广东省2022年高考·数学·考试真题与答案解析————————————————————————————————————————一、选择题1. 若集合,则(){4},{31}M xN x x =<=≥∣M N = A. B. C. D. {}02x x ≤<123x x ⎧⎫≤<⎨⎬⎩⎭{}316x x ≤<1163x x ⎧⎫≤<⎨⎬⎩⎭【答案】D【分析】求出集合后可求.,M N M N ⋂【详解】,故,1{16},{}3M xx N x x =≤<=≥∣0∣1163M N x x ⎧⎫=≤<⎨⎬⎩⎭故选:D2. 若,则()i(1)1z -=z z +=A. B. C. 1 D. 22-1-【答案】D【分析】利用复数的除法可求,从而可求.z z z +【详解】由题设有,故,故,21i1i i iz -===-1+i z =()()1i 1i 2z z +=++-=故选:D3. 在中,点D 在边AB 上,.记,则()ABC 2BD DA =CA m CD n == ,CB=A. B. C. D. 32m n - 23m n -+ 32m n + 23m n + 【答案】B【分析】根据几何条件以及平面向量的线性运算即可解出.【详解】因为点D 在边AB 上,,所以,即,2BD DA =2BD DA =()2CD CB CA CD -=- 所以.CB =3232CD CA n m -=- 23m n =-+故选:B .4. 南水北调工程缓解了北方一些地区水资源短缺问题,其中一部分水蓄入某水库.已知该水库水位为海拔时,相应水面的面积为;水位为海拔时,相应水面的面积1485m .21400km .1575m .为,将该水库在这两个水位间的形状看作一个棱台,则该水库水位从海拔上21800km .1485m .升到)()1575m . 2.65≈A. B. C. D. 931.010m ⨯931.210m ⨯931.410m ⨯931.610m ⨯【答案】C【分析】根据题意只要求出棱台的高,即可利用棱台的体积公式求出.【详解】依题意可知棱台的高为(m),所以增加的水量即为棱台的体积.157.5148.59MN =-=V 棱台上底面积,下底面积,262140.014010S ==⨯km m 262180.018010S '==⨯km m∴((66119140101801033V h S S =+=⨯⨯⨯+⨯'.(()679933320109618 2.6510 1.43710 1.410(m )=⨯+⨯≈+⨯⨯=⨯≈⨯故选:C .5. 从2至8的7个整数中随机取2个不同的数,则这2个数互质的概率为()A.B.C.D. 16131223【答案】D【分析】由古典概型概率公式结合组合、列举法即可得解.【详解】从2至8的7个整数中随机取2个不同的数,共有种不同的取法,27C 21=若两数不互质,不同的取法有:,共7种,()()()()()()()2,4,2,6,2,8,3,6,4,6,4,8,6,8故所求概率.2172213P -==故选:D.6. 记函数的最小正周期为T .若,且的图象关()sin (0)4f x x b πωω⎛⎫=++> ⎪⎝⎭23T ππ<<()y f x =于点中心对称,则()3,22π⎛⎫⎪⎝⎭2f π⎛⎫= ⎪⎝⎭A. 1B.C.D. 33252【答案】A【分析】由三角函数的图象与性质可求得参数,进而可得函数解析式,代入即可得解.【详解】由函数的最小正周期T 满足,得,解得,23T ππ<<223πππω<<23ω<<又因为函数图象关于点对称,所以,且,3,22π⎛⎫⎪⎝⎭3,24k k Z ππωπ+=∈2b =所以,所以,,12,63k k Z ω=-+∈52ω=5()sin 224f x x π⎛⎫=++ ⎪⎝⎭所以.5sin 21244f πππ⎛⎫⎛⎫=++= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭故选:A7. 设,则()0.110.1e ,ln 0.99a b c ===-,A. B. C. D. a b c <<c b a <<c a b<<a c b<<【答案】C【分析】构造函数,导数判断其单调性,由此确定的大小.