华中师大一附中2022-2023学年度上学期高二期末检测数学试卷一、选择题:本题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个诜项中,只有一项是特合题目要求的.1.抛物线22y x =的焦点坐标为A.(1,0)B.1(,0)2C.1(0,4D.1(0,)82.直线()12:10,:210l ax y l a x ay +-=--+=,则“2a =-”是“12//l l ”的()条件A .必要不充分B.充分不必要C.充要D.既不充分也不必要3.设正项等比数列{}n a 的前n 项和为n S ,若32127S a a =+,则公比q 为()A.2或3- B.3C.2D.3-4.已知等差数列{}n a 的前n 项和为n S ,若1472,22a a a =+=,则19S =()A.380B.200C.190D.1005.若双曲线()222210,0y x a b a b -=>>的渐近线方程为2y x =±,且过点(),则双曲线的标准方程为()A.22168y x -= B.22186y x -=C.22134y x -= D.22143y x -=6.有一塔形几何体由若干个正方体构成,构成方式如图所示,上层正方体下底面的四个顶点是下层正方体上底面各边的中点,已知最底层正方体的棱长为4,若该塔形几何体是由7个正方体构成,则该塔形的表面积(含最底层的正方体的底面面积)为()A.127B.C.143D.1597.已知椭圆22:182x y C +=和点()2,1P -,直线l 与椭圆C 交于,A B 两点,若四边形OAPB 为平行四边形,则直线l 的方程为()A.5202x y --= B.3202x y +-=C.220x y --= D.220x y +-=8.已知双曲线()2222:10,0x y C a b a b-=>>,直线l 过坐标原点并与双曲线交于,P Q 两点(P 在第一象限),过点P 作l 的垂线与双曲线交于另一个点A ,直线QA 交x 轴于点B ,若点B 的横坐标为点Q 横坐标的两倍,则双曲线的离心率为()A.1B.22C.D.二、多选题:本题共4小题,每小题5分,共20分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得5分,部分选对的得2分,有选错的得0分.9.等差数列{}n a 的前n 项和为n S ,若10a >,公差0d ≠,且59S S =,则下列命题正确的有()A.7S 是数列{}n S 中的最大项B.7a 是数列{}n a 中的最大项C.140S = D.满足0n S >的n 的最大值为1310.设圆22:(1)(1)3C x y -+-=,直线:3430,l x y P ++=为l 上的动点,过点P 作圆C 的两条切线PA PB 、,切点为,A B M N 、、为圆上任意两点,则下列说法中正确的有()A.PA 的取值范围为[)1,+∞B.四边形PACBC.满足60APB ∠=o 的点P 有两个D.CAB △的面积最大值为33411.数列{}n a 满足21n n n a Aa Ba ++=+(*N ,,n A B ∈为非零常数),则下列说法正确的有()A.若1,1A B ==-,则数列{}n a 是周期为6的数列B.对任意的非零常数,A B ,数列{}n a 不可能为等差数列C.若3,2A B ==-,则数列{}1n n a a +-是等比数列D.若正数,A B 满足121,0,A B a a B +===,则数列{}2n a 为递增数列12.已知抛物线2:2E y x =的焦点为F ,直线,AB CD 过焦点F 分别交抛物线E 于点()()()()11223344,,,,,,,A x y B x y C x y D x y ,其中,A C 位于x 轴上方,且直线BC 经过点1,04⎛⎫⎪⎝⎭,记,BC AD 的斜率分别为,BC AD k k ,则下列正确的有()A.121y y =- B.242y y =C.142y y =- D.2BCADk k =三、填空题:本题共4小题,每小题分,共20分.13.已知圆221:210C x y kx y +-++=与圆222:210C x y ky ++-=的公共弦所在直线恒过点P ,则点P 的坐标为__________.14.已知抛物线2:4E y x =,直线():21l y x =-与E 相交于,A B 两点,若E 的准线上一点M 满足90AMB ∠= ,则M 的坐标为__________.15.已知双曲线2222:1(0,0)x y C a b a b-=>>的右焦点为F ,离心率为e ,过原点的直线与C 的左右两支分别交于,M N 两点,若4,60MF NF MFN ︒=∠=,则224a e +的最小值为__________.16.