1.過點(2,?1)且與直線2x?3y+9=0平行的直線的方程是( )
A. 2x?3y?7=0B. 2x+3y?1=0C. 3x+2y?4=0D. 2x?3y+7=0
2.數(shù)列?4,7,?10,13,?的一個通項公式為
( )
A. an=(?1)n(3n+4)B. an=(?1)n+1(3n+4)
C. an=(?1)n(3n+1)D. an=(?1)n+1(3n+1)
3.若曲線x2t?2+y24?t=1表示橢圓,則實數(shù)t的取值范圍是
( )
A. (2,4)B. (2,3)∪(3,4)
C. (?∞,2)∪(4,+∞)D. (4,+∞)
4.已知拋物線C:y2=2px(p>0),過點P(3,0)且垂直于x軸的直線l交拋物線C于A,B兩點,O為坐標原點,若△OAB的面積為9,則p=( )
A. 32B. 2C. 52D. 3
5.已知數(shù)列{an}的前n項和為Sn=?13n2+43,則數(shù)列{an}的通項公式為
( )
A. an=?23n+13B. an=23n+13
C. an=1,n=1,?23n+13,n?2D. an=1,n=1,23n+13,n≥2
6.已知點P是雙曲線C:y29?x24=1上一點,則點P到雙曲線C的兩條漸近線的距離之積為
( )
A. 14413B. 3613C. 913D. 413
7.已知正四棱錐P?ABCD的各棱長均相等,點E是PA的中點,點F是PC的中點,則異面直線DE和BF所成角的余弦值是( )
A. 13B. 12C. 53D. 23
8.已知橢圓C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左、右焦點分別為F1,F(xiàn)2,點P在橢圓C上,PF2的延長線交橢圓C于點Q,且|PF1|=|PQ|,△PF1F2的面積為b2,記△PF1F2與△QF1F2的面積分別為S1,S2,則S1S2=( )
A. 2B. 22+1C. 2+1D. 2
二、多選題:本題共4小題,共20分。在每小題給出的選項中,有多項符合題目要求。
9.已知a=(1,?1,?1),b=(?2,2,0),c=(2,1,?3),則
( )
A. |a+b|= 3B. (a+b)?(a+c)=?6
C. (a+2b)⊥cD. a//(2c?b)
10.已知⊙C1:(x+2)2+y2=r12,⊙C2:(x?2)2+y2=r22,r1>0,r2>0,則下列說法正確的是
( )
A. 若A,B分別是⊙C1與⊙C2上的點,則|AB|的最大值是r1+r2+4
B. 當r1=2,r2=3時,⊙C1與⊙C2相交弦所在的直線方程為x=58
C. 當r2=2時,若⊙C2上有且只有3個點到直線kx?y?2k+ 2=0的距離為1,則k=1
D. 若⊙C1與⊙C2有3條公切線,則r1r2的最大值為4
11.已知傾斜角為π3的直線l經(jīng)過拋物線C:y2=2px(p>0)的焦點F,且與拋物線C交于A,B兩點(點A在第一象限),與拋物線C的準線m交于點D,則
( )
A. 以AF為直徑的圓與y軸相切
B. 準線m上存在唯一點Q,使得QA?QB=0
C. |BD||BF|=2
D. |AF||BF|=2
12.“斐波那契螺旋線”是根據(jù)斐波那契數(shù)列畫出來的螺旋曲線,也稱為“黃金螺旋曲線”,圖中小正方形的邊長從小到大分別為斐波那契數(shù)列{Fn},其中F1=1,F(xiàn)2=1,F(xiàn)3=2,F(xiàn)4=3,?,小正方形的面積從小到大記為數(shù)列{an},小正方形所對應(yīng)扇形的面積從小到大記為數(shù)列{bn},則
( )
A. F2021+F2025F2023=2B. F1+F2+?+F2023=F2025?1
C. a1+a2+?+a2023=F2023F2024D. b1+b2+?+b2023=F2023F2024
三、填空題:本題共4小題,每小題5分,共20分。
13.已知數(shù)列{an}滿足a1=2,an+1=1?1an,則a2024= .
14.已知過原點O作圓C:(x?4)2+(y?3)2=9的兩條切線,切點分別是A,B,則cs∠AOB= .
15.已知點P(x0,y0)是拋物線x2=6y上的一個動點,則 13y0+3 132+|3x0+2y0+10|的最小值是 .