()ln(1)f x x x =+-,,a b c 【详解】设,因为,()ln(1)(1)f x x x x =+->-1()111x f x x x'=-=-++当时,,当时,(1,0)x ∈-()0f x '>,()0x ∈+∞()0f x '<所以函数在单调递减,在上单调递增,()ln(1)f x x x =+-(0,)+∞(1,0)-所以,所以,故,即,1()(0)09f f <=101ln 099-<110ln ln 0.999>=-b c >所以,所以,故,所以,1()(0)010f f -<=91ln +01010<1109e 10-<11011e 109<故,a b <设,则,()e ln(1)(01)xg x x x x =+-<<()()21e 11()+1e 11xx x g x x x x -+'=+=--令,,2()e (1)+1x h x x =-2()e (21)x h x x x '=+-当时,,函数单调递减,01x <<-()0h x '<2()e (1)+1x h x x =-时,,函数单调递增,11x -<<()0h x '>2()e (1)+1x h x x =-又,(0)0h =所以当时,,01x <<-()0h x <所以当时,,函数单调递增,01x <<-()0g x '>()e ln(1)xg x x x =+-所以,即,所以(0.1)(0)0g g >=0.10.1e ln 0.9>-a c >故选:C.8. 已知正四棱锥的侧棱长为l ,其各顶点都在同一球面上.若该球的体积为,且36π,则该正四棱锥体积的取值范围是()3l ≤≤A. B. C. D. 8118,4⎡⎤⎢⎥⎣⎦2781,44⎡⎤⎢⎥⎣⎦2764,43⎡⎤⎢⎥⎣⎦[18,27]【答案】C【分析】设正四棱锥的高为,由球的截面性质列方程求出正四棱锥的底面边长与高的关系,h 由此确定正四棱锥体积的取值范围.【详解】∵球的体积为,所以球的半径,36π3R =设正四棱锥的底面边长为,高为,2a h 则,,2222l a h =+22232(3)a h =+-所以,26h l =2222a l h =-所以正四棱锥的体积,42622411214()=333366936l l l V Sh a h l l ⎛⎫==⨯⨯=⨯-⨯- ⎪⎝⎭所以,5233112449696l l V l l ⎛⎫⎛⎫-'=-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭当,当,3l ≤≤0V '>l <≤0V '<所以当时,正四棱锥的体积取最大值,最大值为,l =V 643又时,,,3l =274V =l =814V =所以正四棱锥的体积的最小值为,V 274所以该正四棱锥体积的取值范围是.276443⎡⎤⎢⎥⎣⎦,故选:C.二、不定项选择题9. 已知正方体,则()1111ABCD A B C D -A. 直线与所成的角为 B. 直线与所成的角为1BC 1DA 90︒1BC 1CA 90︒C. 直线与平面所成的角为 D. 直线与平面ABCD 所成的角为1BC 11BB D D 45︒1BC 45︒【答案】ABD【分析】数形结合,依次对所给选项进行判断即可.【详解】如图,连接、,因为,所以直线与所成的角即为直线与1B C 1BC 11//DA B C 1BC 1B C 1BC 所成的角,1DA 因为四边形为正方形,则,故直线与所成的角为,A 正确;11BB C C 1B C ⊥1BC 1BC 1DA 90︒连接,因为平面,平面,则,1AC 11A B ⊥11BB C C 1BC ⊂11BB C C 111A B BC ⊥因为,,所以平面,1B C ⊥1BC 1111A B B C B = 1BC ⊥11A B C 又平面,所以,故B 正确;1AC ⊂11A B C 11BC CA ⊥连接,设,连接,11A C 1111A C B D O = BO 因为平面,平面,则,1BB ⊥1111D C B A 1C O ⊂1111D C B A 11C O B B ⊥因为,,所以平面,111C O B D ⊥1111B D B B B ⋂=1C O ⊥11BB D D 所以为直线与平面所成的角,1C BO ∠1BC 11BB D D设正方体棱长为,则,,11C O =1BC =1111sin 2C O C BO BC ∠==所以,直线与平面所成的角为,故C 错误;1BC 11BB D D 30 因为平面,所以为直线与平面所成的角,易得,1C C ⊥ABCD 1C BC ∠1BC ABCD 145C BC ∠=故D 正确.故选:ABD10. 已知函数,则()3()1f x x x =-+A. 有两个极值点 B. 有三个零点()f x ()f x C. 点是曲线的对称中心 D. 直线是曲线的切线(0,1)()y f x =2y x =()y f x =【答案】AC【分析】利用极值点的定义可判断A ,结合的单调性、极值可判断B ,利用平移可判断()f x C ;利用导数的几何意义判断D.