已知数列{}n a 满足111,n a na ⎧⎫=⎨⎬⎩⎭为公差为1的等差数列,若不等式210nλ⎛⎫-≥⎪⎪⎭对任意的*N n ∈都成立,则实数λ的取值范围是__________.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.已知圆C 的圆心坐标为()1,2,且圆C 与直线:270l x y --=相切,过点()3,0A 的动直线m 与圆C 相交于,M N 两点,点P 为MN 的中点.(1)求圆C 的标准方程;(2)求OP的最大值.18.已知数列{}n a 是等差数列,n S 是等比数列{}n b 的前n 项和,41238,a b a b ===,36S =.(1)求数列{}{},n n a b 的通项公式;(2)求n S 的最大值和最小值.19.如图,四边形ABCD 是边长为1的正方形,ED ⊥平面,ABCD FB ⊥平面ABCD ,且1ED FB ==.(1)求证:EC ⊥平面ADF(2)在线段EC 上是否存在点G (不含端点),使得平面GBD 与平面ADF 的夹角为45 ,若存在,指出G 点的位置;若不存在,请说明理由.20.记n S 为数列{}n a 的前n 项和,已知11a =,3221n n a S n -=-.(1)求证:数列{}1n a +为等比数列;(2)若11n n n n a b a a ++=,则求数列{}n b 的前n 项和n T .21.已知抛物线C 的顶点为坐标原点O ,焦点F 在x 轴的正半轴,点(),2Q m 抛物线上,且Q 到抛物线的准线的距离为2.(1)求抛物线C 的方程;(2)动点P 在抛物线的准线上,过点P 作拋物线C 的两条切线分别交y 轴于,A B 两点,当PAB 2时,求点P 的坐标.22.已知椭圆2222:1(0)x y C a b a b +=>>的离心率为32,过椭圆的一个焦点作垂直于x 轴的直线与椭圆交于,M N两点,1MN =.(1)求椭圆C 的方程;(2)过椭圆C 外一点()2,2P 任作一条直线与椭圆交于不同的两点,A B ,在线段AB 上取一点Q ,满足2PA PB PQ PA PQ PB =+,证明:点Q 必在某条定直线上.华中师大一附中2022-2023学年度上学期高二期末检测数学试卷一、选择题:本题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个诜项中,只有一项是特合题目要求的.1.抛物线22y x =的焦点坐标为A.(1,0)B.1(,0)2C.1(0,4D.1(0,)8【答案】D【分析】根据抛物线标准方程,可求得p ,进而求得焦点坐标.【详解】将抛物线方程化为标准方程为212x y =,可知14p =所以焦点坐标为10,8⎛⎫ ⎪⎝⎭所以选D【点睛】本题考查了抛物线的基本性质,属于基础题.2.直线()12:10,:210l ax y l a x ay +-=--+=,则“2a =-”是“12//l l ”的()条件A.必要不充分B.充分不必要C.充要D.既不充分也不必要【答案】C【分析】根据直线平行求得a ,结合充分、必要条件的知识求得正确答案.【详解】若12//l l ,则()()212,20a a a a a ⨯-=⨯-+-=,解得1a =或2a =-,当1a =时,1l 和2l 的方程都是10x y +-=,两直线重合,不符合题意.经验证可知,2a =-符合.所以“2a =-”是“12//l l ”的充要条件.故选:C3.设正项等比数列{}n a 的前n 项和为n S ,若32127S a a =+,则公比q 为()A.2或3- B.3C.2D.3-【答案】B【分析】根据已知条件列方程求得q .【详解】依题意32127S a a =+,即1232132127,6a a a a a a a a ++=+=+,21116a q a q a =+,依题意10a >,所以260q q --=,由于0q >,故解得3q =.故选:B4.已知等差数列{}n a 的前n 项和为n S ,若1472,22a a a =+=,则19S =()A.380 B.200C.190D.100【答案】A【分析】求得等差数列{}n a 的公差,进而求得19S 【详解】设等差数列{}n a 的公差为d ,则1294922,2a d d d +=+==,所以19191819223802S ⨯=⨯+⨯=.故选:A5.