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高三上學(xué)期數(shù)學(xué)期末試卷
高三是人生中十分重要的一年,高三的每一場考試,都具有借鑒意義,為了幫助大家做好數(shù)學(xué)學(xué)科的復(fù)習(xí),百分網(wǎng)小編為大家?guī)硪环莞呷蠈W(xué)期數(shù)學(xué)的期末試卷,文末有答案,希望能對(duì)大家有幫助,更多內(nèi)容歡迎關(guān)注應(yīng)屆畢業(yè)生網(wǎng)!
一、選擇題:本大題共8小題,每小題5分,共40分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的.
1.已知集合M={0,1,2,3,4},N={x|1
A.{1} B.{2,3} C.{0,1} D.{2,3,4}
2.已知a∈R,則“|a﹣1|+|a|≤1”是“函數(shù)y=ax在R上為減函數(shù)”的( )
A.充分不必要條件 B.必要不充分條件
C.充要條件 D.既不充分也不必要條件
3.已知向量 =(2,3), =(﹣1,2),若 ﹣2 與非零向量m +n 共線,則 等于( )
A.﹣2 B.2 C.﹣ D.
4.如圖是一個(gè)幾何體的三視圖,則這個(gè)幾何體的表面積是( )
A.84 B. C. D.
5.已知平面α與平面β交于直線l,且直線a⊂α,直線b⊂β,則下列命題錯(cuò)誤的是( )
A.若α⊥β,a⊥b,且b與l不垂直,則a⊥l
B.若α⊥β,b⊥l,則a⊥b
C.若a⊥b,b⊥l,且a與l不平行,則α⊥β
D.若a⊥l,b⊥l,則α⊥β
6.已知函數(shù)f(x)=sin(2x+φ),其中φ為實(shí)數(shù),若f(x)≤|f( )|對(duì)x∈R恒成立,且f( )>f(π),則f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間是( )
A.[kπ﹣ ,kπ+ ](k∈Z) B.[kπ,kπ+ ](k∈Z)
C.[kπ+ ,kπ+ ](k∈Z) D.[kπ﹣ ,kπ](k∈Z)
7.已知實(shí)數(shù)列{an}是等比數(shù)列,若a2a5a8=﹣8,則 + + ( )
A.有最大值 B.有最小值 C.有最大值 D.有最小值
8.已知F1,F(xiàn)2分別是雙曲線C: ﹣ =1(a>0,b>0)的左、右焦點(diǎn),其離心率為e,點(diǎn)B的坐標(biāo)為(0,b),直線F1B與雙曲線C的兩條漸近線分別交于P、Q兩點(diǎn),線段PQ的垂直平分線與x軸,直線F1B的交點(diǎn)分別為M,R,若△RMF1與△PQF2的面積之比為e,則雙曲線C的離心率為( )
A. B. C.2 D.
二、填空題:本大題共7小題,多空題每題6分,單空題每題4分,共36分.
9.已知loga2=m,loga3=n,則a2m+n= ,用m,n表示log46為 .
10.已知拋物線x2=4y的焦點(diǎn)F的坐標(biāo)為 ,若M是拋物線上一點(diǎn),|MF|=4,O為坐標(biāo)原點(diǎn),則∠MFO= .
11.若函數(shù)f(x)= 為奇函數(shù),則a= ,f(g(﹣2))= .
12.對(duì)于定義在R上的函數(shù)f(x),如果存在實(shí)數(shù)a,使得f(a+x)•f(a﹣x)=1對(duì)任意實(shí)數(shù)x∈R恒成立,則稱f(x)為關(guān)于a的“倒函數(shù)”.已知定義在R上的函數(shù)f(x)是關(guān)于0和1的“倒函數(shù)”,且當(dāng)x∈[0,1]時(shí),f(x)的取值范圍為[1,2],則當(dāng)x∈[1,2]時(shí),f(x)的取值范圍為 ,當(dāng)x∈[﹣2016,2016]時(shí),f(x)的取值范圍為 .
