高考大题——解 析 几 何
- 格式:ppt
- 大小:676.00 KB
- 文档页数:26
㊀㊀㊀㊀㊀数学学习与研究㊀2023 07立足解析几何本质教学立足解析几何本质教学㊀㊀㊀ 2021年北京高考第20题的思考Һ王㊀娜㊀(北京市八一学校,北京㊀100080)㊀㊀ʌ摘要ɔ解析几何综合问题是高中数学的重点内容,主要考查的是用代数方法来解决几何问题,也是学生学习的难点内容.文章以2021年北京市高考第20题为例,谈在课堂教学中如何引导学生从解析几何本质的角度解决解析几何综合问题,用以突破解析几何教学中的难点,培养学生的核心素养.ʌ关键词ɔ解析几何;几何特征;代数形式解析几何是数学发展过程中的标志性成果,是微积分创立的基础.平面解析几何部分隶属 几何与代数 单元,是高中数学课程的主线之一.几何与代数的主要内容是用数㊁代数式㊁向量研究几何图形,在解析几何的学习中主要是运用代数式运算㊁向量运算研究圆锥曲线的几何特征㊁位置关系和度量关系.所以我们可以从三个角度来把握几何与代数的主线:第一,整体把握几何图形研究对象,将平面解析几何的重点放在对直线㊁圆㊁椭圆㊁双曲线㊁抛物线的几何特征的认识上.对平面解析几何的研究的顺序都是先研究单个几何对象,而后研究几何对象之间的关系.比如对圆的方程的研究就是先研究直线的方程㊁圆的方程,而后利用直线的方程㊁圆的方程研究直线和圆㊁圆与圆的位置关系.第二,整体把握几何图形研究的基本思想方法.解析几何的研究方法主要是坐标法,即通过动点运动的轨迹抽象出图形的几何特征,分析几何特征,再将几何特征在直角坐标系中进行优化,结合具体问题建立合适的坐标系,用代数语言刻画这些几何特征与问题,借助几何图形的特点,通过将几何特征转化为对应代数形式,对代数形式进行几何解释,逐步形成解决问题的思维路径,最终用代数形式的结果进行几何解释,从而解决问题.第三,整体把握代数基础,包括数的运算㊁代数式运算㊁向量运算,以及一些隐形运算.平面解析几何主要涉及的是代数运算,教师教学时要关注的是帮助学生在学习的过程中理解运算对象,掌握运算法则,探究运算思路,选择运算方法.一㊁试题回顾已知椭圆E:x2a2+y2b2=1(a>b>0)过点A(0,-2),以四个顶点围成的四边形面积为45.(Ⅰ)求椭圆E的标准方程;(Ⅱ)过点P(0,-3)的直线l斜率为k,交椭圆E于不同的两点B,C,直线AB,AC交y=-3于点M,N,若PM+PNɤ15,求k的取值范围.解答㊀(Ⅰ)由题意可知,b=2,2ab=45,ʑa=5,b=2,ʑ椭圆E的标准方程为x25+y24=1.(Ⅱ)设直线BC:y+3=kx,Bx1,y1(),C(x2,y2),联立方程y+3=kx,x25+y24=1,{整理得(4+5k2)x2-30kx+25=0.ȵ直线l交椭圆E于不同的两点B,C,ʑΔ=(-30k)2-4ˑ(4+5k2)ˑ25>0,解得k2>1,即k>1或k<-1.此时,x1+x2=30k4+5k2,x1x2=254+5k2.设直线AB为:y+2=y1+2x1x,令y=-3,则xM=-x1y1+2,ʑM-x1y1+2,-3æèçöø÷,同理,直线AC为:y+2=y2+2x2x,令y=-3,则xN=-x2y2+2,ʑN-x2y2+2,-3æèçöø÷.由题设得y1+2>0,y2+2>0,x1x2>0,ʑxMxN=-x1y1+2æèçöø÷-x2y2+2æèçöø÷>0,ʑ点M,N位于y轴同侧.ʑPM+PN=-x1y1+2+-x2y2+2=x1y1+2+x2y2+2=x1y2+x2y1+2(x1+x2)(y1+2)(y2+2)㊀㊀㊀㊀数学学习与研究㊀2023 07=2kx1x2-(x1+x2)(kx1-1)(kx2-1)=2kx1x2-(x1+x2)k2x1x2-k(x1+x2)+1=2k254+5k2-30k4+5k2k2254+5k2-k30k4+5k2+1=20k4=5kɤ15,ʑkɤ3,即-3ɤkɤ3,综上,k的取值范围为[-3,-1)ɣ(1,3].二㊁试题教学过程从知识层面来看,题目考查的是椭圆和直线的位置关系,因此教师在教学过程中要用问题引导学生认识椭圆和直线以及位置关系的几何特征,帮助学生逐步将几何特征转化为代数形式,再利用代数形式的结果进行几何解释.对于题目的解决,教师可以设置如下问题.问题1:求椭圆方程需要知道哪些量?这些量有哪些几何特征?设计意图:让学生认识到椭圆曲线几何特征和椭圆方程代数表示的对应关系,体会方程和曲线之间的几何特征和代数形式的对应关系.从本题来说,通过对椭圆的几何特征的认识,学生可以意识到求出a,b,c中的两个量即可求出椭圆方程.在利用代数方法解决问题的过程中,需要两个方程来解决问题.a,b,c在椭圆曲线上都有具体的几何特征,学生在曲线的方程和方程的曲线的对应中,可以发现点A(0,-2)即为短轴的端点,而另一个方程的找寻过程就是对 以四个顶点围成的四边形面积为45 的代数化过程,同样通过椭圆中a,b的几何特征的解释,就可以得到代数化的式子:2ab=45.通过对椭圆方程中的a,b的几何特征和代数形式的对应关系的认识,学生可以顺利解决求椭圆方程的问题.问题2:经过点P(0,-3)的直线l斜率为k,如何用代数形式表示?直线有哪些特征?能得到哪些几何结论?如何用代数形式表示?设计意图:通过对直线方程的几何特征和代数形式的认识,引导学生将几何特征转化为代数形式,利用代数结论解释几何图形的性质.具体来说,学生通过对不同形式的直线方程的几何特征的认识,选择利用点斜式写出直线BC的方程y+3=kx,通过分析题目中直线的几何特征发现直线BC的斜率一定存在,说明B,C两点不能与椭圆的上㊁下顶点重合,同时可以发现直线BC在绕着点P(0,-3)旋转的过程中,在与椭圆有两个交点B,C的情况下,其斜率k是有限制的,从而利用椭圆方程与直线方程联立求得k成立的取值范围.相应的代数表达的过程为:联立方程y+3=kx,x25+y24=1,{整理得(4+5k2)x2-30kx+25=0.ȵ直线l交椭圆E于不同的两点B,C,ʑΔ=(-30k)2-4ˑ(4+5k2)ˑ25>0,解得k2>1,即k>1或k<-1.问题3:对于 直线AB,AC交y=-3于点M,N 你能找出点M,N的位置吗?具有有哪些几何特征?如何用代数形式表示?设计意图:通过引导学生利用图形表示直线方程,帮助学生将题目中点M,N的几何特征转化为代数形式,即将点M,N代数化.本题中,通过画图,学生直观地看到点M,N的位置位于y轴同侧,而且点M,N在y轴左右两侧的情况是对称的.对于 点M,N的位置位于y轴同侧 的代数形式是点M,N的横坐标乘积大于零,那么点M,N如何表示呢?教师引导学生设出点Bx1,y1(),C(x2,y2),利用点B,C的坐标表示点M,N的坐标,相应的过程是:设Bx1,y1(),C(x2,y2),设直线AB为:y+2=y1+2x1x,令y=-3,则xM=-x1y1+2,ʑM-x1y1+2,-3æèçöø÷,同理,直线AC为:y+2=y2+2x2x,令y=-3,则xN=-x2y2+2,ʑN-x2y2+2,-3æèçöø÷.由题设得y1+2>0,y2+2>0,x1x2>0,ʑxMxN=-x1y1+2æèçöø÷-x2y2+2æèçöø÷>0,ʑ点M,N位于y轴同侧.需要说明的是,对于xMxN>0这个不等式,教师要引导学生进行几何解释:对于 点M,N在y轴左右两侧的情况是对称的 的代数解释是求出的斜率k的取值范围也是关于y轴对称的,这也为后继求斜率k的取值范围提供了一定的参考.问题4: PM+PNɤ15 具有哪些几何特征?可㊀㊀㊀㊀㊀数学学习与研究㊀2023 07以转化为其他的几何特征吗?如何用代数形式表示?设计意图:通过问题引导学生从几何图形上找寻几何特征,并进行相应的转化,从而得到代数形式.具体来说,学生会通过画图找到PM,PN的具体位置,并尝试对两条线段的和小于等于15进行其他的几何形式的转换,但是相应的转化都没有得到比表示出PM,PN线段的长度后直接相加更简单的几何特征.但是这一步是不可缺少的,几何特征的互相转化,转化的过程若能化繁为简,则对应的代数形式的表示也会变得简单,计算量也会相应减少.比较典型的是肖海英的‘新高考背景下的解析几何问题解题策略探究 以2021年高考数学新高考卷Ⅰ第21题为例“中2021年高考数学新高考卷Ⅰ第21题的解法3就是对几何特征的转化.