若双曲线()222210,0y x a b a b -=>>的渐近线方程为32y x =±,且过点(),则双曲线的标准方程为()A.22168y x -= B.22186y x -=C.22134y x -= D.22143y x -=【答案】C【分析】由双曲线渐近线方程可得2a b =,将()代入双曲线方程可求得22,b a ,由此可得结果.【详解】由双曲线方程可得其渐近线方程为:a y x b =±,32a b ∴=,即32a =,则双曲线方程可化为:2222413y x b b-=,由双曲线过点(),2236813b b ∴-=,解得:24b =,23a ∴=,∴双曲线方程为:22134y x -=.故选:C.6.有一塔形几何体由若干个正方体构成,构成方式如图所示,上层正方体下底面的四个顶点是下层正方体上底面各边的中点,已知最底层正方体的棱长为4,若该塔形几何体是由7个正方体构成,则该塔形的表面积(含最底层的正方体的底面面积)为()A.127B. C.143 D.159【答案】D【分析】分析各层正方体的边长,利用等比数列的前n 项和公式即可求解.【详解】不妨设由下到上各层正方形的边长为n a ,由题意知,{}n a 是首项为4,公比为22的等比数列,所以1242n n a -=⨯,各层正方形的面积为2151116()=()22n n n a --=⨯,所以该塔形几何体的表面积为2322464(222)159S -=⨯++++= ,故选:D .7.已知椭圆22:182x y C +=和点()2,1P -,直线l 与椭圆C 交于,A B 两点,若四边形OAPB 为平行四边形,则直线l 的方程为()A.5202x y --= B.3202x y +-=C.220x y --= D.220x y +-=【答案】C【分析】先求得直线l 所过点,然后利用点差法求得直线l 的斜率,进而求得正确答案.【详解】由于()2212182-+=,所以P 在椭圆C 上,设OP 的中点为D ,则11,2D ⎛⎫-⎪⎝⎭,则直线AB 过点D ,且D 是AB 的中点,设()()1122,,,A x y B x y ,则:222211221,18282x y x y +=+=,两式相减并化简得121212122184y y y y x x x x +-⋅=-=-+-,所以12121212111,242y y y y x x x x ---⋅=-=--,即直线AB 的斜率为12,所以直线AB 也即直线l 的方程为()111,22022y x x y +=---=.故选:C8.已知双曲线()2222:10,0x y C a b a b-=>>,直线l 过坐标原点并与双曲线交于,P Q 两点(P 在第一象限),过点P 作l 的垂线与双曲线交于另一个点A ,直线QA 交x 轴于点B ,若点B 的横坐标为点Q 横坐标的两倍,则双曲线的离心率为()A.1B.22C.D.【答案】C【分析】设():0PQ y kx k =≠,(),P t kt ,根据垂直关系及,B Q 坐标可得直线,AP AQ 的方程,联立可求得A 点坐标,代入双曲线方程中,结合P 在双曲线上,可化简整理得到22b a =,由离心率e =可求得结果.【详解】由题意知:直线PQ 斜率存在且不为零,则可设直线():0PQ y kx k =≠,设(),P t kt ,则(),Q t kt --,()2,0B t -,AP PQ ⊥ ,1AP k k ∴=-,则直线()1:AP y kt x t k-=--,又2AQ BQkt k k k t t ===--+,∴直线1:2AQ x y t k=--,由()112y kt x t k x y t k ⎧-=--⎪⎪⎨⎪=--⎪⎩得:()22223131k t t x k kt k y k ⎧+=-⎪-⎪⎨+⎪=⎪-⎩,即()()2222313,11t k kt k A k k ⎛⎫++ ⎪- ⎪--⎝⎭,A 在双曲线C 上,()()()()2222222222222313111t k k t ka kb k ++∴-=--,又P 在双曲线C 上,即222221t k t a b -=,222222a b t b a k∴=-,()()()()()()22222222222222222313111b k a k kkb a kkb a k++∴-=----,即()()()()2222222222222231311b k a k k k b a k k +-+=---,()()()()2222222222231131b k k a k k k ⎡⎤⎡⎤∴+--=+--⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦,()()2422228888b k k a k k +=+,又0k ≠,22b a ∴=,∴双曲线离心率c e a ===故选:C.