1.若排列數(shù)=6×5×4,則m= .
2.7個(gè)人站成一排,如果甲、乙2人必須站在兩端,有 種排法.
3.設(shè)直線y=ax+3與圓x2+y2=4相交所得弦長(zhǎng)為,則a= .
4.的二項(xiàng)展開式中x2項(xiàng)的系數(shù)為 .
5.已知隨機(jī)變量X服從二項(xiàng)分布B(n,p),若E(X)=30,D(X)=20,則p= .
6.若雙曲線的一條漸近線與直線y=2x﹣1平行,則b= .
7.已知實(shí)數(shù)a,b,c成等差數(shù)列,則直線ax+by+c=0必過定點(diǎn) .
8.從裝有3個(gè)紅球和4個(gè)藍(lán)球的袋中,每次不放回地隨機(jī)摸出一球.記“第一次摸球時(shí)摸到紅球”為A,“第二次摸球時(shí)摸到藍(lán)球”為B,則P(B|A)= .
9.有3男3女共6位高三同學(xué)在高考考場(chǎng)外合影留念.若從這6人中隨機(jī)選取2人拍雙人照,則選中的2人恰為1男1女的概率是 .
10.某校開展“全員導(dǎo)師制”.有2名導(dǎo)師可供5位學(xué)生選擇,若每位學(xué)生必須也只能選取一名導(dǎo)師且每位導(dǎo)師最多只能被3位學(xué)生選擇,則不同的選擇方案共有 種(用數(shù)字作答).
11.已知無窮數(shù)列{an}滿足,且a2=1,則ai= .
12.已知曲線C1:y2=4x(x≤1),曲線C2:x2﹣2x+y2﹣28=0(x≥6),若△ABC的頂點(diǎn)的A坐標(biāo)為(1,0),頂點(diǎn)B,C分別在曲線C1和C2上運(yùn)動(dòng),則△ABC周長(zhǎng)的最小值為 .
二、選擇題(本大題共有4題,滿分18分,其中13、14題每題4分,15、16題每題5分)
13.若直線(a﹣1)x+y﹣1=0與直線3x﹣ay+2=0垂直,則實(shí)數(shù)a的值為( )
A.B.C.D.
14.已知=(2,﹣1,3),=(﹣1,4,﹣2),=(1,3,λ),若三向量共面,則實(shí)數(shù)λ等于( )
A.1B.2C.3D.4
15.如果、分別是A、B的對(duì)立事件,下列選項(xiàng)中能判斷事件A與事件B相互獨(dú)立的是( )
A.B.
C.D.P(B|A)=P(A|B)
16.已知數(shù)列{an},設(shè)(n為正整數(shù)).若{an}滿足性質(zhì)Ω:存在常數(shù)c,使得對(duì)于任意兩兩不等的正整數(shù)i、j、k,都有(i﹣j)mk+(j﹣k)mi+(k﹣i)mj=c,則稱數(shù)列{an}為“夢(mèng)想數(shù)列”.有以下三個(gè)命題:
①若數(shù)列{an}是“夢(mèng)想數(shù)列”,則常數(shù)c=0;
②存在公比不為1的等比數(shù)列是“夢(mèng)想數(shù)列”;
③“夢(mèng)想數(shù)列”一定是等差數(shù)列.
以上3個(gè)命題中真命題的個(gè)數(shù)是( )個(gè)
A.3B.2C.1D.0
三、解答題(本大題共有5題,滿分78分)
17.一袋中裝有大小與質(zhì)地相同的2個(gè)白球和3個(gè)黑球.
(1)從中有放回地依次摸出2個(gè)球,求兩球顏色不同的概率;
(2)從中不放回地依次摸出2個(gè)球,記兩球中白球的個(gè)數(shù)為X,求X的期望與方差.
18.已知各項(xiàng)均為正數(shù)的數(shù)列{an},其前n項(xiàng)和為Sn,a1=1.
