2022-2023学年北京市顺义一中高二(上)期中数学试卷
展开1.(4分)直线l:x+y+1=0的倾斜角为( )
A.0B.C.D.
2.(4分)某中学高一年级有200名学生,高二年级有340名学生,高三年级有260名学生,为了了解该校高中学生完成作业情况,现用分层抽样的方法抽取一个容量为40的样本,则高二年级抽取的人数为( )
A.10B.13C.17D.26
3.(4分)已知椭圆上的一点P到椭圆一个焦点的距离为3,则P到另一个焦点的距离为( )
A.2B.3C.5D.7
4.(4分)已知直线l过点(0,1),且与直线x﹣2y+2=0垂直,则直线l的方程是( )
A.x+2y+1=0B.2x+y+1=0C.x+2y﹣1=0D.2x+y﹣1=0
5.(4分)在一个盒子中装有四个形状大小完全相同的球,球的编号分别为1,2,3,4,从盒子中随机取出两个球,所取球的编号分别记为m,n,则“m+n=5”的概率( )
A.B.C.D.
6.(4分)直线与圆C:x2+y2=4的位置关系是( )
A.相交B.相切C.相离D.都有可能
7.(4分)设a∈R,则“a=1”是“直线l1:ax+2y﹣1=0与直线l2:x+(a+1)y+=0平行”的( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
8.(4分)已知圆x2+y2=4与圆(x﹣3)2+(y﹣4)2=r2(r>0)外切,则r=( )
A.1B.2C.3D.4
9.(4分)在棱长为1的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,P是棱CC1上一动点,点O是面AC的中心,则的值为( )
A.1B.C.2D.不确定
10.(4分)已知点A(﹣1,0),B(2,0),动点M满足,记动点M的轨迹为曲线W,给出下列四个结论:
(1)曲线W为一个圆;
(2)曲线W上存在点D,使得D到点(1,1)的距离为6;
(3)直线l:kx﹣y+2k+1=0(k为常数),无论k为何值,直线l与曲线W恒有两个交点;
(4)曲线W上存在点F,使得F到点B与点(﹣2,0)的距离之和为8.
其中所有正确结论的序号是( )
A.1B.2C.3D.4
二、填空题(本大题共5小题,共25分)
11.(5分)圆C的方程为:x2+y2﹣4x+6y+4=0,则圆心C的坐标为 ,半径为 .
12.(5分)椭圆的长轴长是 ,离心率是 .
13.(5分)已知直线l的一个方向向量,且经过点(1,1),则直线l的方程为 .
14.(5分)一组数据3,4,5,6,7的方差是 ,若加入一个数a得到一组新数据,这组新数据与原数据相比方差不变,则a的一个取值为 .
15.(5分)已知正方体ABCD﹣A1B1C1D1的棱长为4,E为CD的中点,点P在正方体的表面上运动,且满足平面AA1P⊥平面BB1E,给出下列四个结论:
①△AA1P的面积的最大值为;
②满足使△AA1P的面积为8的点P有且只有两个;
③点P可以是CC1的中点;
④线段A1P的最大值为6.
其中所有正确结论的序号是 .
三、解答题(本大题共6小题,共85分.解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)
16.已知圆心坐标为(1,2)的圆C与x轴相切.
(1)求圆C的方程;
(2)设直线l:x+y﹣m=0与圆C交于A,B两点,从条件①、条件②中选择一个作为已知,求m的值.
条件①:|AB|=2;条件②:∠ACB=120°.
17.如图,四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1的底面ABCD为正方形,DD1⊥平面ABCD,AA1=2,AB=1,点E在CC1上,且C1E=3EC.
(1)求证:A1C⊥DE;
(2)求直线DD1与平面BDE所成角的正弦值;
(3)求二面角E﹣BD﹣A的平面角的余弦值.
18.已知椭圆.
(1)求直线y=x﹣1被椭圆E截得的弦长;
(2)若直线y=kx+2与椭圆E相切,求实数k的值.