【点睛】关键点点睛:本题考查双曲线离心率的求解问题;解题关键是能够通过两直线方程联立的方式,求得A 点坐标,从而根据A 点在双曲线上构造方程,化简整理得到,a b 之间的关系.二、多选题:本题共4小题,每小题5分,共20分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得5分,部分选对的得2分,有选错的得0分.9.等差数列{}n a 的前n 项和为n S ,若10a >,公差0d ≠,且59S S =,则下列命题正确的有()A.7S 是数列{}n S 中的最大项B.7a 是数列{}n a 中的最大项C.140S =D.满足0n S >的n 的最大值为13【答案】ACD【分析】由59S S =得出1132a d =-,代入n a 与n S ,对选项依次判断即可.【详解】∵59S S =,∴1154985922a d a d ⨯⨯+=+,∴11302a d =->,∴0d <,∴()()113151122n a a n d d n d n d ⎛⎫=+-=-+-=- ⎪⎝⎭,()()()211113142222n n n n n d S na d dn n n --=+=-+=-,对于A ,()()221474922n d d S n n n ⎡⎤=-=--⎣⎦,∵0d <,∴当7n =时,n S 取最大值,∴7S 是数列{}n S 中的最大项,故选项A 正确;对于B ,∵10a >,0d <,所以等差数列{}n a 是递减数列,数列{}n a 中的最大项为1a ,故选项B 错误;对于C ,()21414141402dS =-⨯=,故选项C 正确;对于D ,∵0d <,∴()()21414022n d dS n n n n =-=->,解得014n <<,∵*n ∈N ,∴满足0n S >的n 的最大值为13,故选项D 正确.故选:ACD.10.设圆22:(1)(1)3C x y -+-=,直线:3430,l x y P ++=为l 上的动点,过点P 作圆C 的两条切线PA PB 、,切点为,A B M N 、、为圆上任意两点,则下列说法中正确的有()A.PA 的取值范围为[)1,+∞B.四边形PACBC.满足60APB ∠=o 的点P 有两个D.CAB △的面积最大值为334【答案】AC【分析】根据切线长公式即可求解A,B,C ,根据三角形的面积公式可求解D.【详解】圆心(1,1)C 到直线:3430l x y ++=的距离2d ==,所以2PC d ≥=,因为圆的半径为r =,根据切线长公式可得1PA =≥,当PC l ⊥时取得等号,所以PA 的取值范围为[)1,+∞,A 正确;因为PA AC ⊥,所以四边形PACB的面积等于2PAC S PA AC ⨯=⨯=≥△,四边形PACBB 错误;因为60APB ∠=o ,所以30APC ∠= ,在直角三角形APC 中,1sin 302AC CP==,所以CP =设33(,4a P a +-,因为CP =整理得225101270a a +-=,则有100127000∆=+>,所以满足条件的点P 有两个,C 正确;因为13sin sin 22CAB S CA CB ACB ACB =∠=∠△所以当sin 1ACB ∠=,即90ACB ∠= ,面积有最大值为32,此时四边形PACB 为正方形,则2PC ==>,满足要求,故D 错误,故选:AC.11.数列{}n a 满足21n n n a Aa Ba ++=+(*N ,,n A B ∈为非零常数),则下列说法正确的有()A.若1,1A B ==-,则数列{}n a 是周期为6的数列B.对任意的非零常数,A B ,数列{}n a 不可能为等差数列C.若3,2A B ==-,则数列{}1n n a a +-是等比数列D.若正数,A B 满足121,0,A B a a B +===,则数列{}2n a 为递增数列【答案】AD【分析】对于A ,由题意可得3n n a a +=-,进而可得6n n a a +=,即可判断;对于B ,举反例2,1A B ==-,此时{}n a 为等差数列,即可判断;对于C ,由题意可得2112()n n n n a a a a +++-=-,*N n ∈,只有当10n n a a +-≠时,数列{}1n n a a +-才是以2为公比的等比数列,即可判断;对于D ,由题意可得211()n n n n a a B a a ++++=+,求得22211n nB S B B -=⋅-,进而可得222(1)1n n B B a B-=-,只需判断2(1)n a +-20n a >是否成立即可判断.