(1)若數(shù)列{an}為等差數(shù)列,S10=70,求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式;
(2)若數(shù)列{an}為等比數(shù)列,a4=,求滿足Sn>100an時(shí)n的最小值.
19.已知拋物線Γ1:y2=4x,Γ2:y2=2x,直線l交拋物線Γ1于點(diǎn)A、D,交拋物線Γ2于點(diǎn)B、C,其中點(diǎn)A、B位于第一象限.
(1)若點(diǎn)A到拋物線Γ1焦點(diǎn)的距離為2,求點(diǎn)A的坐標(biāo);
(2)若點(diǎn)A的坐標(biāo)為(4,4),且線段AC的中點(diǎn)在x軸上,求原點(diǎn)O到直線l的距離.
20.(18分)已知E、F分別是正方體ABCD﹣A1B1C1D1的棱BC、CD的中點(diǎn),求:
(1)A1D與EF所成角的大??;
(2)二面角C﹣D1B1﹣C1的大小;
(3)點(diǎn)M在棱CD上,若A1M與平面B1C1CB所成角的正弦值為,請(qǐng)判斷點(diǎn)M的位置,并說明理由.
21.(18分)橢圓C的方程為x2+3y2=4,A、B為橢圓的左右頂點(diǎn),F(xiàn)1、F2為左右焦點(diǎn),P為橢圓上的動(dòng)點(diǎn).
(1)求橢圓的離心率;
(2)若△PF1F2為直角三角形,求△PF1F2的面積;
(3)若Q、R為橢圓上異于P的點(diǎn),直線PQ、PR均與圓x2+y2=r2(0<r<1)相切,記直線PQ、PR的斜率分別為k1、k2,是否存在位于第一象限的點(diǎn)P,使得k1k2=1?若存在,求出點(diǎn)P的坐標(biāo),若不存在,請(qǐng)說明理由.
參考答案
一、填空題(本大題共有12題,滿分54分,其中1-6題每題4分,7-12題每題5分)
1.若排列數(shù)=6×5×4,則m= 3 .
【分析】利用排列數(shù)公式直接求解.
解:∵排列數(shù)=6×5×4,
∴由排列數(shù)公式得,
∴m=3.
故答案為:m=3.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查實(shí)數(shù)值的求法,是基礎(chǔ)題,解題時(shí)要認(rèn)真審題,注意排列數(shù)公式的合理運(yùn)用.
2.7個(gè)人站成一排,如果甲、乙2人必須站在兩端,有 240 種排法.
【分析】根據(jù)題意,結(jié)合分步乘法計(jì)數(shù)原理,計(jì)算即可.
解:7個(gè)人站成一排,如果甲、乙2人必須站在兩端,先排甲,乙有=2種排法,
在排剩余5人,有=120種排法,
故共有2×120=240種排法.
故答案為:240.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查排列組合的應(yīng)用,屬于基礎(chǔ)題.
3.設(shè)直線y=ax+3與圓x2+y2=4相交所得弦長(zhǎng)為,則a= ± .
【分析】根據(jù)已知條件,結(jié)合點(diǎn)到直線的距離公式,以及垂徑定理,即可求解.
解:圓x2+y2=4,
則圓心為O(0,0),半徑r=2,
∵直線y=ax+3與圓x2+y2=4相交所得弦長(zhǎng)為,
∴圓心O到直線y=ax+3的距離d==1,
又圓心O(0,0)到直線y=ax+3的距離為,
∴=1,解得a=±2.
故答案為:±2.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查直線與圓的位置關(guān)系,屬于基礎(chǔ)題.
4.的二項(xiàng)展開式中x2項(xiàng)的系數(shù)為 210 .
【分析】由題意,在二項(xiàng)展開式的通項(xiàng)公式中,令x的冪指數(shù)等于2,求得r的值,可得展開式中含x2項(xiàng)的系數(shù).
解:在的二項(xiàng)展開式中,通項(xiàng)公式為Tr+1=?x10﹣2r,
令10﹣2r=2,求得r=4,可得x2項(xiàng)的系數(shù)為=210.
