q|=4a=12,所以a=3,
又a2+7=c2,解得c=4(舍去负值),
所以离心率e=ca=43.
故选:B.
设△F1PQ,△F2PQ的周长为C1,C2,然后根据已知条件结合双曲线的定义求解出a的值,则c的值可求,故离心率可求.
本题考查双曲线的几何性质,方程思想,属中档题.
8.【答案】D
【解析】解:∵an+1an+an−1an=2an+1an−1(n≥2),
∴1an−1+1an+1=2⋅1an,∴数列{1an}是等差数列,
∵a1=12,a4=18,∴1a1=2,1a4=8,
∴数列{1an}的公差d=2,
∴1an=2+2(n−1)=2n,即an=12n,
故bn=anan+1=12n⋅12(n+1)=14⋅(1n−1n+1),
∴Tn=(b1+b2+b3+⋯+bn)=14(1−12+12−13+13−14+⋯+1n−1n+1)=14(1−1n+1)=14⋅nn+1,
∴T2024=14⋅20242025=5062025.
故选:D.
由an+1an+an−1an=2an+1an−1(n≥2)可得数列{1an}是等差数列,进而可得数列{an}的通项公式,故可得数列{bn}的通项公式,进而通过裂项相消法得到数列{bn}的前n项和Tn,最后代入得到T2024.
本题考查了裂项相消求和,属于中档题.
9.【答案】ABC
【解析】解:对于A选项,空间向量a,b(a≠0,b≠0),若a⊥b,整理得:a⋅b=|a|⋅|b|csπ2=0,所以a,b夹角为π2,故A正确;
对于B选项,13+23=1,所以P,A,B三点共线,故B正确;
对于C选项,{a,b,c}是空间的一个基底,则不存在t,s使得c=ta+sb,
设m=xa+yb,即a+c=xa+yb,即c=(x−1)a+yb,此方程无解,
故m,a,b不共面,由于m=a+c,则{a,b,m}={a,b,a+c}也是空间的一个基底,故C正确;
对于D选项,不妨设a=(1,3),b=(0,1),c=(1,2),
则a⋅b=(1,3)⋅(0,1)=3,(a⋅b)⋅c=3⋅(1,2)=(3,6),b⋅c=(0,1)⋅(1,2)=2,a⋅(b⋅c)=2⋅(1,3)=(2,6),
此时(a⋅b)⋅c≠a⋅(b⋅c),故D错误.
故选:ABC.
根据空间向量的基本概念,即可判断选项.
本题考查空间向量的基本概念相关知识,主要考查学生的运算能力,属于基础题.
10.【答案】ABC
【解析】解:设公差为d,则Sn=na1+n(n−1)2d=d2n2+(a1−d2)n,
所以k=d216=a1−d2k+1=0,
解得k=−1d=−2a1=15,故A正确;
an=a1+(n−1)d=−2n+17,故B正确;
Sn=−n2+16n=−(n−8)2+64,所以当n=8时,Sn最大,故C正确,D错.
故选:ABC.
A选项,根据等差数列的求和公式列方程得到k=−1d=−2a1=15;B选项,根据等差数列的通项公式判断;CD选项,根据等差数列的求和公式和二次函数单调性判断.
本题主要考查了等差数列的前n项和公式,属于中档题.
11.【答案】ABD
【解析】解:由l1⊥l2,得2b+a−4=0,即a+2b=4,
a>0,b>0,则a+2b=4≥2 2ab,当且仅当a=2b,即a=2,b=1时等号成立,
所以0
当且仅当a=2b,即a=2,b=1时等号成立,所以有a2+4b2≥8,B选项成立;
由a+2b=4,有a=4−2b,a>0,b>0,则0a2+b2=(4−2b)2+b2=5b2−16b+16,
对称轴为b=85时,由二次函数的性质可知,
a2+b2有最小值165,C选项错误;
由a+2b=4,有(a+1)+2b=5,
1a+1+12b=15(1a+1+12b)[(a+1)+2b]=15(2+2ba+1+a+12b)≥15(2+2 2ba+1⋅a+12b)=45,
当且仅当2ba+1=a+12b,即a=32,b=54时等号成立,D选项正确.
故选:ABD.
由l1⊥l2,得a+2b=4,利用基本不等式和二次函数的性质,判断各选项中的不等式是否成立.
本题主要考查不等式及其应用,属于中档题.
12.【答案】ACD
【解析】解:对A选项,∵P为椭圆上一点,线段PF1中点为Q,又O为F1F2的中点,
∴PF2=2OQ,
∴PF1+2OQ2=PF1+PF22=2a2=a为定值,∴A选项正确;
对B选项,∵直线y=kx与椭圆交于R,S,
设R(x,y),∴S(−x,−y),∴x2a2+y2b2=1①,设A(x0,y0),则x02a2+y02b2=1②,
②−①得x02−x2a2+y02−y2b2=0,∴y02−y2x02−x2=−b2a2,
∴kAR⋅kAS=y0−yx0−x⋅y0+yx0+x=y02−y2x02−x2=−b2a2=−a2−c2a2=e2−1,∴B选项错误.