19.为方便A,B两地区的乘客早晚高峰通勤出行,某公交集团新开通一条快速直达专线.该线路运营一段时间后,为了解乘客对该线路的满意程度,从A,B两地区分别随机抽样调查了100名乘客,将乘客对该线路的满意程度评分分成5组:[50,60),[60,70),[70,80),[80,90),[90,100],整理得到如下频率分布直方图:
根据乘客满意程度评分,将乘客的满意程度分为三个等级:
(1)直接写出a的值,并估算A地区乘客满意程度评分的中位数;
(2)从A地区与B地区各随机抽取一名乘客,记事件C为抽取的两名乘客中,一名乘客的满意程度等级为“非常满意”且另一名乘客的满意程度等级为“满意”,假设两地区乘客的评分相互独立,以频率估计概率,求事件C的概率;
(3)设μ1为从A地区随机抽出的这100名乘客的满意程度评分的平均数,μ2为从B地区随机抽出的这100名乘客的满意程度评分的平均数,μ为从A,B两地区随机抽出的这200名乘客的满意程度评分的平均数,试比较μ1,μ2,μ的大小.(不需要过程)
20.如图,在四棱锥A﹣BCDE中,AB=AC=CD=2BE=4,BE∥CD,CD⊥CB,AB⊥AC.O为BC中点,且AO⊥平面BCDE.
(1)求点B到平面ADE的距离;
(2)线段AC上是否存在一点Q,使OQ∥平面ADE?如果不存在,请说明理由;如果存在,求的值.
21.已知椭圆长轴的两个端点分别为A(﹣2,0),B(2,0),离心率为.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)P为椭圆C上异于A,B的动点,直线AP,PB分别交直线x=﹣6于M,N两点,连接NA并延长交椭圆C于点Q.
(ⅰ)求证:直线AP,AN的斜率之积为定值;
(ⅱ)判断M,B,Q三点是否共线,并说明理由.
2022-2023学年北京市顺义一中高二(上)期中数学试卷
参考答案与试题解析
一、单选题(本大题共10小题,共40分.在每小题列出的选项中,选出符合题目的一项)
1.(4分)直线l:x+y+1=0的倾斜角为( )
A.0B.C.D.
【分析】直接利用直线的方程求出直线的倾斜角和斜率.
【解答】解:直线l:x+y+1=0的斜率为k=﹣1,即tanθ=﹣1,
所以倾斜角为.
故选:D.
【点评】本题考查的知识要点:直线的倾斜角和斜率的关系,主要考查学生的运算能力和数学思维能力,属于基础题.
2.(4分)某中学高一年级有200名学生,高二年级有340名学生,高三年级有260名学生,为了了解该校高中学生完成作业情况,现用分层抽样的方法抽取一个容量为40的样本,则高二年级抽取的人数为( )
A.10B.13C.17D.26
【分析】根据题意可确定抽样比例,再根据高二人数可解.
【解答】解:因为某中学高一年级有200名学生,高二年级有340名学生,高三年级有260名学生,则总体容量为800,
则抽样比例为,
则高二年级抽取的人数为340×=17,
故选:C.
【点评】本题考查分层抽样相关知识,属于基础题.
3.(4分)已知椭圆上的一点P到椭圆一个焦点的距离为3,则P到另一个焦点的距离为( )
A.2B.3C.5D.7
【分析】根据题意,由椭圆的标准方程分析可得a的值,由椭圆的定义分析可得P到椭圆的两个焦点距离之和为2a=10,计算即可得答案.
【解答】解:根据题意,设椭圆的两个焦点为F1、F2,
椭圆的方程为圆,其中a==5,
若P为椭圆上一点,则有|PF1|+|PF2|=2a=10,
又由P到椭圆一个焦点的距离为3,则P到另一个焦点的距离为2a﹣3=7;
故选:D.
【点评】本题考查椭圆的几何性质以及椭圆的定义,关键是由椭圆的标准方程求出a的值.
4.(4分)已知直线l过点(0,1),且与直线x﹣2y+2=0垂直,则直线l的方程是( )
A.x+2y+1=0B.2x+y+1=0C.x+2y﹣1=0D.2x+y﹣1=0
【分析】根据题意,设直线l的方程为2x+y+m=0,将(0,1)代入其中,求出m的值,即可得答案.
