江苏省2019高考数学总复习 优编增分练：高考附加题加分练(二)矩阵与变换

第3讲 矩阵与变换、坐标系与参数方程[考情考向分析] 1.考查常见的平面变换与矩阵的乘法运算，二阶矩阵的逆矩阵及其求法，矩阵的特征值与特征向量的求法，属B 级要求.2.考查直线、曲线的极坐标方程、参数方程，参数方程与普通方程的互化，极坐标与直角坐标的互化，属B 级要求．热点一 二阶矩阵与平面变换例1 已知矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 00 2所对应的变换T 把曲线C 变成曲线C 1：x 24＋y 22＝1，求曲线C 的方程．解 设曲线C 上任一点为(x ，y )， 经过变换T 变成(x 0，y 0)，则⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 00 2 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤x 0y 0，即x 0＝x ，y 0＝2y . 由x 204＋y 202＝1，得曲线C 的方程为x 2＋4y 2＝4. 思维升华 解决这类问题一般是设变换T ：⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y →⎣⎢⎡⎦⎥⎤x ′y ′，求出原曲线在T 的变换下得到的曲线，再根据条件求相应的系数值．跟踪演练1 已知曲线C 1：x 2＋y 2＝1，对它先作矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1002对应的变换，再作矩阵B ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 b 10对应的变换，得到曲线C 2：x 24＋y 2＝1，求实数b 的值． 解 从曲线C 1变到曲线C 2的变换对应的矩阵为BA ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤0b 10 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 00 2＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 2b 1 0.在曲线C 1上任意选一点P (x 0，y 0)，设它在矩阵BA 对应的变换作用下变为P ′(x ′，y ′)，则有⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 2b 1 0 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤x 0y 0＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤x ′y ′，即⎣⎢⎡⎦⎥⎤2by 0 x 0＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤x ′y ′. 故⎩⎪⎨⎪⎧2by 0＝x ′x 0＝y ′，解得⎩⎪⎨⎪⎧y 0＝12b x ′，x 0＝y ′.代入曲线C 1方程得，y ′2＋⎝⎛⎭⎪⎫12b x ′2＝1.即曲线C 2方程为⎝ ⎛⎭⎪⎫12b 2x 2＋y 2＝1.与已知的曲线C 2的方程x 24＋y 2＝1比较得(2b )2＝4.所以b ＝±1.热点二 二阶矩阵的逆矩阵及其求法 例2 已知点P (3,1)在矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤a 2b －1变换下得到点P ′(5，－1)．试求矩阵A 和它的逆矩阵A －1. 解 依题意得⎣⎢⎡⎦⎥⎤a 2b －1 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤31＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤3a ＋23b －1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤5－1，所以⎩⎪⎨⎪⎧3a ＋2＝5，3b －1＝－1，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝1，b ＝0，所以A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 20 －1.因为det(A )＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪1 20 －1＝1×(－1)－0×2＝－1，所以A －1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 20 －1.思维升华 由二阶矩阵与向量的乘法及向量相等建立方程组，常用于求二阶矩阵，要注意变换的前后顺序．跟踪演练2 二阶矩阵M 对应的变换T M 将曲线x 2＋x －y ＋1＝0变为曲线2y 2－x ＋2＝0，求M－1.解 设曲线2y 2－x ＋2＝0上一点P (x ，y )在M －1对应变化下变成P (x ′，y ′)，设M －1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤ab cd ，所以⎩⎪⎨⎪⎧x ′＝ax ＋by ，y ′＝cx ＋dy ，代入x 2＋x －y ＋1＝0得，方程(ax ＋by )2＋(ax ＋by )－(cx ＋dy )＋1＝0，即b 2y 2＋(a －c )x ＋(b －d )y ＋2abxy ＋a 2x 2＋1＝0，与方程y 2－x2＋1＝0比较得，a ＝0，b ＝1，c ＝12，d ＝1或a ＝0， b ＝－1，c ＝12，d ＝－1.所以M －1＝⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤0 －112 －1或M －1＝⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤0 112 1. 热点三 特征值与特征向量例3 已知二阶矩阵M 有特征值λ＝8及对应的一个特征向量e 1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤11，并且矩阵M 对应的变换将点(－1,2)变换成(－2,4)． (1)求矩阵M ；(2)求矩阵M 的另一个特征值．解 (1)设M ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤ab cd ，M ⎣⎢⎡⎦⎥⎤11＝8⎣⎢⎡⎦⎥⎤11＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤a ＋b c ＋d ， M ⎣⎢⎡⎦⎥⎤－1 2＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤－2 4＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤－a ＋2b －c ＋2d ， 则⎩⎪⎨⎪⎧ a ＋b ＝8，c ＋d ＝8，－a ＋2b ＝－2，－c ＋2d ＝4，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝6，b ＝2，c ＝4，d ＝4，即M ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤6 244.(2)令特征多项式f (λ)＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪λ－6 －2 －4 λ－4＝(λ－6)(λ－4)－8＝0，解得λ1＝8，λ2＝2. 故矩阵M 的另一个特征值为2. 思维升华 求矩阵M ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤a b cd 就是要求待定的字母，利用条件建立方程组，确立待定的字母的值，从而求出矩阵，待定系数法是求这类问题的通用方法． 跟踪演练3 已知矩阵A 的逆矩阵A －1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 112.(1)求矩阵A ；(2)求矩阵A －1的特征值以及属于每个特征值的一个特征向量． 解 (1)因为矩阵A 是矩阵A －1的逆矩阵， 且|A －1|＝2×2－1×1＝3≠0， 所以A ＝13⎣⎢⎡⎦⎥⎤ 2 －1－1 2＝⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤ 23－13－13 23. (2)矩阵A －1的特征多项式为f (λ)＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪λ－2 －1 －1 λ－2＝λ2－4λ＋3＝(λ－1)(λ－3)，令f (λ)＝0，得矩阵A －1的特征值为λ1＝1，λ2＝3，所以ξ1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤ 1－1是矩阵A －1的属于特征值λ1＝1的一个特征向量，ξ2＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤11是矩阵A －1的属于特征值λ2＝3的一个特征向量．热点四 曲线的极坐标方程例4 (2018·江苏冲刺预测)已知曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x ＝2t ，y ＝t －1(t 为参数)，以原点O 为极点，以x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系，曲线C 2的极坐标方程为ρ＝62＋sin 2θ.(1)求曲线C 1的极坐标方程和C 2的直角坐标方程；(2)射线OP ：θ＝α⎝ ⎛⎭⎪⎫其中0<α<π2与C 2交于P 点，射线OQ ：θ＝α＋π2与C 2交于Q 点，求1OP 2＋1OQ 2的值．解 (1)因为曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x ＝2t ，y ＝t －1(t 为参数)，所以曲线C 1的直角坐标方程为x －2y －2＝0，所以曲线C 1的极坐标方程为ρcos θ－2ρsin θ－2＝0， 因为ρ＝62＋sin 2θ，所以ρ2(2＋sin 2θ)＝6，所以曲线C 2的直角坐标方程为2x 2＋3y 2＝6. (2)依题意得，点P 的极坐标满足⎩⎪⎨⎪⎧ρ＝62＋sin 2θ，θ＝α，所以OP ＝62＋sin 2α，1OP 2＝2＋sin 2α6， 点Q 的极坐标满足⎩⎪⎨⎪⎧ρ＝62＋sin 2θ，θ＝α＋π2，所以OQ ＝62＋cos 2α，1OQ 2＝2＋cos 2α6， 所以1OP 2＋1OQ 2＝2＋sin 2α6＋2＋cos 2α6＝56.思维升华 解决这类问题一般有两种思路：一是将极坐标方程化为直角坐标方程，求出交点的直角坐标，再将其化为极坐标；二是将曲线的极坐标方程联立，根据限制条件求出极坐标．要注意题目所给的限制条件及隐含条件．跟踪演练4 在直角坐标系xOy 中，曲线C 1的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x ＝a cos t ，y ＝1＋a sin t (t 为参数，a >0)．在以坐标原点为极点，x 轴正半轴为极轴的极坐标系中，曲线C 2：ρ＝4cos θ. (1)说明C 1是哪一种曲线，并将C 1的方程化为极坐标方程；(2)直线C 3的极坐标方程为θ＝α0，其中α0满足tan α0＝2，若曲线C 1与C 2的公共点都在C 3上，求a .解 (1)消去参数t 得到C 1的普通方程为x 2＋(y －1)2＝a 2(a ＞0)，C 1是以(0,1)为圆心，a 为半径的圆．将x ＝ρcos θ，y ＝ρsin θ代入C 1的普通方程中，得到C 1的极坐标方程为ρ2－2ρsin θ＋1－a 2＝0.(2)曲线C 1，C 2的公共点的极坐标满足方程组⎩⎪⎨⎪⎧ρ2－2ρsin θ＋1－a 2＝0，ρ＝4cos θ.若ρ≠0，由方程组得16cos 2θ－8sin θcos θ＋1－a 2＝0，由已知tan θ＝2，可得16cos 2θ－8sin θcos θ＝0，从而1－a 2＝0，解得a ＝－1(舍去)或a ＝1. 当a ＝1时，极点也为C 1，C 2的公共点，在C 3上． 所以a ＝1. 热点五 参数方程例5 在直角坐标系xOy 中，直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x ＝3－22t ，y ＝5＋22t (t 为参数)．在极坐标系(与直角坐标系xOy 取相同的长度单位，且以原点O 为极点，以x 轴正半轴为极轴)中，圆C 的方程为ρ＝25sin θ. (1)求圆C 的直角坐标方程；(2)设圆C 与直线l 交于点A ，B .若点P 的坐标为(3，5)，求PA ＋PB . 解 方法一 (1)由ρ＝25sin θ，得x 2＋y 2－25y ＝0， 即x 2＋(y －5)2＝5.(2)将l 的参数方程代入圆C 的直角坐标方程， 得⎝ ⎛⎭⎪⎫3－22t 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫22t 2＝5，即t 2－32t ＋4＝0. 由于Δ＝(－32)2－4×4＝2>0，故可设t 1，t 2是上述方程的两实根，所以⎩⎨⎧t 1＋t 2＝32，t 1t 2＝4.又直线l 过点P (3，5)， 故由上式及t 的几何意义，得PA ＋PB ＝|t 1|＋|t 2|＝t 1＋t 2＝3 2. 方法二 (1)同方法一．(2)因为圆C 的圆心为(0，5)，半径r ＝5，直线l 的普通方程为y ＝－x ＋3＋ 5.由⎩⎨⎧x 2＋(y －5)2＝5，y ＝－x ＋3＋5，得x 2－3x ＋2＝0.解得⎩⎨⎧x ＝1，y ＝2＋5或⎩⎨⎧x ＝2，y ＝1＋ 5.不妨设A (1,2＋5)，B (2,1＋5)，又点P 的坐标为(3，5)．故PA ＋PB ＝8＋2＝3 2. 思维升华 过定点P 0(x 0，y 0)，倾斜角为α的直线参数方程的标准形式为⎩⎪⎨⎪⎧x ＝x 0＋t cos α，y ＝y 0＋t sin α(t 为参数)，t 的几何意义是数量，即|t |表示P 0到P 的距离，t 有正负之分．使用该式时直线上任意两点P 1，P 2对应的参数分别为t 1，t 2，则P 1P 2＝|t 1－t 2|，P 1P 2的中点对应的参数为12(t 1＋t 2)．跟踪演练5 在平面直角坐标系xOy 中，已知直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x ＝1－22t ，y ＝2＋22t (t为参数)，直线l 与抛物线y 2＝4x 相交于A ，B 两点，求线段AB 的长． 解 将直线l 的参数方程⎩⎪⎨⎪⎧x ＝1－22t ，y ＝2＋22t (t 为参数)代入抛物线方程y 2＝4x ，得⎝ ⎛⎭⎪⎫2＋22t 2＝4⎝⎛⎭⎪⎫1－22t ， 解得t 1＝0，t 2＝－8 2. 所以AB ＝|t 1－t 2|＝8 2.1．(2018·江苏)已知矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 31 2. (1)求A 的逆矩阵A －1；(2)若点P 在矩阵A 对应的变换作用下得到点P ′(3,1)，求点P 的坐标．解 (1)因为A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2312，又det(A )＝2×2－1×3＝1≠0，所以A 可逆，从而A －1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 －3－1 2.(2)设P (x ，y )，则⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 31 2 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤31， 所以⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y ＝A －1⎣⎢⎡⎦⎥⎤31＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤ 3－1，因此，点P 的坐标为(3，－1)．2．(2018·江苏)在极坐标系中，直线l 的方程为ρsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6－θ＝2，曲线C 的方程为ρ＝4cos θ，求直线l 被曲线C 截得的弦长． 解 因为曲线C 的极坐标方程为ρ＝4cos θ， 所以曲线C 是圆心为(2,0)，直径为4的圆． 因为直线l 的极坐标方程为ρsin ⎝⎛⎭⎪⎫π6－θ＝2，则直线l 过点A (4,0)，且倾斜角为π6，所以A 为直线l 与圆C 的一个交点． 设另一个交点为B ，则∠OAB ＝π6.如图，连结OB .因为OA 为直径，从而∠OBA ＝π2，所以AB ＝4cos π6＝2 3.因此，直线l 被曲线C 截得的弦长为2 3.3．(2017·江苏)已知矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤110，B ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 002.(1)求AB ；(2)若曲线C 1：x 28＋y 22＝1在矩阵AB 对应的变换作用下得到另一曲线C 2，求C 2的方程．解 (1)因为A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤110，B ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 002，AB ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤011 0 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 00 2＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 210.(2)设Q (x 0，y 0)为曲线C 1上任意一点，它在矩阵AB 对应的变换作用下变为点P (x ，y )， 则⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 21 0 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤x 0y 0＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y ， 即⎩⎪⎨⎪⎧2y 0＝x ，x 0＝y ，所以⎩⎪⎨⎪⎧x 0＝y ，y 0＝x2.因为点Q (x 0，y 0)在曲线C 1上，所以x 208＋y 202＝1，从而y 28＋x 28＝1，即x 2＋y 2＝8.因此曲线C 1在矩阵AB 对应的变换作用下得到曲线C 2：x 2＋y 2＝8.1．(2018·苏锡常镇四市模拟)已知矩阵M ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤214 x 的一个特征值为3，求M －1. 解 由⎪⎪⎪⎪⎪⎪λ－2 －1－4 λ－x ＝0，得(λ－2)(λ－x )－4＝0的一个解为3，代入得x ＝－1，因为M ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 14 －1，所以M－1＝⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤16 1623 －13. 2．已知矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤－1 2 1x ，B ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 12 －1，向量α＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2y ， x ，y 为实数．若A α＝B α，求x ＋y 的值．解 由已知，得A α＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤－1 2 1x ⎣⎢⎡⎦⎥⎤2y ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤－2＋2y 2＋xy ， B α＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 12 －1 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤2y ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2＋y 4－y .因为A α＝B α，所以⎣⎢⎡⎦⎥⎤－2＋2y 2＋xy ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2＋y 4－y .故⎩⎪⎨⎪⎧－2＋2y ＝2＋y ，2＋xy ＝4－y ，解得⎩⎪⎨⎪⎧x ＝－12，y ＝4.所以x ＋y ＝72.3．(2015·江苏)已知x ，y ∈R ，向量α＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤ 1－1是矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤x1y0的属于特征值－2的一个特征向量，求矩阵A 以及它的另一个特征值．解 由已知，得A α＝－2α，即⎣⎢⎡⎦⎥⎤x 1y 0 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤ 1－1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤x －1 y ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤－2 2， 则⎩⎪⎨⎪⎧x －1＝－2，y ＝2，即⎩⎪⎨⎪⎧x ＝－1，y ＝2，所以矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤－11 2 0. 从而矩阵A 的特征多项式f (λ)＝(λ＋2)(λ－1)， 所以矩阵A 的另一个特征值为1. 4．在直角坐标系xOy 中，曲线C的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x ＝3cos θ，y ＝sin θ(θ为参数)，直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x ＝a ＋4t ，y ＝1－t (t 为参数)．(1)若a ＝－1，求C 与l 的交点坐标；(2)若C 上的点到l 的距离的最大值为17，求a . 解 (1)曲线C 的普通方程为x 29＋y 2＝1.当a ＝－1时，直线l 的普通方程为x ＋4y －3＝0.由⎩⎪⎨⎪⎧x 29＋y 2＝1，x ＋4y －3＝0，解得⎩⎪⎨⎪⎧x ＝3，y ＝0或⎩⎪⎨⎪⎧x ＝－2125，y ＝2425.从而C 与l 的交点坐标为(3,0)，⎝ ⎛⎭⎪⎫－2125，2425.(2)直线l 的普通方程为x ＋4y －a －4＝0， 故C 上的点(3cos θ，sin θ)到l 的距离为d ＝|3cos θ＋4sin θ－a －4|17.当a ≥－4时，d 的最大值为a ＋917.由题设得a ＋917＝17，所以a ＝8；当a <－4时，d 的最大值为－a ＋117. 由题设得－a ＋117＝17，所以a ＝－16.综上，a ＝8或a ＝－16.5．已知圆C 的极坐标方程为ρ2＋22ρsin ⎝⎛⎭⎪⎫θ－π4－4＝0，求圆C 的半径． 解 以极坐标系的极点为平面直角坐标系的原点O ，以极轴为x 轴的正半轴，建立直角坐标系xOy .圆C 的极坐标方程为ρ2＋22ρ⎝⎛⎭⎪⎫22sin θ－22cos θ－4＝0，化简，得ρ2＋2ρsin θ－2ρcos θ－4＝0.则圆C 的直角坐标方程为x 2＋y 2－2x ＋2y －4＝0，即(x －1)2＋(y ＋1)2＝6，所以圆C 的半径为 6. 6．(2016·江苏)已知矩阵A ＝⎣⎡⎦⎤10 2－2，矩阵B 的逆矩阵B －1＝⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤1 －120 2，求矩阵AB . 解 B ＝(B －1)－1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤22 12202 12＝⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤1 140 12. ∴AB ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 20 －2 ⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤1 140 12＝⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤1 540 －1. 7．(2016·江苏)在平面直角坐标系xOy 中，已知直线l 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧ x ＝1＋12t ，y ＝32t (t 为参数)，椭圆C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧ x ＝cos θ，y ＝2sin θ(θ为参数)．设直线l 与椭圆C 相交于A ，B 两点，求线段AB 的长．解 直线l 的方程化为普通方程为3x －y －3＝0，椭圆C 的方程化为普通方程为x 2＋y 24＝1， 联立方程组得⎩⎪⎨⎪⎧ 3x －y －3＝0，x 2＋y 24＝1，解得⎩⎪⎨⎪⎧ x 1＝1，y 1＝0或⎩⎪⎨⎪⎧ x 2＝－17，y 2＝－837，∴取A (1,0)，B ⎝ ⎛⎭⎪⎫－17，－837. 故AB ＝ ⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋172＋⎝ ⎛⎭⎪⎫0＋8372＝167. 8．(2018·扬州模拟)在直角坐标系xOy 中，直线l 的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧ x ＝m ＋22t ，y ＝22t (t是参数，m 是常数)．以O 为极点，x 轴正半轴为极轴，建立极坐标系，曲线C 的极坐标方程为ρ＝6cos θ.(1)求直线l 的普通方程和曲线C 的直角坐标方程；(2)若直线l 与曲线C 相交于P ，Q 两点，且PQ ＝2，求实数m 的值．解 (1)因为直线l 的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧ x ＝m ＋22t ，y ＝22t(t 是参数)，所以直线l 的普通方程为x －y －m ＝0.因为曲线C 的极坐标方程为ρ＝6cos θ，故ρ2＝6ρcos θ，所以x 2＋y 2＝6x ，所以曲线C 的直角坐标方程是(x －3)2＋y 2＝9. (2)曲线C 表示以C (3,0)为圆心，3为半径的圆，设圆心到直线l 的距离为d ， 则d ＝32－12＝22，又d ＝|3－m |2＝22， 所以|3－m |＝4，即 m ＝－1或m ＝7.。

3个附加题综合仿真练(二）(理科)1．本题包括A、B、C三个小题，请任选二个作答A．[选修4－2:矩阵与变换]已知变换T将平面上的点错误!，（0，1）分别变换为点错误!，错误!.设变换T对应的矩阵为M.（1）求矩阵M；(2)求矩阵M的特征值．解：（1）设M＝错误!，则错误!错误!＝错误!，错误!错误!＝错误!，即错误!解得错误!则M＝错误!。

(2）设矩阵M的特征多项式为f（λ)，可得f(λ）＝错误!＝(λ－3)（λ－4)－6＝λ2－7λ＋6,令f（λ)＝0，可得λ＝1或λ＝6.B．［选修4－4:坐标系与参数方程]在平面直角坐标系xOy中，以O为极点，x轴的正半轴为极轴建立极坐标系．直线l：错误!ρsin错误!（t为参数）．当圆心C到直线l的距离为2时，求＝m(m∈R),圆C的参数方程为｛x＝1＋3cos t，y＝－2＋3sin tm的值．解：由错误!ρsin错误!＝m，得错误!ρsin θcos错误!－错误!ρcos θsin错误!＝m，即x－y＋m＝0,即直线l的直角坐标方程为x－y＋m＝0，圆C的普通方程为（x－1)2＋(y＋2）2＝9,圆心C到直线l的距离d＝错误!＝错误!，解得m＝－1或m＝－5。