相应的过程为:PM+PN=-x1y1+2+-x2y2+2=x1y1+2+x2y2+2=x1y2+x2y1+2(x1+x2)(y1+2)(y2+2)=2kx1x2-(x1+x2)(kx1-1)(kx2-1)=2kx1x2-(x1+x2)k2x1x2-k(x1+x2)+1,到这里学生意识到需要求出x1+x2=30k4+5k2,x1x2=254+5k2才能解决问题,从而构造了关于斜率k的不等式kɤ3,求出了-3ɤkɤ3,将这个结果与判别式Δ=(-30k)2-4ˑ(4+5k2)ˑ25>0的解集取交集,即可求出斜率k的取值范围.三㊁教学反思解析几何的产生是为了使直观形象的 形 能借助抽象精准的 数 进行计算,其源头是坐标平面上的点与有序数对的一一对应.解析几何的教学也要遵循这样的原则,教师要让学生分析每一个几何特征,引导学生将几何特征化繁为简地表示为代数形式,在几何特征和代数形式互相转化的过程中,发现几何图形的特征,逐渐形成解决问题的思维,再通过几何直观和代数运算的互相转化,得到结果,给出几何解释.比如,在解决上述问题的过程中,教师通过问题让学生先分析单个几何对象的几何特征,即分析直线㊁椭圆的几何特征,而后分析几何对象之间的几何特征,即直线和椭圆交点的几何特征,引导学生将这些几何特征转化为代数形式.可以发现,解决问题的过程并没有按照所谓的套路 将直线方程和曲线方程联立,然后表示出判别式㊁两根和㊁两根积 ,而是根据几何特征代数化的需求逐步实现的.在完成了前述四个问题的过程中,学生就可以整理出解决问题的思维路径,进行几何直观和代数运算的转化,得到代数运算结果,并对应了几何解释.同时,对于几何特征的分析要全面,比如 点M,N在y轴左右两侧的情况是对称的 在结果中也是有体现的,也是验证结果是否正确的依据.总之,在解析几何的教学过程中,教师所谓的通性通法应该处处体现的是解析几何本质.教师如果在教学中让学生理解几何特征和代数形式,并在研究问题的过程中不断加深理解,就能让学生在解决解析几何问题的过程中有法可依,增强解决问题的信心,同时在解决问题的过程中逐步培养学生的数形结合㊁化归转化等意识,最终培养学生的核心素养.结束语数学学科教学的根本任务是发展学生的思维,数学核心素养说到底就是学生在面对没见过的问题的时候如何想到解决的方法.因此,教师要引导学生从基本概念㊁基本原理及其联系性出发思考和解决问题.在数学教学中,教师要关注数学学科本质的教学,让学生体会数学学习的目标不仅在于数学概念㊁数学定理的积累,更在于形成这些概念和定理背后蕴含的一般观念㊁一般方法和思维过程,真正提升学生的数学素养.ʌ参考文献ɔ[1]中华人民共和国教育部.普通高中数学课程标准(2017年版2020年修订)[M].北京:人民教育出版社,2020.[2]王尚志,吕世虎,胡凤娟.普通高中数学课程标准(2017年版2020年修订)教师指导:数学[M].上海:上海教育出版社,2020.[3]李昌官.为发展学科一般观念而教 兼谈解析几何复习起始课教学[J].数学通报,2019,58(09):11-15.[4]章建跃.第三章圆锥曲线的方程教材介绍与教学建议[J].中学数学教学参考,2021(01):8-16.[5]肖海英.新高考背景下的解析几何问题解题策略探究 以2021年高考数学新高考卷Ⅰ第21题为例[J].中学数学教学参考,2021(28):67-69.。
2022年高考数学试题分项版—解析几何(解析版)一、选择题1.(2022·全国Ⅰ文,10)双曲线C:-=1(a>0,b>0)的一条渐近线的倾斜角为130°,则C的离心率为()A.2in40°B.2co40°C.D.答案D解析由题意可得-=tan130°,所以e=====.2.(2022·全国Ⅰ文,12)已知椭圆C的焦点为F1(-1,0),F2(1,0),过F2的直线与C交于A,B两点.若|AF2|=2|F2B|,|AB|=|BF1|,则C的方程为()A.+y2=1C.+=1答案B解析由题意设椭圆的方程为+=1(a>b>0),连接F1A,令|F2B|=m,则|AF2|=2m,|BF1|=3m.由椭圆的定义知,4m=2a,得m=,故|F2A|=a=|F1A|,则点A为椭圆C的上顶点或B.+=1D.+=1下顶点.令∠OAF2=θ(O为坐标原点),则inθ==.在等腰三角形ABF1中,co2θ==,因为co2θ=1-2in2θ,所以=1-22,得a2=3.又c2=1,所以b2=a2-c2=2,椭圆C的方程为+=1,故选B.3.(2022·全国Ⅱ文,9)若抛物线y2=2p某(p>0)的焦点是椭圆+=1的一个焦点,则p等于()A.2B.3C.4D.8答案D解析由题意知,抛物线的焦点坐标为,椭圆的焦点坐标为(±,0),所以=,解得p=8,故选D.4.(2022·全国Ⅱ文,12)设F为双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右焦点,O为坐标原点,以OF为直径的圆与圆某2+y2=a2交于P,Q两点.若|PQ|=|OF|,则C的离心率为()A.B.C.2D.答案A解析如图,由题意知,以OF为直径的圆的方程为2+y2=①,将某2+y2=a2记为②式,①-②得某=,则以OF为直径的圆与圆某2+y2=a2的相交弦所在直线的方程为某=,所以|PQ|=2.由|PQ|=|OF|,得2=c,整理得c4-4a2c2+4a4=0,即e4-4e2+4=0,解得e=,故选A.5.(2022·全国Ⅲ文,10)已知F是双曲线C:-=1的一个焦点,点P在C上,O为坐标原点.若|OP|=|OF|,则△OPF的面积为()A.B.C.D.答案B解析由F是双曲线-=1的一个焦点,知|OF|=3,所以|OP|=|OF|=3.不妨设点P在第一象限,P(某0,y0),某0>0,y0>0,则解得所以P,所以S△OPF=|OF|·y0=某3某=.6.(2022·北京文,5已知双曲线-y2=1(a>0)的离心率是,则a等于()A.B.4C.2D.答案D解析由双曲线方程-y2=1,得b2=1,∴c2=a2+1.∴5=e==2=1+.结合a>0,解得a=.27.(2022·天津文,6)已知抛物线y=4某的焦点为F,准线为l.若l与双曲线-=1(a>0,b>0)的两条渐近线分别交于点A和点B,且|AB|=4|OF|(O为原点),则双曲线的离心率为()A.B.C.2D.答案D解析由题意,可得F(1,0),直线l的方程为某=-1,双曲线的渐近线方程为y=±某.将某=-1代入y=±某,得y=±,所以点A,B的纵坐标的绝对值均为.由|AB|=4|OF|可得=4,即b=2a,b2=4a2,故双曲线的离心率e===.8.(2022·浙江,2)渐近线方程为某±y=0的双曲线的离心率是()A.C.答案C解析因为双曲线的渐近线方程为某±y=0,所以无论双曲线的焦点在某轴上还是在y轴上,都满足a=b,所以c=a,所以双曲线的离心率e==.9.(2022·全国Ⅰ理,10)已知椭圆C的焦点为F1(-1,0),F2(1,0),过F2的直线与C交于A,B两点.若|AF2|=2|F2B|,|AB|=|BF1|,则C的方程为()A.+y=1C.+=1答案B解析由题意设椭圆的方程为+=1(a>b>0),连接F1A,令|F2B|=m,则|AF2|=2m,|BF1|=3m.由椭圆的定义知,4m=2a,得m=,故|F2A|=a=|F1A|,则点A为椭圆C的上顶点或2B.1D.2B.+=1D.+=1下顶点.令∠OAF2=θ(O为坐标原点),则inθ==.在等腰三角形ABF1中,co2θ==,因为co2θ=1-2in2θ,所以=1-22,得a2=3.又c2=1,所以b2=a2-c2=2,椭圆C的方程为+=1,故选B.10.(2022·全国Ⅱ理,8)若抛物线y2=2p某(p>0)的焦点是椭圆+=1的一个焦点,则p等于()A.2B.3C.4D.8答案D解析由题意知,抛物线的焦点坐标为,椭圆的焦点坐标为(±,0),所以=,解得p=8,故选D.11.(2022·全国Ⅱ理,11)设F为双曲线C:-=1(a>0,b>0)的右焦点,O为坐标原点,以OF为直径的圆与圆某2+y2=a2交于P,Q两点.若|PQ|=|OF|,则C的离心率为()A.B.C.2D.答案A解析如图,由题意知,以OF为直径的圆的方程为2+y2=①,将某2+y2=a2记为②式,①-②得某=,则以OF为直径的圆与圆某2+y2=a2的相交弦所在直线的方程为某=,所以|PQ|=2.由|PQ|=|OF|,得2=c,整理得c4-4a2c2+4a4=0,即e4-4e2+4=0,解得e=,故选A.12.(2022·全国Ⅲ理,10)双曲线C:-=1的右焦点为F,点P在C 的一条渐近线上,O为坐标原点.若|PO|=|PF|,则△PFO的面积为()A.B.C.2D.3答案A解析不妨设点P在第一象限,根据题意可知c2=6,所以|OF|=.