13.已知關(guān)于x的方程x2+ax+2b﹣2=0(a,b∈R)有兩個(gè)相異實(shí)根,若其中一根在區(qū)間(0,1)內(nèi),另一根在區(qū)間(1,2)內(nèi),則 的取值范圍是 .
14.若正數(shù)x,y滿足x2+4y2+x+2y=1,則xy的最大值為 .
15.在△ABC中,∠BAC=10°,∠ACB=30°,將直線BC繞AC旋轉(zhuǎn)得到B1C,直線AC繞AB旋轉(zhuǎn)得到AC1,則在所有旋轉(zhuǎn)過程中,直線B1C與直線AC1所成角的取值范圍為 .
三、解答題:本大題共5小題,共74分.解答應(yīng)寫出文字說明、證明過程或演算步驟.
16.在△ABC中,角A,B,C所對(duì)的邊分別是a,b,c,且a=2,2cos2 +sinA= .
(Ⅰ)若滿足條件的△ABC有且只有一個(gè),求b的取值范圍;
(Ⅱ)當(dāng)△ABC的周長取最大值時(shí),求b的值.
17.如圖,在多面體EF﹣ABCD中,ABCD,ABEF均為直角梯形, ,DCEF為平行四邊形,平面DCEF⊥平面ABCD.
(Ⅰ)求證:DF⊥平面ABCD;
(Ⅱ)若△ABD是等邊三角形,且BF與平面DCEF所成角的正切值為 ,求二面角A﹣BF﹣C的平面角的余弦值.
18.已知函數(shù)f(x)=x2﹣1.
(1)對(duì)于任意的1≤x≤2,不等式4m2|f(x)|+4f(m)≤|f(x﹣1)|恒成立,求實(shí)數(shù)m的取值范圍;
(2)若對(duì)任意實(shí)數(shù)x1∈[1,2].存在實(shí)數(shù)x2∈[1,2],使得f(x1)=|2f(x2)﹣ax2|成立,求實(shí)數(shù)a的取值范圍.
19.已知F1,F(xiàn)2為橢圓 的左、右焦點(diǎn),F(xiàn)2在以 為圓心,1為半徑的圓C2上,且|QF1|+|QF2|=2a.
(Ⅰ)求橢圓C1的方程;
(Ⅱ)過點(diǎn)P(0,1)的直線l1交橢圓C1于A,B兩點(diǎn),過P與l1垂直的直線l2交圓C2于C,D兩點(diǎn),M為線段CD中點(diǎn),求△MAB面積的取值范圍.
20.對(duì)任意正整數(shù)n,設(shè)an是方程x2+ =1的正根.求證:
(1)an+1>an;
(2) + +…+ <1+ + +…+ .
參考答案與試題解析
一、選擇題:本大題共8小題,每小題5分,共40分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的.
1.已知集合M={0,1,2,3,4},N={x|1
A.{1} B.{2,3} C.{0,1} D.{2,3,4}
【考點(diǎn)】交集及其運(yùn)算.
【分析】求出N中不等式的解集確定出N,找出M與N的交集即可.
【解答】解:由N中不等式變形得:log22=1
解得:0
∵M(jìn)={0,1,2,3,4},
∴M∩N={1},
故選:A.
2.已知a∈R,則“|a﹣1|+|a|≤1”是“函數(shù)y=ax在R上為減函數(shù)”的( )
A.充分不必要條件 B.必要不充分條件
C.充要條件 D.既不充分也不必要條件
【考點(diǎn)】必要條件、充分條件與充要條件的判斷.
【分析】先求出不等式|a﹣1|+|a|≤1的解集,結(jié)合指數(shù)函數(shù)的性質(zhì)判斷充分必要性即可.
【解答】解:a<0時(shí):|a﹣1|+|a|=1﹣a﹣a≤1,解得:a≥0,無解,
0≤a≤1時(shí):|a﹣1|+|a|=1﹣a+1=1≤,成立,
a>1時(shí):|a﹣1|+|a|=2a﹣1≤1,解得:a≤1,無解,
故不等式的解集是a∈[0,1],
若函數(shù)y=ax在R上為減函數(shù),則a∈(0,1),
故“|a﹣1|+|a|≤1”是“函數(shù)y=ax在R上為減函數(shù)”的必要不充分條件.