【详解】由题,,令得或()231f x x '=-()0f x '>x >x <令得,()0f x '<x <<所以在上单调递减,在,上单调递增,()fx ((,-∞)+∞所以是极值点,故A 正确;x =因,,,(10f =>10f =->()250f -=-<所以,函数在上有一个零点,()f x,⎛-∞ ⎝当时,,即函数在上无零点,x≥()0f x f ≥>()f x ⎫∞⎪⎪⎭+综上所述,函数有一个零点,故B 错误;()f x 令,该函数的定义域为,,3()h x x x =-R ()()()()33h x x x x x h x -=---=-+=-则是奇函数,是的对称中心,()h x (0,0)()h x将的图象向上移动一个单位得到的图象,()h x ()f x 所以点是曲线的对称中心,故C 正确;(0,1)()y f x =令,可得,又,()2312f x x '=-=1x =±()(1)11f f =-=当切点为时,切线方程为,当切点为时,切线方程为,(1,1)21y x =-(1,1)-23y x =+故D 错误.故选:AC .11. 已知O 为坐标原点,点在抛物线上,过点的直线交C 于(1,1)A 2:2(0)C x py p =>(0,1)B -P ,Q 两点,则()A. C 的准线为B. 直线AB 与C 相切1y =-C. D. 2|OP OQ OA ⋅>2||||||BP BQ BA ⋅>【答案】BCD【分析】求出抛物线方程可判断A ,联立AB 与抛物线的方程求交点可判断B ,利用距离公式及弦长公式可判断C 、D.【详解】将点的代入抛物线方程得,所以抛物线方程为,故准线方程为A 12p =2x y =,A 错误;14y =-,所以直线的方程为,1(1)210AB k --==-AB 21y x =-联立,可得,解得,故B 正确;221y x x y=-⎧⎨=⎩2210x x -+=1x =设过的直线为,若直线与轴重合,则直线与抛物线只有一个交点,B l l y l C 所以,直线的斜率存在,设其方程为,,l 1y kx =-1122(,),(,)P x y Q x y 联立,得,21y kx x y=-⎧⎨=⎩210x kx -+=所以,所以或,,21212Δ401k x x k x x ⎧=->⎪+=⎨⎪=⎩2k >2k <-21212()1y y x x ==又,||OP ==||OQ ==所以,故C 正确;2||||||2||OP OQ k OA ⋅===>=因为,,1||||BP x =2||||BQ x =所以,而,故D 正确.2212||||(1)||15BP BQ k x x k ⋅=+=+>2||5BA =故选:BCD 12. 已知函数及其导函数的定义域均为,记,若,()f x ()'f x R ()()g x f x '=322f x ⎛⎫- ⎪⎝⎭(2)g x +均为偶函数,则()A. B. C. D. (0)0f =102g ⎛⎫-= ⎪⎝⎭(1)(4)f f -=(1)(2)g g -=【答案】BC【分析】转化题设条件为函数的对称性,结合原函数与导函数图象的关系,根据函数的性质逐项判断即可得解.【详解】因为,均为偶函数,322f x ⎛⎫- ⎪⎝⎭(2)g x +所以即,,332222f x f x ⎛⎫⎛⎫-=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭3322f x f x ⎛⎫⎛⎫-=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭(2)(2)g x g x +=-所以,,则,故C 正确;()()3f x f x -=(4)()g x g x -=(1)(4)f f -=函数,的图象分别关于直线对称,()f x ()g x 3,22xx ==又,且函数可导,()()g x f x '=()f x 所以,()()30,32g g x g x ⎛⎫=-=- ⎪⎝⎭所以,所以,()(4)()3g x g x g x -==--()(2)(1)g x g x g x +=-+=所以,,故B 正确,D 错误;13022g g ⎛⎫⎛⎫-== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭()()()112g g g -==-若函数满足题设条件,则函数(C 为常数)也满足题设条件,所以无法确定()f x ()f x C +()f x 的函数值,故A 错误.故选:BC.三、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分.13. 