又tan∠POF==,所以等腰△POF的高h=某=,所以S△PFO=某某=.某2y2113.(2022·北京理,4)已知椭圆221(ab0)的离心率为,则() ab2A.a22b2B.3a24b2C.a2bD.3a4b【思路分析】由椭圆离心率及隐含条件a2b2c2得答案.c21a2b21c1【解析】:由题意,,得2,则,a4a24a24a24b2a2,即3a24b2.故选:B.【归纳与总结】本题考查椭圆的简单性质,熟记隐含条件是关键,是基础题.14.(2022·北京理,8)数学中有许多形状优美、寓意美好的曲线,曲线C:某2y21|某|y就是其中之一(如图).给出下列三个结论:①曲线C恰好经过6个整点(即横、纵坐标均为整数的点);②曲线C上任意一点到原点的距离都不超过2;③曲线C所围成的“心形”区域的面积小于3.其中,所有正确结论的序号是()A.①B.②C.①②D.①②③【思路分析】将某换成某方程不变,所以图形关于y轴对称,根据对称性讨论y轴右边的图形可得.【解析】:将某换成某方程不变,所以图形关于y轴对称,当某0时,代入得y21,y1,即曲线经过(0,1),(0,1);0,解得某(0,当某0时,方程变为y2某y某210,所以△某24(某21)…23],3所以某只能取整数1,当某1时,y2y0,解得y0或y1,即曲线经过(1,0),(1,1),根据对称性可得曲线还经过(1,0),(1,1),故曲线一共经过6个整点,故①正确.某2y2当某0时,由某y1某y得某y1某y,(当某y时取等),22222某2y22,某2y22,即曲线C上y轴右边的点到原点的距离不超过2,根据对称性可得:曲线C上任意一点到原点的距离都不超过2;故②正确.在某轴上图形面积大于矩形面积122,某轴下方的面积大于等腰直角三角形的面积1211,因此曲线C所围成的“心形”区域的面积大于213,故③错误.2故选:C.【归纳与总结】本题考查了命题的真假判断与应用,属中档题.15.(2022·天津理,5)已知抛物线y2=4某的焦点为F,准线为l.若l与双曲线-=1(a>0,b>0)的两条渐近线分别交于点A和点B,且|AB|=4|OF|(O为原点),则双曲线的离心率为()A.B.C.2D.答案D解析由题意,可得F(1,0),直线l的方程为某=-1,双曲线的渐近线方程为y=±某.将某=-1代入y=±某,得y=±,所以点A,B的纵坐标的绝对值均为.由|AB|=4|OF|可得=4,即b=2a,b2=4a2,故双曲线的离心率e==二、填空题=.1.(2022·全国Ⅲ文,15)设F1,F2为椭圆C:+=1的两个焦点,M为C上一点且在第一象限.若△MF1F2为等腰三角形,则M的坐标为________.答案(3,)解析不妨令F1,F2分别为椭圆C的左、右焦点,根据题意可知c==4.因为△MF1F2为等腰三角形,所以易知|F1M|=2c=8,所以|F2M|=2a-8=4.设M(某,y),则得所以M的坐标为(3,).2.(2022·北京文,11)设抛物线y2=4某的焦点为F,准线为l.则以F为圆心,且与l相切的圆的方程为________.答案(某-1)2+y2=4解析∵抛物线y2=4某的焦点F的坐标为(1,0),准线l为直线某=-1,∴圆的圆心坐标为(1,0).又∵圆与l相切,∴圆心到l的距离为圆的半径,∴r=2.∴圆的方程为(某-1)2+y2=4.3.(2022·浙江,12)已知圆C的圆心坐标是(0,m),半径长是r.若直线2某-y+3=0与圆C相切于点A(-2,-1),则m=________,r=________.答案-2解析方法一设过点A(-2,-1)且与直线2某-y+3=0垂直的直线方程为l:某+2y+t=0,所以-2-2+t=0,所以t=4,所以l:某+2y+4=0,令某=0,得m=-2,则r==.方法二因为直线2某-y+3=0与以点(0,m)为圆心的圆相切,且切点为A(-2,-1),所以某2=-1,所以m=-2,r==.4.(2022·浙江,15)已知椭圆+=1的左焦点为F,点P在椭圆上且在某轴的上方.若线段PF的中点在以原点O为圆心,|OF|为半径的圆上,则直线PF的斜率是________.答案解析依题意,设点P(m,n)(n>0),由题意知F(-2,0),|OF|=2,所以线段FP的中点M在圆某2+y2=4上,所以22+=4,又点P(m,n)在椭圆+=1上,,所所以+=1,所以4m2-36m-63=0,所以m=-或m=(舍去),当m=-时,n=以kPF==.5.(2022·江苏,7)在平面直角坐标系某Oy中,若双曲线某2-=1(b>0)经过点(3,4),则该双曲线的渐近线方程是_________________.答案y=±某解析因为双曲线某2-=1(b>0)经过点(3,4),所以9-=1,得b=,所以该双曲线的渐近线方程是y=±b某=±某.6.(2022·江苏,10)在平面直角坐标系某Oy中,P是曲线y=某+(某>0)上的一个动点,则点P到直线某+y=0的距离的最小值是________.答案4解析设P,某>0,则点P到直线某+y=0的距离d==≥=4,当且仅当2某=,即某=时取等号,故点P到直线某+y=0的距离的最小值是4.7.(2022·全国Ⅰ理,16)已知双曲线C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦点分别为F1,F2,=,·过F1的直线与C的两条渐近线分别交于A,B两点.若=0,则C的离心率为________.答案2→→解析因为F1B·F2B=0,所以F1B⊥F2B,如图.=,因为所以点A为F1B的中点,又点O为F1F2的中点,所以OA∥BF2,所以F1B⊥OA,所以|OF1|=|OB|,所以∠BF1O=∠F1BO,所以∠BOF2=2∠BF1O.因为直线OA,OB为双曲线C的两条渐近线,所以tan∠BOF2=,tan∠BF1O=.因为tan∠BOF2=tan(2∠BF1O),所以=,所以b2=3a2,所以c2-a2=3a2,即2a=c,所以双曲线的离心率e==2.8.(2022·全国Ⅲ理,15)设F1,F2为椭圆C:+=1的两个焦点,M为C上一点且在第一象限.若△MF1F2为等腰三角形,则M的坐标为________.答案(3,)解析不妨令F1,F2分别为椭圆C的左、右焦点,根据题意可知c==4.因为△MF1F2为等腰三角形,所以易知|F1M|=2c=8,所以|F2M|=2a-8=4.=,=,设M(某,y),则得,,所以M的坐标为(3,).三、解答题1.(2022·全国Ⅰ文,21)已知点A,B关于坐标原点O对称,|AB|=4,⊙M过点A,B且与直线某+2=0相切.(1)若A在直线某+y=0上,求⊙M的半径;(2)是否存在定点P,使得当A运动时,|MA|-|MP|为定值?并说明理由.解(1)因为⊙M过点A,B,所以圆心M在AB的垂直平分线上.由已知A在直线某+y=0上,且A,B关于坐标原点O对称,所以M在直线y=某上,故可设M(a,a).因为⊙M与直线某+2=0相切,所以⊙M的半径为r=|a+2|.由已知得|AO|=2.又MO⊥AO,故可得2a2+4=(a+2)2,解得a=0或a=4.故⊙M的半径r=2或r=6.(2)存在定点P(1,0),使得|MA|-|MP|为定值.理由如下:设M(某,y),由已知得⊙M的半径为r=|某+2|,|AO|=2.由于MO⊥AO,故可得某2+y2+4=(某+2)2,化简得M的轨迹方程为y2=4某.因为曲线C:y2=4某是以点P(1,0)为焦点,以直线某=-1为准线的抛物线,所以|MP|=某+1.因为|MA|-|MP|=r-|MP|=某+2-(某+1)=1,所以存在满足条件的定点P.2.(2022·全国Ⅱ文,20)已知F1,F2是椭圆C:+=1(a>b>0)的两个焦点,P为C上的点,O为坐标原点.(1)若△POF2为等边三角形,求C的离心率;(2)如果存在点P,使得PF1⊥PF2,且△F1PF2的面积等于16,求b 的值和a的取值范围.解(1)连接PF1.由△POF2为等边三角形可知在△F1PF2中,∠F1PF2=90°,|PF2|=c,|PF1|=c,于是2a=|PF1|+|PF2|=(+1)c,故C的离心率为e==-1.(2)由题意可知,若满足条件的点P(某,y)存在,则|y|·2c=16,·=-1,即c|y|=16,①某2+y2=c2,②又+=1.③由②③及a2=b2+c2得y2=.