3.已知向量 =(2,3), =(﹣1,2),若 ﹣2 與非零向量m +n 共線,則 等于( )
A.﹣2 B.2 C.﹣ D.
【考點(diǎn)】平面向量共線(平行)的坐標(biāo)表示.
【分析】先求出 ﹣2 和m +n ,再由向量共線的性質(zhì)求解.
【解答】解:∵向量 =(2,3), =(﹣1,2),
∴ ﹣2 =(2,3)﹣(﹣2,4)=(4,﹣1),
m +n =(2m﹣n,3m+2n),
∵ ﹣2 與非零向量m +n 共線,
∴ ,
解得14m=﹣7n, =﹣ .
故選:C.
4.如圖是一個(gè)幾何體的三視圖,則這個(gè)幾何體的表面積是( )
A.84 B. C. D.
【考點(diǎn)】由三視圖求面積、體積.
【分析】幾何體為側(cè)放的五棱柱,底面為正視圖中的五邊形,棱柱的高為4.
【解答】由三視圖可知幾何體為五棱柱,底面為正視圖中的五邊形,高為4.
所以五棱柱的表面積為(4×4﹣ )×2+(4+4+2+2+2 )×4=76+48 .
故選B.
5.已知平面α與平面β交于直線l,且直線a⊂α,直線b⊂β,則下列命題錯(cuò)誤的是( )
A.若α⊥β,a⊥b,且b與l不垂直,則a⊥l
B.若α⊥β,b⊥l,則a⊥b
C.若a⊥b,b⊥l,且a與l不平行,則α⊥β
D.若a⊥l,b⊥l,則α⊥β
【考點(diǎn)】空間中直線與平面之間的位置關(guān)系.
【分析】根據(jù)空間直線和平面平行或垂直以及平面和平面平行或者垂直的性質(zhì)和判定定理進(jìn)行判斷即可.
【解答】解:A.若α⊥β,a⊥b,且b與l不垂直,則a⊥l,正確
B.若α⊥β,b⊥l,則b⊥α,∵a⊂α,∴a⊥b,正確
C.∵a與l不平行,∴a與l相交,∵a⊥b,b⊥l,∴b⊥α,則α⊥β正確.
D.若a⊥l,b⊥l,不能得出α⊥β,因?yàn)椴粷M足面面垂直的條件,故D錯(cuò)誤,
故選:D
6.已知函數(shù)f(x)=sin(2x+φ),其中φ為實(shí)數(shù),若f(x)≤|f( )|對(duì)x∈R恒成立,且f( )>f(π),則f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間是( )
A.[kπ﹣ ,kπ+ ](k∈Z)
B.[kπ,kπ+ ](k∈Z)
C.[kπ+ ,kπ+ ](k∈Z) D.[kπ﹣ ,kπ](k∈Z)
【考點(diǎn)】函數(shù)y=Asin(ωx+φ)的圖象變換.
【分析】由若 對(duì)x∈R恒成立,結(jié)合函數(shù)最值的定義,我們易得f( )等于函數(shù)的最大值或最小值,由此可以確定滿足條件的初相角φ的值,結(jié)合 ,易求出滿足條件的具體的φ值,然后根據(jù)正弦型函數(shù)單調(diào)區(qū)間的求法,即可得到答案.
【解答】解:若 對(duì)x∈R恒成立,
則f( )等于函數(shù)的最大值或最小值
即2× +φ=kπ+ ,k∈Z
則φ=kπ+ ,k∈Z
又
即sinφ<0
令k=﹣1,此時(shí)φ= ,滿足條件
令2x ∈[2kπ﹣ ,2kπ+ ],k∈Z
解得x∈
故選C
7.已知實(shí)數(shù)列{an}是等比數(shù)列,若a2a5a8=﹣8,則 + + ( )
A.有最大值 B.有最小值 C.有最大值 D.有最小值
【考點(diǎn)】等比數(shù)列的通項(xiàng)公式.