【解答】解:根据题意,直线l直线x﹣2y+2=0垂直,设直线l的方程为2x+y+m=0,
又由直线l过点(0,1),则有1+m=0,则m=﹣1,
故直线l的方程为2x+y﹣1=0,
故选:D.
【点评】本题考查直线垂直与直线一般式方程的关系,涉及直线方程的求法,属于基础题.
5.(4分)在一个盒子中装有四个形状大小完全相同的球,球的编号分别为1,2,3,4,从盒子中随机取出两个球,所取球的编号分别记为m,n,则“m+n=5”的概率( )
A.B.C.D.
【分析】求出所有的取法种数,用列举法求得取出的球的编号之和等于5的取法种数,计算所求的概率值.
【解答】解:因为所有的取法共有4×3=12种,
取出的球的编号(m,n)之和等于5的取法有(1,4)、(2,3)、(3,2),(4,1)共4种,
所以取出的球的编号之和m+n=5的概率为P==.
故选:C.
【点评】本题考查了列举法求古典概型概率问题,是基础题.
6.(4分)直线与圆C:x2+y2=4的位置关系是( )
A.相交B.相切C.相离D.都有可能
【分析】求出圆心到直线的距离,然后与半径作比较即可.
【解答】解:圆C:x2+y2=4的圆心为(0,0),半径为2,
所以圆心到直线的距离为=2,与半径相等,
所以直线与圆C:x2+y2=4的位置关系是相切.
故选:B.
【点评】本题主要考查直线和圆的位置关系的判断,根据直线和圆相切的等价条件是解决本题的关键.
7.(4分)设a∈R,则“a=1”是“直线l1:ax+2y﹣1=0与直线l2:x+(a+1)y+=0平行”的( )
A.充分不必要条件
B.必要不充分条件
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
【分析】直接利用两直线平行的充要条件建立方程,进一步确定a的值,最后判定充分条件和必要条件.
【解答】解:当a=1时,直线l1:x+2y﹣1=0与直线l2:x+2y+=0平行,
当直线l1:ax+2y﹣1=0与直线l2:x+(a+1)y+=0平行,故a(a+1)﹣2=0,整理得a2+a﹣2=0,解得a=1或﹣2,当a=﹣2时,两直线重合,故a=1.
所以“a=1”是“直线l1:ax+2y﹣1=0与直线l2:x+(a+1)y+=0平行”的充要条件.
故选:C.
【点评】本题考查的知识要点:两直线平行的充要条件,主要考查学生的运算能力和数学思维能力,属于基础题.
8.(4分)已知圆x2+y2=4与圆(x﹣3)2+(y﹣4)2=r2(r>0)外切,则r=( )
A.1B.2C.3D.4
【分析】由两圆外切,两圆心距等于两圆半径之和即可求出结果.
【解答】解:因为x2+y2=4圆心坐标为(0,0),半径为2,
圆(x﹣3)2+(y﹣4)2=r2(r>0)圆心坐标(3,4),半径为r,
由两圆外切可得2+r==5,所以r=3.
故选:C.
【点评】本题主要考查圆与圆位置关系,属于基础题型.
9.(4分)在棱长为1的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,P是棱CC1上一动点,点O是面AC的中心,则的值为( )
A.1B.C.2D.不确定
【分析】建立适当的空间直角坐标系,求出,的坐标,再由数量积的坐标运算求解.
【解答】解:建立如图所示空间直角坐标系,
则A(1,0,0),P(0,1,x)(0≤x≤1),O(,,0),
∴=(﹣1,1,x)(0≤x≤1),=(﹣,,0),
∴=﹣1×(﹣)+1×=1.
故选:A.
【点评】本题考查空间向量的坐标运算及数量积运算,考查运算求解能力,是基础题.