16.已知雙曲線E:x2a2?y2b2=1(a>0,b>0)的左、右焦點分別為F1,F(xiàn)2,直線l:y=ab(x+ a2+b2)與雙曲線E的左、右兩支分別交于P,Q兩點,且|PQ|=|QF2|,若雙曲線E的離心率為e,則e2?5= .
四、解答題:本題共6小題,共70分。解答應(yīng)寫出文字說明,證明過程或演算步驟。
17.(本小題10分)
在梯形ABCD中,AB/?/CD,AC⊥BD,已知A(1,7),B(7,5),C(4,1).
(1)求點D的坐標;
(2)求梯形ABCD的面積.
18.(本小題12分)
已知圓x2+y2+2x=0的圓心F是拋物線C的焦點.
(1)求拋物線C的方程;
(2)若直線l交拋物線C于A,B兩點,點P(?2,?1)是AB的中點,求直線l的方程.
19.(本小題12分)
在菱形ABCD中,∠BAD=π3,AB=2,將菱形ABCD沿著BD翻折,得到三棱錐A?BCD,如圖所示,此時AC= 6.
(1)求證:平面ABD⊥平面BCD;
(2)若點E是CD的中點,求直線BE與平面ABC所成角的正弦值.
20.(本小題12分)
已知橢圓C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左、右焦點分別是F1,F(xiàn)2,左、右頂點分別是A1,A2,上、下頂點分別是B1,B2,四邊形A1B1A2B2的面積為24,四邊形F1B1F2B2的面積為6 7.
(1)求橢圓C的方程;
(2)直線l:y=kx+m與圓O:x2+y2=4相切,與橢圓C交于M,N兩點,若△MON的面積為8 53,求由點M,N,B1,B2四點圍成的四邊形的面積.
21.(本小題12分)
如圖,在空間幾何體ABCDEFG中,四邊形ABCD是邊長為2的正方形,BF⊥平面ABCD,CG=1,AE=2,BF=3,且CG//AE//BF.
(1)求證:D,E,F(xiàn),G四點共面;
(2)在線段FG上是否存在一點M,使得平面FAC與平面MAC所成角的余弦值為7 2233?若存在,求出FMFG的值;若不存在,請說明理由.
22.(本小題12分)
在平面直角坐標系xOy中,已知動點M(2m,m),N(2n,?n),點G是線段MN的中點,且點(m,n)在反比例函數(shù)y=1x的圖象上,記動點G的軌跡為曲線E.
(1)求曲線E的方程;
(2)若曲線E與x軸交于A,B兩點,點S是直線x=1上的動點,直線AS,BS分別與曲線E交于點P,Q(異于A,B).求證:直線PQ過定點.
答案和解析
1.【答案】A
【解析】【分析】
本題給出經(jīng)過定點且與已知直線平行的直線,求直線的方程.著重考查了直線的基本量與基本形式、直線的位置關(guān)系等知識,屬于基礎(chǔ)題.
設(shè)所求直線為l,求出直線斜率,然后由點斜式方程即可求解.
【解答】
解:設(shè)所求直線為l,∵直線l平行于直線2x?3y+9=0,
∴直線l的斜率與直線y=23x+3的斜率相等,即k=23,又∵直線l經(jīng)過點(2,?1),
∴直線l的點斜式方程為y+1=23x?2,化為一般式得2x?3y?7=0,
故選A.
2.【答案】C
【解析】【分析】本題考查數(shù)列的通項公式,屬于基礎(chǔ)題.
先求得數(shù)列4,7,10,13,…的通項,再利用(?1)n來控制數(shù)列各項的符號,進而得解.
【解答】解:數(shù)列4,7,10,13,…的通項可用3n+1表示,
又因為數(shù)列所有的奇數(shù)項為負,偶數(shù)項為正,
故可用(?1)n來控制各項的符號,
故數(shù)列的一個通項公式為an=(?1)n(3n+1).
3.【答案】B
【解析】【分析】
本題考查橢圓的標準方程,屬于基礎(chǔ)題.
根據(jù)題意,由橢圓標準方程的形式可得t?2>04?t>04?t≠t?2,解可得t的取值范圍,即可得答案.
【解答】
解:根據(jù)題意,若曲線x2t?2+y24?t=1表示橢圓,
則t?2>04?t>04?t≠t?2,解可得20),根據(jù)圓心坐標求出p,即可得拋物線方程;
(2)利用點差法即可求解.
19.【答案】(1)證明:因為四邊形ABCD是菱形,∠BAD=π3,
所以△BAD與△BCD均為正三角形.
