
一、單選題(本題共計(jì)8小題,總分40分)
1. 已知的傾斜角為45°,經(jīng)過點(diǎn).若,則實(shí)數(shù)m為()
A. 6B. -6C. 5D. -5
【答案】B
【解析】
【分析】根據(jù)垂直關(guān)系得到,由此計(jì)算出的值.
【詳解】因?yàn)?,,且?br>所以,解得,
故選:B.
2. 已知空間向量,若,則()
A. B. 3C. D. 2
【答案】A
【解析】
【分析】根據(jù)空間向量運(yùn)算的坐標(biāo)表示進(jìn)行計(jì)算即可.
【詳解】由題意可得,因?yàn)?,所以,解?
故選:A.
3. 某塔一共有13層,總高為55.9米,從下到上每層高度依次排列構(gòu)成等差數(shù)列,第5層與第7層的高度之和為8.8米,則第5層的高度為()
A. 4.4米B. 4.5米C. 4.6米D. 4.7米
【答案】B
【解析】
【分析】將問題轉(zhuǎn)化為數(shù)列,然后根據(jù)等差數(shù)列的性質(zhì)、前n項(xiàng)和公式求解;
【詳解】設(shè)該塔從下到上每層高度依次排列構(gòu)成等差數(shù)列,且的公差為d,
前n項(xiàng)和為.
通解:由題得,解得,,,
故選B.
優(yōu)解:由題知,,
,,
,,
故選:B.
4. 已知數(shù)列是無窮項(xiàng)等比數(shù)列,公比為,則“”是“數(shù)列單調(diào)遞增”的()
A. 充分而不必要條件B. 必要而不充分條件
C. 充分必要條件D. 既不充分又不必要條件
【答案】D
【解析】
【分析】根據(jù)等比數(shù)列的首項(xiàng)、公比的不同情形,分析數(shù)列的單調(diào)性,結(jié)合充分條件、必要條件得解.
【詳解】若,,則數(shù)列單調(diào)遞減,故不能推出數(shù)列單調(diào)遞增;
若單調(diào)遞增,則,,或,,不能推出,
所以“”是“數(shù)列單調(diào)遞增”的既不充分也不必要條件,
故選:D.
5. 戰(zhàn)國(guó)時(shí)期成書經(jīng)說記載:“景:日之光,反蝕人,則景在日與人之間”這是中國(guó)古代人民首次對(duì)平面鏡反射的研究,體現(xiàn)了傳統(tǒng)文化中的數(shù)學(xué)智慧在平面直角坐標(biāo)系中,一條光線從點(diǎn)射出,經(jīng)軸反射后與圓相交所得弦長(zhǎng)為,則反射光線所在直線的斜率為()
A. 或B. C. D. 或
【答案】A
【解析】
【分析】直接利用直線與圓的位置關(guān)系求出結(jié)果.
【詳解】根據(jù)題意,設(shè)與點(diǎn)關(guān)于軸對(duì)稱,則的坐標(biāo)為,
則反射光線經(jīng)過點(diǎn),且與圓相交.
設(shè)反射光線所在直線的方程為,即,
圓標(biāo)準(zhǔn)方程為,
則圓心為,半徑.
因?yàn)橄议L(zhǎng),
所以根據(jù)勾股定理得,圓心到反射光線的距離,
故,即,解得或.
故選:A
6. 已知雙曲線的左頂點(diǎn)為,點(diǎn)均在雙曲線上且關(guān)于軸對(duì)稱,若直線的斜率之積為,則雙曲線的離心率為()
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】設(shè)出坐標(biāo)后結(jié)合題意表示出斜率之積,計(jì)算可得,由即可得離心率.
【詳解】
設(shè),則,,
則,
由在雙曲線上,故,
即有,故,
即有,即,
故.
故選:A.
7. 已知為坐標(biāo)原點(diǎn),為拋物線的焦點(diǎn),直線與交于點(diǎn)(點(diǎn)在第一象限),若,則與面積之和的最小值為()
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】分析可知直線的斜率不為0,設(shè)直線的方程為,設(shè),,將直線方程和拋物線方程聯(lián)立,利用可求得的值,可知直線過定點(diǎn),再利用三角形的面積公式以及導(dǎo)數(shù)或者基本不等式可求得與面積之和的最小值.