对C选项,若椭圆上存在一点M使∠F1MF2=2π3,则∠F1MF2的最大角2θ≥2π3,
∴θ≥π3,又θ<π2,
∴sinθ≥ 32,∴ca≥ 32,即e≥ 32,又e∈(0,1),
∴e∈[ 32,1),∴C选项正确;
对D选项,设椭圆内接矩形在第一象限的顶点为(m,n),则m2a2+n2b2=1,
∴1≥2mnab,当且仅当ma=nb时,等号成立,
∴2mn≤ab,
∴椭圆内接矩形ABCD面积为4mn≤2ab,∴D选项正确.
故选:ACD.
根据椭圆的几何性质针对各个选项分别求解即可.
本题考查椭圆的几何性质,属中档题.
13.【答案】0
【解析】解:由x2+y2+kx−2y−k2=0,得(x+k2)2+(y−1)2=5k24+1,
易知当k=0,圆的半径最小,即圆的面积最小.
故答案为:0.
根据圆的半径最小时圆的面积最小,然后考查圆的半径即可.
本题主要考查圆的一般方程,属于基础题.
14.【答案】1
【解析】解:设A(x1,y1),B(x2,y2),
△OAB是等边三角形,
则|AO|=|BO|,即x12+y12=x22+y22,
∵点A,B在抛物线y2=2px(p>0),
∴2px1=y12,2px2=y22,
∴x12+2px1=x22+2px2,
∴(x1−x2)(x1+x2+2p)=0,
∵x1>0,x2>0,
∴x1−x2=0,即x1=x2,
∴|y2|=|y1|,
∴A,B关于x轴对称,
即∠AOx=30°,
∴y1x1=tan30°= 33,
∵y12=2px1,
∴y1=2 3p,
∴|AB|=2|y1|=4 3p=4 3,解得p=1.
故答案为:1.
根据已知条件,推出A,B关于x轴对称,再结合∠AOx=30°,即可求解.
本题主要考查抛物线的性质,考查转化能力,属于中档题.
15.【答案】0.99
【解析】解:∵5a1+52a2+53a3+⋯+5nan=n,
∴当n≥2时,5a1+52a2+53a3+⋯+5n−1an−1=n−1,
两式相减得:5nan=1,即an=15n,
当n=1时,a1=15也适用,
∴an=15n,bn=14lg25anlg25an+1=1n(n+1)=1n−1n+1,
∴S99=b1+b2+b3+⋯+b99=1−12+12−13+⋯+199−1100=1−1100=99100.
故答案为:0.99.
先根据前n项和与通项的关系得an=15n,然后求得bn=1n(n+1)=1n−1n+1,再根据裂项相消求和法求解即可得答案.
本题考查了数列递推关系、裂项相消求和法,考查了推理能力与计算能力,属于基础题.
16.【答案】3 2− 6
【解析】解:由正四面体ABCD的棱长为12,则其高为h=4 6,
则其体积为V=13×12×12×12× 32×4 6=144 2,
设正四面体ABCD内切球的半径为r,
则V=4×13×12×12×12× 32×r=144 2,解得r= 6,
如图,取AD的中点为E,
则PA⋅PD=(PE+EA)⋅(PE+ED)=PE2+PE⋅(EA+ED)+EA⋅ED=PE2−36,
显然,当PE的长度最小时,PA⋅PD取得最小值,
设正四面体内切球的球心为O,可求得OA=h−r=3 6,
则球心O到点E的距离d= OA2−AE2=3 2,
所以内切球上的点P到点E的最小距离为d−r=3 2− 6,
即当PA⋅PD取得最小值时,点P到AD的距离为3 2− 6.
故答案为:3 2− 6.
先根据正四面体的体积求出内切球的半径,取AD的中点为E,再根据数量积得到PA⋅PD=PE2−36,可得当PE的长度最小时,PA⋅PD取得最小值,再求出球心O到点E的距离d,从而可得点P到AD的距离为d−r,进而求解即可.
本题主要考查了几何体的内切球问题,考查了向量的数量积运算,属于中档题.
17.【答案】解:(1)设{an}的公比为q(q>0),由a4=a3+2a2,得q2−q−2=0,
解得q=2或q=−1(舍去),
∵a1=4,∴an=a1⋅qn−1=4×2n−1=2n+1;
证明:(2)由(1)可知,bn=lg2an=lg22n+1=n+1,则bn+1−bn=n+2−(n+1)=1.