故答案為:210.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查二項(xiàng)式定理的應(yīng)用,二項(xiàng)展開式的通項(xiàng)公式,屬于基礎(chǔ)題.
5.已知隨機(jī)變量X服從二項(xiàng)分布B(n,p),若E(X)=30,D(X)=20,則p= .
【分析】直接利用二項(xiàng)分布的期望與方差列出方程求解即可.
解:隨機(jī)變量X服從二項(xiàng)分布B(n,p),若E(X)=30,D(X)=20,
可得np=30,npq=20,q=,則p=,
故答案為:.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查離散型隨機(jī)變量的分布列的期望以及方差的求法,考查計(jì)算能力.
6.若雙曲線的一條漸近線與直線y=2x﹣1平行,則b= 2 .
【分析】先求出a=1,再結(jié)合漸近線的定義,以及直線平行的性質(zhì),即可求解.
解:雙曲線,
則a=1,
雙曲線的一條漸近線與直線y=2x﹣1平行,
則.
故答案為:2.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查雙曲線的性質(zhì),屬于基礎(chǔ)題.
7.已知實(shí)數(shù)a,b,c成等差數(shù)列,則直線ax+by+c=0必過定點(diǎn) (1,﹣2) .
【分析】由a,b,c成等差數(shù)列,可得2b=a+c,即a﹣2b+c=0,故直線ax+by+c=0可得.
解:∵a,b,c成等差數(shù)列,
∴2b=a+c,∴a﹣2b+c=0,
∴直線ax+by+c=0必過點(diǎn)(1,﹣2).
故答案為:(1,﹣2).
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查恒過定點(diǎn)的直線,屬于基礎(chǔ)題.
8.從裝有3個(gè)紅球和4個(gè)藍(lán)球的袋中,每次不放回地隨機(jī)摸出一球.記“第一次摸球時(shí)摸到紅球”為A,“第二次摸球時(shí)摸到藍(lán)球”為B,則P(B|A)= .
【分析】根據(jù)已知條件,結(jié)合條件概率公式,即可求解.
解:由題意可知,P(A)=,P(AB)=,
故P(B|A)=.
故答案為:.
【點(diǎn)評(píng)】本題主要考查條件概率公式,屬于基礎(chǔ)題.
9.有3男3女共6位高三同學(xué)在高考考場(chǎng)外合影留念.若從這6人中隨機(jī)選取2人拍雙人照,則選中的2人恰為1男1女的概率是 .
【分析】根據(jù)組合數(shù)公式結(jié)合古典概率公式即可得到答案.
解:設(shè)選中的2人恰為1男1女為事件A,
故,
故答案為:.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查古典概型相關(guān)知識(shí),屬于基礎(chǔ)題.
10.某校開展“全員導(dǎo)師制”.有2名導(dǎo)師可供5位學(xué)生選擇,若每位學(xué)生必須也只能選取一名導(dǎo)師且每位導(dǎo)師最多只能被3位學(xué)生選擇,則不同的選擇方案共有 20 種(用數(shù)字作答).
【分析】根據(jù)題意可知,將學(xué)生分組為2,3,分好之后再對(duì)其進(jìn)行分配,結(jié)合分步乘法計(jì)數(shù)原理計(jì)算即可.
解:有2名導(dǎo)師可供5位學(xué)生選擇,若每位學(xué)生必須也只能選取一名導(dǎo)師且每位導(dǎo)師最多只能被3位學(xué)生選擇,
故可將學(xué)生分組為2,3,共有=10種,
再將分好的學(xué)生分配給2名導(dǎo)師,共=2種,
故不同的選擇方案共有10×2=20種.
故答案為:20.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查排列組合的應(yīng)用,屬于基礎(chǔ)題.
11.已知無窮數(shù)列{an}滿足,且a2=1,則ai= 4 .
【分析】由已知可得數(shù)列{an}為以為公比的等比數(shù)列,再結(jié)合無窮等比數(shù)列求和公式求解即可.