【詳解】由題意可知直線的斜率不為0,所以可設(shè)直線的方程為,
聯(lián)立方程得,則,
設(shè),,則,,
所以,
因?yàn)?,所以,即,解得或?br>當(dāng)時(shí),直線過坐標(biāo)原點(diǎn),則與重合,不存在,不符合題意,所以,
所以,
解法一:
由拋物線方程可知,設(shè)直線與軸的交點(diǎn)為,則,
所以,
,
聯(lián)立解得,(注意點(diǎn)在第一象限)
則與的面積之和,
則,由可得,
當(dāng)時(shí),,函數(shù)單調(diào)遞減,當(dāng)時(shí),,函數(shù)單調(diào)遞增,
所以當(dāng)時(shí)取得最小值,且
解法二:
由拋物線方程可知,設(shè)直線與軸的交點(diǎn)為,則,
,
所以,
由于,所以,
所以,
當(dāng)且僅當(dāng),即時(shí)取等號(hào).
故選:C
【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:圓錐曲線中的最值問題解決方法一般分兩種:
一是幾何法:特別是用圓錐曲線的定義和平面幾何的有關(guān)結(jié)論來求最值;
二是代數(shù)法:將圓錐曲線的最值問題轉(zhuǎn)化為二次函數(shù)或三角函數(shù)的最值問題,然后利用基本不等式、函數(shù)的單調(diào)性或三角函數(shù)的有界性等求最值.
8. 已知O為坐標(biāo)原點(diǎn),橢圓C:的左、右焦點(diǎn)分別為,,過點(diǎn)作圓O:的切線,與C交于M,N兩點(diǎn).設(shè)圓O的面積和的內(nèi)切圓面積分別為,,且,則C的離心率為()
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】根據(jù)條件先表示出,然后在中根據(jù)等面積法表示出內(nèi)切圓的半徑,結(jié)合得到的關(guān)系式,根據(jù)齊次式的計(jì)算可求離心率.
【詳解】因?yàn)樵趫A上,所以易知軸,
由解得,所以,
設(shè)的內(nèi)切圓半徑為,
由等面積法可知:,
所以,所以,
又因?yàn)椋?br>所以,所以,
所以,所以,
故選:C.
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:本題考查橢圓的離心率問題,涉及橢圓的焦點(diǎn)三角形、三角形內(nèi)切圓等問題,對(duì)學(xué)生的轉(zhuǎn)化與計(jì)算能力要求較高,難度較大.解答本題的關(guān)鍵在于對(duì)面積的分析,其中等面積法是解決內(nèi)切圓相關(guān)問題的有效方法.
二、多選題(本題共計(jì)4小題,總分20分)
9. 如圖,在四棱錐中,底面,四邊形是邊長(zhǎng)為1的菱形,且,,則( )
A. B.
C. D.
【答案】BD
【解析】
【分析】利用數(shù)量積的定義和運(yùn)算律,結(jié)合圖形,即可求解.
【詳解】如圖所示:
因?yàn)榈酌?,所以垂直于平面?nèi)的任何一條直線,
因?yàn)樗倪呅问沁呴L(zhǎng)為1的菱形,且,所以和是等邊三角形,
A. ,故A錯(cuò)誤;
B. ,故B正確;
C
,故C錯(cuò)誤;
D.
,故D正確.
故選:BD.
10. 已知?jiǎng)狱c(diǎn)P與兩定點(diǎn),的距離之比為,則()
A. 點(diǎn)P的軌跡所圍成的圖形的面積是
B. 點(diǎn)P到點(diǎn)A的距離的最大值是2
C. 點(diǎn)P到點(diǎn)B的距離的最大值是6
D. 當(dāng)P,A,B不共線時(shí),的面積最大值是3
【答案】ACD
【解析】
【分析】利用動(dòng)點(diǎn)P與兩定點(diǎn),的距離之比為,確定動(dòng)點(diǎn)的軌跡方程,求得圓心到的距離可求得到距離的最大值,求得到直線最大距離為2,即可求的面積最大值.