【详解】解:对于A ,因为1,1A B ==-,所以21n n n a a a ++=-,*N n ∈,所以32111n n n n n n n a a a a a a a +++++=-=--=-,*N n ∈,所以6(3)33n n n n a a a a ++++==-=,*N n ∈所以数列{}n a 是周期为6的数列,故正确;对于B ,当2,1A B ==-时,则有212n n n a a a ++=-,*N n ∈,即有212n nn a a a +++=,*N n ∈,由等差中项的性质可知{}n a 为等差数列,故错误;对于C ,当3,2A B ==-时,2132n n n a a a ++=-,*N n ∈,即有2112()n n n n a a a a +++-=-,*N n ∈,当10n n a a +-≠时,数列{}1n n a a +-是以2为公比的等比数列,故错误;对于D ,因为正数,A B 满足121,0,A B a a B +===,所以101A B B =->⇔>所以211(1)n n n n n a Aa Ba B a Ba +++=+=-+,*N n ∈,所以211()n n n n a a B a a ++++=+,*N n ∈,设数列前n 项和为n S ,则有242(1)2123421212()()()()[1]n n n n S a a a a a a a a B B B--=++++++=+++++L L =2211nB B B-⋅-,*N n ∈所以2122122111n nn B B B S B B B----=⋅=--,*N n ∈,所以2212222122(1)11n n n n n n B B B B a S S B B+---=-==--,*N n ∈,所以2(1)2(1)2(1)1n n B B a B++-=-,*N n ∈,所以()21n a +-2n a =()()21211n B B B+---22(1)1n B B B --=2222(1)(1)(1)01n n B B B B B B -⋅-=->-,*N n ∈,所以数列{}2n a 为递增数列,故正确.故选:AD.12.已知抛物线2:2E y x =的焦点为F ,直线,AB CD 过焦点F 分别交抛物线E 于点()()()()11223344,,,,,,,A x y B x y C x y D x y ,其中,A C 位于x 轴上方,且直线BC 经过点1,04⎛⎫⎪⎝⎭,记,BC AD 的斜率分别为,BC AD k k ,则下列正确的有()A.121y y =- B.242y y =C.142y y =- D.2BCADk k =【答案】ACD【分析】利用抛物线的性质,可得1(,0)2F ,设直线AB 的方程为12x ty =+,联立方程可得121y y =-,可判断A ;同理可得341y y =-,再利用直线BC 经过点1(,0)4,可得2312y y =-,进而得出142y y =-,可判断C ,B ;利用两点确定斜率可得2BCADk k =,可判断D .【详解】由抛物线2:2E y x =可得:1(,0)2F ,设直线AB 的方程为12x ty =+,由2122x ty y x⎧=+⎪⎨⎪=⎩,整理可得:2210y ty --=,所以121y y =-,故选项A 正确;同理可得:341y y =-,由直线BC 经过点1(,0)4,设1(,0)4N ,则//NC NB ,331(,)4NC x y =- ,221(,)4NB x y =- ,所以233211()()44x y x y -=-,则22323211()()2424y y y y -=-,整理可得:2323231()()024y y y y y y -+-=,也即23231()()024y y y y -+=,因为23y y ≠,所以2312y y =-,又121y y =-,341y y =-,所以142y y =-,故选项C 正确;则21241412y y y y y y ==,故选项B 错误;因为32322232323222BC y y y y k y y x x y y --===--+,同理142AD k y y =+,则14142141224243232432342424112222221BC AD k y y y y y y y y y y y y y k y y y y y y y y y y y y y ++++-+==⨯⨯=⨯⨯=⨯=⨯=++++-+.故选项正确,故选:A CD .三、填空题:本题共4小题,每小题分,共20分.13.已知圆221:210C x y kx y +-++=与圆222:210C x y ky ++-=的公共弦所在直线恒过点P ,则点P 的坐标为__________.【答案】(2,1)-【分析】两圆的方程相减得出两圆的公共弦所在直线方程,然后根据直线方程求出定点即可.