C．［选修4－5：不等式选讲]已知x，y，z都是正数且xyz＝8，求证：(2＋x)（2＋y)·（2＋z)≥64.证明:因为x为正数,所以2＋x≥2错误!.同理2＋y≥2错误!，2＋z≥2错误!.所以（2＋x）( 2＋y）（ 2＋z）≥2错误!·2错误!·2错误!＝8错误!.因为xyz＝8，所以(2＋x)（2＋y）（2＋z）≥64.2．如图，在棱长为3的正方体ABCD。

A1B1C1D1中，A1E＝CF＝1.（1）求两条异面直线AC 1与BE 所成角的余弦值； (2)求直线BB 1与平面BED 1F 所成角的正弦值．解：（1）以D 为坐标原点，DA ，DC ，DD 1所在直线分别为x 轴,y 轴，z 轴，建立空间直角坐标系D ­xyz ，如图所示，则A (3，0,0）,C 1（0，3，3）,B (3，3，0)，E （3,0,2），AC 1，―→＝(－3，3,3），错误!＝(0，－3，2)，所以cos 〈错误!，错误!〉＝错误! ＝错误!＝－错误!，故两条异面直线AC 1与BE 所成角的余弦值为错误!.（2)由(1）知错误!＝（0，－3,2）,又D 1（0,0,3），B 1（3，3,3）， 所以错误!＝（3,0，－1），错误!＝（0,0，3）． 设平面BED 1F 的法向量为n ＝（x ,y ，z )，则错误!即错误!令x ＝1，得y ＝2，z ＝3，n ＝(1,2，3）是平面BED 1F 的一个法向量． 设直线BB 1与平面BED 1F 所成的角为α，则 sin α＝错误!＝错误!＝错误!，所以直线BB 1与平面BED 1F 所成角的正弦值为错误!。

2019高考数学江苏优编增分二轮复习专题8 附加题第3讲 矩阵与变换、坐标系与参数方程[考情考向分析] 1.考查常见的平面变换与矩阵的乘法运算，二阶矩阵的逆矩阵及其求法，矩阵的特征值与特征向量的求法，属B 级要求.2.考查直线、曲线的极坐标方程、参数方程，参数方程与普通方程的互化，极坐标与直角坐标的互化，属B 级要求．热点一 二阶矩阵与平面变换例1 已知矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 00 2所对应的变换T 把曲线C 变成曲线C 1：x 24＋y 22＝1，求曲线C 的方程．解 设曲线C 上任一点为(x ，y )，经过变换T 变成(x 0，y 0)，则⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 00 2 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤x 0y 0，即x 0＝x ，y 0＝2y . 由x 204＋y 202＝1，得曲线C 的方程为x 2＋4y 2＝4. 思维升华 解决这类问题一般是设变换T ：⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y →⎣⎢⎡⎦⎥⎤x ′y ′，求出原曲线在T 的变换下得到的曲线，再根据条件求相应的系数值．跟踪演练1 已知曲线C 1：x 2＋y 2＝1，对它先作矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤100 2对应的变换，再作矩阵B ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 b 1 0对应的变换，得到曲线C 2：x 24＋y 2＝1，求实数b 的值． 解 从曲线C 1变到曲线C 2的变换对应的矩阵为BA ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 b 1 0 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 00 2＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 2b 1 0.在曲线C 1上任意选一点P (x 0，y 0)，设它在矩阵BA 对应的变换作用下变为P ′(x ′，y ′)，则有⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 2b 1 0 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤x 0y 0＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤x ′y ′，即⎣⎢⎡⎦⎥⎤2by 0 x 0＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤x ′y ′. 故⎩⎪⎨⎪⎧ 2by 0＝x ′x 0＝y ′，解得⎩⎪⎨⎪⎧y 0＝12b x ′，x 0＝y ′.代入曲线C 1方程得，y ′2＋⎝⎛⎭⎫12b x ′2＝1. 即曲线C 2方程为⎝⎛⎭⎫12b 2x 2＋y 2＝1.与已知的曲线C 2的方程x 24＋y 2＝1比较得(2b )2＝4. 所以b ＝±1.热点二 二阶矩阵的逆矩阵及其求法 例2 已知点P (3,1)在矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤a 2b －1变换下得到点P ′(5，－1)．试求矩阵A 和它的逆矩阵A －1. 解 依题意得⎣⎢⎡⎦⎥⎤a 2b －1 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤31＝⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤3a ＋23b －1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤ 5－1， 所以⎩⎪⎨⎪⎧ 3a ＋2＝5，3b －1＝－1，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝1，b ＝0，所以A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 20 －1. 因为det(A )＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪1 20 －1＝1×(－1)－0×2＝－1， 所以A －1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 20 －1. 思维升华 由二阶矩阵与向量的乘法及向量相等建立方程组，常用于求二阶矩阵，要注意变换的前后顺序．跟踪演练2 二阶矩阵M 对应的变换T M 将曲线x 2＋x －y ＋1＝0变为曲线2y 2－x ＋2＝0，求M －1. 解 设曲线2y 2－x ＋2＝0上一点P (x ，y )在M －1对应变化下变成P (x ′，y ′)，。

专题10--常见的平面变换与矩阵的运算一、基础练习1．点A (3，－6)在矩阵⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤1 －10 12对应的变换作用下得到的点的坐标是_________． 2．设⎣⎢⎡⎦⎥⎤4 －20 3⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤ 0－1，则它表示的方程组为_________．3．设a ，b ∈R ，若矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤a 10 b 将直线l ：x ＋y －1＝0变为直线x －y －2＝0，则A ＝__________．4．二阶矩阵M 对应的变换将点(1，－1)与(－2,1)分别变为点(－1，－1)与(0，－2)． （1）求矩阵M ；（2）设直线l 在矩阵M 对应的变换作用下得到直线m ：x －y －4＝0，求l 的方程．5．已知矩阵⎥⎦⎤⎢⎣⎡=2112A ，求逆矩阵1-A ．二、知识梳理1．线性变换与二阶矩阵在平面直角坐标系xOy 中，由⎩⎪⎨⎪⎧x ′＝ax ＋by ，y ′＝cx ＋dy ，(其中a ，b ，c ，d 是常数)构成的变换称为线性变换．由四个数a ，b ，c ，d 排成的正方形数表⎣⎢⎡⎦⎥⎤a b cd 称为________，其中a ，b ，c ，d 称为矩阵的________，矩阵通常用大写字母A ，B ，C ，…或(a ij )表示(其中i ，j 分别为元素a ij 所在的行和列)．其中，同一横排中按原来次序排列的一行数（或字母）叫做矩阵的行，同一竖排中按原来次序排列的一列数（或字母）叫做矩阵的列，而组成矩阵的每一个数（或字母）称为矩阵的元素2．二阶矩阵与平面向量的乘法①行矩阵[a 11a 12]与列矩阵⎣⎢⎡⎦⎥⎤b 11b 21的乘法规则为：[a 11a 12]⎣⎢⎡⎦⎥⎤b 11b 21＝[a 11b 11＋a 12b 21]， ②二阶矩阵⎣⎢⎡⎦⎥⎤a b c d 与列矩阵⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y 的乘法规则为：⎣⎢⎡⎦⎥⎤a b c d ⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤ax ＋by cx ＋dy3．几种常见的线性变换（1）恒等变换矩阵M ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 00 1；（2）旋转变换R θ对应的矩阵是M ＝__________；（3）反射变换要看关于哪条直线对称．例如若关于x 轴对称，则变换对应矩阵为M 1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 00 －1；若关于y 轴对称，则变换对应矩阵为M 2＝________；若关于坐标原点对称，则变换对应矩阵M 3＝________；（4）伸压变换对应的二阶矩阵M ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤k 1 00 k 2，表示将每个点的横坐标变为原来的________倍，纵坐标变为原来的________倍，k 1，k 2均为非零常数； （5）投影变换要看投影在什么直线上，例如关于x 轴的投影变换的矩阵为M ＝__________； （6）切变变换要看沿什么方向平移，若沿x 轴平移|ky |个单位，则对应矩阵M ＝__________，若沿y 轴平移|kx |个单位，则对应矩阵M ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 0k 1.(其中k 为非零常数)． 4．矩阵乘法一般地，对于矩阵M ＝⎥⎦⎤⎢⎣⎡22211211a a a a ，N ＝⎥⎦⎤⎢⎣⎡22211211b b b b ，规定乘法法则如下： MN ＝⎥⎦⎤⎢⎣⎡22211211a a a a ⎥⎦⎤⎢⎣⎡22211211b b b b ＝⎥⎦⎤⎢⎣⎡++++22221221212211212212121121121111b a b a b a b a b a b a b a b a 5．矩阵乘法的运算性质（1）矩阵乘法不满足交换律对于二阶矩阵A ，B 来说，尽管AB ，BA 均有意义，但可能AB ≠BA ； （2）矩阵乘法满足结合律设A ，B ，C 为二阶矩阵，则一定有(AB )C ＝A (BC ) （3）矩阵乘法不满足消去律设A ，B ，C 为二阶矩阵，当AB ＝AC ，可能B ≠C 6．矩阵的逆矩阵（1）对于二阶矩阵A ，B ，如有 AB ＝BA ＝E ，则称矩阵A 可逆，或称矩阵A 是可逆矩阵，并且B 称为A 的逆矩阵．从几何变换的角度可以看出，逆矩阵实际上就是对应着原来变换的逆变换 ，若B 为A 的逆矩阵，则A 称为B 的逆矩阵，并且若逆矩阵存在，则一定是唯一的．并不是所有的矩阵都有逆矩阵，事实上，矩阵可逆当且仅当其对应的行列式不等于零．（2）性质1：设A 是一个二阶矩阵，如果A 是可逆的，则A 的逆矩阵是唯一的．A 的逆矩阵记为A －1．（3）性质2：设A ，B 是二阶矩阵，如果A ，B 都可逆，则AB 也可逆，且(AB )－1＝ B －1A －1．（4）对于二阶可逆矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤a b c d (ad －bc ≠0)，它的逆矩阵为A －1＝⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤d ad －bc－b ad －bc －c ad －bcaad －bc. （5）求两个矩阵乘积的逆矩阵有两种方法，即先求乘积AB ，再求逆矩阵(AB )－1.也可以利用性质(AB )－1＝B －1A －1求解，但要注意顺序，不能误为A －1B －1.7．已知A ，B ，C 为二阶矩阵，且AB ＝AC ，若矩阵A 存在逆矩阵，则B ＝C ． 三、例题精讲命题点一 矩阵与平面向量1．【苏州市2018届高三9月期初调研】在平面直角坐标系xOy 中，设点P (x ,5)在矩阵⎥⎦⎤⎢⎣⎡=42,31M 对应的变换下得到点Q (y -2,y )，求⎥⎦⎤⎢⎣⎡-y x M 1．命题点二 求变换后的曲线方程1．【南京市2018届高三9月期初学情调研】设二阶矩阵A ＝⎣⎡⎦⎤1234．（1）求A －1； （2）若曲线C 在矩阵A 对应的变换作用下得到曲线C '：6x 2－y 2＝1，求曲线C 的方程．2．【苏北四市2017届高三上第一次调研】求椭圆C ：92x +42y =1在矩阵A =对应的变换作用下所得的曲线的方程．命题点三 求变换矩阵1．【扬州市2016届高三第一学期期末调研】已知直线在矩阵对应的变换作用下变为直线，求矩阵．1=+y x l ：⎥⎦⎤⎢⎣⎡=10n m A 1=-'y x l ：A命题点四 求逆矩阵1．【南通、扬州、泰州、淮安、宿迁、徐州六市2017届高三第二次调研】 设矩阵A 满足：A 1206⎡⎤=⎢⎥⎣⎦1203--⎡⎤⎢⎥⎣⎦，求矩阵A 的逆矩阵1-A ．2．已知矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 002，B ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 －11 0，求(AB )－1．3．已知矩阵M ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤3001，N ＝⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤100 12，求矩阵MN 的逆矩阵．四、巩固训练1．在平面直角坐标系xOy 中，设椭圆4x 2＋y 2＝1在矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2001对应的变换下得到曲线F ，求F 的方程．2．已知在一个二阶矩阵M 对应变换的作用下，点A (1,2)变成了点A ′(7,10)，点B (2,0)变成了点B ′(2,4)，求矩阵M ．3．求圆C ：x 2＋y 2＝4在矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2001的变换作用下的曲线方程．4．在平面直角坐标系xOy 中，直线l ：x ＋y ＋2＝0在矩阵M ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 a b4对应的变换作用下得到直线m ：x －y －4＝0，求实数a ，b 的值．5．求曲线C ：xy ＝1在矩阵M ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤11－11对应的变换作用下得到的曲线C 1的方程．6．设矩阵M ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤a 00b (其中a >0，b >0)． （1）若a ＝2，b ＝3，求矩阵M 的逆矩阵M －1；（2）若曲线C ：x 2＋y 2＝1在矩阵M 所对应的线性变换作用下得到曲线C ′：x 24＋y 2＝1，求a ，b 的值．7．【2017江苏高考】 已知矩阵0110,.1002B ⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦A A= ，B=. （1）求AB ；（2）若曲线221:182x y C +=在矩阵AB 对应的变换作用下得到另一曲线2C ，求2C 的方程．8．【苏锡常镇四市2016届高三教学情况调研（二）】已知变换T 把平面上的点(34)-，，(5 0)，分别变换成(21)-，，(1 2)-，，试求变换T 对应的矩阵M ．参考答案一、基础练习1．答案：(9，－3)2．答案：⎩⎪⎨⎪⎧4x －2y ＝03y ＝－13．答案：⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 10 -1解析 在直线l 上任取一点P (x ，y )，经矩阵变换后为点P ′(x ′，y ′)，则由⎣⎢⎡⎦⎥⎤x ′y ′＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤a 10 b ⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤ax ＋y by ， 得⎩⎪⎨⎪⎧x ′＝ax ＋y ，y ′＝by . 所以ax ＋y －by －2＝0，即ax ＋(1－b )y －2＝0，于是由a 1＝1－b 1＝－2－1，解得a ＝2，b ＝－1，即A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 10 -1 4．答案：（1）⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 23 4 (2)x ＋y ＋2＝0解析：（1）设M ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤a b c d ，则⎣⎢⎡⎦⎥⎤a b c d ⎣⎢⎡⎦⎥⎤ 1－1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤－1－1，⎣⎢⎡⎦⎥⎤a b c d ⎣⎢⎡⎦⎥⎤－2 1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤ 0－2. ∴⎩⎪⎨⎪⎧a －b ＝－1c －d ＝－1.① ⎩⎪⎨⎪⎧－2a ＋b ＝0－2c ＋d ＝－2.② 由①②联立得a ＝1，b ＝2，c ＝3，d ＝4， 故M ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 23 4. （2）设(x ′，y ′)为l 上任意一点，在经矩阵M 变换下对应的点为(x ，y )， 则⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 23 4⎣⎢⎡⎦⎥⎤x ′y ′＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y ∴⎩⎪⎨⎪⎧x ＝x ′＋2y ′y ＝3x ′＋4y ′， 代入x －y －4＝0得x ′＋y ′＋2＝0， 即x ＋y ＋2＝0.5．【解】：因为0311222112≠=⨯-⨯==||A 所以⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=-323131322112311A 二、知识梳理1．二阶矩阵 元素3．（2）⎣⎢⎡⎦⎥⎤cos θ －sin θsin θ cos θ （3）⎣⎢⎡⎦⎥⎤－1 0 0 1 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤－1 0 0 －1 （4）k 1 k 2 （5）⎣⎢⎡⎦⎥⎤100 0 （6）⎣⎢⎡⎦⎥⎤1k 0 14．⎣⎢⎡⎦⎥⎤λx λy ⎣⎢⎡⎦⎥⎤x 1＋x 2y 1＋y 2 （1）λMα Mα＋Mβ三、例题精讲 命题点一1．【解】：依题意知，212345y x y -⎡⎤⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦，即102,320,x y x y +=-⎧⎨+=⎩解得4,8,x y =-⎧⎨=⎩ 由逆矩阵公式知，矩阵1224M ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦的逆矩阵2113122M ---⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦， 所以2141613181022x y M-----⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎢⎥⎣⎦. 命题点二2、【解】：（1）根据逆矩阵公式，可得A －1＝⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤－2132－12．（2）设曲线C 上任意一点P (x ，y )在矩阵A 对应的变换作用下得到点P '(x '，y ')，则⎣⎢⎡⎦⎥⎤x 'y '＝⎣⎡⎦⎤1234 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤x ＋2y 3x ＋4y ，所以⎩⎨⎧x '＝x ＋2y ，y '＝3x ＋4y ． 因为(x '，y ')在曲线C '上，所以6x '2－y '2＝1，代入6(x ＋2y )2－(3x ＋4y )2＝1， 化简得8y 2－3x 2＝1，所以曲线C 的方程为8y 2－3x 2＝1．2．【解】：设椭圆C 上的点（x 1，y 1）在矩阵A 对应的变换作用下得到点（x ，y ）， 则，则代入椭圆方程，得x 2+y 2=1，所以所求曲线的方程为x 2+y 2=1． 命题点三1、【解】：设直线上任意一点在矩阵的变换作用下，变换为点．由,得 又点在上,所以,即依题意,解得，命题点四1．【解】方法一：设矩阵a b c d ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦A ，则1206a b c d ⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦1203--⎡⎤⎢⎥⎣⎦， 所以1a =-，262a b +=-，0c =，263c d +=． 解得0b =，12d =，所以10102-⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎣⎦A ． 根据逆矩阵公式得，矩阵11002--⎡⎤=⎢⎥⎣⎦A ． 方法二：在A 1206⎡⎤=⎢⎥⎣⎦1203--⎡⎤⎢⎥⎣⎦两边同时左乘逆矩阵1-A 得， 1206⎡⎤=⎢⎥⎣⎦1-A 1203--⎡⎤⎢⎥⎣⎦． 设1-=A a b c d ⎡⎤⎢⎥⎣⎦，则1206⎡⎤=⎢⎥⎣⎦a b c d ⎡⎤⎢⎥⎣⎦1203--⎡⎤⎢⎥⎣⎦， 所以1a -=，232a b -+=，0c -=，236c d -+=．:1l x y +=(,)M x y A (,)M x y '''''01x m n x mx ny y y y +⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦x mx nyy y'=+⎧⎨'=⎩(,)M x y '''l '1x y ''-=()1mx ny y +-=111m n =⎧⎨-=⎩12m n =⎧⎨=⎩1201A ⎡⎤∴=⎢⎥⎣⎦解得1a =-，0b =，0c =，2d =，从而11002--⎡⎤=⎢⎥⎣⎦A ． 2．【解】AB ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 00 2⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 －11 0＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 －12 0.设(AB )－1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤a b c d ，则由(AB )·(AB )－1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 001，得⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 －12 0⎣⎢⎡⎦⎥⎤a b c d ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 00 1， 即⎣⎢⎡⎦⎥⎤－c －d 2a 2b ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 00 1， 所以⎩⎪⎨⎪⎧－c ＝1，－d ＝0，2a ＝0，2b ＝1，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝0，b ＝12，c ＝－1，d ＝0.故(AB )－1＝⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤0 12－10 3．【解】(MN )－1＝N －1M －1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 00 2⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤13 00 1＝⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤13 00 2 四、巩固训练1．【解】设P (x ，y )是椭圆4x 2＋y 2＝1上的任意一点，点P (x ，y )在矩阵A 对应的变换下变为点P ′(x ′，y ′)，则有⎣⎢⎡⎦⎥⎤x ′y ′＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2001 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y ，即⎩⎪⎨⎪⎧x ′＝2x ，y ′＝y ，所以⎩⎪⎨⎪⎧x ＝x ′2y ＝y ′.又因为点P (x ，y )在椭圆4x 2＋y 2＝1上， 所以4(x ′2)2＋y ′2＝1，即x ′2＋y ′2＝1.故曲线F 的方程为x 2＋y 2＝1.【点评】 线性变换是基本变换，解这类问题关键是由⎣⎢⎡⎦⎥⎤x ′y ′＝A ⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y 得到点P ′(x ′，y ′)与点P (x ，y )的坐标关系．2．【解】设M ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤ab c d ，则⎣⎢⎡⎦⎥⎤ab c d ⎣⎢⎡⎦⎥⎤12＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤710，⎣⎢⎡⎦⎥⎤ab c d ⎣⎢⎡⎦⎥⎤20＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤24，即⎩⎪⎨⎪⎧ a ＋2b ＝7，c ＋2d ＝10，2a ＝2，2c ＝4.解得⎩⎪⎨⎪⎧ a ＝1，b ＝3，c ＝2，d ＝4.所以M ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 32 4. 3．【解】设P ′(x ′，y ′)是圆C ：x 2＋y 2＝4上的任一点， 设P (x ，y )是P ′(x ′，y ′)在矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 00 1对应变换作用下新曲线上的对应点， 则⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 00 1 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤x ′y ′＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2x ′ y ′， 即⎩⎪⎨⎪⎧ x ＝2x ′，y ＝y ′，所以⎩⎪⎨⎪⎧ x ′＝x 2，y ′＝y .将⎩⎪⎨⎪⎧x ′＝x 2，y ′＝y代入x 2＋y 2＝4，得x 24＋y 2＝4， 故方程为x 216＋y 24＝1.4．【解】在直线l ：x ＋y ＋2＝0上取两点A (－2,0)，B (0，－2)．A 、B 在矩阵M 对应的变换作用下分别对应于点A ′、B ′. 因为⎣⎢⎡⎦⎥⎤1a b4 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤－2 0＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤ －2 －2b ，所以点A ′的坐标为(－2，－2b )； ⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 a b 4 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤ 0－2＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤－2a －8，所以点B ′的坐标为(－2a ，－8)．由题意，点A ′、B ′在直线m ：x －y －4＝0上，所以⎩⎪⎨⎪⎧ －－－2b －4＝0，－2a －－－4＝0.解得a ＝2，b ＝3.5．【解】设P (x 0，y 0)为曲线C ：xy ＝1上的任意一点，它在矩阵M ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤ 11－11对应的变换作用下得到点Q (x ，y ) 由⎣⎢⎡⎦⎥⎤ 11－1 1⎣⎢⎡⎦⎥⎤x 0y 0＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y ，得⎩⎪⎨⎪⎧x 0＋y 0＝x ，－x 0＋y 0＝y .解得⎩⎨⎧x 0＝x －y 2，y 0＝x ＋y 2.因为P (x 0，y 0)在曲线C ：xy ＝1上，所以x 0y 0＝1.所以x －y 2×x ＋y 2＝1，即x 2－y 2＝4.所以所求曲线C 1的方程为x 2－y 2＝46．【解】（1）设矩阵M 的逆矩阵M －1＝⎥⎦⎤⎢⎣⎡2211y x y x ，则MM －1＝⎥⎦⎤⎢⎣⎡1001 又M ＝⎥⎦⎤⎢⎣⎡3002，所以⎥⎦⎤⎢⎣⎡3002⎥⎦⎤⎢⎣⎡2211y x y x ＝⎥⎦⎤⎢⎣⎡1001. 所以2x 1＝1,2y 1＝0,3x 2＝0,3y 2＝1，即x 1＝12，y 1＝0，x 2＝0，y 2＝13， 故所求的逆矩阵M －1＝⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡310021 （2）设曲线C 上任意一点P (x ，y )，它在矩阵M 所对应的线性变换作用下得到点P ′(x ′，y ′)，则⎥⎦⎤⎢⎣⎡b a 00⎥⎦⎤⎢⎣⎡y x ＝⎥⎦⎤⎢⎣⎡''y x ，即⎩⎪⎨⎪⎧ax ＝x ′，by ＝y ′. 又点P ′(x ′，y ′)在曲线C ′上，所以x ′24＋y ′2＝1. 则a 2x 24＋b 2y 2＝1为曲线C 的方程． 又已知曲线C 的方程为x 2＋y 2＝1，故⎩⎪⎨⎪⎧a 2＝4，b 2＝1. 又a >0，b >0，所以⎩⎪⎨⎪⎧a ＝2，b ＝1. 7．8、【解】：设a bc d⎡⎤=⎢⎥⎣⎦M，由题意，得35214012a bc d-⎡⎤⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦⎣⎦，∴342513415 2.a bac dc-=⎧⎪=-⎪⎨-=-⎪⎪=⎩，，，解得1,513,202,51120abcd⎧=-⎪⎪⎪=-⎪⎨⎪=⎪⎪⎪=⎩. 即113520211520⎡⎤--⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦M．。

