如图,以D为原点,直线DA,DC,DD1分别为x轴,
y轴,z轴,建立空间直角坐标系. 1分
D(0,0,0),A(1,0,0),B(1,1,0),C(0,1,0),
B1(1,1,). 3分
(Ⅰ)证明:
∵=(-1,1,0),
,
∴=0,
∴AC⊥B1D.
6分
(Ⅱ)解:
连结BD,设AC∩BD=F,连结EF.
∵DE⊥平面ABCD,且AC⊥BD,
∴AC⊥FE,AC⊥FB,
∴∠EFB是二面角E-AC-B的平面角.
9分
∵底面ABCD是正方形 ∴F,
∴, 12分
∴二面角E-AC-B的大小是135°
13分
18.(本小题满分14分)
(Ⅰ)解:
∵a1=3,an=-an-1-2n+1(n≥2,且n∈N*),
∴a2=-a1-4+1=-6,
2分 a3=-a2-6+1=1.
4分
(Ⅱ)证明:
∵
∴数列{an+n}是首项为a1+1=4,公比为-1的等比数列. 7分
∴an+n=4?(-1)n-1, 即an=4?(-1)n-1-n,
∴{an}的通项公式为an=4?(-1)n-1-n(n∈N*).
9分
(Ⅲ)解:
∵{an}的通项公式an=4?(-1)n-1-n(n∈N*),
所以当n是奇数时,Sn=?12分
当n是偶数时,Sn=?(n2+n).
综上,Sn=
14分
19.(本小题满分14分)
(Ⅰ)解:
依题意,直线l的斜率存在,设直线l的方程为y=kx+,
将其代入x2=2y,消去y整理得x2-2kx-1=0.
2分
设A,B的坐标分别为A(x1,y1),B(x2,y2),
则x1x2=-1.
3分
将抛物线的方程改写为y=x2,求导得y′=x.
所以过点A的切线l1的斜率是k1=x1,过点B的切线l2的斜率是k2=x2,
因为k1k2=x1x2=-1,所以l1⊥l2.
6分
(Ⅱ)解:
直线l1的方程为y-y1=k1(x-x1),即y-=x1(x-x1),
同理,直线l2的方程为y-=x2(x-x2),
联立这两个方程,消去y得=x2(x-x2)-x1(x-x1),
整理得(x1-x2)=0,注意到x1≠x2,所以x=.
10分
此时)y=.
12分
由(Ⅰ)知,x1+x2=2k, 所以x==k∈R,
所以点M的轨迹方程是y=.
14分
20.(本小题满分14分)
(Ⅰ)解:
f(x)的导数f′(x)=9x2-4.
令f′(x)>0,解得x>,或x<-; 令f′(x)<0,解得-<x<.
从而f(x)的单调递增区间为,;单调递减区间为.
3分
(Ⅱ)解:
由f(x)≤0,
得-a≥3x3-4x+1.
4分
由(Ⅰ)得,函数y=3x3-4x+1在内单调递增,在内单调递减,
从而当x=-时,函数y=3x3-4x+1取得最大值.
6分
因为对于任意x∈[-2,0],不等式f(x)≤0恒成立,
故-a≥,即a≤-,
从而a的最大值是-. 8分
(Ⅲ)解:
当x变化时,f(x),f′(x)变化情况如下表:
x
f′(x)
+
0
-
0
+
f(x)
ㄊ
极大值a+
ㄋ
极小值a
ㄊ
①由f(x)的单调性,当极大值a+<0或极小值a>0时,方程f(x)=0最多有一个实数根;
②当a=-时,解方程f(x)=0,得x=-,x=,即方程f(x)=0只有两个相异的实数根;
③当a=时,解方程f(x)=0,得x=,x=-,即方程f(x)=0只有两个相异的实数根.
如果方程f(x)=0存在三个相异的实数根,则解得
a∈.
12分
事实上,当a∈时,
∵f(-2)=-15+a<-15+<0,且f(2),17+a>17->0,
所以方程f(x)=0在内各有一根.
综上,若方程f(x)=0存在三个相异的实数根,则a的取值范围是.
14分