解:由數(shù)列{an}滿足,且a2=1,
則數(shù)列{an}為以為公比的等比數(shù)列,
由a2=1,
則a1=2,
則ai=,
故答案為:4.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了無窮等比數(shù)列求和,屬基礎(chǔ)題.
12.已知曲線C1:y2=4x(x≤1),曲線C2:x2﹣2x+y2﹣28=0(x≥6),若△ABC的頂點(diǎn)的A坐標(biāo)為(1,0),頂點(diǎn)B,C分別在曲線C1和C2上運(yùn)動(dòng),則△ABC周長(zhǎng)的最小值為 7+ .
【分析】求出圓的圓心與半徑,拋物線的焦點(diǎn)坐標(biāo),以及準(zhǔn)線方程,畫出圖形,轉(zhuǎn)化求解即可.
解:拋物線的焦點(diǎn)坐標(biāo)(1,0),準(zhǔn)線方程為x=﹣1,
曲線C2:x2﹣2x+y2﹣28=0(x≥6),圓的圓心(1,0),半徑為,
△ABC的頂點(diǎn)的A坐標(biāo)為(1,0),與拋物線的焦點(diǎn)坐標(biāo)以及圓的圓心重合,過B作拋物線準(zhǔn)線的垂線,垂足為D,可知|AB|=|BD|,
頂點(diǎn)B,C分別在曲線C1和C2上運(yùn)動(dòng),則△ABC周長(zhǎng)|AB|+|BC|+|CA|≥|AC|+|CD|,
當(dāng)且僅當(dāng)B、C、D共線時(shí),取得最小值.此時(shí)C(6,±2),
最小值為:7+.
故答案為:7+.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查直線與拋物線的位置關(guān)系,圓與拋物線的位置關(guān)系的綜合應(yīng)用,是中檔題.
二、選擇題(本大題共有4題,滿分18分,其中13、14題每題4分,15、16題每題5分)
13.若直線(a﹣1)x+y﹣1=0與直線3x﹣ay+2=0垂直,則實(shí)數(shù)a的值為( )
A.B.C.D.
【分析】直接利用直線垂直的充要條件求出結(jié)果.
解:直線(a﹣1)x+y﹣1=0與直線3x﹣ay+2=0垂直,
則3(a﹣1)﹣a=0,解得a=.
故選:B.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查的知識(shí)要點(diǎn):直線垂直的充要條件,主要考查學(xué)生的理解能力和計(jì)算能力,屬于基礎(chǔ)題.
14.已知=(2,﹣1,3),=(﹣1,4,﹣2),=(1,3,λ),若三向量共面,則實(shí)數(shù)λ等于( )
A.1B.2C.3D.4
【分析】利用向量共面定理,設(shè),即(1,3,λ)=(2m﹣n,﹣m+4n,3m﹣2n),列出方程組,能求出實(shí)數(shù)λ.
解:=(2,﹣1,3),=(﹣1,4,﹣2),=(1,3,λ),
三向量共面,
∴可設(shè),即(1,3,λ)=(2m﹣n,﹣m+4n,3m﹣2n),
∴,解得m=1,n=1,λ=1.
∴實(shí)數(shù)λ等于1.
故選:A.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查實(shí)數(shù)值的求法,考查向量共面定理等基礎(chǔ)知識(shí),考查運(yùn)算求解能力,是基礎(chǔ)題.
15.如果、分別是A、B的對(duì)立事件,下列選項(xiàng)中能判斷事件A與事件B相互獨(dú)立的是( )
A.B.
C.D.P(B|A)=P(A|B)
【分析】根據(jù)相互獨(dú)立事件滿足的關(guān)系即可判斷A,根據(jù)假設(shè)即可判斷BCD.
