20.解法一:(1)连结AC,交BD于0,
则O为AC的中点,连结EO。
∵PA//平面BDE,平面PAC平面BDE=OE,
∴PA//OE…………………………2分
∴点E是PC的中点。…………………………3分
(2)∵PD⊥底面ABCD,且DC底面ABCD,
∴PD⊥DC,△PDC是等腰直角三角形,……………………4分
而DE是斜边PC的中线,
∴DE⊥PC, ①
又由PD⊥平面ABCD得,PD⊥BC。…………………………6分
∵底面ABCD是正方形,CD⊥BC,
∴BC⊥平面PDC,
而DE平面PDC,
∴BC⊥DE ② ……………………7分
由①和②推得DE⊥平面PBC,而PB平面PBC
∴DE⊥PB,又DF⊥PB且DEDF=D,
所以PB⊥平面EFD,…………………………8分
(3)由(2)知,PB⊥EF,已知PB⊥DF,故∠EFD是二面角C―PB―D的平面角,
………………9分
由(2)知,DF⊥EF,PD⊥DB。
设正方形ABCD的边长为a,则PD=DC=a,BD=
……………………10分
在Rt△EFD中,
所以,二面角C―PB―D的大小为……………………12分
解法二:(1)同解法一……………………3分
(2)如图所示建立空间直角坐标系,D为坐标原点,
设DC=a,依题意得
P(0,0,a),B(a,a,0),C(0,a,0 ),
E(0, ),A(a,0,0),D(0,0,0),
………………4分
…………………………6分
由已知DF⊥PB,且DFDE=D,
所以PB⊥平面EFD。………………………………8分
(3)由(2)得
设平面PBC的法向量为n=(x,y,z),
m为平面PBD的法向量,由
及得
平面PBD
又因为二面角C―PB―D为锐角,所以其大小为……………………12分
21.解:设
因为两准线与x轴的交点分别为
……………………1分
由题意知
………………………………3分
则点N的坐标为N(),
即N………………………………4分
所以………………5分
则………………………………6分
当x≠0时,代入,=得:=……………………8分
所以,
即 …………………10分
当x=0时,点P的坐标为P(0,),
点M的坐标满足条件:=
点M的坐标满足条件:=
显然推出与已知双曲线中≠0矛盾。
所以P点的轨迹方程为.(x≠0,y≠0) ……………………12分
22.解:
(1)由………2分
所以,
即所求数列{an}的通项公式为………………4分
(2)若n为奇数,则…………5分
=……………………7分
=4-3 …………………9分
若n为偶数,则………………10分
= …………………12分
=4-4 …………………14分