江苏省各地2019届高考模拟考试数学试题分类汇编：矩阵与变换、不等式选讲一、矩阵与变换1、（南京市、盐城市2019届高三第二次模拟）已知矩阵23b a ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦A ，1101⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦B ，2141⎡⎤=⎢⎥⎣⎦AB . （1）求a ，b 的值；（2）求A 的逆矩阵1-A .2、（南京市2019届高三第三次模拟）已知矩阵M ＝⎣⎡⎦⎤ 2 1 1 2． （1）求M 2； （2）求矩阵M 的特征值和特征向量．3、（南通、如皋市2019届高三下学期语数英学科模拟（二））已知矩阵若直线l 依次经过变换T A ，T B 后得到直线l '：2x ＋y －2＝0，求直线l 的方程。

4、（七市（南通、泰州、扬州、徐州、淮安、宿迁、连云港）2019届高三第一次模拟（2月））已知矩阵=a b c d ⎡⎤⎢⎥⎣⎦M ，10=102⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎣⎦N ，且()110402-⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎣⎦MN ，求矩阵M ．5、（七市（南通、泰州、扬州、徐州、淮安、宿迁、连云港）2019届高三第二次模拟）已知m ，n ∈R ，向量11⎡⎤=⎢⎥⎣⎦α是矩阵12m n ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦M 的属于特征值3的一个特征向量，求矩阵M 及另一个特征值．6、（七市（南通、泰州、扬州、徐州、淮安、宿迁、连云港）2019届高三第三次模拟（5月））已知a b c d ∈，，，R ，矩阵20a b -⎡⎤=⎢⎥⎣⎦A 的逆矩阵111c d -⎡⎤=⎢⎥⎣⎦A ．若曲线C 在矩阵A 对应的变换作用下得到曲线21y x =+，求曲线C 的方程．7、（苏锡常镇四市2019届高三教学情况调查（二））已知矩阵A ＝ 2 10 a ⎡⎤⎢⎥⎣⎦，其逆矩阵1A -＝ 0 1b c ⎡⎤⎢⎥⎣⎦，求2A ．8、（苏锡常镇四市2019届高三教学情况调查（一））已知x ，y ∈R ，12α⎡⎤=⎢⎥⎣⎦是矩阵A ＝ 10 x y ⎡⎤⎢⎥⎣⎦的属于特征值﹣1的一个特征向量，求矩阵A 的另一个特征值．9、（盐城市2019届高三第三次模拟）直线032:=--y x l 在矩阵⎢⎣⎡-=41M ⎥⎦⎤10所对应的变换M T 下得到直线'l ，求'l 的方程.10、（江苏省2019年百校大联考）已知矩阵1101A ⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦，0614B ⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦．若矩阵C 满足AC B =，求矩阵C 的特征值和相应的特征向量．二、不等式选讲1、（南京市、盐城市2019届高三第二次模拟）解不等式：|21|2x x --≥.2、（南京市2019届高三第三次模拟）若x ，y ，z 为实数，且x 2＋4y 2＋9z 2＝6，求x ＋2y ＋6z 的最大值．3、（七市（南通、泰州、扬州、徐州、淮安、宿迁、连云港）2019届高三第一次模拟（2月）） 已知实数a b c ，，满足222a b c ++≤1，求证：22211191114a b c +++++≥4、（七市（南通、泰州、扬州、徐州、淮安、宿迁、连云港）2019届高三第二次模拟）已知x ，y ，z 均是正实数，且，164222=++z y x 求证：6x y z ++≤．5、（七市（南通、泰州、扬州、徐州、淮安、宿迁、连云港）2019届高三第三次模拟（5月））已知a ∈R ，若关于x 的方程2410x x a a ++-+=有实根，求a 的取值范围．6、（苏锡常镇四市2019届高三教学情况调查（二））已知正数a ，b ，c 满足a ＋b ＋c ＝2，求证：2221a b c b c c a a b++≥+++．。

(九)数学归纳法1．已知数列{a n }满足：a 1＝2a －2，a n ＋1＝aa n －1＋1(n ∈N *)．(1)若a ＝－1，求数列{a n }的通项公式；(2)若a ＝3，试证明：对∀n ∈N *，a n 是4的倍数．(1)解 当a ＝－1时，a 1＝－4，a n ＋1＝(－1)a n －1＋1.令b n ＝a n －1，则b 1＝－5，b n ＋1＝(－1)b n .∵b 1＝－5为奇数，∴当n ≥2时，b n 也是奇数且只能为－1，∴b n ＝⎩⎪⎨⎪⎧ －5，n ＝1，－1，n≥2，即a n ＝⎩⎪⎨⎪⎧ －4，n ＝1，0，n≥2.(2)证明 当a ＝3时，a 1＝4，a n ＋1＝3a n －1＋1.下面利用数学归纳法来证明：a n 是4的倍数．当n ＝1时，a 1＝4＝4×1，命题成立；设当n ＝k (k ∈N *)时，命题成立，则存在t ∈N *，使得a k ＝4t ，∴a k ＋1＝3a k －1＋1＝34t －1＋1＝27·(4－1)4(t －1)＋1＝27·(4m ＋1)＋1＝4(27m ＋7)，其中，4m ＝44(t －1)－C 错误!·44t －5＋…－(－1)r C 错误!·44t －4－r ＋…－C 错误!·4， ∴m ∈Z ，∴当n ＝k ＋1时，命题成立．由数学归纳法知，对∀n ∈N *，a n 是4的倍数成立．2．已知数列{a n }满足a n ＋1＝12a 2n －12na n ＋1(n ∈N *)，且a 1＝3. (1)计算a 2，a 3，a 4的值，由此猜想数列{a n }的通项公式，并给出证明；(2)求证：当n ≥2时，a n ≥4n n .(1)解 a 2＝4，a 3＝5，a 4＝6，猜想：a n ＝n ＋2(n ∈N *)．①当n ＝1时，a 1＝3，结论成立；②假设当n ＝k (k ≥1，k ∈N *)时，结论成立，即a k ＝k ＋2，则当n ＝k ＋1时，a k ＋1＝12a 2k －12ka k ＋1＝12(k ＋2)2－12k (k ＋2)＋1＝k ＋3＝(k ＋1)＋2， 即当n ＝k ＋1时，结论也成立．由①②，得数列{a n }的通项公式为a n ＝n ＋2(n ∈N *)． (2)证明 原不等式等价于⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋2n n ≥4. 显然，当n ＝2时，等号成立．当n >2时，⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋2n n ＝C0n ＋C1n 2n ＋C2n ⎝ ⎛⎭⎪⎫2n 2＋…＋Cn n ⎝ ⎛⎭⎪⎫2n n >C0n ＋C1n 2n ＋C2n ⎝ ⎛⎭⎪⎫2n 2＝5－2n >4. 综上所述，当n ≥2时，a n ≥4n n .3．已知函数f (x )＝ln(2－x )＋ax 在区间(0,1)上是增函数．(1)求实数a 的取值范围；(2)若数列{a n }满足a 1∈(0,1)，a n ＋1＝ln(2－a n )＋a n ，n ∈N *，证明：0<a n <a n ＋1<1.(1)解 ∵函数f (x )＝ln(2－x )＋ax 在区间(0,1)上是增函数，∴f ′(x )＝－12－x＋a ≥0在区间(0,1)上恒成立， ∴a ≥12－x. 又g (x )＝12－x在区间(0,1)上是增函数， ∴a ≥g (1)＝1，即实数a 的取值范围为[1，＋∞)．(2)证明 先用数学归纳法证明0<a n <1.当n ＝1时，a 1∈(0,1)成立．假设当n ＝k (k ∈N *)时，0<a k <1成立．当n ＝k ＋1时，由(1)知当a ＝1时，函数f (x )＝ln(2－x )＋x 在区间(0,1)上是增函数， ∴a k ＋1＝f (a k )＝ln(2－a k )＋a k ，∴0<ln 2＝f (0)<f (a k )<f (1)＝1，即0<a k ＋1<1成立，∴当n ∈N *时，0<a n <1成立．下证a n <a n ＋1.∵0<a n <1，∴a n ＋1－a n ＝ln(2－a n )>ln 1＝0，∴a n <a n ＋1.综上0<a n <a n ＋1<1.4．设f (k )是满足不等式log 2x ＋log 2(3·2k －1－x )≥2k －1(k ∈N *)的正整数x 的个数．(1)求f(k)的解析式；(2)记S n＝f(1)＋f(2)＋…＋f(n)，P n＝n2＋n－1(n∈N*)，试比较S n与P n的大小．解(1)∵log2x＋log2(3·2k－1－x)≥2k－1(k∈N*)，∴错误!解得2k－1≤x≤2k，∴f(k)＝2k－2k－1＋1＝2k－1＋1.(2)∵S n＝f(1)＋f(2)＋…＋f(n)＝1＋2＋22＋…＋2n－1＋n＝2n＋n－1，∴S n－P n＝2n－n2.当n＝1时，S1－P1＝2－1＝1>0；当n＝2时，S2－P2＝4－4＝0；当n＝3时，S3－P3＝8－9＝－1<0；当n＝4时，S4－P4＝16－16＝0；当n＝5时，S5－P5＝32－25＝7>0；当n＝6时，S6－P6＝64－36＝28>0.猜想：当n≥5时，S n－P n>0.证明如下：①当n＝5时，由上述可知S n－P n>0.②假设当n＝k(k≥5，k∈N*)时，S k－P k＝2k－k2>0.当n＝k＋1时，S k＋1－P k＋1＝2k＋1－(k＋1)2＝2·2k－k2－2k－1＝2(2k－k2)＋k2－2k－1＝2(S k－P k)＋k2－2k－1>k2－2k－1＝k(k－2)－1≥5×(5－2)－1＝14>0.∴当n＝k＋1时，S k＋1－P k＋1>0成立．由①②可知，当n≥5时，S n－P n>0成立，即S n>P n成立．由上述分析可知，当n＝1或n≥5时，S n>P n；当n＝2或n＝4时，S n＝P n；当n＝3时，S n<P n.。

高三数学附加题练习（4）1．（10分）选修4﹣1：几何证明选讲如图，△ABC是⊙O的内接三角形，若AD是△ABC的高，AE是⊙O的直径，F是的中点．求证：（1）AB•AC=AE•AD（2）∠FAE=∠FAD．2．（10分）选修4﹣2：矩阵与变换已知曲线C：y2=2x，在矩阵M=对应的变换作用下得到曲线C1，C1在矩阵N=对应的变换作用下得到曲线C2，求曲线C2的方程．3．已知极坐标系的极点在直角坐标系的原点，极轴与x轴的正半轴重合，曲线C的极坐标方程为ρ2cos2θ+3ρ2sin2θ=2，直线l的参数方程为试在曲线C 上求一点M，使它到直线l的距离最大4．选修4﹣5：不等式选讲已知a＞0，b＞0，且2a+b=1，求的最大值．5．（10分）如图，已知定点R（0，﹣3），动点P，Q分别在x轴和y轴上移动，延长PQ至点M，使，且．（1）求动点M的轨迹C1；（2）圆C2：x2+（y﹣1）2=1，过点（0，1）的直线l依次交C1于A，D两点（从左到右），交C2于B，C两点（从左到右），求证：为定值．6．（10分）已知数列{a n}满足：．（1）若a=﹣1，求数列{a n}的通项公式；（2）若a=3，试证明：对∀n∈N*，a n是4的倍数．1.2.3.解：曲线C的普通方程是（2分）直线l的普通方程是（4分）设点M的坐标是的距离是（6分），d取得最大值．（8分）4.5.解答：（1）解：设M（x，y），则由，可得∴∵，∴∴x2=4y∴动点M的轨迹C1是顶点在原点，开口向上的抛物线；（2）证明：由题意，=AB•CD，圆C2：x2+（y﹣1）2=1的圆心即为抛物线C1的焦点F设A（x1，y1），D（x2，y2），则AB=FA﹣FB=y1+1﹣1=y1，同理CD=y2，设直线的方程为x=k（y﹣1）代入抛物线方程可得k2y2﹣（2k2﹣4）y+k2=0∴=AB•CD=y1y2=1．6.（1）解：a=﹣1时，令bn=an﹣1，则∵b1=﹣5为奇数，bn也是奇数且只能为﹣1∴，即；（2）证明：a=3时，①n=1时，a1=4，命题成立；②设n=k时，命题成立，则存在t∈N*，使得ak=4t∴=34t﹣1+1=27•（4﹣1）4（t﹣1）+1∵（4﹣1）4（t﹣1）=+…+4+1=4m+1，m∈Z∴=27•（4m+1）+1=4（27m+7）∴n=k+1时，命题成立由①②可知，对∀n∈N*，an是4的倍数．1.。

(二)矩阵与变换1．(2018·南京模拟)已知矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 201，B ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 00 1.若直线l ：x －y ＋2＝0在矩阵AB 对应的变换作用下得到直线l 1，求直线l 1的方程． 解 因为A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 201，B ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 00 1， 所以AB ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 20 1，设点P 0(x 0，y 0)是l 上任意一点，P 0在矩阵AB 对应的变换作用下得到P (x ，y )，因为P 0(x 0，y 0)在直线l ：x －y ＋2＝0上，所以x 0－y 0＋2＝0.①由AB ⎣⎢⎡⎦⎥⎤x0y0＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y ， 即⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 20 1⎣⎢⎡⎦⎥⎤x0y0＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y ， 得⎩⎪⎨⎪⎧ 2x0＋2y0＝x ，y0＝y ，即⎩⎪⎨⎪⎧ x0＝12x －y ，y0＝y.②将②代入①得x －4y ＋4＝0，所以直线l 1的方程为x －4y ＋4＝0.2．已知曲线C ：y 2＝12x ，C 在矩阵M ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 00 －2对应的变换作用下得到曲线C 1，C 1在矩阵N ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 11 0对应的变换作用下得到曲线C 2，求曲线C 2的方程．解 设A ＝NM ，则A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤011 0⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 00 －2＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 －21 0， 设P (x ′，y ′)是曲线C 上任一点，在两次变换下，在曲线C 2上对应的点为P (x ，y )，则⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 －21 0⎣⎢⎡⎦⎥⎤x′y′＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤－2y′ x′， 即⎩⎪⎨⎪⎧ x ＝－2y′，y ＝x′，∴⎩⎪⎨⎪⎧ x′＝y ，y′＝－12x.又点P (x ′，y ′)在曲线C ：y 2＝12x 上， ∴⎝ ⎛⎭⎪⎫－12x 2＝12y ，即x 2＝2y . 3．已知矩阵M ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤122 x 的一个特征值为3，求M 的另一个特征值及其对应的一个特征向量．解 矩阵M 的特征多项式为f (λ)＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪λ－1 －2－2 λ－x ＝(λ－1)(λ－x )－4. 因为λ1＝3是方程f (λ)＝0的一根，所以x ＝1.由(λ－1)(λ－1)－4＝0，得λ2＝－1.设λ2＝－1对应的一个特征向量为α＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y ， 则⎩⎪⎨⎪⎧ －2x －2y ＝0，－2x －2y ＝0，得x ＝－y .令x ＝1，则y ＝－1，所以矩阵M 的另一个特征值为－1，对应的一个特征向量为α＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤ 1－1. 4．(2018·扬州模拟)已知x ，y ∈R ，若点M (1,1)在矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 x 3y 对应的变换作用下得到点N (3,5)，求矩阵A 的逆矩阵A －1. 解 因为A ⎣⎢⎡⎦⎥⎤11＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤35， 即⎣⎢⎡⎦⎥⎤2x 3 y ⎣⎢⎡⎦⎥⎤11＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤35， 即⎩⎪⎨⎪⎧ 2＋x ＝3，3＋y ＝5，解得⎩⎪⎨⎪⎧ x ＝1，y ＝2，所以A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤213 2.设A －1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤ab cd ， 则AA －1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 13 2⎣⎢⎡⎦⎥⎤ab cd ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 00 1，即⎩⎪⎨⎪⎧ 2a ＋c ＝1，3a ＋2c ＝0，2b ＋d ＝0，3b ＋2d ＝1，解得⎩⎪⎨⎪⎧ a ＝2，b ＝－1，c ＝－3，d ＝2， 所以A －1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤ 2－1－3 2.。