的展开式中的系数为________________(用数字作答).81()y x y x ⎛⎫-+ ⎪⎝⎭26x y 【答案】-28【分析】可化为,结合二项式展开式的通项公式求解.()81y x y x ⎛⎫-+ ⎪⎝⎭()()88y x y x y x +-+【详解】因为,()()()8881=y y x y x y x y x x ⎛⎫-++-+ ⎪⎝⎭所以的展开式中含的项为,()81y x y x ⎛⎫-+ ⎪⎝⎭26x y 6265352688C 28y x y C x y x y x -=-的展开式中的系数为-28()81y x y x ⎛⎫-+ ⎪⎝⎭26x y 故答案为:-2814. 写出与圆和都相切的一条直线的方程________________.221x y +=22(3)(4)16x y -+-=【答案】或或3544y x =-+7252424y x =-1x =-【分析】先判断两圆位置关系,分情况讨论即可.【详解】圆的圆心为,半径为,圆的圆心为,221x y +=()0,0O 122(3)(4)16x y -+-=1O (3,4)半径为,4,等于两圆半径之和,故两圆外切,5=如图,当切线为l 时,因为,所以,设方程为143OO k =34l k =-3(0)4y x t t =-+>O 到l 的距离,解得,所以l 的方程为,1d ==54t =3544y x =-+当切线为m 时,设直线方程为,其中,,0kx y p ++=0p>0k <,解得,14⎧=⎪⎪7242524k p ⎧=-⎪⎪⎨⎪=⎪⎩7252424y x =-当切线为n 时,易知切线方程为,1x =-故答案为:或或.3544y x =-+7252424y x =-1x =-15. 若曲线有两条过坐标原点的切线,则a 的取值范围是________________.()e xy x a =+【答案】()(),40,∞∞--⋃+【分析】设出切点横坐标,利用导数的几何意义求得切线方程,根据切线经过原点得到关于0x 的方程,根据此方程应有两个不同的实数根,求得的取值范围.0x a 【详解】∵,∴,()e x y x a =+(1)e xy x a '=++设切点为,则,切线斜率,()00,x y ()000e x y x a =+()001e x k x a =++切线方程为:,()()()00000e 1e x x y x a x a x x -+=++-∵切线过原点,∴,()()()00000e 1e x x x a x a x -+=++-整理得:,2000x ax a +-=∵切线有两条,∴,解得或,240a a =+> 4a <-0a >∴的取值范围是,a ()(),40,∞∞--⋃+故答案为:()(),40,∞∞--⋃+16. 已知椭圆,C 的上顶点为A ,两个焦点为,,离心率为.过2222:1(0)x y C a b a b+=>>1F 2F 12且垂直于的直线与C 交于D ,E 两点,,则的周长是1F 2AF ||6DE =ADE ________________.【答案】13【分析】利用离心率得到椭圆的方程为,根据离心率得到222222213412043x y x y c c c+=+-=,即直线的斜率,进而利用直线的垂直关系得到直线的斜率,写出直线的方程:2AF DE DE,代入椭圆方程,整理化简得到:,利用x c =-22234120x y c +-=221390y c --=弦长公式求得,得,根据对称性将的周长转化为的周长,利用138c =1324a c ==ADE 2F DE △椭圆的定义得到周长为.413a =【详解】∵椭圆的离心率为,∴,∴,∴椭圆的方程为12c e a ==2a c =22223b a c c =-=,不妨设左焦点为,右焦点为,如图所示,∵222222213412043x y x y c c c+=+-=,即1F 2F ,∴,∴为正三角形,∵过且垂直于的直222AF a OF c a c ===,,23AF O π∠=12AF F △1F 2AF线与C 交于D ,E 两点,为线段的垂直平分线,∴直线斜率倒数为DE 2AF DE直线的方程:,代入椭圆方程,整理化简得到:DE x c =-22234120x y c +-=,221390y c --=判别式,()22224139616c c =+⨯⨯=⨯⨯∴,22264613cCD y =-==⨯⨯⨯=∴ , 得, 138c =1324a c ==∵为线段的垂直平分线,根据对称性,,∴的周长等于DE 2AF 22AD DF AE EF ==,ADE 的周长,利用椭圆的定义得到周长为2F DE △2F DE △.222211*********DF EF DE DF EF DF EF DF DF EF EF a a a ++=+++=+++=+==故答案为:13.