【詳解】對(duì)于A,設(shè),因?yàn)閯?dòng)點(diǎn)P與兩定點(diǎn),的距離之比為,
所以,
即,即,
所以點(diǎn)為以為圓心,半徑為2的圓上一點(diǎn),
所以點(diǎn)P的軌跡所圍成的圖形的面積是,故A正確;
對(duì)于B,P到點(diǎn)A的距離的最大值為圓心到的距離加上圓的半徑,又,
所以點(diǎn)P到點(diǎn)A的距離的最大值為1+2=3,故B錯(cuò)誤;
對(duì)于C,P到點(diǎn)B距離的最大值為圓心到的距離加上圓的半徑,又,
所以點(diǎn)P到點(diǎn)B的距離的最大值是4+2=6,故C正確;
對(duì)于D,當(dāng)P,A,B不共線時(shí),到直線最大距離為2,的面積最大值,故D正確.
故選:ACD.
11. 已知雙曲線的左、右焦點(diǎn)分別為,過雙曲線C上的一點(diǎn)M作兩條漸近線的垂線,垂足分別為,則()
A. 雙曲線C的離心率為2B. 焦點(diǎn)到漸近線的距離為2
C. 四邊形可能為正方形D. 四邊形的面積為定值2
【答案】BCD
【解析】
【分析】對(duì)于A,由等軸雙曲線定義可得答案;對(duì)于B,因C為等軸雙曲線,則雙曲線兩條漸近線互相垂直,由點(diǎn)到直線的距離公式可求;對(duì)于C,當(dāng)點(diǎn)M在頂點(diǎn)時(shí),可知四邊形OPMQ為正方形,對(duì)于D,表示出面積大小可求.
【詳解】
對(duì)于A,等軸雙曲線的離心率為,故A錯(cuò)誤;
對(duì)于B,雙曲線C的一條漸近線方程為,,則焦點(diǎn)到漸近線的距離為,故B正確;
對(duì)于C,當(dāng)點(diǎn)M在頂點(diǎn)時(shí),四邊形OPMQ為正方形,故C正確;
對(duì)于D,因?yàn)闈u近線互相垂直,四邊形OPMQ為矩形.又設(shè),則.故D正確.
故選:BCD
12. 斐波那契數(shù)列又稱“兔子數(shù)列”“黃金分割數(shù)列”,在現(xiàn)代物理、準(zhǔn)晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用.斐波那契數(shù)列可以用如下方法定義:,(,).則()
A. B.
C. D.
【答案】ACD
【解析】
【分析】對(duì)于A,直接由遞推關(guān)系式運(yùn)算即可判斷;對(duì)于B,可以舉出反例判斷;對(duì)于C,通過累加法進(jìn)行判斷;對(duì)于D,先變形然后再通過累加法即可判斷.
【詳解】對(duì)于A,由題意可得,,
所以,故A正確.
對(duì)于B,,,,,,,故B錯(cuò)誤.
對(duì)于C,,,…,,以上各式相加得,,
化簡(jiǎn)得,故C正確.
對(duì)于D,由題意可得,
,
,
…,
,
累加得,故D正確.
故選:ACD.
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)睛:本題AB選項(xiàng)的判斷比較常規(guī),判斷CD選項(xiàng)的關(guān)鍵是要通過適當(dāng)?shù)淖冃稳缓罄玫嚼奂臃ㄗ冃?
三、填空題(本題共計(jì)4小題,總分20分)
13. 數(shù)列滿足,,寫出一個(gè)符合上述條件的數(shù)列的通項(xiàng)公式______.
【答案】(答案不唯一)
【解析】
【分析】將已知等式變形后,找到滿足等式的通項(xiàng)公式即可.
【詳解】由得:,
則當(dāng)時(shí),,,故滿足遞推關(guān)系,
又,滿足,
滿足條件的數(shù)列的一個(gè)通項(xiàng)公式為:.
故答案為:(答案不唯一).
14. 已知空間四邊形ABCD的每條邊和對(duì)角線的長(zhǎng)都等于1,點(diǎn)E,F(xiàn)分別是BC,AD的中點(diǎn),則的值為____________.
【答案】##-0.5
【解析】
【分析】,,兩兩成角,模都為1,以這三個(gè)向量為基底,進(jìn)行向量數(shù)量積運(yùn)算.
【詳解】
根據(jù)題意ABCD為正四面體,
,,兩兩成角,,
由,
,
所以
.
故答案為:
15. 已知直線:,:,:,若直線,,不能圍成三角形,則_________________.