10.(4分)已知点A(﹣1,0),B(2,0),动点M满足,记动点M的轨迹为曲线W,给出下列四个结论:
(1)曲线W为一个圆;
(2)曲线W上存在点D,使得D到点(1,1)的距离为6;
(3)直线l:kx﹣y+2k+1=0(k为常数),无论k为何值,直线l与曲线W恒有两个交点;
(4)曲线W上存在点F,使得F到点B与点(﹣2,0)的距离之和为8.
其中所有正确结论的序号是( )
A.1B.2C.3D.4
【分析】设M(x,y),根据M满足,利用两点间距离公式化简整理,即可判断(1)是否正确;由(1)可知,圆上的点D到(1,1)的距离的范围为[﹣2,+2],进而可判断②是否正确;确定直线过的定点,判断定点与圆的位置,即可判断(3)是否正确;由椭圆的定义,可知F在椭圆上,再根据椭圆与曲线W的位置关系,即可判断(4)是否正确.
【解答】解:(1)设M(x,y),因为M满足,所以=,
整理可得:x2+y2+4x=0,即(x+2)2+y2=4,曲线W为一个圆,所以(1)正确;
(2)由(1)可知,点(1,1)在圆(x+2)2+y2=4的外部,因为(1,1)到圆心(﹣2,0)的距离d==,半径为2,所以圆上的点D到(1,1)的距离的范围为[﹣2,+2],而6∉[﹣2,+2],所以(2)不正确;
(3)直线l:kx﹣y+2k+1=0(k为常数),则y﹣1=k(x+2),则直线过定点Q(﹣2,1),且点在圆(x+2)2+y2=4内,则无论k为何值,直线l与曲线W恒有两个交点,所以(3)正确;
(4)假设存在这样的点F,使得F到点B与点(﹣2,0)的距离之和为8,则F在以点B与点(﹣2,0)为焦点,实轴长为8的椭圆上,即F在椭圆上,易知椭圆与曲线W:(x+2)2+y2=4有交点,故曲线W上存在点F,使得F到点B与点(﹣2,0)的距离之和为8;所以(4)正确.
故选:C.
【点评】本题考查了圆、椭圆方程的求法,考查了直线与曲线的位置关系,是中档题.
二、填空题(本大题共5小题,共25分)
11.(5分)圆C的方程为:x2+y2﹣4x+6y+4=0,则圆心C的坐标为 (2,﹣3) ,半径为 3 .
【分析】首先把圆的一般式转换为标准式,进一步求出圆的圆心和半径.
【解答】解:圆C的方程为:x2+y2﹣4x+6y+4=0,整理得(x﹣2)2+(y+3)2=9.
故该圆的圆心为(2,﹣3),半径为3.
故答案为:(2,﹣3);3.
【点评】本题考查的知识要点:圆的一般式和标准式之间的转换,主要考查学生的运算能力和数学思维能力,属于基础题.
12.(5分)椭圆的长轴长是 6 ,离心率是 .
【分析】直接利用椭圆的标准方程求解a,b,c,然后求解离心率即可.
【解答】解:椭圆,可得a=3,b=2,则c=,所以2a=6,e==.
故答案为:6;.
【点评】本题考查椭圆的简单性质的应用,是基本知识的考查.
13.(5分)已知直线l的一个方向向量,且经过点(1,1),则直线l的方程为 3x﹣y﹣2=0 .
【分析】根据直线l的一个方向向量,求出直线l的斜率,再由l经过点(1,1)得到l的方程.
【解答】解:经过点(1,1)的直线l的一个方向向量,则直线l的斜率为=3,
故直线l的方程为y﹣1=3(x﹣1),即3x﹣y﹣2=0.
故答案为:3x﹣y﹣2=0.
【点评】本题主要考查直线的点斜式方程和一般方程,求出斜率是解题的关键,属于基础题.
14.(5分)一组数据3,4,5,6,7的方差是 2 ,若加入一个数a得到一组新数据,这组新数据与原数据相比方差不变,则a的一个取值为 或 .
【分析】直接利用方差公式能求出这组数据的方差;求出新的一组数据的平均值,再根据方差公式列方程能求出a的一个值.
