《步步高 学案导学设计》2013-2014学年 高中数学北师大版必修二【第二章 解析几何初步 章末检测(二)
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4.2 导数的乘法与除法法则一、基础过关1. 函数y =x1-cos x的导数是( )A.1-cos x -x sin x 1-cos xB.1-cos x -x sin x (1-cos x )2C.1-cos x +sin x (1-cos x )2D.1-cos x +x sin x (1-cos x )22. 若函数f (x )=ax 4+bx 2+c 满足f ′(1)=2,则f ′(-1)等于( )A .-1B .-2C .2D .03. 设曲线f (x )=x +1x -1在点(3,2)处的切线与直线ax +y +1=0垂直,则a 等于( )A .2B.12C .-12D .-2 4. 设f (x )=x ln x ,若f ′(x 0)=2,则x 0等于( )A .e 2B .eC.ln 22D .ln 25. 曲线f (x )=x2x -1在点(1,1)处的切线方程为________.6. 设f (x )=a e x +b ln x ,且f ′(1)=e ,f ′(-1)=1e ,则a +b =________.7. 求下列函数的导函数:(1)f (x )=(x 2+7x -5)sin x ;(2)f (x )=x 3+cot x ln x ;(3)f (x )=2sin x +x -2x 3x2. 二、能力提升8. 已知点P 在曲线y =4e x +1上,α为曲线在点P 处的切线的倾斜角,则α的取值范围是( )A.⎣⎡⎭⎫0,π4 B.⎣⎡⎭⎫π4,π2 C.⎝⎛⎦⎤π2,3π4D.⎣⎡⎭⎫3π4,π9. 设函数f (x )=sin θ3x 3+3cos θ2x 2+tan θ,其中θ∈[0,5π12],则导数f ′(1)的取值范围是A .[-2,2]B .[2,3]C .[3,2]D .[2,2]10.若函数f (x )=e xx在x =x 0处的导数值与函数值互为相反数,则x 0的值为________.11.已知直线l1为曲线y=x2+x-2在点(1,0)处的切线,l2为该曲线的另一条切线,且l1⊥l2.求直线l2的方程.12.已知偶函数f(x)=ax4+bx3+cx2+dx+e的图像过点P(0,1),且在x=1处的切线方程为y =x-2,求y=f(x)的解析式.三、探究与拓展13.已知曲线C1:y=x2与曲线C2:y=-(x-2)2,直线l与C1和C2都相切,求直线l的方程.答案1.B 2.B 3.D 4.B 5.x +y -2=0 6.17.解 (1)f ′(x )=(x 2+7x -5)′sin x +(x 2+7x -5)(sin x )′=(2x +7)sin x +(x 2+7x -5)cos x .(2)f ′(x )=(x 3+cot x )′ln x -(x 3+cot x )(ln x )′ln 2x=(3x 2-1sin 2x)x ln x -x 3-cot xx ln 2x.(3)f ′(x )=(x +2sin x -2x )′x -23+(x +2sin x -2x )·⎝⎛⎭⎫x -23′ =(1+2cos x -2x ln 2)x -23-23(x +2sin x -2x )x -53.8.D 9.D 10.1211.解 ∵y ′=2x +1,∴直线l 1的方程为y =3x -3.设直线l 2与曲线y =x 2+x -2的切点为B (b ,b 2+b -2), 则l 2的方程为y =(2b +1)x -b 2-2. ∵l 1⊥l 2,∴2b +1=-13,b =-23.∴直线l 2的方程为y =-13x -229.12.解 ∵f (x )的图像过点P (0,1),∴e =1.又∵f (x )为偶函数,∴f (-x )=f (x ).∴ax 4+bx 3+cx 2+dx +e =ax 4-bx 3+cx 2-dx +e . ∴b =0,d =0,∴f (x )=ax 4+cx 2+1.∵函数f (x )在x =1处的切线方程为y =x -2, 可知切点为(1,-1),∴a +c +1=-1.① ∵f ′(1)=4a +2c , ∴4a +2c =1.②由①②解得a =52,c =-92.∴函数y =f (x )的解析式为 f (x )=52x 4-92x 2+1.13.解 设l 与C 1相切于点P (x 1,x 21),与C 2相切于点Q (x 2,-(x 2-2)2).对于C 1:y ′=2x ,则与C 1相切于点P 的切线方程为y -x 21=2x 1(x -x 1), 即y =2x 1x -x 21.①对于C 2:y ′=-2(x -2),则与C 2相切于点Q 的切线方程为y +(x 2-2)2=-2(x 2-2)(x -x 2),即y =-2(x 2-2)x +x 22-4.② 因为两切线重合,所以由①②,得⎩⎪⎨⎪⎧2x 1=-2(x 2-2),-x 21=x 22-4解得⎩⎪⎨⎪⎧ x 1=0,x 2=2或⎩⎪⎨⎪⎧x 1=2,x 2=0.所以直线l 的方程为y =0或y =4x -4.。