【答案】或或,
【解析】
【分析】由題意,可得其中有2條直線平行(或重合),或者三線經(jīng)過同一個(gè)點(diǎn).再根據(jù)兩條直線平行(或重合)的性質(zhì),三直線共點(diǎn)問題,求出的值即可.
【詳解】直線:,:,:,不能圍成三角形,
則其中有2條直線平行(或重合),或者三線經(jīng)過同一個(gè)點(diǎn),
若(或重合)或者(或重合)時(shí),則或,解得或.
若三線經(jīng)過同一個(gè)點(diǎn),則直線:,:,的交點(diǎn)在上,
所以,解得.
故或或,
故答案為:或或,
16. 已知拋物線C:的焦點(diǎn)為F,過動(dòng)點(diǎn)P的兩條直線,均與C相切,設(shè),的斜率分別為,,若,則的最小值為____________.
【答案】
【解析】
【分析】根據(jù)已知條件設(shè)出過點(diǎn)P且與拋物線C的相切的方程,聯(lián)立切線方程與拋物線方程,利用直線與拋物線相切的關(guān)系及韋達(dá)定理,得出過點(diǎn)的動(dòng)直線,結(jié)合點(diǎn)到直線的距離公式即可求解.
【詳解】由,得,解得,
所以拋物線C:的焦點(diǎn)為.
設(shè),過點(diǎn)P作拋物線C的切線方程為,
由,消去,得,
因?yàn)榕c拋物線C相切,
所以,即,
設(shè),是方程的兩根,則,
因?yàn)椋?br>所以,即,
所以
所以點(diǎn)在直線上運(yùn)動(dòng),
設(shè)到直線的距離為d,則,
當(dāng)時(shí),取得的最小值即為點(diǎn)到直線的距離,
所以到直線的距離的最小值為.
故答案為:.
【點(diǎn)睛】關(guān)鍵點(diǎn)睛:解決此題的關(guān)鍵是根據(jù)已知條件求出過點(diǎn)的動(dòng)直線,進(jìn)而將所求問題轉(zhuǎn)化為點(diǎn)到直線的距離問題,結(jié)合點(diǎn)到直線的距離公式求解即可.
四、解答題(本題共計(jì)6小題,總分70分)
17. 數(shù)列滿足條件:,點(diǎn)在直線上.
(1)求數(shù)列的通項(xiàng)公式;
(2)求數(shù)列的前項(xiàng)和.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)由題意將點(diǎn)代入直線方程,結(jié)合等差數(shù)列定義即可得解.
(2)由題意可得,結(jié)合裂項(xiàng)相消法即可求解.
【小問1詳解】
點(diǎn)在直線上,,
數(shù)列是首項(xiàng),公差的等差數(shù)列,
數(shù)列的通項(xiàng)公式.
【小問2詳解】
,
,
,
.
18. 已知函數(shù)
(1)求曲線在點(diǎn)處的切線方程.
(2)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間
【答案】(1)
(2)單調(diào)遞增區(qū)間為,,單調(diào)遞減區(qū)間為
【解析】
【分析】(1)求出,求導(dǎo),得到,從而得到切線方程;
(2)求定義域,求導(dǎo),得到不等式,求出單調(diào)區(qū)間.
【小問1詳解】
,
,,
故在點(diǎn)處的切線方程為,
即;
【小問2詳解】
的定義域?yàn)镽,
,
令,解得或,
令,解得,
故單調(diào)遞增區(qū)間為,,單調(diào)遞減區(qū)間為.
19. 如圖,四棱錐中,底面為直角梯形,其中,,面⊥面,且,點(diǎn)在棱上.
(1)證明:當(dāng)時(shí),直線平面;
(2)當(dāng)時(shí),求二面角的余弦值.
【答案】(1)證明過程見解析
(2)
【解析】
【分析】(1)作出輔助線,由三角形相似得到線線平行,進(jìn)而證明出線面平行;
(2)由面面垂直得到線面垂直,進(jìn)而得到線線垂直,建立空間直角坐標(biāo)系,設(shè),根據(jù)垂直關(guān)系得到,求出平面的法向量,利用相關(guān)公式計(jì)算出二面角余弦值.