专题二十二选修4系列【真题典例】22.1 矩阵与变换挖命题【考情探究】分析解读矩阵与变换是江苏卷附加题中三选二的内容之一,主要考查矩阵的变换、矩阵的乘法、逆矩阵、特征值和特征向量等,难度不大.破考点【考点集训】考点矩阵与变换1.(2019届江苏盐城一中月考)在平面直角坐标系xOy中,设点A(-1,2)在矩阵M=-对应的变换作用下得到点A',将点B(3,4)绕点A'逆时针旋转90°得到点B',求点B'的坐标.解析设B'(x,y).由--=,得A'(1,2).则=(2,2),=(x-1,y-2).记旋转矩阵N=-,则-=--,即-=--,解得-所以点B'的坐标为(-1,4).2.(2018江苏如皋中学月考)已知矩阵M=的逆矩阵M-1=--,求实数m,n的值.解析因为MM-1=--=---=,所以---解得3.(2019届江苏梅村中学月考)已知矩阵A=(c,d为实数).若矩阵A属于特征值2,3的一个特征向量分别为,,求矩阵M的逆矩阵A-1.解析由题意知==2,==3,所以解得-所以A=-,所以A-1=-.4.(2019届江苏盐城中学月考)已知二阶矩阵A=-.(1)求矩阵A的特征值和特征向量;(2)设向量β=-,求A5β.解析(1)矩阵A的特征多项式f(λ)=--=(λ-3)(λ+2).令f(λ)=0得λ1=3,λ2=-2.设λ1=3对应的一个特征向量为,则将λ1=3代入二元一次方程组得-解得y=0.所以矩阵A的属于特征值3的一个特征向量为.设λ2=-2对应的一个特征向量为,则--取x1=1,则y1=-1.所以矩阵A的属于特征值-2的一个特征向量为-.(2)由(1)可知向量β是矩阵A的属于特征值-2的一个特征向量, 所以A5β=λ5β=-.炼技法【方法集训】方法一求解逆矩阵1.(2018江苏扬州期末)已知x,y∈R,若点M(1,1)在矩阵A=对应的变换作用下得到点N(3,5),求矩阵A 的逆矩阵A-1.解析因为A=,即=,即解得所以A=.解法一(定义法):设A-1=,则AA-1==,即解得--所以A-1=--.解法二(公式法):因为A-1=--,且det A==2×2-1×3=1,所以A-1=--.2.(2019届江苏常州一中月考)已知矩阵M=,试求:(1)矩阵M的逆矩阵M-1;(2)直线y=2x在矩阵M-1对应的变换作用下的曲线方程.解析(1)因为M=,所以M-1=.(2)设点P(x,y)是直线y=2x上任意一点,在矩阵M-1对应的变换作用下得到点Q(x',y'), 则==,所以即因为点P在直线y=2x上,于是2y'=2×x',所以2y'=x',即直线y=2x在矩阵M-1对应的变换作用下的曲线方程为y=x.方法二矩阵变换应用1.(2019届江苏泰州中学月考)已知曲线C:x2+2xy+2y2=1,矩阵A=所对应的变换把曲线C变成曲线C1,求曲线C1的方程.解析设曲线C上的任意一点P(x,y),P在矩阵A=对应的变换下得到点Q(x',y'),则=,即x+2y=x',x=y',所以x=y',y=-.代入x2+2xy+2y2=1,得y'2+2y'-+2-=1,即x'2+y'2=2,所以曲线C1的方程为x2+y2=2.2.(2019届江苏宿迁中学月考)已知矩阵M=,N=,试求曲线y=sin x在矩阵MN变换下的函数解析式.解析MN==,即在矩阵MN变换下→==,所以即代入y=sin x得y'=sin 2x'.即曲线y=sin x在矩阵MN变换下的函数解析式为y=2sin 2x.过专题【五年高考】自主命题 江苏卷题组1.(2017江苏,21B,10分)已知矩阵A=,B=.(1)求AB;(2)若曲线C1:+=1在矩阵AB对应的变换作用下得到另一曲线C2,求C2的方程.解析本小题主要考查矩阵的乘法、线性变换等基础知识,考查运算求解能力.(1)因为A=,B=,所以AB==.(2)设Q(x0,y0)为曲线C1上的任意一点,它在矩阵AB对应的变换作用下变为P(x,y),则=,即所以因为点Q(x0,y0)在曲线C1上,则+=1,从而+=1,即x2+y2=8.因此曲线C1在矩阵AB对应的变换作用下得到曲线C2:x2+y2=8.2.(2016江苏,21B,10分)已知矩阵A=-,矩阵B的逆矩阵B-1=-,求矩阵AB. 解析设B=,则B-1B=-=,即=,故--解得所以B=.因此,AB=-=-.3.(2015江苏,21B,10分)已知x,y∈R,向量α=-是矩阵A=的属于特征值-2的一个特征向量,求矩阵A 以及它的另一个特征值.证明由已知,得Aα=-2α,即-=-1=,则--即-所以矩阵A=-.从而矩阵A的特征多项式f(λ)=(λ+2)(λ-1),所以矩阵A的另一个特征值为1.4.(2014江苏,21B,10分)已知矩阵A=,B=,向量α=,x,y为实数,若Aα=Bα,求x+y的值.解析由已知,得Aα=-=-,Bα=-=-.因为Aα=Bα,所以-=-.故--解得-所以x+y=.教师专用题组1.(2013江苏,21B,10分,0.949)已知矩阵A=-,B=,求矩阵A-1B. 解析设矩阵A的逆矩阵为,则-=,即--=,故a=-1,b=0,c=0,d=,从而A的逆矩阵为A-1=-,所以A-1B=-=--.2.(2011江苏,21B,10分)已知矩阵A=,向量β=.求向量α,使得A2α=β. 解析A2==.设α=.由A2α=β,得=,从而解得x=-1,y=2,所以α=-.评析本题考查矩阵运算法则等基础知识,对运算能力有一定的要求,属中等难度题.3.(2012江苏,21B,10分)已知矩阵A的逆矩阵A-1=--,求矩阵A的特征值.解析因为A-1A=E,所以A=(A-1)-1.因为A-1=--,所以A=(A-1)-1=,于是矩阵A的特征多项式为f(λ)=----=λ2-3λ-4.令f(λ)=0,解得A的特征值λ1=-1,λ2=4.评析本题主要考查矩阵的基础知识,考查运算求解能力.4.(2014福建,21(1),7分)已知矩阵A的逆矩阵A-1=.(Ⅰ)求矩阵A;(Ⅱ)求矩阵A-1的特征值以及属于每个特征值的一个特征向量.解析(Ⅰ)因为矩阵A是矩阵A-1的逆矩阵,且|A-1|=2×2-1×1=3≠0,所以A==.(Ⅱ)矩阵A-1的特征多项式为f(λ)==λ2-4λ+3=(λ-1)(λ-3), 令f(λ)=0,得矩阵A-1的特征值为λ1=1或λ2=3,所以ξ1=是矩阵A-1的属于特征值λ1=1的一个特征向量,ξ2=是矩阵A-1的属于特征值λ2=3的一个特征向量.【三年模拟】解答题(共60分)1.(2019届江苏南京六校调研)设矩阵A满足A=--,求矩阵A的逆矩阵A-1. 解析A=---=---=-.因为det A=-,所以A-1=-.2.(2018江苏南京、盐城一模)已知矩阵M=,求圆x2+y2=1在矩阵M的变换下所得的曲线方程.解析设P(x0,y0)是圆x2+y2=1上任意一点,则+=1.设点P(x0,y0)在矩阵M对应的变换下所得的点为Q(x,y),则=,即解得代入+=1,得+y2=1,即为所求的曲线方程.3.(2017江苏镇江期末)已知实数a,b,矩阵A=-对应的变换将直线x-y-1=0变换为自身,求a,b的值. 解析设直线x-y-1=0上任意一点P(x,y)在变换T A的作用下变成点P'(x',y').由-=,得-因为P'(x',y')在直线x-y-1=0上,所以x'-y'-1=0,即(2-b)x+(a+1)y-1=0.又因为P(x,y)在直线x-y-1=0上,所以x-y-1=0.因此--解得a=-2,b=1.4.(2018江苏南京、盐城、连云港二模)已知α=为矩阵A=-属于实数λ的一个特征向量,求λ和A2. 解析因为-=λ,所以-解得所以A=-,所以A2=-.5.(2018江苏南京学情调研)设二阶矩阵A=.(1)求A-1;(2)若曲线C在矩阵A对应的变换作用下得到曲线C':6x2-y2=1,求曲线C的方程.解析(1)根据逆矩阵公式,可得A-1=--.(2)设曲线C上任意一点P(x,y)在矩阵A对应的变换作用下得到点P'(x',y'),则==,所以因为(x',y')在曲线C'上,所以6x'2-y'2=1,代入得6(x+2y)2-(3x+4y)2=1,化简得8y2-3x2=1,所以曲线C的方程为8y2-3x2=1.6.(2018江苏苏州高三上学期期中调研,21B)已知矩阵A=,α=,求A49α的值.解析矩阵A的特征多项式f(λ)==λ2-2λ-3.令f(λ)=0,解得矩阵A的特征值λ1=-1,λ2=3.当λ=-1时特征向量为α1=,当λ=3时特征向量为α2=,又∵α==α1+3α2,∴A49α=α1+3α2=-.方法点拨解此类题应分成以下几个步骤:一是求特征值,二是根据特征值求特征向量,三是把已知向量用特征向量表示,最后求得结果.。

