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1、綜合仿真練(六)
1.如圖,在四棱錐EABCD中,平面EAB⊥平面ABCD,四邊形ABCD為矩形,EA⊥EB,點M,N分別是AE,CD的中點.
求證:(1)MN∥平面EBC;
(2)EA⊥平面EBC.
證明:(1)取BE中點F,連結(jié)CF,MF,
又M是AE的中點,
所以MF綊AB.
又N是矩形ABCD邊CD的中點,
所以NC綊AB,所以MF綊NC,
所以四邊形MNCF是平行四邊形,所以MN∥CF.
又MN?平面EBC,CF?平面EBC,
所以MN∥平面EBC.
(2)在矩形ABCD中,BC⊥AB,
又平面EAB⊥平面ABCD,平面ABCD∩平面EAB=AB,BC?平
2、面ABCD,
所以BC⊥平面EAB.
又EA?平面EAB,所以BC⊥EA.
又EA⊥EB,BC∩EB=B,EB?平面EBC,BC?平面EBC,所以EA⊥平面EBC.
2.如圖,在平面直角坐標系xOy中,銳角α,β的頂點為坐標原點O,始邊為x軸的正半軸,終邊與單位圓O的交點分別為P,Q.已知點P的橫坐標為,點Q的縱坐標為.
(1)求cos 2α的值;
(2)求2α-β的值.
解:(1)因為點P的橫坐標為,點P在單位圓上,α為銳角,
所以cos α=,
所以cos 2α=2cos2α-1=.
(2)因為點Q的縱坐標為,點Q在單位圓上,
所以sin β=.
又β為銳角,所以c
3、os β=.
因為cos α=,且α為銳角,
所以sin α=,
因此sin 2α=2sin αcos α=,
所以sin(2α-β)=-=.
因為α為銳角,所以0<2α<π.
又cos 2α>0,所以0<2α<,
又β為銳角,所以-<2α-β<,所以2α-β=.
3.某山區(qū)外圍有兩條相互垂直的直線型公路,為進一步改善山區(qū)的交通現(xiàn)狀,計劃修建一條連接兩條公路和山區(qū)邊界的直線型公路.記兩條相互垂直的公路為l1,l2,山區(qū)邊界曲線為C,計劃修建的公路為l.如圖所示,M,N為C的兩個端點,測得點M到l1,l2的距離分別為5千米和40千米,點N到l1,l2的距離分別為20千米和2.5千
4、米.以l2,l1所在的直線分別為x,y軸,建立平面直角坐標系xOy.假設曲線C符合函數(shù)y=(其中a,b為常數(shù))模型.
(1)求a,b的值.
(2)設公路l與曲線C相切于P點,P的橫坐標為t.
①請寫出公路l長度的函數(shù)解析式f(t),并寫出其定義域.
②當t為何值時,公路l的長度最短?求出最短長度.
解:(1)由題意知,點M,N的坐標分別為(5,40),(20,2.5).
將其分別代入y=,得
解得
(2)①由(1)知,y=(5≤x≤20),
則點P的坐標為.
設在點P處的切線l交x,y軸分別于A,B兩點,y′=-,
則l的方程為y-=-(x-t),
由此得A,B.
故
5、f(t)=
= ,t∈[5,20].
②設g(t)=t2+,則g′(t)=2t-.
令g′(t)=0,解得t=10.
當t∈(5,10)時,g′(t)<0,g(t)是減函數(shù);
當t∈(10,20)時,g′(t)>0,g(t)是增函數(shù).
從而,當t=10時,函數(shù)g(t)有極小值,也是最小值,
所以g(t)min=300,此時f(t)min=15.
答:當t=10時,公路l的長度最短,最短長度為15千米.
4.如圖,已知橢圓E:+=1(a>b>0)的左頂點A(-2,0),且點在橢圓上,F(xiàn)1,F(xiàn)2分別是橢圓的左、右焦點.過點A作斜率為k(k>0)的直線交橢圓E于另一點B,直線BF
6、2交橢圓E于點C.
(1)求橢圓E的標準方程;
(2)若△CF1F2為等腰三角形,求點B的坐標;
(3)若F1C⊥AB,求k的值.
解:(1)由題意得解得
∴橢圓E的標準方程為+=1.
(2)∵△CF1F2為等腰三角形,且k>0,
∴點C在x軸下方,
若F1C=F2C,則C(0,-);
若F1F2=CF2,則CF2=2,∴C(0,-);
若F1C=F1F2,則CF1=2,∴C(0,-),
∴C(0,-).
∴直線BC的方程y=(x-1),
由得或
∴B.
(3)設直線AB的方程為y=k(x+2),
由消去y,得(3+4k2)x2+16k2x+16k2-12=0,
7、
∴xAxB=-2xB=,
∴xB=,
∴yB=k(xB+2)=,
∴B.
若k=,則B,∴C,
∵F1(-1,0),∴kCF1=-,
∴F1C與AB不垂直;∴k≠,
∵F2(1,0),kBF2=,kCF1=-,
∴直線BF2的方程為y=(x-1),
直線CF1的方程為y=-(x+1),
由解得
∴C(8k2-1,-8k).