【详解】由圆221:210C x y kx y +-++=与圆222:210C x y ky ++-=,两式相减得公共弦所在直线方程为:2220kx ky y +--=,即(2)(22)0k x y y +-+=,令20220x y y +=⎧⎨+=⎩,解得:21x y =⎧⎨=-⎩,所以圆221:210C x y kx y +-++=与圆222:210C x y ky ++-=的公共弦所在直线恒过点(2,1)P -.故答案为:()2,1-.14.已知抛物线2:4E y x =,直线():21l y x =-与E 相交于,A B 两点,若E 的准线上一点M 满足90AMB ∠= ,则M 的坐标为__________.【答案】(1,1)-【分析】令(1,)M y -,由0MA MB ⋅= 及数量积的坐标公式得21()0A B A B A B A B x x x x y y y y y y ++++-++=,联立抛物线与直线方程,应用韦达定理求,A B 横纵坐标的和积代入上式求M 的纵坐标即可.【详解】令(1,)M y -,则(1,),(1,)A A B B MA x y y MB x y y =+-=+-,由90AMB ∠=,则(1)(1)()()0A B A B MA MB x x y y y y ⋅=+++--=,所以21()0A B A B A B A B x x x x y y y y y y ++++-++=联立242(1)y x y x ⎧=⎨=-⎩,消去y 整理得2310x x -+=,则3,1A B A B x x x x +==,所以2(2)2A B A B y y x x +=+-=,4(1)4A B A A B B x x x y x y =--+=-,综上,2210y y -+=,则1y =,故(1,1)M -.故答案为:(1,1)-15.已知双曲线2222:1(0,0)x y C a b a b-=>>的右焦点为F ,离心率为e ,过原点的直线与C 的左右两支分别交于,M N 两点,若4,60MF NF MFN ︒=∠=,则224a e +的最小值为__________.【答案】11+【分析】先由抛物线的对称性与定义得到MF ,1MF NF =关于,m a 的表达式,从而利用题设条件与余弦定理得到,a c 关于m 的表达式,再利用基本不等式即可得解.【详解】依题意,记双曲线C 的左焦点为1F ,连结1NF ,如图,由抛物线的对称性易得=OM ON ,又12OF OF =,所以四边形1MF NF 是平行四边形,则1NF MF =,因为双曲线2222:1(0,0)x y C a b a b-=>>,所以由双曲线的定义可得12MF MF a -=,则2MF NF a -=,记()0MF m m =>,则12MF NF m a ==-,又4MF NF =,所以()24m m a -=,即42a m m =-,42m a m -=,则2221648a m m=+-,因为60MFN ∠=︒,所以1120F MF ∠︒=,在1F MF △中,2221112cos120F FMF MF MF MF =+-︒,即()222222164244412c m a m m a m=-++=++=+,所以222222222244123111444444a c a a a a e a a a ++=+=+=++≥++,当且仅当2234a a =,即2a =时,等号成立,此时由于2216880m m +-≥=,当且仅当2216m m =,即2m =时,等号成立,注意当2m =时,22216480a m m =+-=,不满足题意,故221680m m+->,所以当2a =时,22168m m +-=有解,且由()240m m a -=>得20m a ->,满足题意,所以224a e +的最小值为1+故答案为:1+.16.已知数列{}n a 满足111,n a na ⎧⎫=⎨⎬⎩⎭为公差为1的等差数列,若不等式210nλ⎛⎫-≥⎪⎪⎭对任意的*N n ∈都成立,则实数λ的取值范围是__________.【答案】47λ≤【分析】因为1n na ⎧⎫⎨⎬⎩⎭为等差数列,已知首项与公差即可求出通项公式,即可求出数列{}n a 的通项公式,代入不等式,则不等式恒成立问题转化为最值问题求解即可.【详解】因为数列{}n a 满足111,n a na ⎧⎫=⎨⎬⎩⎭为公差为1的等差数列,设1nn b na =,则11b =,1(1)=+-=n b b n d n ,即1n n na =,所以21n a n =,*N n ∈,所以不等式210nλ⎛⎫-≥⎪⎪⎭,即210n λ⎛⎫⎪⎪-≥⎪⎪⎭对任意的*N n ∈都成立,即min 241n n λ⎛⎫≤ ⎪-⎝⎭,2()41nf n n =-,248(1),(2),(3)3711f f f ===,(1)(2),(3)(2)f f f f >>,因为2()41nf n n =-中分子的增长速度远大于分母,所以min4()(2)7f n f ==,所以47λ≤,则实数λ的取值范围是47λ≤.