解:對(duì)于A,由P(A∩)=P(A)P(),且P()=1﹣P(B),可得P(A∩)=[1﹣P(B)]P(A)=P(A)﹣P(A)P(B),
所以P(AB)=P(A)﹣P(A∩)=P(AB),所以事件A與事件B相互獨(dú)立,故A正確;
對(duì)于B,若事件A與事件B相互獨(dú)立,則需滿足P(AB)=P(A)P(B),
由于P()=P(A)P(B),所以于P()=P(AB),
故無法確定事件A與事件B相互獨(dú)立,B錯(cuò)誤;
對(duì)于C,P(B|A)=,P(B)=P(AB),
若事件A與事件B相互獨(dú)立,則P(A)P(B)=P(AB)=P(B),則P(B)=0或P(A)=1,
故事件A為必然事件或事件B為不可能事件,
顯然無法確定事件A與事件B相互獨(dú)立,故C錯(cuò)誤;
對(duì)于D,由P(B|A)=P(A|B),可得,即P(A)=P(B),無法確定事件A與事件B相互獨(dú)立,故D錯(cuò)誤.
故選:A.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查概率的應(yīng)用,屬于中檔題.
16.已知數(shù)列{an},設(shè)(n為正整數(shù)).若{an}滿足性質(zhì)Ω:存在常數(shù)c,使得對(duì)于任意兩兩不等的正整數(shù)i、j、k,都有(i﹣j)mk+(j﹣k)mi+(k﹣i)mj=c,則稱數(shù)列{an}為“夢(mèng)想數(shù)列”.有以下三個(gè)命題:
①若數(shù)列{an}是“夢(mèng)想數(shù)列”,則常數(shù)c=0;
②存在公比不為1的等比數(shù)列是“夢(mèng)想數(shù)列”;
③“夢(mèng)想數(shù)列”一定是等差數(shù)列.
以上3個(gè)命題中真命題的個(gè)數(shù)是( )個(gè)
A.3B.2C.1D.0
【分析】根據(jù)題意,結(jié)合“夢(mèng)想數(shù)列”的定義,依次分析3個(gè)命題是否正確,綜合可得答案.
解:根據(jù)題意,依次分析3個(gè)命題:
對(duì)于①,若數(shù)列{an}是“夢(mèng)想數(shù)列”,則(i﹣j)mk+(j﹣k)mi+(k﹣i)mj=c,同時(shí)有(j﹣i)mk+(k﹣j)mi+(i﹣k)mj=c,必有c=0,①正確;
對(duì)于②③,令i=1,j=2,k=3,
有(1﹣2)+(2﹣3)+(3﹣1)=0,
變形可得a1+a3=2a2,即a1、a2、a3成三項(xiàng)成等差數(shù)列,
令i=1,j=2,k=n(n≥3),
則有(1﹣2)+(2﹣n)a1+(n﹣1)=0,
變形可得:2Sn+(n2﹣3n)a1﹣n(n﹣1)a2=0,
則有2Sn+1+(n2﹣2n﹣2)a1﹣n(n+1)a2=0,
兩式相減可得:2an+1+2na1﹣2a1﹣2na2=0,
則有an+1=a1+nd,
所以有an=a1+(n﹣1)d(n≥4)成立,
又由當(dāng)n=1、2、3時(shí)也成立,故“夢(mèng)想數(shù)列”一定是等差數(shù)列,則②錯(cuò)誤,③正確.
故選:B.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查數(shù)列的應(yīng)用,涉及等差、等比數(shù)列的判定和性質(zhì),屬于中檔題.
三、解答題(本大題共有5題,滿分78分)
17.一袋中裝有大小與質(zhì)地相同的2個(gè)白球和3個(gè)黑球.
(1)從中有放回地依次摸出2個(gè)球,求兩球顏色不同的概率;
(2)從中不放回地依次摸出2個(gè)球,記兩球中白球的個(gè)數(shù)為X,求X的期望與方差.
【分析】(1)由互斥事件和相互獨(dú)立事件的概率公式即得;
(2)由題意知x可能取0,1,2,根據(jù)取值對(duì)應(yīng)的事件求出相應(yīng)的概率,再代入期望和方差公式計(jì)算即可.