取BD的中點O,連結(jié)OA,OC,則OA⊥BD.
因為AB=2,所以O(shè)A=OC= 3,
因為OA2+OC2=6=AC2,所以O(shè)A⊥OC.
又BD∩OC=O,BD,OC?平面BCD,
所以O(shè)A⊥平面BCD.
因為OA?平面ABD,所以平面ABD⊥平面BCD.
(2)解:由(1)可知,OA,OB,OC兩兩垂直,以O(shè)為坐標原點,OB,OC,OA所在直線分別為x軸,y軸,z軸建立如圖所示的空間直角坐標系,
則A(0,0, 3),B(1,0,0),C(0, 3,0),D(?1,0,0).
因為E是CD的中點,所以E(?12, 32,0),
所以BA=(?1,0, 3),BC=(?1, 3,0),BE=(?32, 32,0).
設(shè)m=(x,y,z)為平面ABC的一個法向量,
則BA?m=?x+ 3z=0,BC?m=?x+ 3y=0,
令y=1,得x= 3,z=1,所以m=( 3,1,1).
csBE,m=BE·mBEm
=?3 32+ 32 3× 5=? 55,
設(shè)直線BE與平面ABC所成角為θ,
則sinθ=csBE,m= 55,
所以直線BE與平面ABC所成角的正弦值為 55.
【解析】本題考查面面垂直的判斷,考查直線與平面所成的角,屬于中檔題.
(1)取BD的中點O,可證明OA⊥平面BCD,根據(jù)面面垂直判定定理即可證明;
(2)以O(shè)為坐標原點,OB,OC,OA所在直線分別為x軸,y軸,z軸建立空間直角坐標系,根據(jù)夾角公式即可求解.
20.【答案】解:(1)設(shè)橢圓C的焦距為2c,
根據(jù)題意,得12×2a×2b=2412×2c×2b=6 7a2=b2+c2,
解得a=4,b=3,c= 7,
所以橢圓C的方程是x216+y29=1;
(2)設(shè)M(x1,y1),N(x2,y2),
因為直線l與圓O:x2+y2=4相切,
所以|m| k2+1=2,
所以m2=4(k2+1),
聯(lián)立9x2+16y2=144y=kx+m,得(9+16k2)x2+32kmx+16m2?144=0,
因為圓O在橢圓C的內(nèi)部,
所以△>0恒成立,
所以x1+x2=?32km9+16k2,x1x2=16m2?1449+16k2,
所以|MN|= 1+k2|x1?x2|= 1+k2 (x1+x2)2?4x1x2
= 1+k2 (?32km9+16k2)2?4×16m2?1449+16k2
=24 1+k2 12k2+59+16k2,
則△MON的面積S=12×2×24 1+k2 12k2+59+16k2=8 53,
即44k4+9k2=0,解得k=0,此時直線l⊥y軸,
所以MN⊥B1B2,
所以四邊形MB1NB2的面積為12×|MN|×|B1B2|=12×8 53×6=8 5.
【解析】本題考查橢圓的標準方程、橢圓中三角形(四邊形)的面積、橢圓的弦長、直線與圓的位置關(guān)系的判斷及求參、點到直線的距離,屬于較難題.
(1)根據(jù)題意,得出12×2a×2b=2412×2c×2b=6 7a2=b2+c2,求出a,b的值,即可求出結(jié)果;
(2)由直線l與圓相切,得出m2=4(k2+1),直線l與橢圓方程聯(lián)立,得出x1+x2,x1x2,利用弦長公式求出|MN|,代入三角形面積公式,求出k=0,即可求出結(jié)果.