∵b1=2≠0,∴{bn}是以2为首项,1为公差的等差数列,
故Sn=nb1+n(n−1)d2=2n+n(n−1)2=n2+3n2.
【解析】(1)设{an}的公比为q(q>0),然后根据题意列方程可求出q,从而可求出an;
(2)由(1)可得bn=n+1,从而可证得{bn}是以2为首项,1为公差的等差数列,进而可求出Sn.
本题考查等比数列的通项公式与等差数列的前n项和,考查运算求解能力,是中档题.
18.【答案】解:(1)由题意可知,12absinCa2+b2−c2=sinC4csC=tanC4=− 34,解得tanC=− 3,
因为C∈(0,π),
所以C=2π3;
(2)△ABC中,c2=a2+b2−2abcsC,
∴a2+b2+ab=56,①
又S△ACD+S△BCD=S△ABC,∴12×1×b× 32+12×1×a× 32=12ab× 32,即a+b=ab,②
联立①②得a2b2−ab=56,
∴ab=8.∴S=12absin2π3=2 3.
【解析】(1)利用三角形面积公式和余弦定理可求角C;
(2)利用余弦定理和角平分线的性质建立方程组,结合面积公式可得答案.
本题主要考查解三角形,考查转化能力,属于中档题.
19.【答案】解:(1)因为定义域为R的函数f(x)=b−2x2x+a是奇函数,
所以f(0)=b−11+a=0,解得b=1,即f(x)=1−2x2x+a,
又由f(−1)=−f(1),可得1−2−12−1+a=1−2121+a,解得a=1,
所以f(x)=1−2x2x+1,
经检验a=1,b=1,符合题意,所以a=1,b=1.
(2)由(1)知,f(x)=1−2x2x+1=22x+1−1,可得函数f(x)为单调递减函数,
对于任意t∈R,不等式f(t2−2t)+f(2t2−k)<0恒成立,
因为函数f(x)为奇函数,可得f(t2−2t)<−f(2t2−k)=f(k−2t2),
又因为函数f(x)为单调递减函数,可得t2−2t>k−2t2,即k<3t2−2t恒成立,
又由3t2−2t=3(t−13)2−13≥−13,所以k<−13,
所以实数k的取值范围为(−∞,−13).
【解析】(1)由f(x)是定义在R上奇函数可得f(0)=0,计算可得b=1,根据奇函数对称性,代入特殊值计算可得a=1,最后检验可得;
(2)根据函数单调性建立不等式计算即可.
本题主要考查了奇函数定义的应用,还考查了函数的单调性及奇偶性在不等式求解中的应用,属于中档题.
20.【答案】(1)证明:因为PE//平面ABCD,过PE的平面PEDB交平面ABCD于BD,
即PE⊂平面PEDB,平面PEDB∩平面ABCD=BD,
所以PE//BD,又PE=BD,所以四边形BDEP为平行四边形,
所以PB//DE,
又DE⊂平面ADE,PB⊄平面ADE,所以PB//平面ADE,
四边形ABCD为菱形,则BC//AD,AD⊂平面ADE,BC⊄平面ADE,
故BC//平面ADE,又BC∩PB=B,BC,PB⊂平面BCP,
所以平面BCP//平面ADE.
又PC⊂平面BCP,所以PC//平面ADE.
(2)解:由(1)知四边形BDEP为平行四边形,又PE=PB,所以四边形BDEP为菱形,
因为∠PBD=60°,所以△PBD为等边三角形.
连接AC交BD于O,连接PO,则AC⊥BD,PO⊥BD,
因为平面BDEP⊥平面ABCD,平面BDEP∩平面ABCD=BD,
又PO⊂平面BDEP,所以PO⊥平面ABCD,
因为AC⊂平面ABCD,所以PO⊥AC.
因为四棱锥P−ABCD的体积为2 3,即13×12BD⋅AC⋅OP=2 3,
又BD=PB=2,∠PBD=60°,所以OP= 3,所以AC=6,
以O为坐标原点,OA,OB,OP所在的直线分别为x轴,y轴,z轴,建立如图所示的空间直角坐标系,
则A(3,0,0),B(0,1,0),P(0,0, 3),E(0,−2, 3),C(−3,0,0),
所以PB=(0,1,− 3),CB=(3,1,0),EP=(0,2,0),PA=(3,0,− 3).
设平面PBC的一个法向量n=(x,y,z),则n⋅CB=3x+y=0n⋅PB=y− 3z=0,
令z= 3,则x=−1,y=3,所以n=(−1,3, 3),
设平面AEP的一个法向量m=(a,b,c),则m⋅EP=2b=0m⋅PA=3a− 3c=0,
令c= 3,解得a=1,b=0,所以m=(1,0, 3),
设平面PBC与平面AEP的夹角为θ,夹角范围是(0,π2],
所以csθ=|cs〈m,n〉|=|m⋅n||m|⋅|n|=22× 13= 1313,
所以平面PBC与平面AEP的夹角的余弦值为 1313.