【分析】先求出a5=﹣2,再由 + + =1+ + ,利用均值定理能求出 + + 有最小值 .
【解答】解:∵數(shù)列{an}是等比數(shù)列,a2a5a8=﹣8,∴ ,
解得a5=﹣2,
∴ + + = + + =1+ + ≥1+2 =1+2 =1+2× = ,
∴ + + 有最小值 .
故選:D.
8.已知F1,F(xiàn)2分別是雙曲線C: ﹣ =1(a>0,b>0)的左、右焦點(diǎn),其離心率為e,點(diǎn)B的坐標(biāo)為(0,b),直線F1B與雙曲線C的兩條漸近線分別交于P、Q兩點(diǎn),線段PQ的垂直平分線與x軸,直線F1B的交點(diǎn)分別為M,R,若△RMF1與△PQF2的面積之比為e,則雙曲線C的離心率為( )
A. B. C.2 D.
【考點(diǎn)】雙曲線的簡單性質(zhì).
【分析】分別求出P,Q,M的坐標(biāo),利用△RMF1與△PQF2的面積之比為e,|MF2|=|F1F2|=2c,可得3c=xM= ,即可得出結(jié)論.
【解答】解:由題意,|OB|=b,|O F1|=c.∴kPQ= ,kMR=﹣ .
直線PQ為:y= (x+c),與y= x.聯(lián)立得:Q( , );
與y=﹣ x.聯(lián)立得:P( , ).PQ的中點(diǎn)為( , ),
直線MR為:y﹣ =﹣ (x﹣ ),
令y=0得:xM= ,
又△RMF1與△PQF2的面積之比為e,∴|MF2|=|F1F2|=2c,∴3c=xM= ,
解之得:e2= ,
∴e=
故選:A.
二、填空題:本大題共7小題,多空題每題6分,單空題每題4分,共36分.
9.已知loga2=m,loga3=n,則a2m+n= 12 ,用m,n表示log46為 .
【考點(diǎn)】對(duì)數(shù)的運(yùn)算性質(zhì).
【分析】利用指數(shù)、對(duì)數(shù)的性質(zhì)、運(yùn)算法則和換底公式求解.
【解答】解:∵loga2=m,loga3=n,∴am=2,an=3,
a2m+n=(am)2×an=22×3=12,
log46= = = .
故答案為:12, .
10.已知拋物線x2=4y的焦點(diǎn)F的坐標(biāo)為 (0,1) ,若M是拋物線上一點(diǎn),|MF|=4,O為坐標(biāo)原點(diǎn),則∠MFO= 或 .
【考點(diǎn)】拋物線的簡單性質(zhì).
【分析】利用拋物線的方程與定義,即可得出結(jié)論.
【解答】解:拋物線x2=4y的焦點(diǎn)在y軸上,且p=1,焦點(diǎn)坐標(biāo)為(0,1);
∵M(jìn)是拋物線上一點(diǎn),|MF|=4,
∴M(±2 ,3),
M(2 ,3),kMF= = ,∴∠MFO=
M(﹣2 ,3),kMF=﹣ =﹣ ,∴∠MFO=
故答案為:(0,1), 或 .
11.若函數(shù)f(x)= 為奇函數(shù),則a= 0 ,f(g(﹣2))= ﹣25 .
【考點(diǎn)】函數(shù)奇偶性的性質(zhì);函數(shù)的值.
【分析】利用分段函數(shù),結(jié)合函數(shù)的奇偶性,即可得出結(jié)論.
【解答】解:由題意,a=f(0)=0.
設(shè)x<0,則﹣x>0,f(﹣x)=x2﹣2x+1=﹣f(x),
∴g(2x)=﹣x2+2x﹣1,
∴g(﹣2)=﹣4,
∴f(g(﹣2))=f(﹣4)=﹣16﹣8﹣1=﹣25.
故答案為:0,﹣25.