【小問1詳解】
連接,交于點(diǎn),連接,
因?yàn)榍遥?br>所以∽,故,
又,所以,
故,
又平面,不在平面內(nèi),
所以平面;
【小問2詳解】
因?yàn)槠矫妗兔?,交線為,,平面,
所以⊥平面,
取的中點(diǎn),連接,
因?yàn)?,所以⊥?br>以為坐標(biāo)原點(diǎn),所在直線分別為軸,過點(diǎn)作的平行線為軸,
建立空間直角坐標(biāo)系,
,
設(shè),,
則,解得,
故,
因?yàn)椋?br>所以,
解得,故
設(shè)平面的法向量為,
則,
令,則,故,
設(shè)平面的法向量為,
則,
令,則,故,
設(shè)二面角的大小為,顯然為銳角,
故二面角的余弦值為.
20. 已知數(shù)列為遞增的等比數(shù)列,,記、分別為數(shù)列、的前項(xiàng)和,,.
(1)求數(shù)列的通項(xiàng)公式;
(2)證明:當(dāng)時(shí),.
【答案】(1)
(2)證明見解析
【解析】
【分析】(1)設(shè)數(shù)列的公比為,根據(jù)題意,列出方程組求得,進(jìn)而求得數(shù)列的通項(xiàng)公式;
(2)由(1)求得,分為偶數(shù)和為奇數(shù),兩種情況討論,分別求得的表達(dá)式,結(jié)合指數(shù)冪的性質(zhì),即可得證.
【小問1詳解】
解:設(shè)等比數(shù)列的公比為,
因?yàn)?,,可得?br>可兩式相減,可得,所以,解得或,
又因?yàn)閿?shù)列為遞增的等比數(shù)列,所以,則,
所以數(shù)列的通項(xiàng)公式為.
【小問2詳解】
解:由(1)知,可得.
當(dāng)為偶數(shù)時(shí),
.
此時(shí),.
當(dāng)時(shí),,所以成立.
當(dāng)為奇數(shù)時(shí),.
檢驗(yàn)知,當(dāng)時(shí),上式也成立.
此時(shí),,
當(dāng)時(shí),,所以成立.
綜上所述,當(dāng)時(shí),成立.
21. 已知點(diǎn)是雙曲線上任意一點(diǎn).
(1)求證:點(diǎn)到雙曲線的兩條漸近線的距離的乘積是一個(gè)常數(shù);
(2)已知點(diǎn),求的最小值.
【答案】(1)證明見解析
(2)
【解析】
【分析】(1)根據(jù)點(diǎn)到直線的距離公式即可化簡(jiǎn)求解,
(2)根據(jù)兩點(diǎn)間的距離公式,結(jié)合二次函數(shù)的性質(zhì)即可求解.
【小問1詳解】
由已知可得,所以雙曲線的漸近線方程為,
點(diǎn)到直線,即直線的距離,
點(diǎn)到直線,即直線的距離,
所以點(diǎn)到雙曲線的兩條漸近線的距離的乘積為
,
又在雙曲線上,所以,所以,所以是一個(gè)常數(shù);
【小問2詳解】
因?yàn)?,所以,解得或?br>所以,
當(dāng)時(shí),的最小值為,所以的最小值為.
22. 已知橢圓的兩個(gè)頂點(diǎn)分別為,焦點(diǎn)在軸上,離心率為.
(1)求橢圓的方程;
(2)設(shè)為原點(diǎn),過點(diǎn)的直線交橢圓于點(diǎn),直線與直線相交于點(diǎn),直線與軸相交于點(diǎn).求證:與的面積之比為定值.
【答案】(1)
(2)證明見解析
【解析】
【分析】(1)根據(jù)頂點(diǎn)得到,根據(jù)離心率得到,則得到橢圓方程;
(2)設(shè)直線的方程為,聯(lián)立橢圓方程得到韋達(dá)定理式,求出兩直線方程,得到面積表達(dá)式,化積為和,代入化簡(jiǎn)即可.
【小問1詳解】
由題意得,,則,則,
則橢圓的方程為.
【小問2詳解】
顯然當(dāng)直線的斜率為0和不存在時(shí),不合題意,
則可設(shè)直線的方程為,,,
則聯(lián)立橢圓方程有,化簡(jiǎn)得,
則,解得或,
則,,,,,
則,則直線的方程為,令,則,
,則直線方程為,令,則,
則,,因?yàn)?,則同號(hào),
則
.
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