【解析】(1)证明PB//DE,BC//AD,即可证明平面BCP//平面ADE,利用面面平行的性质定理,即可证明结论;
(2)先证明PO⊥平面ABCD,从而建立空间直角坐标系,求得相关点坐标,求出平面PBC与平面AEP的法向量,根据空间角的向量求法,即可求得答案.
本题考查了空间中的平行关系应用问题,也考查了空间角的计算问题,是中档题.
21.【答案】解:(1)由f(x)=x2−x+b(b∈R),
y=f(x)的图象过原点,即b=0,
则f(x)=x2−x,Sn=n2−n,
当n≥2时,an=Sn−Sn−1=2n−2,
又因为a1=S1=0适合an=2n−2
所以数列{an}的通项公式为an=2n−2(n∈N*);
(2)由an+lg3n=lg3bn得:bn=n⋅3an=n⋅32n−2,
所以Tn=b1+b2+b3+…+bn=30+2⋅32+3⋅34+…+n⋅32n−2①
所以9Tn=32+2⋅34+3⋅36+…+n⋅32n②
②−①得:8Tn=n⋅32n−(1+32+34+36++32n−2)=n⋅32n−32n−18
所以Tn=n⋅32n8−32n−164=(8n−1)32n+164,
(3)令dn=an+22=n,
故∁n=3n−λ(−2)n,
要使cn+1>∁n,恒成立,
即要cn+1−∁n=3n+1−λ(−2)n+1−3n+λ(−2)n=2×3n+3λ(−2)n恒成立,
即要(−1)n⋅λ>−(32)n−1,恒成立,
下面分n为奇数和n为偶数讨论,
当n为奇数时,即λ<(32)n−1恒成立,又(32)n−1最小值为1,∴λ<1
当n为偶数时,即λ>−(32)n−1恒成立,又−(32)n−1最大值为−32,∴λ>−32,
综上所述−32<λ<1,又λ为非零整数,
∴λ=−1时,使得对任意n∈N*,都有cn+1>∁n成立,
【解析】(1)首先利用代入法求出Sn的关系式,然后利用Sn与an的关系求an;
(2)利用对数知识求出bn,然后利用错位相减法求数列{bn}的前n项和;
(3)利用作差法,分析法可得,只要(−1)n⋅λ>−(32)n−1恒成立,下面分n为奇数和n为偶数讨论,根据函数的最值即可求出λ的范围,问题得以解决.
本题将数列与函数有机的结合在一起,综合考查了对数的运算、等差数列、等差数列的求和、错位相减法等知识点以及分析问题、综合解决问题的能力,属于难题.
22.【答案】解:(1)e=ca=12,可得a=2c,b= a2−c2= 4c2−c2= 3c,
可得椭圆方程为x24c2+y23c2=1,代入点A的坐标有112c2+1112c2=1,解得c=1,
故椭圆C的标准方程为x24+y23=1;
(2)a=2,点T为(4,0),F(1,0),
设点P,Q,M,N的坐标分别(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4),
直线l2的方程为y=k(x−1),直线l1的方程为y=−k(x−4),
联立直线l2与椭圆方程得x24+y23=1y=k(x−1),
消去y并整理得(4k2+3)x2−8k2x+4k2−12=0,
有x1+x2=8k24k2+3,x1x2=4k2−124k2+3,
联立直线l1与椭圆方程得x24+y23=1y=−k(x−4),
消去y并整理得,(4k2+3)x2−32k2x+64k212=0,
有x3+x4=32k24k2+3,x3x4=64k2−124k2+3,
|PF|⋅|QF||TM|⋅|TN|= 1+k2|x1−1|× 1+k2|x2−1| 1+(−k)2|x3−4|× 1+(−k)2|x4−4|=|x1−1|×|x2−1||x3−4|×|x4−4|
=|x1x2−(x1+x2)+1||x3x4−4(x3+x4)+16|
=|4k2−124k2+3−8k24k2+3+164k2−124k2+3−128k24k2+3+16|=|4k2−12−8k2+4k2+364k2−12−128k2+16(4k2+3)|=936=14,
故|PF|⋅|QF||TM|⋅|TN|的值为14.
【解析】(1)根据离心率可得椭圆方程为x24c2+y23c2=1,代入点坐标计算得到答案;
(2)设出点和直线方程,联立方程消元得到根与系数的关系,计算|PF|⋅|QF||TM|⋅|TN|=|x1−1|×|x2−1||x3−4|×|x4−4|,代入化简计算得到答案.
本题考査了求椭圆方程,椭圆中的定值问题,考査了数学运算能力,转化能力和综合应用能力,考查了方程思想及转化思想,属于难题.
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