【解答】解:一组数据3,4,5,6,7的平均数是:=5,
则这组数据3,4,5,6,7的方差是:
=2,
加入一个数a得到一组新数据,这组新数据的平均数为=,
方差为=2,
解得a=.
故答案为:2;或.
【点评】本题考查平均数、方差等基础知识,考查运算求解能力,是基础题.
15.(5分)已知正方体ABCD﹣A1B1C1D1的棱长为4,E为CD的中点,点P在正方体的表面上运动,且满足平面AA1P⊥平面BB1E,给出下列四个结论:
①△AA1P的面积的最大值为;
②满足使△AA1P的面积为8的点P有且只有两个;
③点P可以是CC1的中点;
④线段A1P的最大值为6.
其中所有正确结论的序号是 ①②④ .
【分析】先找出P的运动轨迹,再结合图像逐项分析,即可得解.
【解答】解:设H、G分别为BC、B1C1的中点,连接AH,HG,GA1,
在正方形ABCD中,易证△ABH≅△BCE,
所以AH⊥BE,
在正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,AA1⊥平面ABCD,BE⊂平面ABCD,所以AA1⊥BE,
又AH∩AA1=A,AH,AA1⊂平面AHGA1,所以BE⊥平面AHGA1,
又BE⊂平面BB1E,
所以平面AHGA1⊥平面BB1E,
又平面AA1P⊥平面BB1E,所以平面AHGA1即为平面AA1P,
又点P在正方体的表面上运动,
故点P在矩形A→H→G→A(除线段AA1)上运动,
又,
对于①,由图可知,当P在线段GH上时,此时△AA1P面积最大,最大值为,故①正确;
对于②,若,则P在AH或A1G上,当AP=4或A1P=4时,△AA1P的面积为8,故②正确;
对于③,由图易知,点P不可能在线段CC1,故③错误;
对于④,由图易知,当P与H重合时,此时A1P长度最大,最大值为,故④正确;
故答案为:①②④.
【点评】本题考查了立体几何的综合应用,属于中档题.
三、解答题(本大题共6小题,共85分.解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)
16.已知圆心坐标为(1,2)的圆C与x轴相切.
(1)求圆C的方程;
(2)设直线l:x+y﹣m=0与圆C交于A,B两点,从条件①、条件②中选择一个作为已知,求m的值.
条件①:|AB|=2;条件②:∠ACB=120°.
【分析】(1)由圆心坐标为(1,2),且圆与x轴相切,所以圆心到x轴的距离即半径,写出圆的标准方程.
(2)若选①,由弦长,半径,弦心距之间的关系,得弦心距为1,用点到直线的距离公式解出m;
若选②,由圆心角为120°解等腰三角形,得弦心距为1,用点到直线的距离公式解出m.
【解答】解:(1)圆心坐标为(1,2),因为圆与x轴相切,
所以圆心到x轴的距离等于半径,即r=2,
圆的方程为:(x﹣1)2+(y﹣2)2=4.
(2)若选条件①,设圆心到直线l的距离为d,因为|AB|=2,
则d=,
由点到直线的距离公式,,解得m=3,
若选条件②,设圆心到直线l的距离为d,由∠ACB=120°,
d=rcs60°=1,由点到直线的距离公式,,解得m=3.
【点评】本题主要考查直线和圆的位置关系,属于中档题.
17.如图,四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1的底面ABCD为正方形,DD1⊥平面ABCD,AA1=2,AB=1,点E在CC1上,且C1E=3EC.
(1)求证:A1C⊥DE;
(2)求直线DD1与平面BDE所成角的正弦值;
(3)求二面角E﹣BD﹣A的平面角的余弦值.
【分析】(1)以D为原点,DA所在直线为x轴,DC所在直线为y轴,DD1所在直线为z轴,建立空间直角坐标系,求出平面DBE的一个法向量,可得A1C⊥平面BDE,再由线面垂直的性质可得答案.
(2)求出平面DBE的一个法向量,利用向量法能求出直线DD1与平面BDE所成角的正弦值.