21.【答案】解:(1)證明:因為BF⊥平面ABCD,AB,BC?平面ABCD,
所以BF⊥AB,BF⊥BC,
因為四邊形ABCD是正方形,
所以AB⊥BC,
所以BA,BC,BF兩兩垂直,
則以點B為坐標原點,以BA,BC,BF所在直線分別為x軸,y軸,z軸,
建立如圖所示的空間直角坐標系,
根據(jù)題意,得D(2,2,0),E(2,0,2),F(xiàn)(0,0,3),G(0,2,1),
所以DE=(0,?2,2),DF=(?2,?2,3),DG=(?2,0,1),
因為DE+DG=(?2,?2,3)=DF,
所以DE,DF,DG共面,
又DE,DF,DG有公共點D,
所以D,E,F(xiàn),G四點共面;
(2)因為A(2,0,0),C(0,2,0),
則AC=(?2,2,0),AF=(?2,0,3),
設(shè)m=(x1,y1,z1)為平面FAC的法向量,
則m?AC=0m?AF=0,即?2x1+2y1=0?2x1+3z1=0,
令z1=2,得平面FAC的一個法向量為m=(3,3,2),
假設(shè)線段FG上存在點M,使得平面FAC與平面MAC所成角的余弦值為7 2233,
令FM=λFG=(0,2λ,?2λ)(0≤λ≤1),
則AM=AF+FM=(?2,2λ,3?2λ),
設(shè)n=(x2,y2,z2)為平面MAC的法向量,
則n?AC=0n?AM=0,即?2x2+2y2=0?2x2+2λy2+(3?2λ)z2=0,
令x2=1,得平面MAC的一個法向量為n=(1,1,1?13?2λ),
設(shè)平面FAC與平面MAC所成角為θ,
則csθ=|m?n||m||n|=|8?23?2λ| 22× 2+(1?13?2λ)2=7 2233,
化簡整理,得(6λ+11)(2λ?1)=0,
因為0≤λ≤1,
所以λ=12,
所以在線段FG上存在一點M,使得平面FAC與平面MAC所成角的余弦值為7 2233,
此時FMFG=12.
【解析】本題考查空間中的共面問題、平面與平面所成角的向量求法、線面垂直的性質(zhì)、空間向量共面定理,屬于較難題.
(1)以點B為坐標原點,以BA,BC,BF所在直線分別為x軸,y軸,z軸,建立空間直角坐標系,求出DE+DG=(?2,?2,3)=DF,即可證出結(jié)果;
(2)求出平面FAC的法向量m,假設(shè)線段FG上存在點M,使得平面FAC與平面MAC所成角的余弦值為7 2233,令FM=λFG=(0,2λ,?2λ)(0≤λ≤1),則AM=AF+FM=(?2,2λ,3?2λ),求出平面MAC的法向量n,由csθ=|m?n||m||n|=|8?23?2λ| 22× 2+(1?13?2λ)2=7 2233,求出λ的值,即可求出結(jié)果.
22.【答案】(1)解:因為點(m,n)在反比例函數(shù)y=1x的圖象上,所以mn=1,
設(shè)點G(x,y),因為點G是線段MN的中點,所以x=2m+2n2,y=m?n2,則x=m+n,2y=m?n.
所以x2?(2y)2=(m+n)2?(m?n)2=4mn=4,整理得x24?y2=1.
所以曲線E的方程為x24?y2=1.
(2)證明:不妨設(shè)點A在點B的左側(cè),則由題意得A(?2,0),B(2,0),設(shè)S(1,t),P(xp,yp),Q(xQ,yQ),
則直線AS的方程為y=t3(x+2),直線BS的方程為y=?t(x?2),
聯(lián)立y=t3(x+2),x2?4y2=4,得(9?4t2)x2?16t2x?16t2?36=0(t≠±32),
由韋達定理,得?2xp=?16t2?369?4t2,解得xP=8t2+189?4t2,yp=12t9?4t2(t≠±32),
同理得xQ=8t2+24t2?1,yQ=?4t4t2?1(t≠±12),
當PQ的斜率存在時,即t≠± 32時,kPQ=yb?yQxP?xQ=2t(4t2+3)(4t2+3)(4t2?3)=2t4t2?3,
直線PQ的方程為y+4t4t2?1=2t4t2?3(x?8t2+24t2?1),即y=2t4t2?3(x?4),此時PQ恒過點(4,0);
當t= 32時,P(4, 3),Q(4,? 3),此時直線PQ的方程為x=4,過點(4,0);
當t=? 32時,P(4,? 3),Q(4, 3),此時直線PQ的方程為x=4,過點(4,0);
綜上,直線PQ過定點(4,0).
【解析】本題考查了雙曲線的標準方程,雙曲線中的定點問題,是難題.
(1)先求得mn=1,設(shè)點G(x,y),因為點G是線段MN的中點,利用轉(zhuǎn)化代入可化簡得曲線E的方程;
(2)妨設(shè)點A在點B的左側(cè),則由題意得A(?2,0),B(2,0),設(shè)S(1,t),P(xp,yp),Q(xQ,yQ),則直線AS的方程為y=t3(x+2),直線BS的方程為y=?t(x?2),與曲線E的方程聯(lián)立,結(jié)合韋達定理可求得P(xp,yp),Q(xQ,yQ),故可得直線PQ的方程,得證.

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