四、解答题本题共6小题,共70分.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.17. 记为数列的前n 项和,已知是公差为的等差数列.n S {}n a 11,n n S a a ⎧⎫=⎨⎬⎩⎭13(1)求的通项公式;{}n a (2)证明:.121112na a a +++< 【答案】(1)()12n n n a +=(2)见解析【分析】(1)利用等差数列的通项公式求得,得到,利()121133n nS n n a +=+-=()23n n n a S +=用和与项的关系得到当时,,进而得:,利2n ≥()()112133n n n n n n a n a a S S --++=-=-111n n a n a n -+=-用累乘法求得,检验对于也成立,得到的通项公式;()12n n n a +=1n ={}n a ()12n n n a +=(2)由(1)的结论,利用裂项求和法得到,进而证得.121111211n a a a n ⎛⎫+++=- ⎪+⎝⎭【小问1详解】∵,∴,∴,11a =111S a ==111S a =又∵是公差为的等差数列,n n S a ⎧⎫⎨⎬⎩⎭13∴,∴,()121133n nS n n a +=+-=()23nn n a S +=∴当时,,2n ≥()1113n n n a S --+=∴,()()112133n n n n n n a n a a S S --++=-=-整理得:,()()111n n n a n a --=+即,111n n a n a n -+=-∴31211221n n n n n a a a a a a a a a a ---=⨯⨯⨯⋯⨯⨯,()1341123212n n n n n n ++=⨯⨯⨯⋯⨯⨯=--显然对于也成立,1n =∴的通项公式;{}n a ()12n n n a +=【小问2详解】()12112,11n a n n n n ⎛⎫==- ⎪++⎝⎭∴12111n a a a +++ 1111112121222311n n n ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=-+-+-=-< ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥++⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦ 18. 记的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c ,已知.ABC cos sin 21sin 1cos2A BA B=++(1)若,求B ;23C π=(2)求的最小值.222a b c +【答案】(1);π6(2).5-【分析】(1)根据二倍角公式以及两角差的余弦公式可将化成cos sin 21sin 1cos2A BA B=++,再结合,即可求出;()cos sin A B B +=π02B <<(2)由(1)知,,,再利用正弦定理以及二倍角公式将化成π2C B =+π22A B =-222a b c +,然后利用基本不等式即可解出.2224cos 5cos B B+-【小问1详解】因为,即2cos sin 22sin cos sin 1sin 1cos 22cos cos A B B B BA B B B===++,()1sin cos cos sin sin cos cos 2B A B A B A BC =-=+=-=而,所以;π02B <<π6B =【小问2详解】由(1)知,,所以,sin cos 0B C =->πππ,022C B <<<<而,πsin cos sin 2B C C ⎛⎫=-=- ⎪⎝⎭所以,即有.π2C B =+π22A B =-所以222222222sin sin cos 21cos sin cos a b A B B B c C B+++-==.()2222222cos 11cos 24cos 555cos cos B BB BB-+-==+-≥-=-当且仅当的最小值为.2cos B =222a b c +5-19. 如图,直三棱柱的体积为4,的面积为.111ABC A B C -1A BC(1)求A 到平面的距离;1A BC (2)设D 为的中点,,平面平面,求二面角的正弦1AC 1AA AB =1A BC ⊥11ABB A A BD C --值.