5.2 平行关系的性质一、基础过关1. 如图所示,长方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,E 、F 分别是棱AA 1和BB 1的中点,过EF 的平面EFGH 分别交BC 和AD 于G 、H ,则HG 与AB 的位置关系是 ( )A .平行B .相交C .异面D .平行和异面 2.直线a ∥平面α,α内有n 条直线交于一点,则这n 条直线中与直线a 平行的直线( )A .至少有一条B .至多有一条C .有且只有一条D .没有 3.若平面α∥平面β,直线a ∥α且a β,点B ∈β,则在β内过点B 的所有直线中( )A .不一定存在与a 平行的直线B .只有两条与a 平行的直线C .存在无数条与a 平行的直线D .存在唯一一条与a 平行的直线4.如图所示,P 是三角形ABC 所在平面外一点,平面α∥平面ABC ,α分别交线段P A 、PB 、PC 于A ′、B ′、C ′,若P A ′∶AA ′=2∶3,则S △A ′B ′C ′∶S △ABC 等于 ( )A .2∶25B .4∶25C .2∶5D .4∶55.如图所示,ABCD —A 1B 1C 1D 1是棱长为a 的正方体,M 、N 分别是下底面的棱A 1B 1、B 1C 1的中点,P 是上底面的棱AD 上的一点,AP =a 3,过P ,M ,N 的平面交上底面于PQ ,Q 在CD 上,则PQ =________.6.如图,已知平面α∥β∥γ,两条直线l 、m 分别与平面α、β、γ相交于点A 、B 、C 与D 、E 、F .已知AB =6,DE DF =25,则AC =______.7. 如图,在三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,M 是A 1C 1的中点,平面AB 1M ∥平面BC 1N ,AC ∩平面BC 1N =N .求证:N 为AC 的中点.8. 如图所示,三棱锥A —BCD 被一平面所截,截面为平行四边形EFGH .求证:CD ∥平面EFGH .二、能力提升9. 如图所示,平面α∩β=l 1,α∩γ=l 2,β∩γ=l 3,l 1∥l 2,下列说法正确的是( )A .l 1平行于l 3,且l 2平行于l 3B .l 1平行于l 3,且l 2不平行于l 3C .l 1不平行于l 3,且l 2不平行于l 3D .l 1不平行于l 3,但l 2平行于l 310.已知平面α∥平面β,P 是α,β外一点,过点P 的直线m 与α,β分别交于点A ,C ,过点P 的直线n 与α,β分别交于点B ,D ,且P A =6,AC =9,PD =8,则BD 的长为( )A .16B .24或245C .14D .20 11.对于不重合的两个平面α与β,给定下列条件:①存在平面γ,使得α、β都垂直于γ;②存在平面γ,使α、β都平行于γ;③α内有不共线的三点到β的距离相等;④存在异面直线l ,m ,使得l ∥α,l ∥β,m ∥α,m ∥β.其中可以判断两个平面α与β平行的条件有________个.12.如图所示,三棱柱ABC —A 1B 1C 1,D 是BC 上一点,且A 1B ∥平面AC 1D ,D 1是B 1C 1的中点,求证:平面A 1BD 1∥平面AC 1D .三、探究与拓展13. 如图所示,在底面是平行四边形的四棱锥P-ABCD中,点E在PD上,且PE∶ED=2∶1,在棱PC上是否存在一点F,使BF∥平面AEC?并证明你的结论.答案1.A 2.B 3.D 4.B5.223a 6.157.证明 ∵平面AB 1M ∥平面BC 1N ,平面ACC 1A 1∩平面AB 1M =AM ,平面BC 1N ∩平面ACC 1A 1=C 1N ,∴C 1N ∥AM ,又AC ∥A 1C 1,∴四边形ANC 1M 为平行四边形,∴AN =C 1M =12A 1C 1=12AC , ∴N 为AC 的中点.8.