(3)求出平面ABD的一个法向量和平面DBE的一个法向量,利用向量法能求出平面BDE与平面ABD夹角的余弦值.
【解答】解:(1)证明:以D为原点,DA所在直线为x轴,DC所在直线为y轴,DD1所在直线为z轴,建立空间直角坐标系,
则B(2,2,0),E(0,2,1),D(0,0,0),A1(2,0,4),C(0,2,0),
∴=(0,2,1),=(﹣2,0,1),=(﹣2,2,﹣4),
设平面BDE的一个法向量为=(x,y,z),
则,令z=2,则=(1,﹣1,2),
∴A1C⊥平面BDE,DE⊂平面BDE,∴A1C⊥DE.
(2)D1(0,0,4),=(0,0,4),
由(1)平面DBE的一个法向量=(1,﹣1,2),
设直线DD1与平面BDE所成角的正弦值sinθ=|cs<,>|===.
(3)由已知为平面ABD的一个法向量,且=(0,0,4),
由(1)知平面DBE的一个法向量为=(1,﹣1,2),
∴cs<,>==,
由图得平面BDE与平面ABD夹角的余弦值为.
【点评】本题考查线面垂直的判断与性质、线面角的正弦值、二面角的余弦值等基础知识,考查运算求解能力,是中档题.
18.已知椭圆.
(1)求直线y=x﹣1被椭圆E截得的弦长;
(2)若直线y=kx+2与椭圆E相切,求实数k的值.
【分析】(1)设直线y=x﹣1与椭圆E相交于AB两点且A(x1,y1),B(x2,y2),联立方程组可得x1+x2=,x1x2=﹣,利用弦长公式可求|AB|;
(2)联立方程可得(1+2k2)x2+8kx+4=0,利用Δ=0可求实数k的值.
【解答】解:(1)设直线y=x﹣1与椭圆E相交于AB两点且A(x1,y1),B(x2,y2),
由,消去y得3x2﹣4x﹣2=0.
∴x1+x2=,x1x2=﹣,
∴|AB|==.
(2)由,得(1+2k2)x2+8kx+4=0,
∵直线y=kx+2与椭圆E相切,∴Δ=(8k)2﹣4×(1+2k2)×4=0,
解得k=±.
【点评】本题考查利用弦长公式求弦长,考查椭圆的切线斜率的求法,属中档题.
19.为方便A,B两地区的乘客早晚高峰通勤出行,某公交集团新开通一条快速直达专线.该线路运营一段时间后,为了解乘客对该线路的满意程度,从A,B两地区分别随机抽样调查了100名乘客,将乘客对该线路的满意程度评分分成5组:[50,60),[60,70),[70,80),[80,90),[90,100],整理得到如下频率分布直方图:
根据乘客满意程度评分,将乘客的满意程度分为三个等级:
(1)直接写出a的值,并估算A地区乘客满意程度评分的中位数;
(2)从A地区与B地区各随机抽取一名乘客,记事件C为抽取的两名乘客中,一名乘客的满意程度等级为“非常满意”且另一名乘客的满意程度等级为“满意”,假设两地区乘客的评分相互独立,以频率估计概率,求事件C的概率;
(3)设μ1为从A地区随机抽出的这100名乘客的满意程度评分的平均数,μ2为从B地区随机抽出的这100名乘客的满意程度评分的平均数,μ为从A,B两地区随机抽出的这200名乘客的满意程度评分的平均数,试比较μ1,μ2,μ的大小.(不需要过程)
【分析】(1)根据频率分布直方图可求a与中位数;
(2)分别算出从A、B地区随机抽取一名乘客,该乘客的满意程度等级是非常满意的概率和不满意的概率,利用相互独立事件概率乘法公式可解;
(3)根据平均数的求法可解.