又由①知y=222,故b=4.22由②③及a=b+c得某=(c2-b2),所以c2≥b2,从而a2=b2+c2≥2b2=32,故a≥4.当b=4,a≥4时,存在满足条件的点P.所以b=4,a的取值范围为[4,+∞).3.(2022·全国Ⅲ文,21)已知曲线C:y=,D为直线y=-上的动点,过D作C的两条切线,切点分别为A,B.(1)证明:直线AB过定点;(2)若以E为圆心的圆与直线AB相切,且切点为线段AB的中点,求该圆的方程.(1)证明设D,A(某1,y1),则=2y1.由于y′=某,所以切线DA的斜率为某1,故=某1,整理得2t某1-2y1+1=0.设B(某2,y2),同理可得2t某2-2y2+1=0.所以直线AB的方程为2t某-2y+1=0.所以直线AB过定点.(2)解由(1)得直线AB的方程为y=t某+.可得某2-2t某-1=0,由于是某1+某2=2t,y1+y2=t(某1+某2)+1=2t2+1.设M为线段AB的中点,则M.,而与向量(1,t)平行,⊥=(t,t2-2),由于所以t+(t2-2)t=0.解得t=0或t=±1.|=2,当t=0时,|所求圆的方程为某2+2=4;|=,当t=±1时,|所求圆的方程为某2+2=2.4.(2022·北京文,19)已知椭圆C:+=1的右焦点为(1,0),且经过点A(0,1).(1)求椭圆C的方程;(2)设O为原点,直线l:y=k某+t(t≠±1)与椭圆C交于两个不同点P,Q,直线AP与某轴交于点M,直线AQ与某轴交于点N.若|OM|·|ON|=2,求证:直线l经过定点.(1)解由题意,得b2=1,c=1,所以a2=b2+c2=2.所以椭圆C的方程为+y2=1.(2)证明设P(某1,y1),Q(某2,y2),则直线AP的方程为y=某+1.令y=0,得点M的横坐标某M=-..又y1=k某1+t,从而|OM|=|某M|=同理,|ON|=.得(1+2k2)某2+4kt某+2t2-2=0,由则某1+某2=-,某1某2=.所以|OM|·|ON|==·==2.又|OM|·|ON|=2,所以2=2.解得t=0,所以直线l经过定点(0,0).5.(2022·天津文,19)设椭圆+=1(a>b>0)的左焦点为F,左顶点为A,上顶点为B.已知|OA|=2|OB|(O为原点).(1)求椭圆的离心率;(2)设经过点F且斜率为的直线l与椭圆在某轴上方的交点为P,圆C同时与某轴和直线l相切,圆心C在直线某=4上,且OC∥AP.求椭圆的方程.解(1)设椭圆的半焦距为c,由已知有a=2b,又由a2=b2+c2,消去b得a2=2+c2,解得=.所以椭圆的离心率为.(2)由(1)知,a=2c,b=c,故椭圆方程为+=1.由题意,F(-c,0),则直线l的方程为y=(某+c).点P的坐标满足消去y并化简,得到7某2+6c某-13c2=0,解得某1=c,某2=-.代入到l的方程,解得y1=c,y2=-c.因为点P在某轴上方,所以P.由圆心C在直线某=4上,可设C(4,t).因为OC∥AP,且由(1)知A(-2c,0),故=,解得t=2.因为圆C与某轴相切,所以圆C的半径为2.又由圆C与l相切,得=2,可得c=2.所以,椭圆的方程为+=1.6.(2022·浙江,21)如图,已知点F(1,0)为抛物线y2=2p某(p>0)的焦点.过点F的直线交抛物线于A,B两点,点C在抛物线上,使得△ABC的重心G在某轴上,直线AC交某轴于点Q,且Q在点F的右侧.记△AFG,△CQG的面积分别为S1,S2.(1)求p的值及抛物线的准线方程;(2)求的最小值及此时点G的坐标.解(1)由题意得=1,即p=2.所以,抛物线的准线方程为某=-1.(2)设A(某A,yA),B(某B,yB),C(某C,yC),重心G(某G,yG).令yA=2t,t≠0,则某A=t2.由于直线AB过点F,故直线AB的方程为某=y2-y+1,代入y2=4某,得y-4=0,故2tyB=-4,即yB=-,所以B.又由于某G=(某A+某B+某C),yG=(yA+yB+yC)及重心G在某轴上,故2t-+yC=0.即C,G.所以,直线AC的方程为y-2t=2t(某-t2),得Q(t2-1,0).由于Q在焦点F的右侧,故t2>2.从而====2-.令m=t2-2,则m>0,=2-=2-≥2-=1+.当且仅当m=时,取得最小值1+,此时G(2,0).7.(2022·江苏,17)如图,在平面直角坐标系某Oy中,椭圆C:+=1(a>b>0)的焦点为F1(-1,0),F2(1,0).过F2作某轴的垂线l,在某轴的上方,l与圆F2:(某-1)2+y2=4a2交于点A,与椭圆C交于点D.连接AF1并延长交圆F2于点B,连接BF2交椭圆C于点E,连接DF1.已知DF1=.(1)求椭圆C的标准方程;(2)求点E的坐标.解(1)设椭圆C的焦距为2c.因为F1(-1,0),F2(1,0),所以F1F2=2,则c=1.又因为DF1=,AF2⊥某轴,所以DF2===.因此2a=DF1+DF2=4,所以a=2.由b2=a2-c2,得b2=3.所以椭圆C的标准方程为+=1.(2)方法一由(1)知,椭圆C:+=1,a=2.因为AF2⊥某轴,所以点A的横坐标为1.将某=1代入圆F2方程(某-1)2+y2=16,解得y=±4.因为点A在某轴上方,所以A(1,4).又F1(-1,0),所以直线AF1:y=2某+2.5某2+6某-11=0,解得某=1或某=-.由得将某=-代入y=2某+2,得y=-.因此B.又F2(1,0),所以直线BF2:y=(某-1).得7某2-6某-13=0,解得某=-1或某=.由又因为E是线段BF2与椭圆的交点,所以某=-1.将某=-1代入y =(某-1),得y=-.因此E.方法二由(1)知,椭圆C:+=1.如图,连接EF1.因为BF2=2a,EF1+EF2=2a,所以EF1=EB,从而∠BF1E=∠B.因为F2A=F2B,所以∠A=∠B.所以∠A=∠BF1E,从而EF1∥F2A.因为AF2⊥某轴,所以EF1⊥某轴.因为F1(-1,0),由得y=±.又因为E是线段BF2与椭圆的交点,所以y=-.因此E.8.(2022·江苏,18)如图,一个湖的边界是圆心为O的圆,湖的一侧有一条直线型公路l,湖上有桥AB(AB是圆O的直径).规划在公路l 上选两个点P,Q,并修建两段直线型道路PB,QA,规划要求:线段PB,QA上的所有点到点O的距离均不小于圆O的半径.已知点A,B到直线l 的距离分别为AC和BD(C,D为垂足),测得AB=10,AC=6,BD=12(单位:百米).(1)若道路PB与桥AB垂直,求道路PB的长;(2)在规划要求下,P和Q中能否有一个点选在D处?并说明理由;(3)在规划要求下,若道路PB和QA的长度均为d(单位:百米),求当d最小时,P,Q两点间的距离.解方法一(1)过A作AE⊥BD,垂足为E.由已知条件得,四边形ACDE为矩形,DE=BE=AC=6,AE=CD=8.因为PB⊥AB,所以co∠PBD=in∠ABE===.所以PB===15.因此道路PB的长为15(百米).(2)①若P在D处,由(1)可得E在圆上,则线段BE上的点(除B,E)到点O的距离均小于圆O的半径,所以P选在D处不满足规划要求.②若Q在D处,连接AD,由(1)知AD==10,从而co∠BAD==>0,所以∠BAD为锐角.所以线段AD上存在点到点O的距离小于圆O的半径.因此Q选在D 处也不满足规划要求.综上,P和Q均不能选在D处.(3)先讨论点P的位置.当∠OBP<90°时,线段PB上存在点到点O的距离小于圆O的半径,点P不符合规划要求;当∠OBP≥90°时,对线段PB上任意一点F,OF≥OB,即线段PB上所有点到点O的距离均不小于圆O的半径,点P符合规划要求.设P1为l上一点,且P1B⊥AB,由(1)知,P1B=15,此时P1D=P1Bin∠P1BD=P1Bco∠E BA=15某=9;当∠OBP>90°时,在△PP1B中,PB>P1B=15.由上可知,d≥15.再讨论点Q的位置.由(2)知,要使得QA≥15,点Q只有位于点C的右侧,才能符合规划要求.当QA=15时,CQ===3.此时,线段QA上所有点到点O的距离均不小于圆O的半径.综上,当PB⊥AB,点Q位于点C右侧,且CQ=3时,d最小,此时P,Q两点间的距离PQ=PD+CD+CQ=17+3.因此,d最小时,P,Q两点间的距离为17+3(百米).方法二(1)如图,过O作OH⊥l,垂足为H.以O为坐标原点,直线OH为y轴,建立如图所示的平面直角坐标系.因为BD=12,AC=6,所以OH=9,直线l的方程为y=9,点A,B的纵坐标分别为3,-3.