12.對(duì)于定義在R上的函數(shù)f(x),如果存在實(shí)數(shù)a,使得f(a+x)•f(a﹣x)=1對(duì)任意實(shí)數(shù)x∈R恒成立,則稱f(x)為關(guān)于a的“倒函數(shù)”.已知定義在R上的函數(shù)f(x)是關(guān)于0和1的“倒函數(shù)”,且當(dāng)x∈[0,1]時(shí),f(x)的取值范圍為[1,2],則當(dāng)x∈[1,2]時(shí),f(x)的取值范圍為 [ ,1] ,當(dāng)x∈[﹣2016,2016]時(shí),f(x)的取值范圍為 [ ,2] .
【考點(diǎn)】抽象函數(shù)及其應(yīng)用.
【分析】根據(jù)“倒函數(shù)”的定義,建立兩個(gè)方程關(guān)系,根據(jù)方程關(guān)系判斷函數(shù)的周期性,利用函數(shù)的周期性和函數(shù)的關(guān)系進(jìn)行求解即可得到結(jié)論.
【解答】解:若函數(shù)f(x)是關(guān)于0和1的“倒函數(shù)”,
則f(x)•f(﹣x)=1,則f(x)≠0,
且f(1+x)•f(1﹣x)=1,
即f(2+x)•f(﹣x)=1,
即f(2+x)•f(﹣x)=1=f(x)•f(﹣x),
則f(2+x)=f(x),
即函數(shù)f(x)是周期為2的周期函數(shù),
若x∈[0,1],則﹣x∈[﹣1,0],2﹣x∈[1,2],此時(shí)1≤f(x)≤2
∵f(x)•f(﹣x)=1,
∴f(﹣x)= ∈[ ,1],
∵f(﹣x)=f(2﹣x)∈[ ,1],
∴當(dāng)x∈[1,2]時(shí),f(x)∈[ ,1].
即一個(gè)周期內(nèi)當(dāng)x∈[0,2]時(shí),f(x)∈[ ,2].
∴當(dāng)x∈[﹣2016,2016]時(shí),f(x)∈[ ,2].
故答案為:[ ,1],[ ,2].
13.已知關(guān)于x的方程x2+ax+2b﹣2=0(a,b∈R)有兩個(gè)相異實(shí)根,若其中一根在區(qū)間(0,1)內(nèi),另一根在區(qū)間(1,2)內(nèi),則 的取值范圍是 .
【考點(diǎn)】一元二次方程的根的分布與系數(shù)的關(guān)系.
【分析】由題意知 ,從而轉(zhuǎn)化為線性規(guī)劃問題求解即可.
【解答】解:令f(x)=x2+ax+2b﹣2,
由題意知,
,
作其表示的平面區(qū)域如下,
,
的幾何意義是點(diǎn)A(1,4)與陰影內(nèi)的點(diǎn)的連線的斜率,
直線m過點(diǎn)B(﹣3,2),故km= = ;
直線l過點(diǎn)C(﹣1,1),故kl= = ;
結(jié)合圖象可知,
的取值范圍是 ;
故答案為:
14.若正數(shù)x,y滿足x2+4y2+x+2y=1,則xy的最大值為 .
【考點(diǎn)】基本不等式.
【分析】由題意和基本不等式可得1=x2+(2y)2+x+2y≥2•x•2y+2 ,解關(guān)于 的一元二次不等式可得.
【解答】解:∵正數(shù)x,y滿足x2+4y2+x+2y=1,
∴1=x2+4y2+x+2y=x2+(2y)2+x+2y≥2•x•2y+2 ,
當(dāng)且僅當(dāng)x=2y時(shí)取等號(hào).
變形可得2( )2+2 ﹣1≤0,
解得 ≤ ≤ ,
結(jié)合 >0可得0< ≤ ,
平方可得2xy≤( )2= ,
∴xy≤ ,即xy的最大值為 ,
故答案為:
15.在△ABC中,∠BAC=10°,∠ACB=30°,將直線BC繞AC旋轉(zhuǎn)得到B1C,直線AC繞AB旋轉(zhuǎn)得到AC1,則在所有旋轉(zhuǎn)過程中,直線B1C與直線AC1所成角的取值范圍為 [10°,50°] .
【考點(diǎn)】異面直線及其所成的角.