【答案】(1)(2【分析】(1)由等体积法运算即可得解;(2)由面面垂直的性质及判定可得平面,建立空间直角坐标系,利用空间向量BC ⊥11ABB A 法即可得解.【小问1详解】在直三棱柱中,设点A 到平面的距离为h ,111ABC A B C -1A BC则,111111111143333A A BC A A ABC A ABC A B BC C C B V S h V S A A V ---=⋅===⋅==解得,h =所以点A 到平面;1A BC 【小问2详解】取的中点E ,连接AE ,如图,因为,所以,1A B 1AA AB =1AE A B ⊥又平面平面,平面平面,1A BC ⊥11ABB A 1A BC 111ABB A A B =且平面,所以平面,AE ⊂11ABB A AE ⊥1A BC 在直三棱柱中,平面,111ABC A B C -1BB ⊥ABC由平面,平面可得,,BC ⊂1A BC BC ⊂ABC AE BC ⊥1BB BC ⊥又平面且相交,所以平面,1,AE BB ⊂11ABB A BC ⊥11ABB A 所以两两垂直,以B 为原点,建立空间直角坐标系,如图,1,,BC BABB 由(1)得,,AE =12AA AB ==1A B =2BC =则,所以的中点,()()()()10,2,0,0,2,2,0,0,0,2,0,0A A B C 1AC ()1,1,1D 则,,()1,1,1BD = ()()0,2,0,2,0,0BA BC ==设平面的一个法向量,则,ABD (),,m x y z = 020m BD x y z m BA y ⎧⋅=++=⎪⎨⋅==⎪⎩ 可取,()1,0,1m =-设平面的一个法向量,则,BDC (),,n a b c = 020m BD a b c m BC a ⎧⋅=++=⎪⎨⋅==⎪⎩ 可取,()0,1,1n =-r则,1cos ,2m n m n m n⋅===⋅所以二面角.A BD C --=20. 一医疗团队为研究某地的一种地方性疾病与当地居民的卫生习惯(卫生习惯分为良好和不够良好两类)的关系,在已患该疾病的病例中随机调查了100例(称为病例组),同时在未患该疾病的人群中随机调查了100人(称为对照组),得到如下数据:不够良好良好病例组4060对照组1090(1)能否有99%的把握认为患该疾病群体与未患该疾病群体的卫生习惯有差异?(2)从该地的人群中任选一人,A 表示事件“选到的人卫生习惯不够良好”,B 表示事件“选到的人患有该疾病”.与的比值是卫生习惯不够良好对患该疾病风险程度的(|)(|)P B A P B A (|)(|)P B A P B A 一项度量指标,记该指标为R .(ⅰ)证明:;(|)(|)(|)(|)P A B P A B R P A B P A B =⋅(ⅱ)利用该调查数据,给出的估计值,并利用(ⅰ)的结果给出R 的估计(|),(|)P A B P A B 值.附,22()()()()()n ad bc K a b c d a c b d -=++++()2P K k ≥0.0500.0100.001k3.8416.63510.828【答案】(1)答案见解析(2)(i )证明见解析;(ii);6R =【分析】(1)由所给数据结合公式求出的值,将其与临界值比较大小,由此确定是否有99%2K 的把握认为患该疾病群体与未黄该疾病群体的卫生习惯有差异;(2)(i)根据定义结合条件概率公式即可完成证明;(ii)根据(i )结合已知数据求.R 【小问1详解】由已知,222()200(40906010)=24()()()()50150100100n ad bc K a b c d a c b d -⨯-⨯==++++⨯⨯⨯又,,2( 6.635)=0.01P K ≥24 6.635>所以有99%的把握认为患该疾病群体与未患该疾病群体的卫生习惯有差异.【小问2详解】(i)因为,(|)(|)()()()()=(|)(|)()()()()P B A P B A P AB P A P AB P A R P B A P B A P A P AB P A P AB =⋅⋅⋅⋅所以()()()()()()()()P AB P B P AB P B R P B P AB P B P AB =⋅⋅⋅所以,(|)(|)(|)(|)P A B P A B R P A B P A B =⋅(ii)由已知,,40(|)100P A B =10(|)100P A B =又,,60(|)100P A B =90(|)100P A B =所以(|)(|)=6(|)(|)P A B P A B R P A B P A B =⋅21. 