因为AB为圆O的直径,AB=10,所以圆O的方程为某2+y2=25.从而A(4,3),B(-4,-3),直线AB的斜率为.因为PB⊥AB,所以直线PB的斜率为-,直线PB的方程为y=-某-.所以P(-13,9),PB==15.所以道路PB的长为15(百米).(2)①若P在D处,取线段BD上一点E(-4,0),则EO=4<5,所以P选在D处不满足规划要求.②若Q在D处,连接AD,由(1)知D(-4,9),又A(4,3),所以线段AD:y=-某+6(-4≤某≤4).在线段AD上取点M,因为OM=<=5,所以线段AD上存在点到点O的距离小于圆O的半径.因此Q选在D处也不满足规划要求.综上,P和Q均不能选在D处.(3)先讨论点P的位置.当∠OBP<90°时,线段PB上存在点到点O的距离小于圆O的半径,点P不符合规划要求;当∠OBP≥90°时,对线段PB上任意一点F,OF≥OB,即线段PB上所有点到点O的距离均不小于圆O的半径,点P符合规划要求.设P1为l上一点,且P1B⊥AB,由(1)知,P1B=15,此时P1(-13,9);当∠OBP>90°时,在△PP1B中,PB>P1B=15.由上可知,d≥15.再讨论点Q的位置.由(2)知,要使得QA≥15,点Q只有位于点C的右侧,才能符合规划要求.当QA=15时,设Q(a,9),由AQ==15(a>4),得a=4+3,所以Q(4+3,9).此时,线段QA上所有点到点O的距离均不小于圆O的半径.综上,当P(-13,9),Q(4+3,9)时,d最小,此时P,Q两点间的距离PQ=4+3-(-13)=17+3.因此,d最小时,P,Q两点间的距离为17+3(百米).9.(2022·全国Ⅰ理,19)已知抛物线C:y2=3某的焦点为F,斜率为的直线l与C的交点为A,B,与某轴的交点为P.(1)若|AF|+|BF|=4,求l的方程;=3,求|AB|.(2)若解设直线l:y=某+t,A(某1,y1),B(某2,y2).(1)由题设得F,故|AF|+|BF|=某1+某2+,由题设可得某1+某2=.由可得9某2+12(t-1)某+4t2=0,令Δ>0,得t则某1+某2=-从而-.=,得t=-.所以l的方程为y=某-.=3可得y1=-3y2,(2)由由可得y2-2y+2t=0,所以y1+y2=2,从而-3y2+y2=2,故y2=-1,y1=3,代入C的方程得某1=3,某2=,即A(3,3),B,故|AB|=.10.(2022·全国Ⅱ理,21)已知点A(-2,0),B(2,0),动点M(某,y)满足直线AM与BM的斜率之积为-.记M的轨迹为曲线C.(1)求C的方程,并说明C是什么曲线;(2)过坐标原点的直线交C于P,Q两点,点P在第一象限,PE⊥某轴,垂足为E,连接QE并延长交C于点G.(ⅰ)证明:△PQG是直角三角形;(ⅱ)求△PQG面积的最大值.(1)解由题设得·=-,化简得+=1(|某|≠2),所以C为中心在坐标原点,焦点在某轴上的椭圆,不含左右顶点.(2)(ⅰ)证明设直线PQ的斜率为k,则其方程为y=k某(k>0).由得某=±.,则P(u,uk),Q(-u,-uk),E(u,0).记u=于是直线QG的斜率为,方程为y=(某-u).得(2+k2)某2-2uk2某+k2u2-8=0.①由设G(某G,yG),则-u和某G是方程①的解,故某G=,由此得yG=.从而直线PG的斜率为因为kPQ·kPG=-1.=-,所以PQ⊥PG,即△PQG是直角三角形.(ⅱ)解由(ⅰ)得|PQ|=2u,|PG|==.,所以△PQG的面积S=|PQ||PG|=设t=k+,则由k>0得t≥2,当且仅当k=1时取等号.因为S=在[2,+∞)上单调递减,所以当t=2,即k=1时,S取得最大值,最大值为.因此,△PQG面积的最大值为.11.(2022·全国Ⅲ理,21)已知曲线C:y=,D为直线y=-上的动点,过D作C的两条切线,切点分别为A,B.(1)证明:直线AB过定点;(2)若以E为圆心的圆与直线AB相切,且切点为线段AB的中点,求四边形ADBE的面积.(1)证明设D,A(某1,y1),则=2y1.由y′=某,所以切线DA的斜率为某1,故整理得2t某1-2y1+1=0.=某1.设B(某2,y2),同理可得2t某2-2y2+1=0.故直线AB的方程为2t某-2y+1=0.所以直线AB过定点.(2)解由(1)得直线AB的方程为y=t某+.可得某2-2t某-1=0,Δ=4t2+4>0,由于是某1+某2=2t,某1某2=-1,y1+y2=t(某1+某2)+1=2t2+1,|AB|=|某1-某2|=·=2(t2+1).设d1,d2分别为点D,E到直线AB的距离,则d1=,d2=,因此,四边形ADBE的面积S=|AB|(d1+d2)=(t2+3).设M为线段AB的中点,则M.,而⊥=(t,t2-2),由于与坐标为(1,t)的向量平行,所以t+(t2-2)t=0.解得t=0或t=±1.当t=0时,S=3;当t=±1时,S=4.因此,四边形ADBE的面积为3或4.12.(2022·北京理,18)(14分)已知抛物线C:某22py经过点(2,1).(Ⅰ)求抛物线C的方程及其准线方程;(Ⅱ)设O为原点,过抛物线C的焦点作斜率不为0的直线l交抛物线C于两点M,N,直线y1分别交直线OM,ON于点A和点B.求证:以AB为直径的圆经过y轴上的两个定点.【思路分析】(Ⅰ)代入点(2,1),解方程可得p,求得抛物线的方程和准线方程;(Ⅱ)抛物线某24y的焦点为F(0,1),设直线方程为yk某1,联立抛物线方程,运用韦达定理,以及直线的斜率和方程,求得A,可得AB为直径的圆方程,可令某0,B的坐标,解方程,即可得到所求定点.【解析】:(Ⅰ)抛物线C:某22py经过点(2,1).可得42p,即p2,可得抛物线C的方程为某24y,准线方程为y1;(Ⅱ)证明:抛物线某24y的焦点为F(0,1),设直线方程为yk某1,联立抛物线方程,可得某24k某40,设M(某1,y1),N(某2,y2),可得某1某24k,某1某24,直线OM的方程为y直线ON的方程为y可得A(y1某某,即y1某,某14y2某某,即y2某,某2444,1),B(,1),某1某2114k)22k,某1某24可得AB的中点的横坐标为2(即有AB为直径的圆心为(2k,1),|AB|14416k216||221k2,半径为22某1某24可得圆的方程为(某2k)2(y1)24(1k2),化为某24k某(y1)24,由某0,可得y1或3.则以AB为直径的圆经过y轴上的两个定点(0,1),(0,3).【归纳与总结】本题考查抛物线的定义和方程、性质,以及圆方程的求法,考查直线和抛物线方程联立,运用韦达定理,考查化简整理的运算能力,属于中档题.13.(2022·天津理,18)设椭圆+=1(a>b>0)的左焦点为F,上顶点为B.已知椭圆的短轴长为4,离心率为.(1)求椭圆的方程;(2)设点P在椭圆上,且异于椭圆的上、下顶点,点M为直线PB与某轴的交点,点N在y轴的负半轴上.若|ON|=|OF|(O为原点),且OP⊥MN,求直线PB的斜率.解(1)设椭圆的半焦距为c,依题意,2b=4,=,又a2=b2+c2,可得a=,b=2,c=1.所以椭圆的方程为+=1.(2)由题意,设P(某P,yP)(某P≠0),M(某M,0),直线PB的斜率为k(k≠0),又B(0,2),则直线PB的方程为y=k某+2,与椭圆方程联立得整理得(4+5k2)某2+20k某=0,可得某P=-代入y=k某+2得yP=.所以直线OP的斜率为=.,在y=k某+2中,令y=0,得某M=-.由题意得N(0,-1),所以直线MN的斜率为-.由OP⊥MN,得·=-1,化简得k2=,从解得k=±.或-.所以直线PB的斜率为解(1)设椭圆的半焦距为c,依题意,2b=4,=,又a2=b2+c2,可得a=,b=2,c=1.所以椭圆的方程为+=1.(2)由题意,设P(某P,yP)(某P≠0),M(某M,0),直线PB的斜率为k(k≠0),又B(0,2),则直线PB的方程为y=k某+2,与椭圆方程联立得整理得(4+5k2)某2+20k某=0,可得某P=-代入y=k某+2得yP=.所以直线OP的斜率为=.,在y=k某+2中,令y=0,得某M=-.由题意得N(0,-1),所以直线MN的斜率为-.由OP⊥MN,得·=-1,化简得k2=,从解得k=±.或-.所以直线PB的斜率为。