(一)几何证明选讲1.如图，O 是△ABC 外接圆的圆心，∠ACB ＝54°，求∠ABO 的值．解 连结OA ，因为O 是圆心，所以∠AOB ＝2∠ACB ， 所以∠ABO ＝12(180°－∠AOB )＝12(180°－2∠ACB ) ＝90°－∠ACB ＝90°－54°＝36°.2.如图，已知A ，B ，C 是圆O 上的三点，BE 切圆O 于点B ，D 是CE 与圆O 的交点，若∠BAC ＝60°，BE ＝2，BC ＝4，求线段CD 的长．解 因为BE 切圆O 于点B ，所以∠CBE ＝∠BAC ＝60°. 因为BE ＝2，BC ＝4，由余弦定理得EC ＝2 3. 又BE 2＝EC ·ED ，所以DE ＝233， 所以CD ＝EC －ED ＝23－233＝433.3．如图，已知点C 在圆O 的直径AB 的延长线上，CD 是圆O 的一条切线，D 为切点，点D 在AB 上的射影是点E ，CB ＝3BE .求证：(1)DB 是∠CDE 的平分线； (2)AE ＝2EB .证明 (1)连结AD ，∵AB 是圆O 的直径， ∴∠DAB ＋∠DBA ＝90°，∵DE ⊥AB ，∴∠BDE ＋∠DBA ＝90°， ∴∠DAB ＝∠BDE ， ∵CD 切圆O 于点D ， ∴∠CDB ＝∠DAB ， ∴∠BDE ＝∠CDB ， ∴DB 是∠CDE 的平分线．(2)由(1)可得DB 是∠CDE 的平分线， ∴CD DE ＝CB BE＝3，即CD ＝3DE .设BE ＝m (m >0)，DE ＝x (x >0)，则CB ＝3m ，CD ＝3x ， 在Rt△CDE 中，由勾股定理可得(3x )2＝x 2＋(4m )2，则x ＝2m ， 由切割线定理得CD 2＝CB ·CA ，(32m )2＝3m ·CA ，CA ＝6m ，AB ＝3m ，AE ＝2m ，则AE ＝2EB .4．(2018·江苏海安中学质检)如图，在Rt△ABC 中，∠B ＝90°，它的内切圆分别与边BC ，CA ，AB 相切于点D ，E ，F ，连结AD ，与内切圆相交于另一点P ，连结PC ，PE ，PF ，已知PC ⊥PF ，求证：(1)PF FD ＝PDDC；(2)PE ∥BC . 证明 (1)连结DE ， 则△BDF 是等腰直角三角形， 于是∠FPD ＝∠FDB ＝45°， 故∠DPC ＝45°.又∠PDC ＝∠PFD ，则△PFD ∽△PDC ， 所以PF FD ＝PD DC.①(2)由∠AFP ＝∠ADF ，∠AEP ＝∠ADE ， 知△AFP ∽△ADF ，△AEP ∽△ADE . 于是，EP DE ＝AP AE ＝AP AF ＝FPDF .故由①得EP DE ＝PD DC，②由∠EPD ＝∠EDC ，结合②得，△EPD ∽△EDC ， 从而△EPD 也是等腰三角形．于是，∠PED ＝∠EPD ＝∠EDC ，所以PE ∥BC .(二)矩阵与变换1．(2018·南京模拟)已知矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 201，B ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 001.若直线l ：x －y ＋2＝0在矩阵AB 对应的变换作用下得到直线l 1，求直线l 1的方程． 解 因为A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1201，B ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 001，所以AB ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2201，设点P 0(x 0，y 0)是l 上任意一点，P 0在矩阵AB 对应的变换作用下得到P (x ，y )，因为P 0(x 0，y 0)在直线l ：x －y ＋2＝0上， 所以x 0－y 0＋2＝0.①由AB ⎣⎢⎡⎦⎥⎤x 0y 0＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y ，即⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 201 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤x 0y 0＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y ， 得⎩⎪⎨⎪⎧2x 0＋2y 0＝x ，y 0＝y ，即⎩⎪⎨⎪⎧x 0＝12x －y ，y 0＝y .②将②代入①得x －4y ＋4＝0， 所以直线l 1的方程为x －4y ＋4＝0.2．已知曲线C ：y 2＝12x ，C 在矩阵M ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 00 －2对应的变换作用下得到曲线C 1，C 1在矩阵N＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 11 0对应的变换作用下得到曲线C 2，求曲线C 2的方程． 解 设A ＝NM ，则A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 110 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 00 －2＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 －21 0， 设P (x ′，y ′)是曲线C 上任一点，在两次变换下，在曲线C 2上对应的点为P (x ，y )， 则⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 －21 0 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤x ′y ′＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤－2y ′ x ′，即⎩⎪⎨⎪⎧x ＝－2y ′，y ＝x ′，∴⎩⎪⎨⎪⎧x ′＝y ，y ′＝－12x .又点P (x ′，y ′)在曲线C ：y 2＝12x 上，∴⎝ ⎛⎭⎪⎫－12x 2＝12y ，即x 2＝2y . 3．已知矩阵M ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤122x 的一个特征值为3，求M 的另一个特征值及其对应的一个特征向量．解 矩阵M 的特征多项式为f (λ)＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪λ－1 －2－2 λ－x ＝(λ－1)(λ－x )－4.因为λ1＝3是方程f (λ)＝0的一根，所以x ＝1. 由(λ－1)(λ－1)－4＝0，得λ2＝－1. 设λ2＝－1对应的一个特征向量为α＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y ，则⎩⎪⎨⎪⎧－2x －2y ＝0，－2x －2y ＝0，得x ＝－y .令x ＝1，则y ＝－1，所以矩阵M 的另一个特征值为－1，对应的一个特征向量为α＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1－1. 4．(2018·扬州模拟)已知x ，y ∈R ，若点M (1,1)在矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2x 3y 对应的变换作用下得到点N (3,5)，求矩阵A 的逆矩阵A －1.解 因为A ⎣⎢⎡⎦⎥⎤11＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤35，即⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 x 3y ⎣⎢⎡⎦⎥⎤11＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤35， 即⎩⎪⎨⎪⎧2＋x ＝3，3＋y ＝5，解得⎩⎪⎨⎪⎧x ＝1，y ＝2，所以A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2132.设A －1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤a b c d ， 则AA －1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 132 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤a b cd ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 001，即⎩⎪⎨⎪⎧2a ＋c ＝1，3a ＋2c ＝0，2b ＋d ＝0，3b ＋2d ＝1，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝2，b ＝－1，c ＝－3，d ＝2，所以A －1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 －1－3 2.(三)坐标系与参数方程1．(2018·南京六校联考)在平面直角坐标系xOy 中，以O 为极点，Ox 为极轴建立极坐标系，曲线C 的极坐标方程是ρ＝2sin θ，直线l 的参数方程是⎩⎪⎨⎪⎧x ＝1＋2t ，y ＝1－t(t 为参数)．求直线l 被曲线C 截得的弦长．解 曲线C 的直角坐标方程是x 2＋(y －1)2＝1， 直线l 的普通方程是x ＋2y －3＝0， 圆心C (0,1)到直线l 的距离d ＝|2－3|12＋22＝55， 所以直线l 被曲线C 截得的弦长为 212－⎝⎛⎭⎪⎫552＝455. 2．(2018·江苏南京外国语学校月考)在平面直角坐标系xOy 中，圆C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x ＝m ＋2cos α，y ＝2sin α(α为参数，m 为常数)．以原点O 为极点，以x 轴的正半轴为极轴的极坐标系中，直线l 的极坐标方程为ρcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ－π4＝ 2.若直线l 与圆C 有两个不同的公共点，求实数m 的取值范围．解 圆C 的普通方程为(x －m )2＋y 2＝4. 直线l 的极坐标方程化为ρ⎝ ⎛⎭⎪⎫22cos θ＋22sin θ＝2，即22x ＋22y ＝2，化简得x ＋y －2＝0. 因为圆C 的圆心为C (m,0)，半径为2，圆心C 到直线l 的距离d ＝|m －2|2，直线l 与圆C 有两个不同的公共点，所以d ＝|m －2|2<2，解得2－22<m <2＋22，即实数m 的取值范围是(2－22，2＋22)．3．(2018·江苏南京师大附中模拟)在极坐标系中，已知圆C ：ρ＝22cos θ和直线l ：θ＝π4(ρ∈R )相交于A ，B 两点，求线段AB 的长． 解 圆C ：ρ＝22cos θ的直角坐标方程为x 2＋y 2－22x ＝0，即(x －2)2＋y 2＝2.直线l ：θ＝π4(ρ∈R )的直角坐标方程为y ＝x .圆心C 到直线l 的距离d ＝|2－0|2＝1.所以AB ＝2.4．(2018·江苏泰州中学月考)在直角坐标系xOy 中，以坐标原点O 为极点，x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系．已知点P 的极坐标为⎝⎛⎭⎪⎫2，π2，曲线C 的极坐标方程为ρcosθ－ρsinθ＝1，曲线D 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x ＝1＋cos α，y ＝sin α(α为参数)．曲线C 和曲线D 相交于A ，B 两点． (1)求点P 的直角坐标；(2)求曲线C 的直角坐标方程和曲线D 的普通方程； (3)求△PAB 的面枳S ，解 (1)设点P 的直角坐标为(x ，y )， 则x ＝2cos π2＝0，y ＝2sin π2＝2，∴点P 的直角坐标为()0，2.(2)将ρcos θ＝x ，ρsin θ＝y 代入ρcos θ－ρsin θ＝1， 得x －y ＝1，∴曲线C 的直角坐标方程为x －y －1＝0.消去方程⎩⎪⎨⎪⎧x ＝1＋cos α，y ＝sin α 中的参数α，得(x －1)2＋y 2＝1，∴曲线D 的普通方程为(x －1)2＋y 2＝1.(3)因为直线C ：x －y －1＝0过圆D ：(x －1)2＋y 2＝1的圆心， ∴AB 为圆D 的直径， ∴AB ＝2.又点P (0,2)到直线C ：x －y －1＝0的距离为d ＝32＝322，∴S △PAB ＝12AB ·d ＝12×2×322＝322.(四)不等式选讲1．已知正数x ，y 满足x 2＋y 2＝2，求证：x ＋y ≥2xy . 证明 ∵x >0，y >0，∴要证x ＋y ≥2xy ，只要证(x ＋y )2≥4x 2y 2， 即证x 2＋y 2＋2xy ≥4x 2y 2.∵x 2＋y 2＝2，∴只要证2＋2xy ≥4x 2y 2，即证2(xy )2－xy －1≤0，即证(2xy ＋1)(xy －1)≤0. ∵2xy ＋1>0，∴只要证xy ≤1. ∵2xy ≤x 2＋y 2＝2，∴xy ≤1成立， 当且仅当x ＝y ＝1时取等号． ∴x ＋y ≥2xy .2．已知a ，b ，c 都是正数且abc ＝1，求证：(2＋a )(2＋b )(2＋c )≥27. 证明 由算术－几何平均不等式可得 2＋a ＝1＋1＋a ≥33a ， 2＋b ＝1＋1＋b ≥33b ， 2＋c ＝1＋1＋c ≥33c . 不等式两边分别相乘可得，(2＋a )(2＋b )(2＋c )≥33a ×33b ×33c ＝273abc ＝27， 当且仅当a ＝b ＝c ＝1时等号成立．3．已知函数f (x )＝2|x －2|＋3|x ＋3|.若函数f (x )的最小值为m ，正实数a ，b 满足4a ＋25b ＝m ，求1a ＋1b的最小值，并求出此时a ，b 的值．解 依题意知，f (x )＝⎩⎪⎨⎪⎧－5x －5，x <－3，x ＋13，－3≤x ≤2，5x ＋5，x >2，当x ＝－3时，函数f (x )有最小值10，故4a ＋25b ＝10，故1a ＋1b ＝110⎝ ⎛⎭⎪⎫1a ＋1b ()4a ＋25b ＝110⎝⎛⎭⎪⎫29＋25b a ＋4a b ≥110⎝ ⎛⎭⎪⎫29＋225b a ·4a b ＝4910， 当且仅当25b a ＝4ab时等号成立，此时a ＝57，b ＝27.4．(2018·镇江调研)已知函数f (x )＝|x －a |＋|x ＋a |，若对任意x ∈R ，不等式f (x )>a 2－3恒成立，求实数a 的取值范围．解 ∵对任意x ∈R ，不等式f (x )>a 2－3恒成立， ∴f (x )min >a 2－3，又∵|x －a |＋|x ＋a |≥ |x －a －(x ＋a )|＝|2a |， ∴|2a |>a 2－3， 即|a |2－2|a |－3<0， 解得－1<|a |<3. ∴－3<a <3.(五)空间向量与立体几何1．(2018·盐城模拟)如图，已知四棱锥P －ABCD 的底面是正方形，PA ⊥平面ABCD ，且PA ＝AD ＝2，点M ，N 分别在PD ，PC 上，PN →＝12NC →，PM ＝MD .(1)求证：PC ⊥平面AMN ； (2)求二面角B －AN －M 的余弦值．(1)证明 以A 为坐标原点，AB ，AD ，AP 所在直线分别为x 轴，y 轴，z 轴，建立如图所示的空间直角坐标系．又∵PA ＝AD ＝2， ∴P (0,0,2)，D (0,2,0)，B (2,0,0)，∴M (0,1,1)，C (2,2,0)．∴PC →＝(2,2，－2)，AM →＝(0,1,1)． ∵PC →·AM →＝0＋2－2＝0， ∴PC ⊥AM .设N (x ，y ，z )，∵PN →＝12NC →，求得N ⎝ ⎛⎭⎪⎫23，23，43. ∵PC →·AN →＝43＋43－83＝0，∴AN ⊥PC .又AM ∩AN ＝A ，AM ，AN ⊂平面AMN ， ∴PC ⊥平面AMN .(2)解 设平面BAN 的法向量为n ＝(x ，y ，z )， ∵⎩⎪⎨⎪⎧n ·AB →＝0，n ·AN →＝0，即⎩⎪⎨⎪⎧2x ＝0，23x ＋23y ＋43z ＝0，令z ＝－1，∴n ＝(0,2，－1)．∵PC →＝(2,2，－2)是平面AMN 的法向量， ∴cos〈n ，PC →〉＝n ·PC →|n ||PC →|＝155.由图知二面角B －AN －M 为钝二面角， ∴二面角B －AN －M 的余弦值为－155. 2.如图，已知三棱锥O －ABC 的侧棱OA ，OB ，OC 两两垂直，且OA ＝1，OB ＝OC ＝2，E 是OC 的中点．(1)求异面直线BE 与AC 所成角的余弦值； (2)求二面角A －BE －C 的正弦值．解 (1)以O 为原点，分别以OB ，OC ，OA 所在直线为x 轴，y 轴，z 轴建立空间直角坐标系，则A (0,0,1)，B (2,0,0)，C (0,2,0)，E (0,1,0)． EB →＝(2，－1,0)，AC →＝(0,2，－1)，∴co s 〈EB →，AC →〉＝－25，又异面直线所成的角为锐角或直角， ∴异面直线BE 与AC 所成角的余弦值为25.(2)AB →＝(2,0，－1)，AE →＝(0,1，－1)， 设平面ABE 的法向量为n 1＝(x ，y ，z )， 则由n 1⊥AB →，n 1⊥AE →，得⎩⎪⎨⎪⎧2x －z ＝0，y －z ＝0，取n 1＝(1,2,2)，平面BEC 的法向量为n 2＝(0,0,1)， ∴cos〈n 1，n 2〉＝23，∴二面角A －BE －C 的余弦值的绝对值为23，∴sin θ＝53， 即二面角A －BE －C 的正弦值为53. 3.三棱柱ABC －A 1B 1C 1在如图所示的空间直角坐标系中，已知AB ＝2，AC ＝4，AA 1＝3，D 是BC 的中点．(1)求直线DB 1与平面A 1C 1D 所成角的正弦值； (2)求二面角B 1－A 1D －C 1的正弦值．解 (1)由题意知，B (2,0,0)，C (0,4,0)，D (1,2,0)，A 1(0,0,3)，B 1(2,0,3)，C 1(0,4,3)，则A 1D →＝(1,2，－3)，A 1C 1→＝(0,4,0)，DB 1→＝(1，－2,3)．设平面A 1C 1D 的一个法向量为n ＝(x ，y ，z )． 由n ·A 1D →＝x ＋2y －3z ＝0，n ·A 1C 1→＝4y ＝0， 得y ＝0，x ＝3z ，令z ＝1，得x ＝3，n ＝(3,0,1)． 设直线DB 1与平面A 1C 1D 所成的角为θ，则sin θ＝|cos 〈DB 1→，n 〉|＝|3＋3|10×14＝33535.(2)设平面A 1B 1D 的一个法向量为m ＝(a ，b ，c )，A 1B 1→＝(2,0,0)． 由m ·A 1D →＝a ＋2b －3c ＝0，m ·A 1B 1→＝2a ＝0， 得a ＝0,2b ＝3c ，令c ＝2，得b ＝3，m ＝(0,3,2)． 设二面角B 1－A 1D －C 1的大小为α， |cos α|＝|cos 〈m ，n 〉|＝|m ·n ||m ||n |＝265，sin α＝3765＝345565.所以二面角B 1－A 1D －C 1的正弦值为345565.4.如图，在三棱锥S －ABC 中，底面是边长为23的正三角形，点S 在底面ABC 上的射影O 是AC 的中点，侧棱SB 和底面成45°角．(1)若D 为棱SB 上一点，当SDDB为何值时，CD ⊥AB ； (2)求二面角S －BC －A 的余弦值的大小． 解 连结OB ，由题意得OS ，OB ，OC 两两垂直．以O 为坐标原点，分别以OB ，OC ，OS 所在直线为x ，y ，z 轴建立空间直角坐标系．由题意知∠SBO ＝45°，SO ＝3.所以O (0,0,0)，C (0，3，0)，A (0，－3，0)，S (0,0,3)，B (3,0,0)．(1)设BD →＝λBS →(0≤λ≤1)，连结OD ，则OD →＝(1－λ)OB →＋λOS →＝(3(1－λ)，0,3λ)， 所以CD →＝(3(1－λ)，－3，3λ)． 因为AB →＝(3，3，0)，CD ⊥AB ，所以CD →·AB →＝9(1－λ)－3＝0，解得λ＝23.故当SD DB ＝12时，CD ⊥AB .(2)平面ACB 的法向量为n 1＝(0,0,1)． 设平面SBC 的法向量n 2＝(x ，y ，z )， 由⎩⎪⎨⎪⎧n 2·SB →＝0，n 2·SC →＝0，得⎩⎨⎧3x －3z ＝0，3y －3z ＝0，解得⎩⎨⎧x ＝z ，y ＝3z ，取z ＝1，则n 2＝(1，3，1)，所以cos 〈n 1，n 2〉＝1×0＋3×0＋1×112＋12＋(3)2＝15， 显然所求二面角的平面角为锐角， 故所求二面角的余弦值的大小为55. (六)曲线与方程、抛物线1.如图，过抛物线y 2＝4x 的焦点F 作抛物线的两条弦AB ，CD ，设直线AC 与BD 的交点为P ，直线AC ，BD 分别与y 轴交于M ，N 两点．(1)求证：点P 恒在抛物线的准线上； (2)求证：四边形PMFN 是平行四边形．证明 (1)由题意知F (1,0)，不妨设A (a 2,2a )，D (b 2,2b )，a >0，b <0，B (x B ，y B )． 直线AB 的方程为2ax ＋(1－a 2)y －2a ＝0，由⎩⎪⎨⎪⎧y 2＝4x ，2ax ＋(1－a 2)y －2a ＝0，得ay 2＋2(1－a 2)y －4a ＝0， 由2ay B ＝－4，得y B ＝－2a，代入抛物线方程y 2＝4x ， 得x B ＝1a 2，即B ⎝ ⎛⎭⎪⎫1a 2，－2a ，同理得C ⎝ ⎛⎭⎪⎫1b 2，－2b ，则直线AC 的方程为y ＝2b ab －1x －2aab －1， 直线BD 的方程为y ＝2a ab －1x －2bab －1， 则M ⎝⎛⎭⎪⎫0，－2a ab －1，N ⎝ ⎛⎭⎪⎫0，－2b ab －1. 联立直线AC ，BD 的方程⎩⎪⎨⎪⎧y ＝2b ab －1x －2aab －1，y ＝2a ab －1x －2bab －1，可得点P 的横坐标为定值－1， 即点P 恒在抛物线的准线上．(2)因为k FN ＝0－⎝ ⎛⎭⎪⎫－2b ab －11－0＝2b ab －1＝k AC ，k FM ＝0－⎝ ⎛⎭⎪⎫－2a ab －11－0＝2a ab －1＝k BD ，所以四边形PMFN 是平行四边形．2.如图，已知抛物线C ：x 2＝2py (p >0)过点(2,1)，直线l 过点P (0，－1)与抛物线C 交于A ，B 两点，点A 关于y 轴的对称点为A ′，连结A ′B .(1)求抛物线C 的标准方程；(2)问直线A ′B 是否过定点？若是，求出定点坐标；若不是，请说明理由． 解 (1)将点(2,1)代入抛物线C 的方程，得p ＝2， 所以抛物线C 的标准方程为x 2＝4y . (2)设直线l 的方程为y ＝kx －1，又设A (x 1，y 1)，B (x 2，y 2)，则A ′(－x 1，y 1)，由⎩⎪⎨⎪⎧y ＝x 24，y ＝kx －1，得x 2－4kx ＋4＝0，则Δ＝16k 2－16>0，x 1,2＝4k ±16k 2－162，x 1x 2＝4，x 1＋x 2＝4k ，所以k A ′B ＝y 2－y 1x 2－(－x 1)＝x 224－x 214x 1＋x 2＝x 2－x 14，于是直线A ′B 的方程为y －x 224＝x 2－x 14(x －x 2)，所以y ＝x 2－x 14(x －x 2)＋x 224＝x 2－x 14x ＋1，当x ＝0时，y ＝1，所以直线A ′B 过定点(0,1)．3.如图，已知定点R (0，－3)，动点P ，Q 分别在x 轴和y 轴上移动，延长PQ 至点M ，使PQ →＝12QM →，且PR →·PM →＝0.(1)求动点M 的轨迹C 1；(2)圆C 2：x 2＋(y －1)2＝1，过点(0,1)的直线l 依次交C 1于A ，D 两点(从左到右)，交C 2于B ，C 两点(从左到右)，求证：AB →·CD →为定值．(1)解 方法一 设M (x ，y )，P (x 1,0)，Q (0，y 2)， 则由PR →·PM →＝0，PQ →＝12QM →及R (0，－3)，得⎩⎪⎨⎪⎧－x 1(x －x 1)＋(－3)y ＝0，－x 1＝12x ，y 2＝12y －12y 2，化简得x 2＝4y .所以动点M 的轨迹C 1是顶点在原点，开口向上的抛物线． 方法二 设M (x ，y )．由PQ →＝12QM →，得P ⎝ ⎛⎭⎪⎫－x 2，0，Q ⎝ ⎛⎭⎪⎫0，y 3.所以PR →＝⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2，－3，PM →＝⎝ ⎛⎭⎪⎫3x 2，y . 由PR →·PM →＝0，得⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2，－3·⎝ ⎛⎭⎪⎫3x 2，y ＝0，即34x 2－3y ＝0，化简得x 2＝4y . 所以动点M 的轨迹C 1是顶点在原点，开口向上的抛物线．(2)证明 由题意，得AB →·CD →＝AB ·CD ，⊙C 2的圆心即为抛物线C 1的焦点F . 设A (x 1，y 1)，D (x 2，y 2)，则AB ＝FA －FB ＝y 1＋1－1＝y 1. 同理CD ＝y 2.直线l 的斜率显然存在，设直线l 的方程为y ＝kx ＋1， 联立⎩⎪⎨⎪⎧y ＝kx ＋1，x 2＝4y ，得x 2－4kx －4＝0，所以x 1,2＝4k ±16k 2＋162，所以x 1＋x 2＝4k ，x 1·x 2＝－4， 所以AB →·CD →＝AB ·CD ＝y 1y 2＝(kx 1＋1)(kx 2＋1)＝k 2x 1x 2＋k (x 1＋x 2)＋1 ＝－4k 2＋4k 2＋1＝1， 所以AB →·CD →为定值1.4.如图，已知抛物线C ：y 2＝4x 的焦点为F ，过F 的直线l 与抛物线C 交于A (x 1，y 1)(y 1>0)，B (x 2，y 2)两点，T 为抛物线的准线与x 轴的交点．(1)若TA →·TB →＝1，求直线l 的斜率； (2)求∠ATF 的最大值．解 (1)因为抛物线y 2＝4x 的焦点为F (1,0)，T (－1,0)，当l ⊥x 轴时，A (1,2)，B (1，－2)， 此时TA →·TB →＝0，与TA →·TB →＝1矛盾， 所以可设直线l 的方程为y ＝k (x －1)， 代入y 2＝4x ，得k 2x 2－(2k 2＋4)x ＋k 2＝0， x 1,2＝2k 2＋4±(2k 2＋4)2－4k 42k 2， 则x 1＋x 2＝2k 2＋4k2，x 1x 2＝1，①故y 21y 22＝16x 1x 2＝16，y 1y 2＝－4.②因为TA →·TB →＝1，所以(x 1＋1)(x 2＋1)＋y 1y 2＝1， 将①②代入并整理，得k 2＝4，所以k ＝±2. (2)因为y 1>0， 所以tan∠ATF ＝y 1x 1＋1＝y 1y 214＋1＝1y 14＋1y 1≤1， 当且仅当y 14＝1y 1，即y 1＝2时取等号，因为点A 在第一象限， 所以∠ATF 的最大值为π4.(七)计数原理1．已知等式(x 2＋2x ＋2)5＝a 0＋a 1(x ＋1)＋a 2(x ＋1)2＋…＋a 9(x ＋1)9＋a 10(x ＋1)10，其中a i (i ＝0,1,2，…，10)为实常数．求：(1)∑n ＝110a n 的值；(2)∑n ＝110na n 的值．解 (1)在(x 2＋2x ＋2)5＝a 0＋a 1(x ＋1)＋a 2(x ＋1)2＋…＋a 9(x ＋1)9＋a 10(x ＋1)10中， 令x ＝－1，得a 0＝1.令x ＝0，得a 0＋a 1＋a 2＋…＋a 9＋a 10＝25＝32.所以∑n ＝110a n ＝a 1＋a 2＋…＋a 10＝31.(2)等式(x 2＋2x ＋2)5＝a 0＋a 1(x ＋1)＋a 2(x ＋1)2＋…＋a 9(x ＋1)9＋a 10(x ＋1)10两边对x 求导， 得5(x 2＋2x ＋2)4·(2x ＋2)＝a 1＋2a 2(x ＋1)＋…＋9a 9(x ＋1)8＋10a 10(x ＋1)9. 在5(x 2＋2x ＋2)4·(2x ＋2)＝a 1＋2a 2(x ＋1)＋…＋9a 9(x ＋1)8＋10a 10(x ＋1)9中，令x ＝0，整理得∑n ＝110na n ＝a 1＋2a 2＋…＋9a 9＋10a 10＝5·25＝160.2．设等差数列{a n }的首项为1，公差为d (d ∈N *)，m 为数列{a n }中的项． (1)若d ＝3，试判断⎝⎛⎭⎪⎫x ＋1x m的展开式中是否含有常数项？并说明理由；(2)证明：存在无穷多个d ，使得对每一个m ，⎝⎛⎭⎪⎫x ＋1x m的展开式中均不含常数项．(1)解 因为{a n }是首项为1，公差为3的等差数列， 所以a n ＝3n －2. 假设⎝⎛⎭⎪⎫x ＋1x m的展开式中第r ＋1项为常数项(r ∈N )，T r ＋1＝C r mx m －r⎝ ⎛⎭⎪⎫1x r ＝32C m r rm x -，于是m －32r ＝0.设m ＝3n －2(n ∈N *)，则有3n －2＝32r ，即r ＝2n －43，这与r ∈N 矛盾．所以假设不成立，即⎝⎛⎭⎪⎫x ＋1x m的展开式中不含常数项．(2)证明 由题设知a n ＝1＋(n －1)d ， 设m ＝1＋(n －1)d ，由(1)知，要使对于每一个m ，⎝⎛⎭⎪⎫x ＋1x m的展开式中均不含常数项，必须有：对于n ∈N *，满足1＋(n －1)d －32r ＝0的r 无自然数解，即r ＝2d 3(n －1)＋23∉N .当d ＝3k (k ∈N *)时，r ＝2d 3(n －1)＋23＝2k (n －1)＋23∉N .故存在无穷多个d ，满足对每一个m ，⎝⎛⎭⎪⎫x ＋1x m的展开式中均不含常数项．3．已知f (x )＝(2＋x )n ，其中n ∈N *.(1)若展开式中含x 3项的系数为14，求n 的值；(2)当x ＝3时，求证：f (x )必可表示成s ＋s －1(s ∈N *)的形式． (1)解 因为T r ＋1＝C r n2n －rx 2r ，当r2＝3时，r ＝6，故x 3项的系数为C 6n 2n －6＝14，解得n ＝7.(2)证明 由二项式定理可知， (2＋3)n＝C 0n 2n(3)0＋C 1n 2n －1(3)1＋C 2n 2n －2(3)2＋…＋C n n 20(3)n，设(2＋3)n ＝p ＋3q ＝p 2＋3q 2，p ，q ∈N *， 而若有(2＋3)n ＝a ＋b ，a ，b ∈N *， 则(2－3)n ＝a －b ，a ，b ∈N *.∵(a ＋b )·(a －b )＝(2＋3)n ·(2－3)n＝1， ∴a －b ＝1，令a ＝s ，s ∈N *，得b ＝s －1，∴(2＋3)n 必可表示成s ＋s －1的形式，其中s ∈N *. 4．设n ∈N *，n ≥3，k ∈N *. (1)求值：①k C k n －n C k －1n －1；②k 2C kn －n (n －1)C k －2n －2－n C k －1n －1(k ≥2)；(2)化简：12C 0n ＋22C 1n ＋32C 2n ＋…＋(k ＋1)2C kn ＋…＋(n ＋1)2C nn . 解 (1)①k C kn －n C k －1n －1＝k ×n ！k ！(n －k )！－n ×(n －1)！(k －1)！(n －k )！＝n ！(k －1)！(n －k )！－n ！(k －1)！(n －k )！＝0. ②k 2C kn －n (n －1)C k －2n －2－n C k －1n －1 ＝k 2×n ！k ！(n －k )！－n (n －1)×(n －2)！(k －2)！(n －k )！－n ×(n －1)！(k －1)！(n －k )！＝k ×n ！(k －1)！(n －k )！－n ！(k －2)！(n －k )！－n ！(k －1)！(n －k )！＝n ！(k －2)！(n －k )！⎝ ⎛⎭⎪⎫k k －1－1－1k －1＝0.(2)由(1)可知当k ≥2时，(k ＋1)2C kn ＝(k 2＋2k ＋1)C k n ＝k 2C k n ＋2k C k n ＋C kn ＝[n (n －1)C k －2n －2＋n C k －1n －1]＋2n C k －1n －1＋C kn ＝n (n －1)C k －2n －2＋3n C k －1n －1＋C kn .故12C 0n ＋22C 1n ＋32C 2n ＋…＋(k ＋1)2C kn ＋…＋(n ＋1)2C nn＝(12C 0n ＋22C 1n )＋n (n －1)(C 0n －2＋C 1n －2＋…＋C n －2n －2)＋3n (C 1n －1＋C 2n －1＋…＋C n －1n －1)＋(C 2n ＋C 3n ＋…＋C nn )＝(1＋4n )＋n (n －1)2n －2＋3n (2n －1－1)＋(2n－1－n )＝2n －2(n 2＋5n ＋4)．(八)随机变量及其概率分布1．袋中装有大小相同的黑球和白球共9个，从中任取2个都是白球的概率为512.现甲、乙两人从袋中轮流摸球，甲先取，乙后取，然后甲再取，…，每次摸取1个球，取出的球不放回，直到其中有一人取到白球时终止．用X 表示取球终止时取球的总次数． (1)求袋中原有白球的个数；(2)求随机变量X 的概率分布及数学期望E (X )．解 (1)设袋中原有n 个白球，则从9个球中任取2个球都是白球的概率为C 2nC 29，由题意知C 2n C 29＝512，化简得n 2－n －30＝0，解得n ＝6或n ＝－5(舍去)，故袋中原有白球的个数为6. (2)由题意，X 的可能取值为1,2,3,4.P (X ＝1)＝69＝23，P (X ＝2)＝3×69×8＝14， P (X ＝3)＝3×2×69×8×7＝114，P (X ＝4)＝3×2×1×69×8×7×6＝184.所以取球次数X 的概率分布为所求数学期望E (X )＝1×23＋2×14＋3×114＋4×184＝107.2．某射击小组有甲、乙两名射手，甲的命中率为P 1＝23，乙的命中率为P 2，在射击比武活动中每人射击两发子弹则完成一次检测．在一次检测中，若两人命中次数相等且都不少于一发，则称该射击小组为“先进和谐组”．(1)若P 2＝12，求该小组在一次检测中荣获“先进和谐组”的概率；(2)在2018年每月进行1次检测，设这12次检测中该小组获得“先进和谐组”的次数为ξ，如果E (ξ)≥5，求P 2的取值范围．解 (1)所求概率P ＝⎝⎛⎭⎪⎫C 12·23·13⎝ ⎛⎭⎪⎫C 12·12·12＋⎝ ⎛⎭⎪⎫23·23⎝ ⎛⎭⎪⎫12·12＝13.(2)该小组在一次检测中荣获“先进和谐组”的概率为P ＝⎝⎛⎭⎪⎫C 12·23·13[C 12·P 2·(1－P 2)]＋⎝⎛⎭⎪⎫23·23P 22＝89P 2－49P 22. 而ξ～B (12，P )，所以E (ξ)＝12P ， 由E (ξ)≥5知，⎝ ⎛⎭⎪⎫89P 2－49P 22·12≥5，解得34≤P 2≤54.又0≤P 2≤1，∴34≤P 2≤1.3．(2018·南通调研)从集合{1,2,3,4,5}的所有非空子集中，等可能地取出m 个． (1)若m ＝1，求所取子集的元素既有奇数又有偶数的概率；(2)若m ＝2，记所取子集的元素个数之差的绝对值为ξ，求ξ的概率分布及数学期望E (ξ)． 解 (1)当m ＝1时，记事件A ：“所取子集的元素既有奇数又有偶数”．则集合{1,2,3,4,5}的非空子集数为25－1＝31，其中非空子集的元素全为奇数的子集数为23－1＝7，全为偶数的子集数为22－1＝3， 所以P (A )＝31－(7＋3)31＝2131.(2)当m ＝2时，ξ的所有可能取值为0,1,2,3,4， 则P (ξ＝0)＝C 2C 15＋C 2C 25＋C 2C 35＋C 2C 45C 231＝110465＝2293， P (ξ＝1)＝C 15C 25＋C 25C 35＋C 35C 45＋C 45C 55C 231＝205465＝4193， P (ξ＝2)＝C 15C 35＋C 25C 45＋C 35C 55C 231＝110465＝2293，P (ξ＝3)＝C 15C 45＋C 25C 55C 231＝35465＝793， P (ξ＝4)＝C 15C 55C 231＝5465＝193，所以ξ的概率分布为所以ξ的数学期望E (ξ)＝0×2293＋1×4193＋2×2293＋3×793＋4×193＝11093.4．(2018·启东模拟)如图，已知正六棱锥S －ABCDEF 的底面边长为2，高为1.现从该棱锥的7个顶点中随机选取3个点构成三角形，设随机变量X 表示所得三角形的面积．(1)求概率P (X ＝3)的值；(2)求X 的概率分布，并求其数学期望E (X )．解 (1)从7个顶点中随机选取3个点构成三角形，共有C 37＝35(种)取法．其中X ＝3的三角形如△ABF ，这类三角形共有6个． 因此P (X ＝3)＝6C 37＝635.(2)由题意知，X 的可能取值为3，2，6，23，3 3. 其中X ＝3的三角形如△ABF ，这类三角形共有6个；其中X ＝2的三角形有两类，如△SAD (3个)，△SAB (6个)，共有9个； 其中X ＝6的三角形如△SBD ，这类三角形共有6个； 其中X ＝23的三角形如△CDF ，这类三角形共有12个； 其中X ＝33的三角形如△BDF ，这类三角形共有2个． 因此P (X ＝3)＝635，P (X ＝2)＝935，P (X ＝6)＝635，P (X ＝23)＝1235，P (X ＝33)＝235.所以随机变量X 的概率分布为所求数学期望E (X )＝3×635＋2×935＋6×635＋23×1235＋33×235＝363＋66＋1835. (九)数学归纳法1．已知数列{a n }满足：a 1＝2a －2，a n ＋1＝aa n －1＋1(n ∈N *)． (1)若a ＝－1，求数列{a n }的通项公式；(2)若a ＝3，试证明：对∀n ∈N *，a n 是4的倍数． (1)解 当a ＝－1时，a 1＝－4，a n ＋1＝(－1)a n －1＋1. 令b n ＝a n －1，则b 1＝－5，b n ＋1＝(－1)b n . ∵b 1＝－5为奇数，∴当n ≥2时，b n 也是奇数且只能为－1，∴b n ＝⎩⎪⎨⎪⎧－5，n ＝1，－1，n ≥2，即a n ＝⎩⎪⎨⎪⎧－4，n ＝1，0，n ≥2.(2)证明 当a ＝3时，a 1＝4，a n ＋1＝3a n －1＋1. 下面利用数学归纳法来证明：a n 是4的倍数． 当n ＝1时，a 1＝4＝4×1，命题成立； 设当n ＝k (k ∈N *)时，命题成立， 则存在t ∈N *，使得a k ＝4t ， ∴a k ＋1＝3a k －1＋1＝34t －1＋1＝27·(4－1)4(t －1)＋1＝27·(4m ＋1)＋1＝4(27m ＋7)， 其中，4m ＝44(t －1)－C 14(t －1)·44t －5＋…－(－1)r C r 4(t －1)·44t －4－r＋…－C 4t －54(t －1)·4，∴m ∈Z ，∴当n ＝k ＋1时，命题成立．由数学归纳法知，对∀n ∈N *，a n 是4的倍数成立． 2．已知数列{a n }满足a n ＋1＝12a 2n －12na n ＋1(n ∈N *)，且a 1＝3.(1)计算a 2，a 3，a 4的值，由此猜想数列{a n }的通项公式，并给出证明； (2)求证：当n ≥2时，a n n ≥4n n.(1)解 a 2＝4，a 3＝5，a 4＝6，猜想：a n ＝n ＋2(n ∈N *)． ①当n ＝1时，a 1＝3，结论成立；②假设当n ＝k (k ≥1，k ∈N *)时，结论成立，即a k ＝k ＋2，则当n ＝k ＋1时，a k ＋1＝12a 2k －12ka k ＋1＝12(k ＋2)2－12k (k ＋2)＋1＝k ＋3＝(k ＋1)＋2，即当n ＝k ＋1时，结论也成立．由①②，得数列{a n }的通项公式为a n ＝n ＋2(n ∈N *)．(2)证明 原不等式等价于⎝⎛⎭⎪⎫1＋2n n≥4.显然，当n ＝2时，等号成立．当n >2时，⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋2n n ＝C 0n ＋C 1n 2n＋C 2n ⎝ ⎛⎭⎪⎫2n 2＋…＋C n n ⎝ ⎛⎭⎪⎫2n n >C 0n ＋C 1n 2n＋C 2n ⎝ ⎛⎭⎪⎫2n 2＝5－2n>4.综上所述，当n ≥2时，a n n ≥4n n.3．已知函数f (x )＝ln(2－x )＋ax 在区间(0,1)上是增函数． (1)求实数a 的取值范围；(2)若数列{a n }满足a 1∈(0,1)，a n ＋1＝ln(2－a n )＋a n ，n ∈N *，证明：0<a n <a n ＋1<1. (1)解 ∵函数f (x )＝ln(2－x )＋ax 在区间(0,1)上是增函数， ∴f ′(x )＝－12－x ＋a ≥0在区间(0,1)上恒成立，∴a ≥12－x.又g (x )＝12－x在区间(0,1)上是增函数，∴a ≥g (1)＝1，即实数a 的取值范围为[1，＋∞)． (2)证明 先用数学归纳法证明0<a n <1. 当n ＝1时，a 1∈(0,1)成立． 假设当n ＝k (k ∈N *)时，0<a k <1成立．当n ＝k ＋1时，由(1)知当a ＝1时，函数f (x )＝ln(2－x )＋x 在区间(0,1)上是增函数， ∴a k ＋1＝f (a k )＝ln(2－a k )＋a k ， ∴0<ln 2＝f (0)<f (a k )<f (1)＝1， 即0<a k ＋1<1成立，∴当n ∈N *时，0<a n <1成立． 下证a n <a n ＋1.∵0<a n <1，∴a n ＋1－a n ＝ln(2－a n )>ln 1＝0， ∴a n <a n ＋1. 综上0<a n <a n ＋1<1.4．设f (k )是满足不等式log 2x ＋log 2(3·2k －1－x )≥2k －1(k ∈N *)的正整数x 的个数．(1)求f (k )的解析式；(2)记S n ＝f (1)＋f (2)＋…＋f (n )，P n ＝n 2＋n －1(n ∈N *)，试比较S n 与P n 的大小．解 (1)∵log 2x ＋log 2(3·2k －1－x )≥2k －1(k ∈N *)，∴⎩⎪⎨⎪⎧x >0，3·2k －1－x >0，x (3·2k －1－x )≥22k －1，解得2k －1≤x ≤2k，∴f (k )＝2k －2k －1＋1＝2k －1＋1.(2)∵S n ＝f (1)＋f (2)＋…＋f (n ) ＝1＋2＋22＋…＋2n －1＋n ＝2n＋n －1，∴S n －P n ＝2n －n 2.当n ＝1时，S 1－P 1＝2－1＝1>0； 当n ＝2时，S 2－P 2＝4－4＝0； 当n ＝3时，S 3－P 3＝8－9＝－1<0； 当n ＝4时，S 4－P 4＝16－16＝0； 当n ＝5时，S 5－P 5＝32－25＝7>0； 当n ＝6时，S 6－P 6＝64－36＝28>0. 猜想：当n ≥5时，S n －P n >0. 证明如下：①当n ＝5时，由上述可知S n －P n >0.②假设当n ＝k (k ≥5，k ∈N *)时，S k －P k ＝2k －k 2>0. 当n ＝k ＋1时，S k ＋1－P k ＋1＝2k ＋1－(k ＋1)2＝2·2k－k 2－2k －1＝2(2k－k 2)＋k 2－2k －1 ＝2(S k －P k )＋k 2－2k －1>k 2－2k －1 ＝k (k －2)－1≥5×(5－2)－1＝14>0. ∴当n ＝k ＋1时，S k ＋1－P k ＋1>0成立．由①②可知，当n ≥5时，S n －P n >0成立，即S n >P n 成立．由上述分析可知，当n ＝1或n ≥5时，S n >P n ；当n ＝2或n ＝4时，S n ＝P n ；当n ＝3时，S n <P n .。