证明 ∵四边形EFGH 为平行四边形,∴EF ∥GH .又GH 平面BCD ,EF 平面BCD .∴EF ∥平面BCD .而平面ACD ∩平面BCD =CD ,EF 平面ACD , ∴EF ∥CD .而EF 平面EFGH ,CD 平面EFGH ,∴CD ∥平面EFGH .9.A 10.B11.212.证明 连接A 1C 交AC 1于点E ,∵四边形A 1ACC 1是平行四边形,∴E 是A 1C 的中点,连接ED ,∵A 1B ∥平面AC 1D ,平面A 1BC ∩平面AC 1D =ED ,∴A 1B ∥ED ,∵E 是A 1C 的中点,∴D 是BC 的中点.又∵D 1是B 1C 1的中点, ∴BD 1∥C 1D ,又∵C 1D 平面AC 1D ,BD 1 平面AC 1D , ∴BD 1∥平面AC 1D ,又A 1B ∩BD 1=B ,∴平面A 1BD 1∥平面AC 1D .13.解 当F 是棱PC 的中点时,BF ∥平面AEC ,证明如下: 取PE 的中点M ,连接FM ,则FM ∥CE ,①由EM =12PE =ED ,知E 是MD 的中点,设BD ∩AC =O ,则O为BD的中点,连接OE,则BM∥OE,②由①②可知,平面BFM∥平面AEC,又BF平面BFM,∴BF∥平面AEC.。
章末检测
一、填空题
1. 若直线过点(1,2),(4,2+3),则此直线的倾斜角是________.
2. 如果直线ax +2y +2=0与直线3x -y -2=0平行,则系数a 为________.
3. 如果A (1,3)关于直线l 的对称点为B (-5,1),则直线l 的方程是______________.
4. 空间直角坐标系中,点A (-3,4,0)和B (x ,-1,6)的距离为86,则x 的值为________.
5. 若直线x -y +1=0与圆(x -a )2+y 2=2有公共点,则实数a 的取值范围是________.
6. 点(3,9)关于直线x +3y -10=0的对称点为__________.
7. 设A 、B 是直线3x +4y +2=0与圆x 2+y 2+4y =0的两个交点,则线段AB 的垂直平分
线的方程是________.
8. 圆x 2+y 2-4x =0过点P (1,3)的切线方程为________.
9. 对任意的实数k ,直线y =kx +1与圆x 2+y 2=2的位置关系一定是________.
10.过点A ⎝⎛⎭
⎫0,73与B (7,0)的直线l 1与过点(2,1),(3,k +1)的直线l 2和两坐标轴围成的四边形内接于一个圆,则实数k 等于________.
11.甲船在某港口的东50 km ,北30 km 处,乙船在同一港口的东14 km ,南18 km 处,那
么甲、乙两船的距离是________ km.
12.在平面直角坐标系xOy 中,圆C 的方程为x 2+y 2-8x +15=0,若直线y =kx -2上至少
存在一点,使得以该点为圆心,1为半径的圆与圆C 有公共点,则k 的最大值是________.
13.若直线mx +2ny -4=0(m 、n ∈R ,n ≠m )始终平分圆x 2+y 2-4x -2y -4=0的周长,则
mn 的取值范围是________.
14.过点P (-2,4)作圆O :(x -2)2+(y -1)2=25的切线l ,直线m :ax -3y =0与直线l 平行,
则直线l 与m 的距离为______.
二、解答题
15.三角形ABC 的边AC ,AB 的高所在直线方程分别为2x -3y +1=0,x +y =0,顶点A (1,2),
求BC 边所在的直线方程.
16.自点A (-3,3)发出的光线l 射到x 轴上,被x 轴反射,其反射光线所在的直线与圆x 2+
y 2-4x -4y +7=0相切,求光线l 所在直线的方程.
17.已知圆x 2+y 2-6mx -2(m -1)y +10m 2-2m -24=0(m ∈R ).
(1)求证:不论m 为何值,圆心在同一直线l 上;
(2)与l 平行的直线中,哪些与圆相交、相切、相离;
(3)求证:任何一条平行于l 且与圆相交的直线被各圆截得的弦长相等.
18.已知关于x,y的方程C:x2+y2-2x-4y+m=0.
(1)当m为何值时,方程C表示圆;
(2)若圆C与直线l:x+2y-4=0相交于M,N两点,且MN=4
5
,求m的值.
19.如图,已知圆O:x2+y2=1和定点A(2,1),由圆O外一点P(a,b) 向圆O引切线PQ,切点为Q,且有PQ=P A.