已知点在双曲线上,直线l 交C 于P ,Q 两点,直线(2,1)A 2222:1(1)1x yC a a a -=>-,AP AQ 的斜率之和为0.(1)求l 的斜率;(2)若,求的面积.tan PAQ ∠=PAQ △【答案】(1);1-(2.【分析】(1)由点在双曲线上可求出,易知直线l 的斜率存在,设,(2,1)A a :l y kx m =+,再根据,即可解出l 的斜率;()()1122,,,P x y Q x y 0AP BP k k +=(2)根据直线的斜率之和为0可知直线的倾斜角互补,再根据,AP AQ ,AP AQ即可求出直线的斜率,再分别联立直线与双曲线方程求出点tan PAQ ∠=,AP AQ ,AP AQ 的坐标,即可得到直线的方程以及的长,由点到直线的距离公式求出点到直线,P Q PQ PQ A PQ 的距离,即可得出的面积.PAQ △【小问1详解】因为点在双曲线上,所以,解得,即双曲线(2,1)A 2222:1(1)1x yC a a a -=>-224111a a -=-22a =22:12x C y -=易知直线l 的斜率存在,设,,:l y kx m =+()()1122,,,P x y Q x y 联立可得,,2212y kx m x y =+⎧⎪⎨-=⎪⎩()222124220k x mkx m ----=所以,,.2121222422,2121mk m x x x x k k ++=-=--()()22222216422210120m k m k m k ∆=++->⇒-+>所以由可得,,0AP BP k k +=212111022y y x x --+=--即,()()()()122121210x kx m x kx m -+-+-+-=即,()()()1212212410kx x m k x x m +--+--=所以,()()2222242124102121m mk k m k m k k +⎛⎫⨯+-----= ⎪--⎝⎭化简得,,即,()2844410k k m k +-++=()()1210k k m +-+=所以或,1k =-12m k =-当时,直线过点,与题意不符,舍去,12m k =-():21l y kx m k x =+=-+()2,1A 故.1k =-【小问2详解】不妨设直线的倾斜角为,因为,所以,,PA PB (),αβαβ<0AP BP k k +=παβ+=因为,所以,即,tan PAQ ∠=()tan βα-=tan 2α=-,解得,2tan 0αα-=tan α=于是,直线,直线,):21PA y x =-+):21PB y x =-+联立可得,,)222112y x x y ⎧=-+⎪⎨-=⎪⎩(23211002x x +-+-=因为方程有一个根为,所以,,2P x =P y =同理可得,Q x =Q y =所以,,5:03PQ x y +-=163PQ =点到直线的距离,A PQ d故的面积为.PAQ △11623⨯=22. 已知函数和有相同的最小值.()xf x e ax =-()lng x ax x =-(1)求a ;(2)证明:存在直线,其与两条曲线和共有三个不同的交点,并且从左y b =()y f x =()y g x =到右的三个交点的横坐标成等差数列.【答案】(1)1a =(2)见解析【分析】(1)根据导数可得函数的单调性,从而可得相应的最小值,根据最小值相等可求a.注意分类讨论.(2)根据(1)可得当时,的解的个数、的解的个数均为2,构建新1b >e x x b -=ln x x b -=函数,利用导数可得该函数只有一个零点且可得的大小关系,()e ln 2xh x x x =+-()(),f x g x 根据存在直线与曲线、有三个不同的交点可得的取值,再根据两类y b =()y f x =()y g x =b 方程的根的关系可证明三根成等差数列.【小问1详解】的定义域为,而,()e x f x ax =-R ()e '=-x f x a 若,则,此时无最小值,故.0a ≤()0f x '>()f x 0a >的定义域为,而.()ln g x ax x =-()0,+∞11()ax g x a x x'-=-=当时,,故在上为减函数,ln x a <()0f x '<()f x (),ln a -∞当时,,故在上为增函数,ln x a >()0f x '>()f x ()ln ,a +∞故.