附加题专项训练 （矩阵）1. 矩阵A= ⎥⎦⎤⎢⎣⎡2312的逆矩阵。

2. 用逆矩阵知识解方程组⎩⎨⎧=-+=-+0320132y x y x 。

3. 已知2141,4331M N --⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦，求二阶方阵X ，使MX=N 。

4. 已知矩阵⎥⎦⎤⎢⎣⎡=1232M ，求矩阵M 的特征值和对应的一个特征向量。

5. 设a ,b ∈R ，若矩阵A=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-b a 01把直线l ：2x +y –7=0变换为另一直线l '：9x +y –91=0，试求a ，b 的值.6. 给定矩阵M=⎥⎥⎥⎥⎦⎤-⎢⎢⎢⎢⎣⎡-32313132，N=⎥⎦⎤⎢⎣⎡2112及向量1e =⎥⎦⎤⎢⎣⎡11，2e =⎥⎦⎤⎢⎣⎡-11。

（1）证明M 和N 互为逆矩阵； （2）证明1e 和2e 都是M 的特征向量．7. 已知二阶矩阵A 有特征值31=λ及其对应的一个特征向量⎥⎦⎤⎢⎣⎡=111α，特征值12-=λ及其对应的一个特征向量⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=112α，求矩阵A 的逆矩阵1A -．8. 若点A （2，2）在矩阵cos sin sin cos αααα-⎡⎤=⎢⎥⎣⎦M 对应变换的作用下得到的点为B （－2，2），求矩阵M 的逆矩阵．9. 求圆C ：224x y +=在矩阵2001⎡⎤=⎢⎥⎣⎦A 对应变换作用下的曲线方程，并判断曲线的类型．10. 设矩阵M 对应的变换是把坐标平面上的点的横坐标伸长3倍，再将纵坐标伸长2倍的两个伸压变换的复合，求其逆矩阵1M -以及圆221x y +=在1M-的作用下的新曲线的方程．11. 如图所示， 四边形ABCD 和四边形AB C D ''分别是矩形和平行四边形，其中点的坐标分别为A （－1，2），B （3，2），C （3，－2），D （－1，－2），B '（3，7），C '（3，3）．求将四边形ABCD 变成四边形AB C D ''的变换矩阵M ．12.已知二阶矩阵M 的特征值是11λ=，22λ=，属于1λ的一个特征向量是111⎡⎤=⎢⎥⎣⎦e ，属于2λ的一个特征向量是12-⎡⎤=⎢⎥⎣⎦2e ，点A 对应的列向量是14⎡⎤=⎢⎥⎣⎦a 。

