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20、(本题满分12分)
如图,已知两个正四棱锥P-ABCD与Q-ABCD的高分别为1和2,AB=4.
⑴ 证明PQ⊥平面ABCD;
⑵ 求异面直线AQ与PB所成的角;
⑶ 求点P到平面QAD的距离.
参考答案:
一、选择题(本大题共2小题,每小题5分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
题号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
答案 |
B |
C |
B |
A |
B |
C |
A |
C |
D |
D |
D |
B |
简答与提示:
1、或,;
2、是平行四边形,;
3、根据题意:;
4、根据对称性;
5、依题意:;
6、根据线线、线面、面面平行和垂直的有关判定逐个判断即可;
7、①函数是偶函数,②函数先单调递增后单调递减,③当时,;
8、a与b的夹角为60o,;
9、,;
10、乙丙丁所说为假甲拿4,甲乙所说为假丙拿1,甲所说为假乙拿2;
11、以正方体ABCD-A′B′C′D′的任意三个顶点为顶点可作(个)三角形,正方体的表面及对角面每个面有=4(个)三角形,所以所求概率为;
12、椭圆+=1中,,所以(|PnF|)min=(|PnF|)max=
所以.
二、填空题(本大题共4小题,每小题4分,共16分,把答案填在横线上.)
13、0或 14、(-1,1)和(2,+∞)
15、 16、④
简答与提示:
13、是纯虚数,则.
14、解:由f(x)的解析式可知f(x)图象连续及f(x)的单调性可确定:在(-1,1)和(2,+∞)上均有
f(x)>0.
15、命题p:不等式|x-m|+|x-1|>1的解集为R或
命题q:f(x)=log(3+m)x是(0,+∞)上的增函数3+m>1
“p且q”是假命题,“p或q”是真命题说明命题p和q一真一假,
所以实数m的取值范围是.
16、当=0,①不对;若+=0,点、在直线上或在直线的异侧,所以②③错;
三、解答题
17:解:⑴ ∵,,且.=,
∴-cos2+sin2=, 即-cosA=, ……………………4分
又A∈(0,p),
∴A=p, …………………………………………………………6分
⑵ S△ABC=bc.sinA=b.c.sinp=,∴bc=4, …………………8分
又由余弦定理得:a2=b2+c2-2bc.cos120°=b2+c2+bc , ………10分
∴16=(b+c)2,故b+c=4. ……………………………………12分
18、解: ⑴ 由题意,的可能取值为1,2,3,4,5
…………………………………………5分
所以的分布列为:
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
|
|
|
|
…………………………………………7分
⑵ 因为甲先取,所以甲只有可能在第1次,第3次和第5次取球,记”甲取到白球”为事件,则
∵事件两两互斥,
∴. ………………………………12分
19.(本小题满分12分)
解:⑴ =-2x+a-
∵f(x)在(0,)上为减函数,∴x∈(0,)时-2x+a-<0恒成立。
即a<2x+恒成立。 …………………………………………………………2分
设g(x)= 2x+,则=2-
∵x∈(0,)时>4,∴<0,∴g(x) 在(0,)上递减。 ………4分
∴g(x) >g()=3,∴a≤3。 …………………………………………………6分
⑵ 若f(x)既有极大值又有极小值,则首先必须=0有两个不同正根x1 ,x2 ,
即 2x2-ax+1=0有两个不同正根。 …………8分
令
∴当a>2时,=0有两个不等的正根. ………………………10分
不妨设x1 <x2 ,由=-(2x2-ax+1)=-(x-x1)(x-x2)知:
0<x<x1时<0,x1<x<x2时>0,x>x2时<0。
∴当a>2时f(x)既有极大值f(x2)又有极小值f(x1) . …………………12分
20.(本小题满分12分)
解法一:
⑴ 连结AC、BD,设.由P-ABCD与Q-ABCD都是正四棱锥,
所以PO⊥平面ABCD,QO⊥平面ABCD.从而P、O、Q三点在一条直线上,
所以PQ⊥平面ABCD.
由题设知,ABCD是正方形,所以.
⑵ 由⑴,平面,故可以分别以直线CA、DB、QP为轴,轴,轴建立空间直角坐标系(如上图),由题设条件,相关各点的坐标分别是,,,所以,,
于是
从而异面直线AQ与PB所成的角是.
⑶ 由⑵,点D的坐标是(0,-,0),,,
设是平面QAD的一个法向量,
由 得.取x=1,得.
所以点P到平面QAD的距离.
解法二:
⑴ 取AD的中点M,连结PM,QM.因为P-ABCD与Q-ABCD都是正四棱锥,
所以AD⊥PM,AD⊥QM. 从而AD⊥平面PQM.
又平面PQM,所以PQ⊥AD.同理PQ⊥AB,所以PQ⊥平面ABCD.
⑵ 连结AC、BD设,由PQ⊥平面ABCD及
正四棱锥的性质可知O在PQ上,从而P、A、Q、C四
点共面.取OC的中点N,连结PN.
因为,所以,
从而AQ∥PN.∠BPN(或其补角)是异面直线AQ
与PB所成的角.连接BN,
因为.
所以.
从而异面直线AQ与PB所成的角是.
⑶ 由⑴知,AD⊥平面PQM,所以平面PQM⊥平面QAD. 过P作PH⊥QM于H,
则PH⊥平面QAD,所以PH的长为点P到平面QAD的距离.
连结OM,则.所以,
又PQ=PO+QO=3,于是.
即点P到平面QAD的距离是.
21.解:⑴ 又∵为锐角
∴ ∴ …………3分
⑵ ∵ ∴都大于0
∴ ∴ …………………………………7分
⑶
∴ …………………………………8分
∴
…………………………………10分
∵, , 又∵
∴ ∴
∴ …………………………12分
22.解:⑴ 设点M的坐标为(x,y)则由,
得,及
由 得 …………………3分
∴,由点Q在x轴的正半轴上得
∴M点轨迹G方程:() ……………………5分
⑵ 设直线,其中 代入
得 (1) ……………………6分
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1,x2是方程(1)的两个实数
∴ ∴AB中点坐标为
AB的垂直平分线为:, ……………………8分
令, ∴点E的坐标为
因为为正三角形
∴到直线AB的距离等于 …………………10分
∴ ……12分
∴. …………………………………………14分