由點C在橢圓上,得+=1,
即(24k2-1)(8k2+9)=0,即k2=,
∵k>0,∴k=.
5.數(shù)列{an}的前n項和為Sn,且滿足Sn=4-an.
(1)求證:數(shù)列{an}為等比數(shù)列,并求通項公式an;
(2)是否存在自然數(shù)c和
8、k,使得>1成立?若存在,請求出c和k的值; 若不存在,請說明理由.
解:(1)當n=1時,S1+a1=4,得a1=2,
由Sn=4-an,①
得Sn+1=4-an+1,②
②-①得,Sn+1-Sn=an-an+1,即an+1=an,
所以=,且a1=2,
所以數(shù)列{an}是首項為2,公比為的等比數(shù)列,且an=.
(2)法一:因為an=,
所以ak+1=,Sk=4,
要使=>1成立,只要使<0(*)成立,
當c≥4時,不等式(*)不成立;
(也可以根據(jù)Sk=4>c,且2≤Sk<4,所以c的可能取值為0,1,2,3)
當c=0時,1<2k<,不存在自然數(shù)k使(*
9、)成立;
當c=1時,<2k<2,不存在自然數(shù)k使(*)成立;
當c=2時,2<2k<3,不存在自然數(shù)k使(*)成立;
當c=3時,4<2k<6,不存在自然數(shù)k使(*)成立.
綜上所述,不存在自然數(shù)c,k,使>1成立.
法二:要使>1,只要>2,
即只要<0,
因為Sk=4<4,
所以Sk-=2-Sk>0,
故只要Sk-2<c<Sk.①
因為Sk+1>Sk,
所以Sk-2≥S1-2=1.
又Sk<4,故要使①成立,c只能取2或3.
當c=2時,因為S1=2,所以當k=1時,c<Sk不成立,從而①不成立.
當k≥2時,因為S2-2=>c,
由Sk<Sk+1,得
10、Sk-2<Sk+1-2,
故當k≥2時,Sk-2>c,從而①不成立.
當c=3時,因為S1=2,S2=3,
所以當k=1,k=2時,c<Sk不成立,從而①不成立.
因為S3-2=>c,又Sk-2<Sk+1-2,
所以當k≥3時,Sk-2>c,從而①不成立.
綜上所述,不存在自然數(shù)c,k,使>1成立.
6.(2019南通中學模擬)已知函數(shù)f(x)=ax++6,其中a為實常數(shù).
(1)若f(x)>3x在(1,+∞)上恒成立,求a的取值范圍;
(2)已知a=,P1,P2是函數(shù)f(x)圖象上兩點,若在點P1,P2處的兩條切線相互平行,求這兩條切線間距離的最大值;
(3)設定義在
11、區(qū)間D上的函數(shù)y=s(x)在點P(x0,y0)處的切線方程為l:y=t(x),當x≠x0時,若>0在D上恒成立,則稱點P為函數(shù)y=s(x)的“好點”.試問函數(shù)g(x)=x2f(x)是否存在“好點”.若存在,請求出所有“好點”坐標,若不存在,請說明理由.
解:(1)法一:f(x)>3x在(1,+∞)上恒成立,即為(a-3)x2+6x+2>0在(1,+∞)上恒成立,
①a=3時,結(jié)論成立;②a>3時,函數(shù)h(x)=(a-3)x2+6x+2圖象的對稱軸為x=-<0,所以函數(shù)h(x)=(a-3)x2+6x+2在(1,+∞)單調(diào)遞增,依題意h(1)>0,即a>-5,所以a>3;③a<3不合要求,綜
12、上可得,實數(shù)a的取值范圍是a≥3.
法二:f(x)>3x在(1,+∞)上恒成立等價于a>--+3,
令h(x)=--+3=-22+
因為x>1,所以0<<1,故-5
13、=5,
所以d≤=4,即兩平行切線間的最大距離是4.
(3)g(x)=x2f(x)=ax3+6x2+2x,設g(x)存在“好點”P(x0,y0),
由g′(x)=3ax2+12x+2,得h(x)=g′(x0)(x-x0)+g(x0),
依題意>0對任意x≠x0恒成立,因為
=
=
=[a(x2+x0x+x)+6(x+x0)+2]-(3ax+12x0+2)
=ax2+(ax0+6)x-(2ax+6x0),
所以ax2+(ax0+6)x-(2ax+6x0)>0對任意x≠x0恒成立,
①若a≤0,ax2+(ax0+6)x-(2ax+6x0)>0不可能對任意x≠x0恒成立,
即a≤0時,不存在“好點”;
②若a>0,因為當x=x0時,ax2+(ax0+6)x-(2ax+6x0)=0,
要使ax2+(ax0+6)x-(2ax+6x0)>0對任意x≠x0恒成立,
必須Δ=(ax0+6)2+4a(2ax+6x0)≤0,(ax0+2)2≤0,所以x0=-,
綜上可得,當a≤0時,不存在“好點”;當a>0時,存在惟一“好點”為.
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