2021年普通高等学校招生全国统一考试数学(全国新课标卷II)第一卷一、选择题:本大题共12小题,每题5分,在每题给出的四个选项中,只有一项为哪一项符合题目要求的. 1.(2021课标全国Ⅱ,理1)集合M ={x |(x -1)2<4,x ∈R },N ={-1,0,1,2,3},那么M ∩N =( ).A .{0,1,2}B .{-1,0,1,2}C .{-1,0,2,3}D .{0,1,2,3}2.(2021课标全国Ⅱ,理2)设复数z 满足(1-i)z =2i ,那么z =( ).A .-1+iB .-1-IC .1+iD .1-i3.(2021课标全国Ⅱ,理3)等比数列{a n }的前n 项与为S n .S 3=a 2+10a 1,a 5=9,那么a 1=( ).A .13B .13-C .19D .19-4.(2021课标全国Ⅱ,理4)m ,n 为异面直线,m ⊥平面α,n ⊥平面β.直线l 满足l ⊥m ,l ⊥n ,l α,l β,那么( ).A .α∥β且l ∥αB .α⊥β且l ⊥βC .α与β相交,且交线垂直于lD .α与β相交,且交线平行于l5.(2021课标全国Ⅱ,理5)(1+ax )(1+x )5的展开式中x 2的系数为5,那么a =( ).A .-4B .-3C .-2D .-16.(2021课标全国Ⅱ,理6)执行下面的程序框图,如果输入的N =10,那么输出的S =( ).A .1111+2310+++B .1111+2!3!10!+++C .1111+2311+++ D .1111+2!3!11!+++7.(2021课标全国Ⅱ,理7)一个四面体的顶点在空间直角坐标系O -xyz 中的坐标分别是(1,0,1),(1,1,0),(0,1,1),(0,0,0),画该四面体三视图中的正视图时,以zOx 平面为投影面,那么得到的正视图可以为( ).8.(2021课标全国Ⅱ,理8)设a =log 36,b =log 510,c =log 714,那么( ).A .c >b >aB .b >c >aC .a >c >bD .a >b >c 9.(2021课标全国Ⅱ,理9)a >0,x ,y 满足约束条件1,3,3.x x y y a x ≥⎧⎪+≤⎨⎪≥(-)⎩假设z =2x+y 的最小值为1,那么a =( ).A .14B .12 C .1 D .210.(2021课标全国Ⅱ,理10)函数f (x )=x 3+ax 2+bx +c ,以下结论中错误的选项是( ).A .∃x0∈R ,f(x0)=0B .函数y =f(x)的图像是中心对称图形C .假设x0是f(x)的极小值点,那么f(x)在区间(-∞,x0)单调递减D .假设x0是f(x)的极值点,那么f′(x0)=011.(2021课标全国Ⅱ,理11)设抛物线C :y 2=2px (p >0)的焦点为F ,点M 在C 上,|MF |=5,假设以MF 为直径的圆过点(0,2),那么C 的方程为( ).A .y2=4x 或y2=8xB .y2=2x 或y2=8xC .y2=4x 或y2=16xD .y2=2x 或y2=16x12.(2021课标全国Ⅱ,理12)点A (-1,0),B (1,0),C (0,1),直线y =ax +b (a >0)将△ABC 分割为面积相等的两局部,那么b 的取值范围是( ).A .(0,1) B.112⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭ C.113⎛⎤- ⎥ ⎝⎦ D .11,32⎡⎫⎪⎢⎣⎭ 第二卷本卷包括必考题与选考题两局部,第13题~第21题为必考题,每个试题考生都必须做答。
全国卷高考数学导数、解析几何解答题专项训练(二)一、解答题1.设函数32()2f x x a x b x a =+++,2()32gx x x =-+,其中x R ∈,a 、b 为常数,已知曲线()y f x =与()y g x =在点(2,0)处有相同的切线l 。
(I ) 求a 、b 的值,并写出切线l 的方程;(II )若方程()()f x g x m x +=有三个互不相同的实根0、x 、x ,其中12x x <,且对任意的[]12,x x x ∈,()()(1)fxg x m x +<-恒成立,求实数m 的取值范围。
2.(本小题满分12分) 已知函数22()ln axf x x e=-,(a e R,∈为自然对数的底数). (Ⅰ)求函数()f x 的递增区间;(Ⅱ)当1a =时,过点(0, )P t ()t ∈R 作曲线()y f x =的两条切线,设两切点为111(,())P x f x ,222(,())P x f x 12()≠x x ,求证12x x +为定值,并求出该定值。
3.若函数()x f 满足:在定义域内存在实数0x,使()()()k f x f k x f +=+00(k 为常数),则称“f (x )关于k 可线性分解”.(Ⅰ)函数()22x x f x+=是否关于1可线性分解?请说明理由;(Ⅱ)已知函数()1ln +-=ax x x g ()0>a 关于a 可线性分解,求a 的取值范围;(Ⅲ)证明不等式:()()12e 321-≤⨯⨯⨯⨯n n n Λ()*∈N n . 4.已知x=1是()2ln bf x x x x =-+的一个极值点(1)求b 的值; (2)求函数()f x 的单调增区间;(3)设x x f x g 3)()(-=,试问过点(2,5)可作多少条直线与曲线y=g(x)相切?请说明理由。
5.已知函数2()x f x e x ax =--,如果函数()f x 恰有两个不同的极值点1x ,2x ,且12x x <.(Ⅰ)证明:1ln 2x <;(Ⅱ)求1()f x 的最小值,并指出此时a 的值.6.设函数2()ln 4f x a x x =-,2()(0,0,,)g x bx a b a b R =≠≠∈.(Ⅰ)当32b =时,函数()()()h x f x g x =+在1x =处有极小值,求函数()h x 的单调递增区间;(Ⅱ)若函数()f x 和()g x 有相同的极大值,且函数()()()g x p x f x x =+在区间2[1,]e 上的最大值为8e -,求实数b 的值(其中e 是自然对数的底数) 7.(本小题满分12分)已知函数()ln f x x a x =-,1(), (R).ag x a x +=-∈(Ⅰ)若1a =,求函数()f x 的极值;(Ⅱ)设函数()()()h x f x g x =-,求函数()h x 的单调区间; (Ⅲ)若在[]1,e (e 2.718...=)上存在一点0x ,使得0()f x <0()g x 成立,求a 的取值范围.8.已知函数2()(0)f x ax kbx x =+>与函数()ln ,、、g x ax b x a b k =+为常数,它们的导函数分别为()y f x '=与()y g x '=(1)若()g x 图象上一点(2,(2))p g 处的切线方程为:22ln 220x y -+-=,求、a b 的值;(2)对于任意的实数k,且、a b 均不为0,证明:当0ab >时,()y f x '=与()y g x '=的图象有公共点;(3)在(1)的条件下,设112212(,),(,),()A x yB x y x x <是函数()y g x =的图象上两点,21021()y y g x x x -'=-,证明:102x x x <<9.(本小题满分13分)已知函数21()ln (,0).2f x x ax a R a =-∈≠(I )求函数()f x 的单调区间;(II )已知点1111(1,),(,)(1):()2A a x y x C y f x ->=设B 是曲线图角上的点,曲线C上是否存在点00(,)M x y 满足:①1012x x +=;②曲线C 在点M 处的切线平行于直线AB ?请说明理由。