【分析】平移CB1到A處,由已知得∠B1CA=30°,∠B1AC=150°,0≤∠C1AC≤20°,由此能求出直線B1C與直線AC1所成角的取值范圍.
【解答】解:∵在△ABC中,∠BAC=10°,∠ACB=30°,
將直線BC繞AC旋轉(zhuǎn)得到B1C,直線AC繞AB旋轉(zhuǎn)得到AC1,
如圖,平移CB1到A處,B1C繞AC旋轉(zhuǎn),
∴∠B1CA=30°,∠B1AC=150°,
AC1繞AB旋轉(zhuǎn),∴0°≤∠C1AC≤2∠CAB,
∴0≤∠C1AC≤20°,
設(shè)直線B1C與直線AC1所成角為α,
則∠B1AC﹣∠C1AC≤α≤∠B1AC+∠C1AC,
∵130°≤∠B1AC﹣∠C1AC≤150°,
150°≤∠B1AC+∠C1AC≤170°,
∴10°≤α≤50°或130°≤α≤170°(舍).
故答案為:[10°,50°].
三、解答題:本大題共5小題,共74分.解答應(yīng)寫出文字說明、證明過程或演算步驟.
16.在△ABC中,角A,B,C所對(duì)的邊分別是a,b,c,且a=2,2cos2 +sinA= .
(Ⅰ)若滿足條件的△ABC有且只有一個(gè),求b的取值范圍;
(Ⅱ)當(dāng)△ABC的周長取最大值時(shí),求b的值.
【考點(diǎn)】正弦定理;余弦定理.
【分析】(Ⅰ)由條件利用三角恒等變換求得cosA 和sinA 的值,結(jié)合滿足條件的△ABC有且只有一個(gè)可得a=bsinA 或 a>b,由此求得b的范圍.
(Ⅱ)△ABC的周長為a+b+c,利用余弦定理、基本不等式求得周長2+b+c最大值為2+2 ,此時(shí),b= =c.
【解答】解:(Ⅰ)△ABC中,角A,B,C所對(duì)的邊分別是a,b,c,且a=2,2cos2 +sinA= ,
∴2 +sinA= ,即 2 +sinA= ,∴cosA﹣sinA= ,
平方可得sin2A= ,∴cosA+sinA= = ,
求得cosA= ,sinA= ∈( , ),結(jié)合滿足條件的△ABC有且只有一個(gè),∴A∈( , ).
且a=bsinA,即2= b,即 b= ;或 a>b,即0
(Ⅱ)由于△ABC的周長為a+b+c,
由余弦定理可得22=b2+c2﹣2bc• =(b+c)2﹣ bc≥(b+c)2﹣ • = •(b+c)2,
∴b+c≤ =2 ,當(dāng)且僅當(dāng)b=c時(shí),取等號(hào),此時(shí),三角形的周長為 2+b+c最大為2+2 ,
故此時(shí)b= .
17.如圖,在多面體EF﹣ABCD中,ABCD,ABEF均為直角梯形, ,DCEF為平行四邊形,平面DCEF⊥平面ABCD.
(Ⅰ)求證:DF⊥平面ABCD;
(Ⅱ)若△ABD是等邊三角形,且BF與平面DCEF所成角的正切值為 ,求二面角A﹣BF﹣C的平面角的余弦值.
【考點(diǎn)】二面角的平面角及求法;直線與平面垂直的判定.
【分析】(Ⅰ)推導(dǎo)出AB⊥平面BCE,AB∥CD∥EF,從而CD⊥平面BCE,進(jìn)而CD⊥CE,由CE∥DF,得CD⊥DF,由此能證明DF⊥平面ABCD.
(Ⅱ)法1:過C作CH⊥BE交BE于H,HK⊥BF交BF于K,推導(dǎo)出∠HKC為C﹣BF﹣E的平面角,由此能求出二面角A﹣BF﹣C的平面角的余弦值.
(Ⅱ)法2:以C為原點(diǎn),CD,CB,CE所在直線為x,y,z軸,建立空間直角坐標(biāo)系.不妨設(shè)CD=1,利用向量法能求出二面角A﹣BF﹣C的平面角的余弦值.