(1)求a、b间关系;
(2)求PQ的最小值;
(3)以P为圆心作圆,使它与圆O有公共点,试在其中求出半径最小
的圆的方程.
答案
1.30°
2.-6
3.3x +y +4=0
4.2或-8
5.[-3,1]
6.(-1,-3)
7.4x -3y -6=0
8.x -3y +2=0
9.相交(但直线不过圆心)
10.3
11.60
12.43
13.(-∞,1)
14.4
15.解 AC 边上的高线2x -3y +1=0,
所以k AC =-32.
所以AC 的方程为y -2=-32(x -1),即3x +2y -7=0,
同理可求直线AB 的方程为x -y +1=0.
下面求直线BC 的方程,
由⎩⎪⎨⎪⎧ 3x +2y -7=0,x +y =0,得顶点C (7,-7),
由⎩⎪⎨⎪⎧ x -y +1=0,2x -3y +1=0,得顶点B (-2,-1).
所以k BC =-23,
直线BC :y +1=-23(x +2),即2x +3y +7=0.
16.解 如图所示,已知圆C :x 2+y 2-4x -4y +7=0关于x 轴对称的
圆为C 1:(x -2)2+(y +2)2=1,其圆心C 1的坐标为(2,-2),半径
为1,由光的反射定律知,入射光线所在直线方程与圆C 1相切.设
l 的方程为y -3=k (x +3),
即kx -y +3+3k =0.
则|5k +5|
1+k 2=1,即12k 2+25k +12=0.
∴k 1=-43,k 2=-34
. 则l 的方程为4x +3y +3=0或3x +4y -3=0.
17.(1)证明 配方得:(x -3m )2+[y -(m -1)]2=25,
设圆心为(x ,y ),则⎩⎪⎨⎪⎧
x =3m y =m -1,消去m 得 x -3y -3=0,则圆心恒在直线l :x -3y -3=0上.
(2)解 设与l 平行的直线是l 1:x -3y +b =0,
则圆心到直线l 1的距离为
d =|3m -3(m -1)+b |10=|3+b |10. ∵圆的半径为r =5,
∴当d <r ,即-510-3<b <510-3时,直线与圆相交;
当d =r ,即b =±510-3时,直线与圆相切;
当d >r ,即b <-510-3或b >510-3时,直线与圆相离.
(3)证明 对于任一条平行于l 且与圆相交的直线l 1:x -3y +b =0,由于圆心到直线l 1的距离d =|3+b |10
, 弦长=2r 2-d 2且r 和d 均为常量.
∴任何一条平行于l 且与圆相交的直线被各圆截得的弦长相等.
18.解 (1)方程C 可化为(x -1)2+(y -2)2=5-m ,
显然当5-m >0,即m <5时,方程C 表示圆.
(2)圆的方程化为(x -1)2+(y -2)2=5-m ,
圆心C (1,2),半径r =5-m ,
则圆心C (1,2)到直线l :x +2y -4=0的距离 d =|1+2×2-4|12+22
=15. ∵MN =45,∴12MN =25
. 根据圆的性质有r 2=d 2+⎝⎛⎭⎫12MN 2,
∴5-m =⎝⎛⎭⎫152+⎝⎛⎭
⎫252,得m =4.
19.解 (1)连结OQ 、OP ,则△OQP 为直角三角形,
又PQ =P A ,
所以OP 2=OQ 2+PQ 2=1+P A 2,
所以a 2+b 2=1+(a -2)2+(b -1)2,故2a +b -3=0.
(2)方法一 由(1)知,P 在直线l :2x +y -3=0上,
所以(PQ )min =(P A )min ,(P A )min 为A 到直线l 的距离,
所以(PQ )min =|2×2+1-3|22+12
=255. 方法二 由PQ 2=OP 2-1=a 2+b 2-1=a 2+9-12a +4a 2-1=5a 2-12a +8=5(a -1.2)2+0.8,得(PQ )min =255
. (3)以P 为圆心的圆与圆O 有公共点,半径最小时为与圆O 相切的情形,而这些半径的最小值为圆O 到直线l 的距离减去圆O 的半径,圆心P 为过原点且与l 垂直的直线l ′与l 的交点P 0,所以r =322+12
-1=355-1, 又l ′:x -2y =0,联立l :2x +y -3=0得P 0(65,35
). 所以所求圆的方程为(x -65)2+(y -35)2=(355
-1)2.。