江苏高考数学3个附加题综合仿真训练(1)1．本题包括A 、B 、C 三个小题，请任选二个作答 A ．[选修4－2：矩阵与变换]已知矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 11 3，B ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 10 －1.求矩阵C ，使得AC ＝B .B ．[选修4－4：坐标系与参数方程]在极坐标系中，已知圆C 的圆心在极轴上，且过极点和点⎝⎛⎭⎫32，π4，求圆C 的极坐标方程．C ．[选修4－5：不等式选讲]已知x ，y ，z 为不全相等的正数．求证：x yz ＋y zx ＋z xy >1x ＋1y ＋1z.2．在平面直角坐标系xOy 中，直线l ：x ＝－1，点T (3,0)．动点P 满足PS ⊥l ，垂足为S ，且OP ―→·ST ―→＝0.设动点P 的轨迹为曲线C . (1)求曲线C 的方程；(2)设Q 是曲线C 上异于点P 的另一点，且直线PQ 过点(1,0)，线段PQ 的中点为M ，直线l 与x 轴的交点为N .求证：向量SM ―→与NQ ―→共线．3．一条直路上依次有2n ＋1棵树，分别为T 1，T 2，…，T 2n ＋1(n 为给定的正整数)，一个醉汉从中间位置的树T n ＋1出发，并按以下规律在这些树之间随机游走n 分钟：当他某一分钟末在树T i (2≤i ≤2n )位置时，下一分钟末他分别有14，12，14的概率到达T i －1，T i ，T i ＋1的位置．(1)求该醉汉第n 分钟末处在树T i (1≤i ≤2n ＋1)位置的概率； (2)设相邻2棵树之间的距离为1个单位长度，试求该醉汉第n 分钟末所在位置与起始位置(即树T n ＋1)之间的距离的数学期望(用关于n 的最简形式表示)．江苏高考数学3个附加题综合仿真训练(1)1．本题包括A 、B 、C 三个小题，请任选二个作答 A ．[选修4－2：矩阵与变换]已知矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 11 3，B ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 10 －1.求矩阵C ，使得AC ＝B . 解：因为⎪⎪⎪⎪⎪⎪2 11 3＝2×3－1×1＝5, 所以A －1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤35 －15－15 25，又AC ＝B ，所以C ＝A －1B ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤ 35 －15－15 25⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 10 －1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤35 45－15－35.B ．[选修4－4：坐标系与参数方程]在极坐标系中，已知圆C 的圆心在极轴上，且过极点和点⎝⎛⎭⎫32，π4，求圆C 的极坐标方程． 解：法一：因为圆心C 在极轴上且过极点， 所以设圆C 的极坐标方程为ρ＝a cos θ，又因为点⎝⎛⎭⎫32，π4在圆C 上， 所以32＝a cos π4，解得a ＝6.所以圆C 的极坐标方程为ρ＝6cos θ.法二：点⎝⎛⎭⎫32，π4的直角坐标为(3,3)， 因为圆C 过点(0,0)，(3,3)，所以圆心C 在直线为x ＋y －3＝0上． 又圆心C 在极轴上，所以圆C 的直角坐标方程为(x －3)2＋y 2＝9. 所以圆C 的极坐标方程为ρ＝6cos θ. C ．[选修4－5：不等式选讲]已知x ，y ，z 为不全相等的正数．求证：x yz ＋y zx ＋z xy >1x ＋1y ＋1z.证明：因为x ，y ，z 都是正数，所以x yz ＋y zx ＝1z ⎝⎛⎭⎫x y ＋y x ≥2z. 同理可得y zx ＋z xy ≥2x ，z xy ＋x yz ≥2y ，将上述三个不等式两边分别相加，并除以2，得x yz ＋y zx ＋z xy ≥1x ＋1y ＋1z. 由于x ，y ，z 不全相等，因此上述三个不等式中等号至少有一个取不到，所以x yz ＋y zx ＋z xy >1x ＋1y ＋1z.2．在平面直角坐标系xOy 中，直线l ：x ＝－1，点T (3,0)．动点P 满足PS ⊥l ，垂足为S ，且OP ―→·ST ―→＝0.设动点P 的轨迹为曲线C .(1)求曲线C 的方程；(2)设Q 是曲线C 上异于点P 的另一点，且直线PQ 过点(1,0)，线段PQ 的中点为M ，直线l 与x 轴的交点为N .求证：向量SM ―→与NQ ―→共线． 解：(1)设P (x ，y )为曲线C 上任意一点 .因为PS ⊥l ，垂足为S ，又直线l ：x ＝－1，所以S (－1，y )．因为T (3,0)，所以OP ―→＝(x ，y )，ST ―→＝(4，－y )．因为OP ―→·ST ―→＝0，所以4x －y 2＝0，即y 2＝4x . 所以曲线C 的方程为y 2＝4x .(2)证明：因为直线PQ 过点(1,0)，故设直线PQ 的方程为x ＝my ＋1，P (x 1，y 1)，Q (x 2，y 2)．联立方程⎩⎪⎨⎪⎧y 2＝4x ，x ＝my ＋1，消去x ，得y 2－4my －4＝0.所以y 1＋y 2＝4m ，y 1y 2＝－4.因为M 为线段PQ 的中点，所以M 的坐标为⎝⎛⎭⎫x 1＋x 22，y 1＋y 22，即M (2m 2＋1,2m )． 又因为S (－1，y 1)，N (－1,0)，所以SM ―→＝(2m 2＋2,2m －y 1)，NQ ―→＝(x 2＋1，y 2)＝(my 2＋2，y 2).因为(2m 2＋2)y 2－(2m －y 1)(my 2＋2)＝(2m 2＋2)y 2－2m 2y 2＋my 1y 2－4m ＋2y 1＝2(y 1＋y 2)＋my 1y 2－4m ＝8m －4m －4m ＝0.所以向量SM ―→与NQ ―→共线．3．一条直路上依次有2n ＋1棵树，分别为T 1，T 2，…，T 2n ＋1(n 为给定的正整数)，一个醉汉从中间位置的树T n ＋1出发，并按以下规律在这些树之间随机游走n 分钟：当他某一分钟末在树T i (2≤i ≤2n )位置时，下一分钟末他分别有14，12，14的概率到达T i －1，T i ，T i ＋1的位置．(1)求该醉汉第n 分钟末处在树T i (1≤i ≤2n ＋1)位置的概率； (2)设相邻2棵树之间的距离为1个单位长度，试求该醉汉第n 分钟末所在位置与起始位置(即树T n ＋1)之间的距离的数学期望(用关于n 的最简形式表示)．解：(1)不妨假设2n ＋1棵树T 1，T 2，…，T 2n ＋1从左向右排列，每2棵树的间距为1个单位长度．因为该醉汉下一分钟末分别有14，12，14的概率到达T i －1，T i ，T i ＋1的位置，所以该醉汉将以12的概率向左或向右走．我们规定，事件“以12的概率向左或向右走0.5个单位长度”为一次“随机游走”，故原问题等价于求该醉汉从树T n ＋1位置出发，经过2n 次随机游走后处在树T i 位置的概率为P i .对某个i (1≤i ≤2n ＋1)，设从T n ＋1出发，经过2n 次随机游走到达T i 的全过程中，向右走0.5个单位长度和向左走0.5个单位长度分别有k 次和2n －k 次，则n ＋1＋k －(2n －k )2＝i ，解得k ＝i －1，即在2n 次中有i －1次向右游走，2n －(i －1)次向左游走，而这样的情形共C i －12n 种，故所求的概率P i ＝C i －12n 22n (1≤i ≤2n ＋1)．(2)对i ＝1,2，…，2n ＋1，树T i 与T n ＋1相距|n ＋1－i |个单位长度，而该醉汉到树T i 的概率为P i ，故所求的数学期望E ＝∑i ＝12n ＋1|n ＋1－i |C i －12n 22n .而∑i ＝12n ＋1|n ＋1－i |C i －12n ＝∑j ＝02n|n －j |C j 2n＝2∑j ＝0n(n －j )C j 2n ＝2∑j ＝0n n C j2n －2∑j ＝0nj C j 2n ＝2n ∑j ＝0nC j 2n －2∑j ＝1n2n C j －12n －1＝2n ×12(C n 2n ＋∑j ＝02n C j2n )－4n ∑j ＝0n －1C j 2n －1＝n (C n 2n ＋22n)－4n ×12∑j ＝02n －1C j 2n －1＝n (C n 2n ＋22n)－2n ·22n －1＝n C n 2n ，因此E ＝n C n2n 22n .江苏高考数学3个附加题综合仿真训练(2)1．本题包括A 、B 、C 三个小题，请任选二个作答 A ．[选修4－2：矩阵与变换]已知变换T 将平面上的点⎝⎛⎭⎫1，12，(0,1)分别变换为点⎝⎛⎭⎫94，－2，⎝⎛⎭⎫－32，4.设变换T 对应的矩阵为M .(1)求矩阵M ；(2)求矩阵M 的特征值．B ．[选修4－4：坐标系与参数方程]在平面直角坐标系xOy 中，以O 为极点，x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系．直线l ：2ρsin ⎝⎛⎭⎫θ－π4＝m (m ∈R )，圆C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x ＝1＋3cos t ，y ＝－2＋3sin t (t 为参数)．当圆心C 到直线l 的距离为2时，求m 的值．C ．[选修4－5：不等式选讲]已知x ，y ，z 都是正数且xyz ＝8，求证：(2＋x )(2＋y )·(2＋z )≥64.2．如图，在棱长为3的正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中，A 1E ＝CF ＝1.(1)求两条异面直线AC 1与BE 所成角的余弦值； (2)求直线BB 1与平面BED 1F 所成角的正弦值．3．对于给定的大于1的正整数n ，设x ＝a 0＋a 1n ＋a 2n 2＋…＋a n n n ，其中a i ∈{0,1,2，…，n －1}，i ＝0,1，2，…，n －1，n ，且a n ≠0，记满足条件的所有x 的和为A n . (1)求A 2；(2)设A n ＝n n (n －1)f (n )2，求f (n )．江苏高考数学3个附加题综合仿真训练(2)1．本题包括A 、B 、C 三个小题，请任选二个作答 A ．[选修4－2：矩阵与变换]已知变换T 将平面上的点⎝⎛⎭⎫1，12，(0,1)分别变换为点⎝⎛⎭⎫94，－2，⎝⎛⎭⎫－32，4.设变换T 对应的矩阵为M .(1)求矩阵M ；(2)求矩阵M 的特征值．解：(1)设M ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤a b c d ，则⎣⎢⎡⎦⎥⎤a b c d ⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤ 112＝⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤94－2，⎣⎢⎡⎦⎥⎤a b c d ⎣⎢⎡⎦⎥⎤01＝⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤－324，即⎩⎪⎨⎪⎧a ＋12b ＝94，c ＋12d ＝－2，b ＝－32，d ＝4，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝3，b ＝－32，c ＝－4，d ＝4，则M ＝⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤3 －32－44. (2)设矩阵M 的特征多项式为f (λ)，可得f (λ)＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪λ－3 324 λ－4＝(λ－3)(λ－4)－6＝λ2－7λ＋6， 令f (λ)＝0，可得λ＝1或λ＝6.B ．[选修4－4：坐标系与参数方程]在平面直角坐标系xOy 中，以O 为极点，x 轴的正半轴为极轴建立极坐标系．直线l ：2ρsin ⎝⎛⎭⎫θ－π4＝m (m ∈R )，圆C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x ＝1＋3cos t ，y ＝－2＋3sin t (t 为参数)．当圆心C 到直线l 的距离为2时，求m 的值．解：由2ρsin ⎝⎛⎭⎫θ－π4＝m ， 得2ρsin θcos π4－2ρcos θsin π4＝m ，即x －y ＋m ＝0，即直线l 的直角坐标方程为x －y ＋m ＝0， 圆C 的普通方程为(x －1)2＋(y ＋2)2＝9，圆心C 到直线l 的距离d ＝|1－(－2)＋m |2＝2，解得m ＝－1或m ＝－5.C ．[选修4－5：不等式选讲]已知x ，y ，z 都是正数且xyz ＝8，求证：(2＋x )(2＋y )·(2＋z )≥64. 证明：因为x 为正数，所以2＋x ≥22x . 同理2＋y ≥22y ，2＋z ≥22z . 所以(2＋x )( 2＋y )( 2＋z )≥22x ·22y ·22z ＝88xyz . 因为xyz ＝8，所以(2＋x )(2＋y )(2＋z )≥64. 2．如图，在棱长为3的正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中，A 1E ＝CF ＝1.(1)求两条异面直线AC 1与BE 所成角的余弦值； (2)求直线BB 1与平面BED 1F 所成角的正弦值．解：(1)以D 为坐标原点，DA ，DC ，DD 1所在直线分别为x 轴，y 轴，z 轴，建立空间直角坐标系D -xyz ，如图所示，则A (3,0,0)，C 1(0,3,3)，B (3，3,0)，E (3,0,2)，AC 1―→＝(－3,3,3)，BE ―→＝(0，－3,2)，所以cos 〈AC 1―→，BE ―→〉＝AC 1―→·BE ―→|AC 1―→||BE ―→|＝－9＋633×13＝－3939，故两条异面直线AC 1与BE 所成角的余弦值为3939. (2)由(1)知BE ―→＝(0，－3,2)，又D 1(0,0,3)，B 1(3,3,3)，所以D 1E ―→＝(3,0，－1)，BB 1―→＝(0,0,3)． 设平面BED 1F 的法向量为n ＝(x ，y ，z )，则⎩⎪⎨⎪⎧n ·D 1E ―→＝0，n ·BE ―→＝0，即⎩⎪⎨⎪⎧3x －z ＝0，－3y ＋2z ＝0，令x ＝1，得y ＝2，z ＝3，n ＝(1,2,3)是平面BED 1F 的一个法向量．设直线BB 1与平面BED 1F 所成的角为α，则sin α＝||cos 〈BB 1―→，n 〉＝93×14＝31414，所以直线BB 1与平面BED 1F 所成角的正弦值为31414.3．对于给定的大于1的正整数n ，设x ＝a 0＋a 1n ＋a 2n 2＋…＋a n n n ，其中a i ∈{0,1,2，…，n －1}，i ＝0,1，2，…，n －1，n ，且a n ≠0，记满足条件的所有x 的和为A n . (1)求A 2；(2)设A n ＝n n (n －1)f (n )2，求f (n )．解：(1)当n ＝2时，x ＝a 0＋2a 1＋4a 2，a 0∈{0,1}，a 1∈{0,1}，a 2＝1， 故满足条件的x 共有4个，分别为x ＝0＋0＋4，x ＝0＋2＋4，x ＝1＋0＋4，x ＝1＋2＋4，它们的和是22，所以A 2＝22. (2)由题意得，a 0，a 1，a 2，…，a n －1各有n 种取法；a n 有n －1种取法， 由分步计数原理可得a 0，a 1，a 2…，a n －1，a n 的不同取法共有n ·n ·…·n ·(n －1)＝n n (n －1)， 即满足条件的x 共有n n (n －1)个，当a 0分别取0,1,2，…，n －1时，a 1，a 2，…，a n －1各有n 种取法，a n 有n －1种取法，故A n 中所有含a 0项的和为(0＋1＋2＋…＋n －1)·n n －1(n －1)＝n n (n －1)22；同理，A n 中所有含a 1项的和为(0＋1＋2＋…＋n －1)·n n －1(n －1)·n ＝n n (n －1)22·n ；A n 中所有含a 2项的和为(0＋1＋2＋…＋n －1)·n n －1(n －1)·n 2＝n n (n －1)22·n 2；A n 中所有含a n －1项的和为(0＋1＋2＋…＋n －1)·n n －1(n －1)·n n －1＝n n (n －1)22·n n －1；当a n 分别取i ＝1,2，…，n －1时，a 0，a 1，a 2，…，a n －1各有n 种取法，故A n 中所有含a n 项的和为(1＋2＋…＋n －1)n n ·n n ＝n n ＋1(n －1)2·n n . 所以A n ＝n n (n －1)22(1＋n ＋n 2＋…＋n n －1)＋n n ＋1(n －1)2·n n＝n n (n －1)22·n n －1n －1＋n n ＋1(n －1)2·n n＝n n (n －1)2(n n ＋1＋n n －1)，故f (n )＝n n ＋1＋n n －1.江苏高考数学3个附加题综合仿真训练(3)1．本题包括A 、B 、C 三个小题，请任选二个作答A ．[选修4－2：矩阵与变换]设a ，b ∈R .若直线l ：ax ＋y －7＝0在矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤3 0－1 b 对应的变换作用下，得到的直线为l ′：9x ＋y －91＝0.求实数a ，b 的值．∴实数a ，b 的值分别为2,13.B ．[选修4－4：坐标系与参数方程]以坐标原点为极点，x 轴的正半轴为极轴，且在两种坐标系中取相同的长度单位，建立极坐标系，判断直线l ：⎩⎪⎨⎪⎧x ＝1＋2t ，y ＝1－2t (t 为参数)与圆C ：ρ2＋2ρcos θ－2ρsin θ＝0的位置关系． 解：把直线l 的参数方程化为普通方程为x ＋y ＝2.C ．[选修4－5：不等式选讲]已知a ，b ∈R ，a >b >e(其中e 是自然对数的底数)，求证：b a >a b .2．从0,1,2,3,4这五个数中任选三个不同的数组成一个三位数，记X 为所组成三位数的各位数字之和．(1)求X 是奇数的概率；(2)求X 的概率分布及数学期望．3．设P (n ，m )＝ k ＝0n (－1)k C k n m m ＋k，Q (n ，m )＝C n n ＋m ，其中m ，n ∈N *. (1)当m ＝1时，求P (n,1)·Q (n,1)的值；(2)对∀m ∈N *，证明：P (n ，m )·Q (n ，m )恒为定值．江苏高考数学3个附加题综合仿真训练(3)1．本题包括A 、B 、C 三个小题，请任选二个作答A ．[选修4－2：矩阵与变换]设a ，b ∈R .若直线l ：ax ＋y －7＝0在矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤3 0－1 b 对应的变换作用下，得到的直线为l ′：9x ＋y －91＝0.求实数a ，b 的值．解：法一：在直线l ：ax ＋y －7＝0上取点M (0,7)，N (1，7－a )，由⎣⎢⎡⎦⎥⎤3 0－1 b ⎣⎢⎡⎦⎥⎤07＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤ 07b ，⎣⎢⎡⎦⎥⎤3 0－1 b ⎣⎢⎡⎦⎥⎤17－a ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤ 3 b (7－a )－1，可知点M (0,7)，N (1,7－a )在矩阵A 对应的变换作用下分别得到点M ′(0,7b )，N ′(3，b (7－a )－1)，由题意可知：M ′，N ′在直线9x ＋y －91＝0上，∴⎩⎪⎨⎪⎧ 7b －91＝0，27＋b (7－a )－1－91＝0，解得⎩⎪⎨⎪⎧ a ＝2，b ＝13， ∴实数a ，b 的值分别为2,13.法二：设直线l 上任意一点P (x ，y )，点P 在矩阵A 对应的变换作用下得到Q (x ′，y ′)， 则⎣⎢⎡⎦⎥⎤3 0－1 b ⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤x ′y ′， ∴⎩⎪⎨⎪⎧ x ′＝3x ，y ′＝－x ＋by ， 由Q (x ′，y ′)在直线l ′：9x ＋y －91＝0上，∴27x ＋(－x ＋by )－91＝0，即26x ＋by －91＝0，∵点P 在ax ＋y －7＝0上，∴26a ＝b 1＝－91－7， 解得a ＝2，b ＝13.∴实数a ，b 的值分别为2,13.B ．[选修4－4：坐标系与参数方程]以坐标原点为极点，x 轴的正半轴为极轴，且在两种坐标系中取相同的长度单位，建立极坐标系，判断直线l ：⎩⎪⎨⎪⎧x ＝1＋2t ，y ＝1－2t (t 为参数)与圆C ：ρ2＋2ρcos θ－2ρsin θ＝0的位置关系． 解：把直线l 的参数方程化为普通方程为x ＋y ＝2.将圆C 的极坐标方程ρ2＋2ρcos θ－2ρsin θ＝0化为直角坐标方程为x 2＋2x ＋y 2－2y ＝0， 即(x ＋1)2＋(y －1)2＝2.所以圆心C (－1,1)到直线l 的距离d ＝22＝2， 所以直线l 与圆C 相切．C ．[选修4－5：不等式选讲]已知a ，b ∈R ，a >b >e(其中e 是自然对数的底数)，求证：b a >a b .证明：∵b a >0，a b >0，∴要证b a >a b ，只要证a ln b >b ln a,只要证ln b b >ln a a， 构造函数f (x )＝ln x x，x ∈(e ，＋∞)． 则f ′(x )＝1－ln x x 2，x ∈(e ，＋∞)，f ′(x )<0在区间(e ，＋∞)上恒成立， 所以函数f (x )在x ∈(e ，＋∞)上是单调递减的，所以当a >b >e 时，有f (b )>f (a )，即ln b b >ln a a，故b a >a b 得证． 2．从0,1,2,3,4这五个数中任选三个不同的数组成一个三位数，记X 为所组成三位数的各位数字之和．(1)求X 是奇数的概率；(2)求X 的概率分布及数学期望．解：(1)记“X 是奇数”为事件A ，能组成的三位数的个数是4×4×3＝48.X 是奇数的个数是C 12C 23A 33－C 12C 12A 22＝28，所以P (A )＝2848＝712. 故X 是奇数的概率为712. (2)X 的可能取值为3,4,5,6,7,8,9.当X ＝3时，组成的三位数是由0,1,2三个数字组成，所以P (X ＝3)＝448＝112； 当X ＝4时，组成的三位数是由0,1,3三个数字组成，所以P (X ＝4)＝448＝112； 当X ＝5时，组成的三位数是由0,1,4或0,2,3组成，所以P (X ＝5)＝848＝16； 当X ＝6时，组成的三位数是由0,2,4或1,2,3组成，所以P (X ＝6)＝1048＝524； 当X ＝7时，组成的三位数是由0,3,4或1,2,4组成，所以P (X ＝7)＝1048＝524； 当X ＝8时，组成的三位数是由1,3,4三个数字组成，所以P (X ＝8)＝648＝18； 当X ＝9时，组成的三位数是由2,3,4三个数字组成，所以P (X ＝9)＝648＝18. 所以X 故E (X )＝3×112＋4×112＋5×16＋6×524＋7×524＋8×18＋9×18＝254. 3．设P (n ，m )＝∑k ＝0n (－1)k C k n m m ＋k ，Q (n ，m )＝C n n ＋m ，其中m ，n ∈N *. (1)当m ＝1时，求P (n,1)·Q (n,1)的值；(2)对∀m ∈N *，证明：P (n ，m )·Q (n ，m )恒为定值．解：(1)当m ＝1时，P (n,1)＝∑k ＝0n(－1)k C k n 11＋k ＝1n ＋1∑k ＝0n (－1)k C k ＋1n ＋1＝1n ＋1， 又Q (n,1)＝C 1n ＋1＝n ＋1，显然P (n,1)·Q (n,1)＝1.(2)证明：P (n ，m )＝∑k ＝0n(－1)k C k n m m ＋k ＝1＋∑k ＝1n －1 (－1)k (C k n －1＋C k －1n －1)m m ＋k ＋(－1)n m m ＋n ＝1＋∑k ＝1n －1 (－1)k C k n －1m m ＋k ＋∑k ＝1n (－1)k C k －1n －1m m ＋k ＝P (n －1，m )＋∑k ＝1n (－1)k C k －1n －1m m ＋k＝P (n －1，m )－m n ∑k ＝0n (－1)k C k n m m ＋k＝P (n －1，m )－m nP (n ，m ) 即P (n ，m )＝n m ＋nP (n －1，m )， 由累乘，易求得P (n ，m )＝n ！m ！(n ＋m )！P (0，m )＝1C n n ＋m， 又Q (n ，m )＝C n n ＋m ，所以P (n ，m )·Q (n ，m )＝1.江苏高考数学3个附加题综合仿真训练(4)1．本题包括A 、B 、C 三个小题，请任选二个作答A ．[选修4－2：矩阵与变换]已知矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 x y 2，X ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤－1 1，且AX ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤12 ，其中x ，y ∈R . (1)求x ，y 的值；(2)若B ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 －10 2，求(AB )－1.B ．