【解答】證明:(Ⅰ)因?yàn)?,所以AB⊥平面BCE,
又EF∥CD,所以EF∥平面ABCD,從而有AB∥CD∥EF,…
所以CD⊥平面BCE,從而CD⊥CE,
又CE∥DF,所以CD⊥DF,
又平面DCEF⊥平面ABCD,所以DF⊥平面ABCD.…
解:(Ⅱ)解法1:過C作CH⊥BE交BE于H,HK⊥BF交BF于K,
因?yàn)锳B⊥平面BCE,所以CH⊥AB,從而CH⊥平面ABEF,
所以CH⊥BF,從而BF⊥平面CHK,所以BF⊥KH
即∠HKC為C﹣BF﹣E的平面角,與 A﹣BF﹣C的平面角互補(bǔ).…
因?yàn)锽C⊥DCEF,所以BF與平面DCEF所成角為∠BFC.
由 ,所以2CB2=CD2+CE2,…
由△ABD是等邊三角形,知∠CBD=30°,所以
令CD=a,所以 , .
所以 , .
所以二面角A﹣BF﹣C的平面角的余弦值為 .…
(Ⅱ)解法2:因?yàn)镃B,CD,CE兩兩垂直,
以C為原點(diǎn),CD,CB,CE所在直線為x,y,z軸,如圖建立空間直角坐標(biāo)系.不妨設(shè)CD=1.
因?yàn)锽C⊥DCEF,所以BF與平面DCEF所成角為∠BFC.
由 ,所以2CB2=CD2+CE2,…
由△ABD是等邊三角形,知∠CBD=30°,
所以 ,
…
,
平面ABF的一個(gè)法向量 ,平面CBF的一個(gè)法向量
則 ,且
取 …
則 .
二面角A﹣BF﹣C的平面角與 的夾角互補(bǔ).
所以二面角A﹣BF﹣C的平面角的余弦值為 .…
18.已知函數(shù)f(x)=x2﹣1.
(1)對(duì)于任意的1≤x≤2,不等式4m2|f(x)|+4f(m)≤|f(x﹣1)|恒成立,求實(shí)數(shù)m的取值范圍;
(2)若對(duì)任意實(shí)數(shù)x1∈[1,2].存在實(shí)數(shù)x2∈[1,2],使得f(x1)=|2f(x2)﹣ax2|成立,求實(shí)數(shù)a的取值范圍.
【考點(diǎn)】函數(shù)恒成立問題;二次函數(shù)的性質(zhì).
【分析】(1)由題意可得4m2(|x2﹣1|+1|≤4+|x2﹣2x|,由1≤x≤2,可得4m2≤ ,運(yùn)用二次函數(shù)的最值的求法,可得右邊函數(shù)的最小值,解不等式可得m的范圍;
(2)f(x)在[1,2]的值域?yàn)锳,h(x)=|2f(x)﹣ax|的值域?yàn)锽,由題意可得A⊆B.分別求得函數(shù)f(x)和h(x)的值域,注意討論對(duì)稱軸和零點(diǎn),與區(qū)間的關(guān)系,結(jié)合單調(diào)性即可得到值域B,解不等式可得a的范圍.
【解答】解:(1)對(duì)于任意的1≤x≤2,不等式4m2|f(x)|+4f(m)≤|f(x﹣1)|恒成立,
即為4m2(|x2﹣1|+1|≤4+|x2﹣2x|,
由1≤x≤2,可得4m2≤ ,
由g(x)= =4( + )2﹣ ,
當(dāng)x=2,即 = 時(shí),g(x)取得最小值,且為1,
即有4m2≤1,解得﹣ ≤m≤ ;
(2)對(duì)任意實(shí)數(shù)x1∈[1,2].
存在實(shí)數(shù)x2∈[1,2],使得f(x1)=|2f(x2)﹣ax2|成立,
可設(shè)f(x)在[1,2]的值域?yàn)锳,h(x)=|2f(x)﹣ax|的值域?yàn)锽,
可得A⊆B.