()min ()ln ln f x f a a a a ==-当时,,故在上为减函数,10x a <<()0g x '<()g x 10,a ⎛⎫ ⎪⎝⎭当时,,故在上为增函数,1x a >()0g x '>()g x 1,a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭故.min 11()1ln g x g a a ⎛⎫==- ⎪⎝⎭因为和有相同的最小值,()e x f x ax =-()ln g x ax x =-故,整理得到,其中,11ln ln a a a a -=-1ln 1a a a-=+0a >设,则,()1ln ,01a g a a a a -=->+()()()222211011a g a a a a a --'=-=≤++故为上的减函数,而,()g a ()0,+∞()10g =故的唯一解为,故的解为.()0g a =1a =1ln 1a a a -=+1a =综上,.1a =【小问2详解】由(1)可得和的最小值为.e ()x x f x =-()ln g x x x =-11ln11ln 11-=-=当时,考虑的解的个数、的解的个数.1b >e x x b -=ln x x b -=设,,()e x S x x b =--()e 1x S x '=-当时,,当时,,0x <()0S x '<0x >()0S x '>故在上为减函数,在上为增函数,()S x (),0-∞()0,+∞所以,()()min 010S x S b ==-<而,,()e 0b S b --=>()e 2b S b b =-设,其中,则,()e 2b u b b =-1b >()e 20b u b '=->故在上为增函数,故,()u b ()1,+∞()()1e 20u b u >=->故,故有两个不同的零点,即的解的个数为2.()0S b >()e x S x x b =--e x x b -=设,,()ln T x x x b =--()1x T x x-'=当时,,当时,,01x <<()0T x ¢<1x >()0T x '>故在上为减函数,在上为增函数,()T x ()0,1()1,+∞所以,()()min 110T x T b ==-<而,,()e e 0b b T --=>()e e 20b b T b =->有两个不同的零点即的解的个数为2.()ln T x x x b =--ln x x b -=当,由(1)讨论可得、仅有一个零点,1b =ln x x b -=e x x b -=当时,由(1)讨论可得、均无零点,1b <ln x x b -=e x x b -=故若存在直线与曲线、有三个不同的交点,y b =()y f x =()y g x =则.1b >设,其中,故,()e ln 2x h x x x =+-0x >1()e 2x h x x'=+-设,,则,()e 1x s x x =--0x >()e 10x s x '=->故在上为增函数,故即,()s x ()0,+∞()()00s x s >=e 1x x >+所以,所以在上为增函数,1()1210h x x x'>+-≥->()h x ()0,+∞而,,(1)e 20h =->31e 333122()e 3e 30e e eh =--<--<故在上有且只有一个零点,且:()h x ()0,+∞0x 0311ex <<当时,即即,00x x <<()0h x <e ln x x x x -<-()()f x g x <当时,即即,0x x >()0h x >e ln x x x x ->-()()f x g x >因此若存在直线与曲线、有三个不同的交点,y b =()y f x =()y g x =故,()()001b f x g x ==>此时有两个不同的零点,e x x b -=1010,(0)x x x x <<此时有两个不同的零点,ln x x b -=0404,(01)x x x x <<<故,,,11e x x b -=00e x x b -=44ln 0x x b --=00ln 0x x b --=所以即即,44ln x b x -=44e x b x -=()44e 0x b x b b ----=故为方程的解,同理也为方程的解4x b -e x x b -=0x b -e x x b -=又可化为即即,11e x x b -=11e x x b =+()11ln 0x x b -+=()()11ln 0x b x b b +-+-=故为方程的解,同理也为方程的解,1x b +ln x x b -=0x b +ln x x b -=所以,而,{}{}1004,,x x x b x b =--1b >故即.0410x x b x x b =-⎧⎨=-⎩1402x x x +=。