【解答】解:(1)由频率分布直方图可知,(0.005+0.015+0.03+0.03+a)×10=1,得a=0.02,
根据题意,[50,60)的频率为0.005×10=0.05,[60,70)的频率为0.015×10=0.15,[70,80)的频率为0.03×10=0.3,则中位数估计为80,
(2)从A地区随机抽取一名乘客,该乘客的满意程度等级是非常满意的概率为0.02×10=0.2,是不满意的概率为(0.005+0.015)×10=0.2,
从B地区随机抽取一名乘客,该乘客的满意程度等级是非常满意的概率为0.015×10=0.15,是不满意的概率为(0.015+0.02)×10=0.35,
则P(C)=0.2×0.5+0.6×0.15=0.19;
(3)根据题意,μ1=55×0.05+65×0.15+75×0.3+85×0.3+95×0.2=79.5,
μ2=55×0.15+65×0.2+75×0.3+85×0.2+95×0.15=75,
又A、B两地区人数比为1:1,则=77.25,
则μ1>μ>μ2.
【点评】本题考查频率分布直方图以及概率相关知识可解.
20.如图,在四棱锥A﹣BCDE中,AB=AC=CD=2BE=4,BE∥CD,CD⊥CB,AB⊥AC.O为BC中点,且AO⊥平面BCDE.
(1)求点B到平面ADE的距离;
(2)线段AC上是否存在一点Q,使OQ∥平面ADE?如果不存在,请说明理由;如果存在,求的值.
【分析】(1)建系,求平面ADE的法向量,利用空间向量求点到面的距离;
(2)利用空间向量设点Q的坐标,根据空间向量结合线面关系运算求解.
【解答】解:(1)以O为坐标原点建立空间直角坐标系,
则A(0,0,),B(,0,0),C(﹣2,0,0),E(2,2,0),D(﹣2,4,0),O(0,0,0),
∴=(0,2,0),=(4,﹣2,0),=(2,2,﹣2),
设平面ADE的法向量=(x,y,z),则,
令x=1,则y=2,z=3,即=(1,2,3),
则点B到平面ADE的距离d==.
(2)存在,由(1)得,
设,则Q(﹣),
∴,
若OQ∥平面ADE,则,
∴,解得,则,
故线段AC上存在一点Q,当时,OQ∥平面ADE.
【点评】本题主要考查点到平面的距离,属于中档题.
21.已知椭圆长轴的两个端点分别为A(﹣2,0),B(2,0),离心率为.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)P为椭圆C上异于A,B的动点,直线AP,PB分别交直线x=﹣6于M,N两点,连接NA并延长交椭圆C于点Q.
(ⅰ)求证:直线AP,AN的斜率之积为定值;
(ⅱ)判断M,B,Q三点是否共线,并说明理由.
【分析】(Ⅰ)利用已知建立关系式,由此即可求解;(Ⅱ)(i)求出点P的坐标,求出直线PB,AP的斜率,由此求出直线PB的方程,进而求出点N的坐标,然后求出直线AN的斜率,由此即可证明;(ii)设出直线AP的斜率,易求出点M的坐标,利用(i)求出直线AN的方程,并与椭圆方程联立,求出点Q的坐标,进而求出直线BQ,BM的斜率,即可求解.
【解答】解:(Ⅰ)由已知可得:a=2,,则c=,b=1,
所以椭圆C的方程为:;
(Ⅱ)(i)证明:因为直线PA,PB都存在且不为0,设P(x0,y0),则,,
所以直线PB的方程为:y=,令x=﹣6,解得y=,则点N的坐标为(﹣6,).
所以直线AN的斜率为,
所以直线AP,AN的斜率之积为==为定值;
(ii)M,B,Q三点共线,理由如下:
设直线AP的斜率为k,易得M(﹣6,﹣4k),
由(i)可知直线AN的斜率为﹣,所以直线AN的方程为y=﹣,
联立方程,消去x可得:(4+4k2)y2+8ky=0,
解得,所以点Q的坐标为(),
所以,直线BQ的斜率为,直线BM的斜率为,
因为直线BQ的斜率等于直线BM的斜率,
所以M,B,Q三点共线.
【点评】本题考查了椭圆的方程以及直线与椭圆的位置关系的应用,涉及到三点共线的问题,考查了学生的分析问题的能力以及运算能力,属于中档题.
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