解:(1)記“摸出一球,放回后再摸出一球,兩球顏色不同”為事件A,
摸出一球得白球的概率為,
摸出一球得黑球的概率為,
由互斥事件和相互獨(dú)立事件的概率公式可得P(A)=;
(2)由題意知X的可能取值為0,1,2,
其中,P(X=0)==,
P(X=1)==,
P(X=2)==,
∴E(X)==,
D(X)=(0﹣)2×+(1﹣)2×+(2﹣)2×=,
即摸出白球個(gè)數(shù)的期望和方差分別是和,
【點(diǎn)評(píng)】本題考查運(yùn)用概率知識(shí)解決實(shí)際問題的能力,屬中檔題.
18.已知各項(xiàng)均為正數(shù)的數(shù)列{an},其前n項(xiàng)和為Sn,a1=1.
(1)若數(shù)列{an}為等差數(shù)列,S10=70,求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式;
(2)若數(shù)列{an}為等比數(shù)列,a4=,求滿足Sn>100an時(shí)n的最小值.
【分析】(1)設(shè)等差數(shù)列的公差為d,運(yùn)用等差數(shù)列的求和公式,解方程可得d,進(jìn)而得到所求通項(xiàng)公式;
(2)設(shè)等比數(shù)列的公比為q,由等比數(shù)列的通項(xiàng)公式可得q,再由等比數(shù)列的求和公式,解不等式可得n的最小值.
解:(1)數(shù)列{an}為公差為d的等差數(shù)列,S10=70,a1=1,
可得10+×10×9d=70,解得d=,
則an=1+(n﹣1)=n﹣;
(2)數(shù)列{an}為公比為q的等比數(shù)列,a4=,a1=1,
可得q3=,即q=,
則an=()n﹣1,Sn==2﹣()n﹣1,
Sn>100an,即為2﹣()n﹣1>100?()n﹣1,
即2n>101,可得n≥7,即n的最小值為7.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查等差數(shù)列和等比數(shù)列的通項(xiàng)公式和求和公式的運(yùn)用,考查方程思想和運(yùn)算能力,屬于基礎(chǔ)題.
19.已知拋物線Γ1:y2=4x,Γ2:y2=2x,直線l交拋物線Γ1于點(diǎn)A、D,交拋物線Γ2于點(diǎn)B、C,其中點(diǎn)A、B位于第一象限.
(1)若點(diǎn)A到拋物線Γ1焦點(diǎn)的距離為2,求點(diǎn)A的坐標(biāo);
(2)若點(diǎn)A的坐標(biāo)為(4,4),且線段AC的中點(diǎn)在x軸上,求原點(diǎn)O到直線l的距離.
【分析】(1)求得拋物線Γ1:y2=4x的焦點(diǎn)和準(zhǔn)線方程,由拋物線的定義可得所求坐標(biāo);
(2)由中點(diǎn)坐標(biāo)公式可得C的縱坐標(biāo),進(jìn)而得到C的坐標(biāo),可得直線l的方程,運(yùn)用點(diǎn)到直線的距離公式,可得所求距離.
解:(1)拋物線Γ1:y2=4x的焦點(diǎn)為(1,0),準(zhǔn)線方程為x=﹣1,
若點(diǎn)A到拋物線Γ1焦點(diǎn)的距離為2,可得xA+1=2,解得xA=1,yA=2,即A(1,2);
(2)若點(diǎn)A的坐標(biāo)為(4,4),且線段AC的中點(diǎn)在x軸上,
則yC=﹣4,代入拋物線Γ2:y2=2x,可得xC=8,即C(8,﹣4),
直線l的斜率為k==﹣2,
直線l的方程為y﹣4=﹣2(x﹣4),即為2x+y﹣12=0,
可得原點(diǎn)O到直線l的距離為d==.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查拋物線的方程和性質(zhì),以及直線和拋物線的位置關(guān)系,考查方程思想和運(yùn)算能力,屬于中檔題.
20.(18分)已知E、F分別是正方體ABCD﹣A1B1C1D1的棱BC、CD的中點(diǎn),求:
(1)A1D與EF所成角的大??;
(2)二面角C﹣D1B1﹣C1的大??;
(3)點(diǎn)M在棱CD上,若A1M與平面B1C1CB所成角的正弦值為,請(qǐng)判斷點(diǎn)M的位置,并說明理由.