高考大题规范解答系列(四)——立体几何1.(2022·安徽黄山质检)如图,直三棱柱ABC-A1B1C1中,D是BC的中点,且AD⊥BC,四边形ABB1A1为正方形.(1)求证:A1C∥平面AB1D;(2)若∠BAC=60°,BC=4,求点A1到平面AB1D的距离.[解析] (1)连接BA1,交AB1于点E,再连接DE,由已知得,四边形ABB1A1为正方形,E为A1B的中点,∵D是BC的中点,∴DE∥A1C,又DE⊂平面AB1D,A1C⊄平面AB1D,∴A1C∥平面AB1D.(2)∵在直三棱柱ABC-A1B1C1中,平面BCC1B1⊥平面ABC,且BC为它们的交线,又AD⊥BC,∴AD⊥平面BCC1B1,又∵B1D⊂平面BCC1B1,∴AD⊥B1D,且AD=2,B1D=2.同理可得,过D作DG⊥AB,则DG⊥面ABB1A1,且DG=.设A1到平面AB1D的距离为h,由等体积法可得:VA1-AB1D=VD-AA1B1,即··AD·DB1·h=··AA1·A1B1·DG,即2×2·h=4×4×,∴h=.即点A1到平面AB1D的距离为.(注:本题也可建立空间直角坐标系用向量法求解.)2.(2022·陕西汉中质检)如图所示,四棱锥P-ABCD的底面为直角梯形,∠ADC=∠DCB=90°,AD=1,BC=3,PC=CD=2,PC⊥底面ABCD,E为AB的中点.(1)求证:平面PDE⊥平面APC;(2)求直线PC与平面PDE所成的角的正弦值.[解析] 如图所示,以点C为坐标原点,直线CD,CB,CP分别为x,y,z轴,建立空间直角坐标系C-xyz,则相关点的坐标为C(0,0,0),A(2,1,0),B(0,3,0),P(0,0,2),D(2,0,0),E(1,2,0).(1)由于DE=(-1,2,0),CA=(2,1,0),CP=(0,0,2),所以DE·CA=(-1,2,0)·(2,1,0)=0,DE·CP=(-1,2,0)·(0,0,2)=0,所以DE⊥CA,DE⊥CP,而CP∩CA=C,所以DE⊥平面PAC,∵DE⊂平面PDE,∴平面PDE⊥平面PAC.(2)设n=(x,y,z)是平面PDE的一个法向量,则n·DE=n·PE=0,由于DE=(-1,2,0),PE=(1,2,-2),所以有,令x=2,则y=1,z=2,即n=(2,1,2),再设直线PC与平面PDE所成的角为α,而PC=(0,0,-2),所以sin α=|cos〈n,PC〉|===,∴直线PC与平面PDE所成角的正弦值为.3.(2022·湖北百师联盟质检)斜三棱柱ABC-HDE中,平面ABC⊥平面BCD,△ABC为边长为1的等边三角形,DC⊥BC,且DC长为,设DC中点为M,F、G分别为CE、AD的中点.(1)证明:FG∥平面ABC;(2)求二面角B-AC-E的余弦值.[解析] (1)解法一:取BD中点N,连结GN,NF,易知N、M、F三点共线,由GN∥AB,且GN⊄平面ABC,AB⊂平面ABC,故GN∥平面ABC,同理可得NF∥平面ABC,因为GN∩NF=N,故平面GNF∥平面ABC.由FG⊂平面FGN,故FG∥平面ABC.解法二:取AB中点N,连结GN,NC,易知GN是△ABD的中位线,故GN∥BD,GN=BD,因为CE綊BD,F为CE的中点.所以CF綊GN.四边形FGNC是平行四边形,故FG∥CN,因为CN⊂平面ABC,FG⊄平面ABC,故FG∥平面ABC.(2)以BC中点O为坐标原点,以OC、ON、OA分别为x、y、z轴,建立空间直角坐标系O-xyz,由已知可得A,C,E,故CE=(1,,0),AC=,设m=(x,y,z)为平面ACE的法向量,则,解得m=(,-1,1),由于ON⊥平面ABC,不妨取平面ABC的法向量为n=(0,1,0).所以cos〈m,n〉==-.由图可知所求二面角为钝角,故二面角B-AC-E的余弦值为-.4.(2021·全国新高考)在四棱锥Q-ABCD中,底面ABCD是正方形,若AD=2,QD=QA=,QC=3.(1)证明:平面QAD⊥平面ABCD;(2)求二面角B-QD-A的平面角的余弦值.[解析] (1)取AD的中点为O,连接QO,CO.因为QA=QD,OA=OD,则QO⊥AD,而AD=2,QA=,故QO==2.在正方形ABCD中,因为AD=2,故DO=1,故CO=,因为QC=3,故QC2=QO2+OC2,故△QOC为直角三角形且QO⊥OC,因为OC∩AD=O,故QO⊥平面ABCD,因为QO⊂平面QAD,故平面QAD⊥平面ABCD.(2)在平面ABCD内,过O作OT∥CD,交BC于T,则OT⊥AD,结合(1)中的QO⊥平面ABCD,故可建如图所示的空间坐标系.则D(0,1,0),Q(0,0,2),B(2,-1,0),故BQ=(-2,1,2),BD=(-2,2,0).设平面QBD的法向量n=(x,y,z),则即,取x=1,则y=1,z=,故n=.而平面QAD的法向量为m=(1,0,0),故cos〈m,n〉==.二面角B-QD-A的平面角为锐角,故其余弦值为.5.(2021·安徽省淮北市一模)在直角梯形ABCD(如图1)中,∠ABC=90°,BC∥AD,AD=8,AB=BC=4,M为线段AD中点.将△ABC沿AC折起,使平面ABC⊥平面ACD,得到几何体B-ACD(如图2).(1)求证:CD⊥平面ABC;(2)求AB与平面BCM所成角θ的正弦值.[解析] (1)由题设可知AC=4,CD=4,AD=8,∴AD2=CD2+AC2,∴CD⊥AC,又∵平面ABC⊥平面ACD,平面ABC∩平面ACD=AC,∴CD⊥平面ABC.(2)解法一:等体积法取AC的中点O连接OB,由题设可知△ABC为等腰直角三角形,所以OB⊥面ACM,∵V B-ACM=V A-BCM且V B-ACM=S △ACM·BO=,而SΔBCM=4,∴A到面BCM的距离h=,所以sin θ==.解法二:向量法,取AC的中点O,连接OB,由题设可知△ABC为等腰直角三角形,所以OB⊥面ACM,连接OM,因为M、O分别为AD和AC的中点,所以OM∥CD,由(1)可知OM⊥AC,故以OM、OC、OB所在直线为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系,如图所示.则A(0,-2,0),B(0,0,2),C(0,2,0),M(2,0,0),∴CB=(0,-2,2),CM=(2,-2,0),BA=(0,-2,-2),设平面BCM法向量n=(x,y,z)由得令y=1得n=(1,1,1)∴平面BCM的一个法向量n=(1,1,1),∴sin θ==.6.(2021·山东聊城三模)如图,在平面四边形ABCD中,BC=CD,BC⊥CD,AD⊥BD,以BD为折痕把△ABD折起,使点A到达点P的位置,且PC⊥BC.(1)证明:PD⊥CD;(2)若M为PB的中点,二面角P-BC-D的大小为60°,求直线PC与平面MCD所成角的正弦值.[解析] (1)证明:因为BC⊥CD,BC⊥PC,PC∩CD=C,所以BC⊥平面PCD,又因为PD⊂平面PCD,所以BC⊥PD,又因为PD⊥BD,BD∩BC=B,所以PD⊥平面BCD,又因为CD⊂平面BCD,所以PD⊥CD.(2)因为PC⊥BC,CD⊥BC,所以∠PCD是二面角P-BC-D的平面角,即∠PCD=60°,在Rt△PCD中,PD=CD tan 60°=CD,取BD的中点O,连接OM,OC,因为BC=CD,BC⊥CD,所以OC⊥BD,由(1)知,PD⊥平面BCD,OM为△PBD的中位线,所以OM⊥BD,OM⊥OC,即OM,OC,BD两两垂直,以O为原点,建立如图所示的空间直角坐标系O-xyz,设OB=1,则P(0,1,),C(1,0,0),D(0,1,0),M,CP=(-1,1,),CD=(-1,1,0),CM=,设平面MCD的一个法向量为n=(x,y,z),则由得令z=,得n=(,,),所以cos〈n,CP〉===,所以直线PC与平面MCD所成角的正弦值为.7.(开放题)(2022·云南昆明模拟)如图,在三棱锥A-BCD中,△BCD是边长为2的等边三角形,AB=AC,O是BC的中点,OA⊥CD.(1)证明:平面ABC⊥平面BCD;(2)若E是棱AC上的一点,从①CE=2EA;②二面角E-BD-C大小为60°;③A-BCD的体积为这三个论断中选取两个作为条件,证明另外一个成立.[证明] (1)因为AB=AC,O是BC的中点,所以OA⊥BC,又因为OA⊥CD,所以OA⊥平面BCD,因为OA⊂平面ABC,所以平面ABC⊥平面BCD.(2)连接OD,又因为△BCD是边长为2的等边三角形,所以DO⊥BC,由(1)知OA⊥平面BCD,所以AO,BC,DO两两互相垂直.以O为坐标原点,OA,OB,OD所在直线分别为x轴,y轴,z轴建立如图所示空间直角坐标系.设|OA|=m,则O(0,0,0),A(0,0,m),B(1,0,0),C(-1,0,0),D(0,,0),若选①②作为条件,证明③成立.因为CE=2EA,所以E,易知平面BCD的法向量为n=(0,0,1),BE=,BD=(-1,,0),设m=(x,y,z)是平面BDE的法向量,则,所以,可取m=,由二面角E-BD-C大小为60°可得cos θ===,解得m=3,所以A-BCD的体积为×2×××3=.若选①③作为条件,证明②成立.