由f(x)在[1,2]遞增,可得A=[0,3];
當(dāng)a<0時(shí),h(x)=|2x2﹣ax﹣2|=2x2﹣ax﹣2,(1≤x≤2),
在[1,2]遞增,可得B=[﹣a,6﹣2a],
可得﹣a≤0<3≤6﹣2a,不成立;
當(dāng)a=0時(shí),h(x)=2x2﹣2,(1≤x≤2),
在[1,2]遞增,可得B=[0,6],
可得0≤0<3≤6,成立;
當(dāng)01(負(fù)的舍去),
h(x)在[1, ]遞減,[ ,2]遞增,
即有h(x)的值域?yàn)閇0,h(2)],即為[0,6﹣2a],
即有h(x)的值域?yàn)閇0,h(2)],即為[0,a],
由0≤0<3≤a,解得a=3;
由2a﹣6≤0<3≤a,無解,不成立;
由2a﹣6≤0<3≤2a,不成立;
由a≤0<3≤2a,不成立;
當(dāng)a>8時(shí),h(x)在[1,2]遞增,可得B=[a,2a﹣6],
A⊆B不成立.
綜上可得,a的范圍是0≤a≤ 或a=3.
19.已知F1,F(xiàn)2為橢圓 的左、右焦點(diǎn),F(xiàn)2在以 為圓心,1為半徑的圓C2上,且|QF1|+|QF2|=2a.
(Ⅰ)求橢圓C1的方程;
(Ⅱ)過點(diǎn)P(0,1)的直線l1交橢圓C1于A,B兩點(diǎn),過P與l1垂直的直線l2交圓C2于C,D兩點(diǎn),M為線段CD中點(diǎn),求△MAB面積的取值范圍.
【考點(diǎn)】橢圓的簡單性質(zhì).
【分析】(Ⅰ)圓C2的方程為 ,由此圓與x軸相切,求出a,b的值,由此能求出橢圓C1的方程.
(Ⅱ)設(shè)l1:x=t(y﹣1),則l2:tx+y﹣1=0,與橢圓聯(lián)立,得(t2+2)y2﹣2t2y+t2﹣4=0,由此利用弦長公式、點(diǎn)到直線距離公式,結(jié)合已知條件能求出△MAB面積的取值范圍.
【解答】(本題滿分15分)
解:(Ⅰ)圓C2的方程為 ,
此圓與x軸相切,切點(diǎn)為
∴ ,即a2﹣b2=2,且 , …
又|QF1|+|QF2|=3+1=2a.…
∴a=2,b2=a2﹣c2=2
∴橢圓C1的方程為 .…
(Ⅱ)當(dāng)l1平行x軸的時(shí)候,l2與圓C2無公共點(diǎn),從而△MAB不存在;
設(shè)l1:x=t(y﹣1),則l2:tx+y﹣1=0.
由 ,消去x得(t2+2)y2﹣2t2y+t2﹣4=0,
則 .…
又圓心 到l2的距離 ,得t2<1.…
又MP⊥AB,QM⊥CD
∴M到AB的距離即Q到AB的距離,設(shè)為d2,
即 .…
∴△MAB面積
令
則 .
∴△MAB面積的取值范圍為 .…
20.對(duì)任意正整數(shù)n,設(shè)an是方程x2+ =1的正根.求證:
(1)an+1>an;
(2) + +…+ <1+ + +…+ .
【考點(diǎn)】數(shù)列的應(yīng)用.
【分析】(1)解方程可得an= ,再由分子有理化,結(jié)合 , 在n∈N*上遞減,即可得證;
(2)求出 = ,分析法可得 < ,累加并運(yùn)用不等式的性質(zhì)即可得證.
【解答】解:(1)an是方程x2+ =1的正根,
解得an= ,
由分子有理化,可得an=
= ,
由 , 在n∈N*上遞減,
可得an為遞增數(shù)列,
即為an+1>an;
(2)證明:由an= ,可得
= ,
由 < ⇔2n﹣1<
⇔1+4n2﹣4
n<1+4n2⇔﹣4n<0,顯然成立,
即有 + +…+ <1+ + +…+
<1+ + +…+ .
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