【分析】(1)將,向量分別表示出來即可;(2)分別找到兩個(gè)平面的法向量即可;(3)找到平面B1C1CB的法向量和代入公式計(jì)算即可.
解:設(shè)正方體棱長(zhǎng)為1,以分別為x,y,z軸正方向,
建立如圖所示空間直角坐標(biāo)系D﹣xyz.D(0,0,0),A1(1,0,1),E(,1,0),F(xiàn)(0,,0),
D1(0,0,1),C(0,1,0),B1(1,1,1),
(1),,
設(shè)A1D 與EF所成角為θ,csθ==,
所以A1D與EF所成角的大小是60°;
(2)平面B1D1C1的一個(gè)法向量為=(0,0,1),
設(shè)平面CB1D1的一個(gè)法向量為,
,,由,
則有,得,令z=1,則,
設(shè)的夾角為α,,
由圖可知二面角C﹣D1B1﹣C1為銳二面角,
所以二面角C﹣D1B1﹣C1大小為;
(3)設(shè)M(0,y,0),y∈[0,1],則,
平面B1C1CB的一個(gè)法向量為,
設(shè)A1M與平面B1C1CB所成角為β,
,,
所以當(dāng)時(shí),A1M與平面B1C1CB所成角的正弦值為.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查利用空間向量求線面所成的角,二面角,異面直線所成的角,屬于中檔題.
21.(18分)橢圓C的方程為x2+3y2=4,A、B為橢圓的左右頂點(diǎn),F(xiàn)1、F2為左右焦點(diǎn),P為橢圓上的動(dòng)點(diǎn).
(1)求橢圓的離心率;
(2)若△PF1F2為直角三角形,求△PF1F2的面積;
(3)若Q、R為橢圓上異于P的點(diǎn),直線PQ、PR均與圓x2+y2=r2(0<r<1)相切,記直線PQ、PR的斜率分別為k1、k2,是否存在位于第一象限的點(diǎn)P,使得k1k2=1?若存在,求出點(diǎn)P的坐標(biāo),若不存在,請(qǐng)說明理由.
【分析】(1)由已知易求橢圓的離心率;
(2)分∠F1PF2=,∠PF1F2=兩種情況可求△PF1F2的面積;
(3)設(shè)P(x0,y0),則直線PQ的方程為y﹣y0=k1(x﹣x0),可得(﹣r2)﹣2x0y0k1+﹣r2=0,進(jìn)而可得k1k2==1,可求P的坐標(biāo).
解:(1)由橢圓C的方程為x2+3y2=4,得標(biāo)準(zhǔn)方程為+=1,
∴a=2.c==,離心率e==.
(2)設(shè)|PF1|=m,|PF2|=n,
當(dāng)∠F1PF2=時(shí),=m2+n2,∴=(m+n)2﹣2mn,∴mn=,
此時(shí);S=mn=×=,
由對(duì)稱性,不妨設(shè)∠PF1F2=時(shí),且P在第一象限,則P(,),
此時(shí);S=××=,
綜上,△PF1F2的面積為或.
(3)設(shè)P(x0,y0),則直線PQ的方程為y﹣y0=k1(x﹣x0),
由已知=r.∴(﹣r2)﹣2x0y0k1+﹣r2=0,
同理:(﹣r2)﹣2x0y0k2+﹣r2=0,
因而k1,k2,是方程(﹣r2)k2﹣2x0y0k+﹣r2=0 的兩根,所以k1k2==1,
得=,由P在第一象限得P(1,1),
∴存在位于第一象限的點(diǎn)P,使得k1k2=1,點(diǎn)P的坐標(biāo)為P(1,1).
【點(diǎn)評(píng)】本題考查橢圓的幾何性質(zhì),考查三角形的面積,考查直線與橢圓的位置關(guān)系,屬中檔題.

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