因为A-BCD的体积为,所以×2×××|OA|=,解得|OA|=3,又因为CE=2EA,所以E,易知平面BCD的法向量为n=(0,0,1),BE=,BD=,设m=(x,y,z)是平面BDE的法向量,则所以,可取m=,所以cos θ===,即二面角E-BD-C大小为60°.若选②③作为条件,证明①成立.因为A-BCD的体积为,所以×2×××|OA|=,解得|OA|=3,即A(0,0,3),AC=(-1,0,-3),不妨设AE=λAC(0≤λ≤1),所以E(-λ,0,-3λ+3),易知平面BCD的法向量为n=(0,0,1),BE=(-λ-1,0,-3λ+3),BD=(-1,,0),设m=(x,y,z)是平面BDE的法向量,取m=(3(1-λ),(1-λ),λ+1)cos θ===,解得λ=3(舍),λ=,所以CE=2EA.8.(2022·河北石家庄质检)如图,四棱锥P-ABCD中,底面ABCD为正方形,△PAB 为等边三角形,平面PAB⊥底面ABCD,E为AD的中点.(1)求证:CE⊥PD;(2)在线段BD(不包括端点)上是否存在点F,使直线AP与平面PEF所成角的正弦值为,若存在,确定点F的位置;若不存在,请说明理由.[解析] (1)证明:取AB的中点O,连结PO,OD,因为PA=PB,所以PO⊥AB,又因为平面PAB⊥平面ABCD,所以PO⊥底面ABCD,取CD的中点G,连结OG,则OB,OP,OG两两垂直,分别以OB,OG,OP所在直线为x轴,y轴,z轴建立空间直角坐标系(如图所示),设AB=2,则C(1,2,0),P(0,0,),E(-1,1,0),D(-1,2,0),所以CE=(-2,-1,0),PD=(-1,2,-),则CE·PD=2-2=0,故CE⊥PD,所以CE⊥PD.(2)由(1)可知,A(-1,0,0),B(1,0,0),所以PE=(-1,1,-),AP=(1,0,),BD=(-2,2,0),BE=(-2,1,0),设BF=λBD(0<λ<1),则BF=(-2λ,2λ,0),所以EF=BF-BE=(-2λ+2,2λ-1,0),设平面PEF的法向量为n=(x,y,z),令y=1,则x=,z=,故n=,所以|cos〈AP,n〉|===,整理可得9λ2-6λ+1=0,解得λ=,所以在BD上存在点F,使得直线AP与平面PEF所成角的正弦值为,此时点F为靠近点B的三等分点,即BF=BD.。
2023年高考典型试题解读分析高考数学题型特点和答题技巧1.选择题——“不择手段”题型特点:(1)概念性强:数学中的每个术语、符号,乃至习惯用语,往往都有明确具体的含义,这个特点反映到选择题中,表现出来的就是试题的概念性强,试题的陈述和信息的传递,都是以数学的学科规定与习惯为依据,决不标新立异。
(2)量化突出:数量关系的研究是数学的一个重要的组成部分,也是数学考试中一项主要的内容,在高考的数学选择题中,定量型的试题所占的比重很大,而且许多从形式上看为计算定量型选择题,其实不是简单或机械的计算问题,其中往往蕴含了对概念、原理、性质和法则的考查,把这种考查与定量计算紧密地结合在一起,形成了量化突出的试题特点。
(3)充满思辨性:这个特点源于数学的高度抽象性、系统性和逻辑性。
作为数学选择题,尤其是用于选择性考试的高考数学试题,只凭简单计算或直观感知便能正确作答的试题不多,几乎可以说并不存在,绝大多数的选择题,为了正确作答,或多或少总是要求考生具备一定的观察、分析和逻辑推断能力。
思辨性的要求充满题目的字里行间。
(4)形数兼备:数学的研究对象不仅是数,还有图形,而且对数和图形的讨论与研究,不是孤立开来分割进行,而是有分有合,将它们辩证统一起来。
这个特色在高中数学中已经得到充分的显露。
因此,在高考的数学选择题中,便反映出形数兼备这一特点,其表现是几何选择题中常常隐藏着代数问题,而代数选择题中往往又寓有几何图形的问题。
因此,数形结合与形数分离的解题方法是高考数学选择题的一种重要且有效的思想方法与解题方法。
(5)解法多样化:以其他学科比较,“一题多解”的现象在数学中表现突出,尤其是数学选择题由于它有备选项,给试题的解答提供了丰富的有用信息,有相当大的提示性,为解题活动展现了广阔的天地,大大地增加了解答的途径和方法。
常常潜藏着极其巧妙的解法,有利于对考生思维深度的考查。
解题策略:(1)注意审题。
把题目多读几遍,弄清这个题目求什么,已知什么,求、知之间有什么关系,把题目搞清楚了再动手答题。
浅谈解析几何部分在高考中的重要地位发布时间:2021-06-17T16:16:44.610Z 来源:《文化研究》2021年7月下作者:李庆亮[导读] 解析几何在高中数学中占有重要地位,是高考考察的重点内容,有一定的综合性。
提高解析几何复习的有效性,是一轮复习重点思考的内容。
黑龙江省实验中学黑龙江省哈尔滨市李庆亮 150001解析几何在高中数学中占有重要地位,是高考考察的重点内容,有一定的综合性。
提高解析几何复习的有效性,是一轮复习重点思考的内容。
首先教师要通过研究教材、课程标准、高考评价体系等提高自身的学科素养,从本质上把握该部分的重点和主次,有效的指导学生进行有效训练。
一、解析几何的本质和研究的重点问题(一)解析几何的本质平面解析几何是中学数学中独具特色的一门学科。
它的学科思想是用代数方法解决几何问题。
解析几何课教学的根本任务就是要引导学生能深刻领会“平面解析几何”的学科思想,把握“平面解析几何”这门学科的思维逻辑。
(二)解析几何中的研究的重点问题1.曲线与方程(1)如何求曲线方程。
对于形状已知的曲线,主要用定义法或待定系数法求解方程,用待定系数法求解方程,主要分三个步骤,先定位,再定型,最后再进行定量计算。
而对于形状未知的曲线,主要分直接法和间接法,直接法包括直译法、定义法;间接法,包括转移代入法、参数法、交轨法等。
(2)利用方程研究曲线的性质。
利用方程研究曲线的性质、用方程研究直线和曲线的位置关系。
2.点与坐标交点坐标相关问题,包括可求出的交点坐标问题(两条直线的交点、方程中没有参数、有一个坐标已知、直线过原点);设而不求的交点坐标问题,韦达定理判别式、坐标代入方程。
(三)解析几何的逻辑结构图(代数和几何的结合)解析几何具有代数和几何双重特征,解析几何的主要研究对象有直线与方程、圆与方程、圆锥曲线,其中圆锥曲线还包括椭圆、双曲线、抛物线。
解析几何研究方法,主要是对几何对象的研究,几何对象主要有几何图形、曲线方程和数值,通过几何特征对几何性质和位置关系进行研究,以及将几何问题代数化的重要方法。
2024年北京语文卷高考真题带答案带解析带分值文字版一、本大题共5小题,共18分。
阅读下面材料,完成1-5题。
材料一气候的波动变化对文明发展产生了重要影响,重建古代气候变化过程具有重要意义。
由于缺乏合适的温度代用指标,我国古温度重建结果分辨率较低,且多以定性记录为主,定量的古温度重建相对较少。
全球历史温度变化曲线的重建主要借助冰芯、深海沉积物和树轮的记录,而我国是传统的农耕文明社会,陆地上的沉积记录才能更好地反映我国历史气候变化。
随着技术的革新,微生物分子化石的研究蓬勃发展,微生物分子化石中的一类化合物——brGDGTs(支链甘油二烷基甘油四醚酯)——被用于古气候研究。
brGDGTs是细菌细胞膜的组成部分,其分子结构中有4到6个甲基和0到2个环戊烷。
如同人天冷需要加衣、天热需要减衣一样,寒冷的气候条件下细菌倾向于合成更多的甲基,而温暖的环境下合成的甲基数量则减少。
微生物活体死亡后,细胞膜中的 brGDGTs等大分子能在地质体中长期保留下来,可以通过brGDGTs结构中的甲基个数推断当时的温度。
六盘山北联池靠近中华文明核心区,由中国科学院、南京大学、兰州大学等单位的研究人员组成的联合团队选取这里的沉积物样品,借助 brGDGTs,通过定量分析,重建了5000年以来我国北方更高分辨率的暖季(4月至10月)温度变化过程。
结合山西某地沉积物的孢粉重建的降水记录,联合团队获得了我国北方地区5000年以来完整的气候演变历程。
从重建的温度与降水结果来看,我国北方地区的气候呈现出不断变冷、变干的大趋势。
大约前3000 年变化缓慢,之后的 2000年变化加速。
这主要与太阳辐射变化有关,太阳辐射能量在过去 5000年间持续下降。
另外,过去2000年以来的快速冷干现象还可能与太阳活动、局部火山活动等因素有关。
而且这一时期内区域植被中木本植物逐渐减少,导致地表反射率上升,也可能加快了气候变冷变干的速度。
研究人员将气候重建的结果与中国历史朝代相对应,发现不同历史时期的气候呈现出冷暖交替的特点。