[选修4－4：坐标系与参数方程]在平面直角坐标系xOy 中，直线l 的参数方程为⎩⎨⎧ x ＝1－22t ，y ＝2＋22t (t 为参数)，以坐标原点O为极点，x 轴正半轴为极轴的极坐标系中，曲线C 的极坐标方程为ρsin 2θ－4cos θ＝0，已知直线l 与曲线C 相交于A ，B 两点，求线段AB 的长．解：因为曲线C 的极坐标方程为ρsin 2θ－4cos θ＝0，C ．[选修4－5：不等式选讲]已知a ，b ，c ∈R ，a 2＋b 2＋c 2＝1，若|x －1|＋|x ＋1|≥(a －b ＋c )2对任意的实数a ，b ，c 恒成立，求实数x 的取值范围．2.如图，在直三棱柱ABC-AB1C1中，已知AB⊥AC，AB＝2，AC＝4，AA1＝3.D是线段BC的中点．(1)求直线DB1与平面A1C1D所成角的正弦值；3．已知集合X＝{1,2,3}，Y n＝{1,2,3，…，n}(n∈N*)，设S n＝{(a，b)|a整除b或b整除a，a∈X，b∈Y n}，令f(n)表示集合S n所含元素的个数．(1)写出f(6)的值；(2)当n≥6时，写出f(n)的表达式，并用数学归纳法证明．江苏高考数学3个附加题综合仿真训练(4)1．本题包括A 、B 、C 三个小题，请任选二个作答A ．[选修4－2：矩阵与变换]已知矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 x y 2，X ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤－1 1，且AX ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤12 ，其中x ，y ∈R . (1)求x ，y 的值；(2)若B ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 －10 2，求(AB )－1. 解：(1)AX ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 x y 2 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤－1 1 ＝ ⎣⎢⎡⎦⎥⎤x －22－y . 因为AX ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤12，所以⎩⎪⎨⎪⎧x －2＝1，2－y ＝2， 解得x ＝3，y ＝0.(2)由(1)知A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 30 2 ，又B ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 －10 2 ， 所以AB ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 30 2⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 －10 2＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 40 4 . 设(AB )－1＝ ⎣⎢⎡⎦⎥⎤a b c d ，则⎣⎢⎡⎦⎥⎤2 40 4⎣⎢⎡⎦⎥⎤a b c d ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 00 1， 即⎣⎢⎡⎦⎥⎤2a ＋4c 2b ＋4d 4c 4d ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 00 1. 所以⎩⎪⎨⎪⎧2a ＋4c ＝1，4c ＝0，2b ＋4d ＝0，4d ＝1，解得a ＝12，b ＝－12，c ＝0，d ＝14， 即 (AB )－1＝ ⎣⎢⎡⎦⎥⎤12 －12 0 14 . B ．[选修4－4：坐标系与参数方程]在平面直角坐标系xOy 中，直线l 的参数方程为⎩⎨⎧ x ＝1－22t ，y ＝2＋22t (t 为参数)，以坐标原点O为极点，x 轴正半轴为极轴的极坐标系中，曲线C 的极坐标方程为ρsin 2θ－4cos θ＝0，已知直线l 与曲线C 相交于A ，B 两点，求线段AB 的长．解：因为曲线C 的极坐标方程为ρsin 2θ－4cos θ＝0，所以ρ2sin 2θ＝4ρcos θ，即曲线C 的直角坐标方程为y 2＝4x . 将直线l 的参数方程⎩⎨⎧ x ＝1－22t ，y ＝2＋22t 代入抛物线方程y 2＝4x ，得⎝⎛⎭⎫2＋22t 2＝4⎝⎛⎭⎫1－22t ， 即t 2＋82t ＝0，解得t 1＝0，t 2＝－8 2.所以AB ＝|t 1－t 2|＝8 2.C ．[选修4－5：不等式选讲]已知a ，b ，c ∈R ，a 2＋b 2＋c 2＝1，若|x －1|＋|x ＋1|≥(a －b ＋c )2对任意的实数a ，b ，c 恒成立，求实数x 的取值范围．解：因为a ，b ，c ∈R ，a 2＋b 2＋c 2＝1，所以由柯西不等式得(a －b ＋c )2≤(a 2＋b 2＋c 2)·[12＋(－1)2＋12]＝3，因为|x －1|＋|x ＋1|≥(a －b ＋c )2对任意的实数a ，b ，c 恒成立，所以|x －1|＋|x ＋1|≥3.当x <－1时，－2x ≥3，即x ≤－32； 当－1≤x ≤1时，2≥3不成立；当x >1时，2x ≥3，即x ≥32. 综上，实数x 的取值范围为⎝⎛⎦⎤－∞，－32∪⎣⎡⎭⎫32，＋∞.2.如图，在直三棱柱ABC -A1B 1C 1中，已知AB ⊥AC ，AB ＝2，AC ＝4，AA 1＝3.D 是线段BC 的中点．(1)求直线DB 1与平面A 1C 1D 所成角的正弦值；(2)求二面角B 1-A 1D -C 1的余弦值．解：因为在直三棱柱ABC -A 1B 1C 1中，AB ⊥AC ，所以分别以AB ，AC ，AA 1所在的直线为x 轴，y 轴，z 轴，建立如图所示的空间直角坐标系，则A (0,0,0)，B (2,0,0)，C (0,4,0)，A 1(0,0,3)，B 1(2,0，3)，C 1(0，4,3)，因为D 是BC 的中点，所以D (1，2,0)，(1)因为A 1C 1―→＝(0,4,0)，A 1D ―→＝(1,2，－3)，设平面A 1C 1D 的法向量n 1＝(x 1，y 1，z 1)，则⎩⎪⎨⎪⎧ n 1·A 1C 1―→＝0，n 1·A 1D ―→＝0，即⎩⎪⎨⎪⎧4y 1＝0，x 1＋2y 1－3z 1＝0， 取⎩⎪⎨⎪⎧ x 1＝3，y 1＝0，z 1＝1，所以平面A 1C 1D 的法向量n 1＝(3,0,1)，而DB 1―→＝(1，－2,3)，设直线DB 1与平面A 1C 1D 所成角为θ，所以sin θ＝|cos 〈n 1，DB 1―→〉|＝|n 1·DB 1―→||n 1|·|DB 1―→|＝|3＋3|10×14＝33535， 所以直线DB 1与平面A 1C 1D 所成角的正弦值为33535. (2) A 1B 1―→＝(2,0,0)，DB 1―→＝(1，－2,3)，设平面B 1A 1D 的法向量n 2＝(x 2，y 2，z 2)，则⎩⎪⎨⎪⎧ n 2·A 1B 1―→＝0，n 2·DB 1―→＝0，即⎩⎪⎨⎪⎧2x 2＝0，x 2－2y 2＋3z 2＝0，取⎩⎪⎨⎪⎧x 2＝0，y 2＝3，z 2＝2，所以平面B 1A 1D 的法向量n 2＝(0,3,2)，所以cos 〈n 1，n 2〉＝n 1·n 2|n 1|·|n 2|＝210×13＝13065， 故结合图象知二面角B 1-A 1D -C 1的余弦值13065. 3．已知集合X ＝{1,2,3}，Y n ＝{1,2,3，…，n }(n ∈N *)，设S n ＝{(a ，b )|a 整除b 或b 整除a ，a ∈X ，b ∈Y n }，令f (n )表示集合S n 所含元素的个数．(1)写出f (6)的值；(2)当n ≥6时，写出f (n )的表达式，并用数学归纳法证明．解：(1)Y 6＝{1,2,3,4,5,6}，S 6中的元素(a ，b )满足：若a ＝1，则b ＝1,2,3,4,5,6；若a ＝2，则b ＝1,2,4,6；若a ＝3，则b ＝1,3,6. 所以f (6)＝13.(2)当n ≥6时， f (n )＝⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧ n ＋2＋⎝⎛⎭⎫n 2＋n 3，n ＝6t ，n ＋2＋⎝⎛⎭⎫n －12＋n －13，n ＝6t ＋1，n ＋2＋⎝⎛⎭⎫n 2＋n －23，n ＝6t ＋2，n ＋2＋⎝⎛⎭⎫n －12＋n 3，n ＝6t ＋3，n ＋2＋⎝⎛⎭⎫n 2＋n －13，n ＝6t ＋4，n ＋2＋⎝⎛⎭⎫n －12＋n －23，n ＝6t ＋5(t ∈N *)．下面用数学归纳法证明： ①当n ＝6时，f (6)＝6＋2＋62＋63＝13，结论成立． ②假设n ＝k (k ≥6)时结论成立，那么n ＝k ＋1时，S k ＋1在S k 的基础上新增加的元素在(1，k ＋1)，(2，k ＋1)，(3，k ＋1)中产生，分以下情形讨论：a ．若k ＋1＝6t ，则k ＝6(t －1)＋5，此时有f (k ＋1)＝f (k )＋3＝k ＋2＋k －12＋k －23＋3 ＝(k ＋1)＋2＋k ＋12＋k ＋13，结论成立； b ．若k ＋1＝6t ＋1，则k ＝6t ，此时有f (k ＋1)＝f (k )＋1＝k ＋2＋k 2＋k 3＋1 ＝(k ＋1)＋2＋(k ＋1)－12＋(k ＋1)－13，结论成立； c ．若k ＋1＝6t ＋2，则k ＝6t ＋1，此时有f (k ＋1)＝f (k )＋2＝k ＋2＋k －12＋k －13＋2 ＝(k ＋1)＋2＋k ＋12＋(k ＋1)－23，结论成立； d ．若k ＋1＝6t ＋3，则k ＝6t ＋2，此时有f (k ＋1)＝f (k )＋2＝k ＋2＋k 2＋k －23＋2＝(k ＋1)＋2＋(k ＋1)－12＋k ＋13，结论成立；e ．若k ＋1＝6t ＋4，则k ＝6t ＋3，此时有f (k ＋1)＝f (k )＋2＝k ＋2＋k －12＋k3＋2＝(k ＋1)＋2＋k ＋12＋(k ＋1)－13，结论成立；f ．若k ＋1＝6t ＋5，则k ＝6t ＋4，此时有f (k ＋1)＝f (k )＋1＝k ＋2＋k 2＋k －13＋1＝(k ＋1)＋2＋(k ＋1)－12＋(k ＋1)－23，结论成立．综上所述，结论对满足n ≥6的自然数n 均成立．江苏高考数学3个附加题综合仿真训练(5)1．本题包括A 、B 、C 三个小题，请任选二个作答 A ．[选修4－2：矩阵与变换]已知向量⎣⎢⎡⎦⎥⎤1－1是矩阵A 的属于特征值－1的一个特征向量．在平面直角坐标系xOy 中，点P (1,1)在矩阵A 对应的变换作用下变为P ′(3,3)，求矩阵A .B ．[选修4－4：坐标系与参数方程]在平面直角坐标系xOy 中，已知直线⎩⎨⎧x ＝－32＋22n ，y ＝22n(n 为参数)与曲线⎩⎪⎨⎪⎧x ＝18t 2，y ＝t(t 为参数)相交于A ，B 两点，求线段AB 的长．C ．[选修4－5：不等式选讲]已知函数f (x )＝3x ＋6，g (x )＝14－x ，若存在实数x 使f (x )＋g (x )>a 成立，求实数a 的取值范围．2.如图，在三棱柱ABC -A 1B 1C 1中，A 1B ⊥平面ABC ，AB ⊥AC ，且AB ＝AC ＝A 1B ＝2.(1) 求棱AA 1与BC 所成的角的大小；(2) 在棱B 1C 1上确定一点P ，使二面角P -AB -A 1的平面角的余弦值为255.3．设a ＞b ＞0，n 是正整数，A n ＝1n ＋1(a n ＋a n －1b ＋a n －2b 2＋…＋a 2b n －2 ＋ab n －1＋b n ) ，B n＝⎝⎛⎭⎫a ＋b 2n .(1)证明：A 2＞B 2；(2)比较A n 与B n (n ∈N *)的大小，并给出证明．江苏高考数学3个附加题综合仿真训练(5)1．本题包括A 、B 、C 三个小题，请任选二个作答 A ．[选修4－2：矩阵与变换]已知向量⎣⎢⎡⎦⎥⎤1－1是矩阵A 的属于特征值－1的一个特征向量．在平面直角坐标系xOy 中，点P (1,1)在矩阵A 对应的变换作用下变为P ′(3,3)，求矩阵A .解：设A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤a b c d ，因为向量⎣⎢⎡⎦⎥⎤1－1是矩阵A 的属于特征值－1的一个特征向量，所以⎣⎢⎡⎦⎥⎤a b c d ⎣⎢⎡⎦⎥⎤1－1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤a －b c －d ＝(－1)⎣⎢⎡⎦⎥⎤1－1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤－11. 所以⎩⎪⎨⎪⎧a －b ＝－1，c －d ＝1.①因为点P (1,1)在矩阵A 对应的变换作用下变为P ′(3，3)，所以⎣⎢⎡⎦⎥⎤a b c d ⎣⎢⎡⎦⎥⎤11＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤a ＋b c ＋d ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤33.所以⎩⎪⎨⎪⎧a ＋b ＝3，c ＋d ＝3.② 由①②解得a ＝1，b ＝2，c ＝2，d ＝1，所以A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 22 1. B ．[选修4－4：坐标系与参数方程]在平面直角坐标系xOy 中，已知直线⎩⎨⎧x ＝－32＋22n ，y ＝22n(n 为参数)与曲线⎩⎪⎨⎪⎧x ＝18t 2，y ＝t(t 为参数)相交于A ，B 两点，求线段AB 的长．解：法一：将曲线⎩⎪⎨⎪⎧x ＝18t 2，y ＝t(t 为参数)化为普通方程为y 2＝8x .将直线⎩⎨⎧ x ＝－32＋22n ，y ＝22n(n 为参数)代入y 2＝8x 得，n 2－82n ＋24＝0，解得n 1＝22，n 2＝6 2. 则|n 1－n 2|＝42，所以线段AB 的长为4 2.法二：将曲线⎩⎪⎨⎪⎧x ＝18t 2，y ＝t(t 为参数)化为普通方程为y 2＝8x,将直线⎩⎨⎧x ＝－32＋22n ，y ＝22n(n 为参数)化为普通方程为x －y ＋32＝0，由⎩⎪⎨⎪⎧ y 2＝8x ，x －y ＋32＝0，得⎩⎪⎨⎪⎧ x ＝12，y ＝2或⎩⎪⎨⎪⎧x ＝92，y ＝6.所以AB 的长为⎝⎛⎭⎫92－122＋(6－2)2＝4 2. C ．[选修4－5：不等式选讲]已知函数f (x )＝3x ＋6，g (x )＝14－x ，若存在实数x 使f (x )＋g (x )>a 成立，求实数a 的取值范围．解：存在实数x 使f (x )＋g (x )＞a 成立， 等价于f (x )＋g (x )的最大值大于a ， 因为f (x )＋g (x )＝3x ＋6＋14－x ＝3×x ＋2＋1×14－x ，由柯西不等式得，(3×x ＋2＋1×14－x )2≤(3＋1)(x ＋2＋14－x )＝64，所以f (x )＋g (x )＝3x ＋6＋14－x ≤8，当且仅当x ＝10时取“＝”，故实数a 的取值范围是(－∞，8)．2.如图，在三棱柱ABC -A 1B 1C 1中，A 1B ⊥平面ABC ，AB ⊥AC ，且AB ＝AC ＝A 1B ＝2.(1) 求棱AA 1与BC 所成的角的大小；(2) 在棱B 1C 1上确定一点P ，使二面角P -AB -A 1的平面角的余弦值为255.解：(1)以A 为坐标原点，AC ，AB 所在直线为x 轴，y 轴，过A 平行于A 1B 的直线为z 轴，建立如图所示的空间直角坐标系，则C (2,0,0)，B (0,2,0)，A 1(0,2,2)，B 1(0，4,2)，AA 1―→＝(0,2,2)，BC ―→＝B 1C 1―→＝(2，－2,0)．所以cos 〈AA 1―→，BC ―→〉＝AA 1―→·BC ―→|AA 1―→|·|BC ―→|＝－48×8＝－12，故棱AA 1与BC 所成的角是π3.(2)设B 1P ―→＝λB 1C 1―→＝(2λ，－2λ，0)，则P (2λ，4－2λ，2)． 设平面P AB 的一个法向量为n 1＝(x ，y ，z )， 又AP ―→＝(2λ，4－2λ，2)，AB ―→＝(0,2,0)，则⎩⎪⎨⎪⎧n 1·AP ―→＝0，n 1·AB ―→＝0即⎩⎪⎨⎪⎧2λx ＋(4－2λ)y ＋2z ＝0，2y ＝0，令x ＝1，得平面P AB 的一个法向量n 1＝(1,0，－λ)． 易知平面ABA 1的一个法向量是n 2＝(1,0,0)，则cos 〈n 1，n 2〉＝n 1·n 2|n 1|·|n 2|＝11＋λ2＝255，解得λ＝12，即P 为棱B 1C 1的中点，其坐标为P (1,3,2)时，二面角P -AB -A 1的平面角的余弦值为255.3．设a ＞b ＞0，n 是正整数，A n ＝1n ＋1(a n ＋a n －1b ＋a n －2b 2＋…＋a 2b n －2 ＋ab n －1＋b n ) ，B n＝⎝⎛⎭⎫a ＋b 2n .(1)证明：A 2＞B 2；(2)比较A n 与B n (n ∈N *)的大小，并给出证明．解：(1)证明：A 2－B 2＝13(a 2＋ab ＋b 2)－⎝⎛⎭⎫a ＋b 22＝112(a －b )2>0.(2)A n ≥B n ，证明如下： 当n ＝1时，A 1＝B 1；当n ≥3时，A n ＝1n ＋1·a n ＋1－bn ＋1a －b，B n ＝⎝⎛⎭⎫a ＋b 2n ， 令a ＋b ＝x ，a －b ＝y ，且x >0，y >0，于是A n ＝1n ＋1·⎝⎛⎭⎫x ＋y 2n ＋1－⎝⎛⎭⎫x －y 2n ＋1y ＝12n ＋1(n ＋1)y[(x ＋y )n ＋1－(x －y )n ＋1]，B n＝⎝⎛⎭⎫x 2n ， 因为[(x ＋y )n ＋1－(x －y )n ＋1]＝(2C 1n ＋1x n y ＋2C 3n ＋1·x n －2y 3＋…)≥2C 1n ＋1x ny ，所以A n ≥12n ＋1(n ＋1)y ·2C 1n ＋1x ny ＝x n 2n ＝⎝⎛⎭⎫x 2n ＝B n .江苏高考数学3个附加题综合仿真训练(6)1．本题包括A 、B 、C 三个小题，请任选二个作答 A ．[选修4－2：矩阵与变换]已知矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 11 0，B ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 00 2. (1)求AB ；(2)若曲线C 1：x 28＋y 22＝1在矩阵AB 对应的变换作用下得到另一曲线C 2，求C 2的方程．B ．[选修4－4：坐标系与参数方程]在平面直角坐标系xOy 中，圆C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x ＝cos α，y ＝sin α－2(α为参数)．以O 为极点，x 轴正半轴为极轴建立极坐标系，直线l 的极坐标方程为θ＝β，若圆C 与直线l 相切，求直线l 的极坐标方程．C ．[选修4－5：不等式选讲]已知a ，b ，c ，d 为实数，且a 2＋b 2＝4，c 2＋d 2＝16，证明：ac ＋bd ≤8.2.如图，在直三棱柱ABC A 1B 1C 1中，AB ⊥AC ，AB ＝AC ＝AA 1＝2，D 为CC 1上任意一点(含端点)．(1)若D 为CC 1的中点，求异面直线BA 1与AD 所成角的余弦值； (2)当点D 与点C 1重合时，求二面角A 1BD A 的正弦值．3．已知数列{a n }满足：a 1＝1，对任意的n ∈N *，都有a n ＋1＝⎝⎛⎭⎫1＋1n 2＋n a n ＋12n .(1)求证：当n ≥2时，a n ≥2；(2)利用“∀x ＞0，ln(1＋x )＜x ”，证明：a n ＜2e 43 (其中e 是自然对数的底数)．江苏高考数学3个附加题综合仿真训练(6)1．本题包括A 、B 、C 三个小题，请任选二个作答 A ．[选修4－2：矩阵与变换]已知矩阵A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 11 0，B ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 00 2. (1)求AB ；(2)若曲线C 1：x 28＋y 22＝1在矩阵AB 对应的变换作用下得到另一曲线C 2，求C 2的方程．解：(1)因为A ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 11 0，B ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 00 2， 所以AB ＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 11 0⎣⎢⎡⎦⎥⎤1 00 2＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 21 0.(2)设Q (x 0，y 0)为曲线C 1上的任意一点，它在矩阵AB 对应的变换作用下变为P (x ，y )，则⎣⎢⎡⎦⎥⎤0 21 0⎣⎢⎡⎦⎥⎤x 0y 0＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤x y ，即⎩⎪⎨⎪⎧2y 0＝x ，x 0＝y ，所以⎩⎪⎨⎪⎧x 0＝y ，y 0＝x 2. 因为点Q (x 0，y 0)在曲线C 1上，则x 208＋y 202＝1，从而y 28＋x28＝1，即x 2＋y 2＝8.因此曲线C 1在矩阵AB 对应的变换作用下得到曲线C 2：x 2＋y 2＝8. B ．[选修4－4：坐标系与参数方程]在平面直角坐标系xOy 中，圆C 的参数方程为⎩⎪⎨⎪⎧x ＝cos α，y ＝sin α－2(α为参数)．以O 为极点，x 轴正半轴为极轴建立极坐标系，直线l 的极坐标方程为θ＝β，若圆C 与直线l 相切，求直线l 的极坐标方程．解：圆的直角坐标方程为x 2＋(y －2)2＝1， 设直线l 对应的直角坐标方程为y ＝kx ， 因为圆C 与直线l 相切，所以d ＝|2|1＋k 2＝1，得到k ＝±3，故直线l 的极坐标方程θ＝π3或θ＝2π3.C ．[选修4－5：不等式选讲]已知a ，b ，c ，d 为实数，且a 2＋b 2＝4，c 2＋d 2＝16，证明：ac ＋bd ≤8. 证明：由柯西不等式可得：(ac ＋bd )2≤(a 2＋b 2)(c 2＋d 2)． 因为a 2＋b 2＝4，c 2＋d 2＝16， 所以(ac ＋bd )2≤64， 因此ac ＋bd ≤8.2.如图，在直三棱柱ABC A 1B 1C 1中，AB ⊥AC ，AB ＝AC ＝AA 1＝2，D 为CC 1上任意一点(含端点)．(1)若D 为CC 1的中点，求异面直线BA 1与AD 所成角的余弦值； (2)当点D 与点C 1重合时，求二面角A 1BD A 的正弦值． 解：建立如图所示的空间直角坐标系，易知A (0,0,0)，B (0，－2,0)，A 1(0,0,2)，C 1(2,0,2)，所以AB ―→＝(0，－2,0)，BA 1―→＝(0,2,2)．(1)若D 为CC 1的中点，则AD ―→＝(2,0,1)， 设直线BA 1与直线AD 的夹角为θ，则cos θ＝BA 1―→·AD ―→|BA 1―→|·|AD ―→|＝222×5＝1010，因此异面直线BA 1与AD 所成角的余弦值为1010. (2)当点D 与点C 1重合时，易知D (2,0,2)，则BD ―→＝(2,2,2)， 设平面A 1BD 的法向量为m ＝(x ，y ，z )，则⎩⎪⎨⎪⎧BD ―→·m ＝0，BA 1―→·m ＝0，即⎩⎪⎨⎪⎧2x ＋2y ＋2z ＝0，2y ＋2z ＝0，取y ＝1，解得x ＝0，z ＝－1，即平面A 1BD 的一个法向量为m ＝(0,1，－1)， 同理，可得平面ABD 的一个法向量为n ＝(－1,0,1)． 设二面角A 1BD A 的大小为α，则|cos α|＝|m ·n ||m |·|n |＝12·2＝12，因为α∈[0，π]，所以sin α＝1－cos 2α＝32，因此二面角A 1BD A 的正弦值为32.3．已知数列{a n }满足：a 1＝1，对任意的n ∈N *，都有a n ＋1＝⎝⎛⎭⎫1＋1n 2＋n a n ＋12n .(1)求证：当n ≥2时，a n ≥2；(2)利用“∀x ＞0，ln(1＋x )＜x ”，证明：a n ＜2e 43 (其中e 是自然对数的底数)．证明：(1)①由题意，a 2＝⎝⎛⎭⎫1＋12×1＋12＝2，故当n ＝2时，a 2＝2，不等式成立． ②假设当n ＝k (k ≥2，k ∈N *)时不等式成立，即a k ≥2，则当n ＝k ＋1时，a k ＋1＝⎝⎛⎭⎫1＋1k (k ＋1)a k ＋12k ＞2.所以，当n ＝k ＋1时，不等式也成立． 根据①②可知，对所有n ≥2，a n ≥2成立.(2)当n ≥2时，由递推公式及(1)的结论有a n ＋1＝⎝⎛⎭⎫1＋1n 2＋n a n ＋12n ≤⎝⎛⎭⎫1＋1n 2＋n ＋12n ＋1a n (n ≥2)．两边取对数，并利用已知不等式ln(1＋x )＜x ，得ln a n ＋1≤ln ⎝⎛⎭⎫1＋1n 2＋n ＋12n ＋1＋ln a n ＜ln a n ＋1n 2＋n ＋12n ＋1，故ln a n ＋1－ln a n ＜1n 2＋n ＋12n 1(n ≥2)， 求和可得ln a n －ln a 2＜12×3＋1 3×4＋…＋1(n －1)n ＋123＋124＋…＋12n ＝⎝⎛⎭⎫12－13＋⎝⎛⎭⎫13－14＋…＋⎝⎛⎭⎫1n －1－1n ＋123·1－12n －21－12＝12－1n ＋122－12n <34. 由(1)知，a 2＝2，故有ln a n 2＜34， 即a n ＜2e 43 (n ≥2)，而a 1＝1＜2e 43，所以对任意正整数n ，有a n ＜2e 43.。