故答案为:47λ≤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.已知圆C 的圆心坐标为()1,2,且圆C 与直线:270l x y --=相切,过点()3,0A 的动直线m 与圆C 相交于,M N 两点,点P 为MN 的中点.(1)求圆C 的标准方程;(2)求OP的最大值.【答案】(1)22(1)(2)20x y -+-=(2+【分析】(1)运用点到直线距离公式求出圆C 的半径;(2)求出点P 的运动轨迹,再确定OP的最大值.【小问1详解】由题意知点C 到直线l 的距离为r ==,也是圆C 的半径,∴圆C 的半径为则圆C 的标准方程为22(1)(2)20x y -+-=;【小问2详解】依题意作上图,P 为弦MN 的中点,由垂径定理知:CP MN ⊥,又MN 过定点A ,∴点P 的轨迹为以CA 为直径的圆,圆心为A ,C 的中点()2,1,半径为()()2213102222CA=-+-,22max ||21252OP ∴=+=;综上,圆C 的标准方程为22(1)(2)20x y -+-=,OP的最大值为52+.18.已知数列{}n a 是等差数列,n S 是等比数列{}n b 的前n 项和,41238,a b a b ===,36S =.(1)求数列{}{},n n a b 的通项公式;(2)求n S 的最大值和最小值.【答案】(1)34n a n =-,1182n n b -⎛⎫=⨯- ⎪⎝⎭(2)n S 的最大值为8,最小值为4.【分析】(1)根据给定的条件,求出等差数列{}n a 的首项及公差,等比数列{}n b 的公比即可求解作答;(2)由(1)可得161[1()]32n n S =⨯--,再分n 为奇数和偶数时,结合n S 的单调性求解即可.【小问1详解】设{}n a 的公差为{},n d b 的公比为q ,313S b ≠ ,所以1q ≠,由()313161b q S q-==-,解得:12q =-,1182n n b -⎛⎫∴=⨯- ⎪⎝⎭,又42234,2,82a a d ab a -==== ,所以3d =,()2234n a a n d n ∴=+-=-;【小问2详解】由(1)和等比数列的前n 项和公式可知:11616181,21,23321611132161611,2,2332n nnn nn k k S n k k ⎡⎤⎧⎛⎫⎛⎫⨯--⎢⎥+⨯=+∈ ⎪⎪ ⎪⎡⎤⎝⎭⎢⎥⎪⎝⎭⎛⎫⎣⎦==⨯--=⎢⎥⎨ ⎪⎛⎫⎝⎭⎢⎥⎛⎫⎪⎣⎦-- ⎪-⨯=∈ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎩Z Z ,显然,当n 为奇数时,16,3n n S S >单调递减;当n 为偶数时,16,3n n S S <单调递增,1n ∴=时,n S 有最大值为8,2n =时,n S 有最小值为4.19.如图,四边形ABCD 是边长为1的正方形,ED ⊥平面,ABCD FB ⊥平面ABCD ,且1ED FB ==.(1)求证:EC ⊥平面ADF(2)在线段EC 上是否存在点G (不含端点),使得平面GBD 与平面ADF 的夹角为45 ,若存在,指出G 点的位置;若不存在,请说明理由.【答案】(1)证明见解析(2)存在,G 为线段EC 上靠近E 的三等分点【分析】(1)建立空间直角坐标系,得到0EC DF EC DA ⋅=⋅=故EC ⊥DF ,EC ⊥DA ,从而证明出线面垂直;(2)设(01)EG EC λλ=<<,得到G 的坐标为()0,,1λλ-,求出平面的法向量,列出方程,求出13λ=,得到G 为线段EC 上靠近E 的三等分点.【小问1详解】以点D 为原点,以,,DA DC DE 所在的直线为x 轴,y 轴,z轴建立空间直角坐标系,则()()()()()()0,0,0,1,0,0,1,1,0,0,1,0,0,0,1,1,1,1D A B C E F ,()()()0,1,1,1,0,0,1,1,1EC DA DF ∴=-==,0110EC DA EC DF ⎧⋅=⎪⎨⋅=-=⎪⎩,故EC ⊥DF ,EC ⊥DA ,∵DA DF D = ,,DA DF ⊂平面ADF ,EC ∴⊥平面ADF ;【小问2详解】设(01)EG EC λλ=<<,则G 的坐标为()()0,,1,0,,1DG λλλλ-=- ,设平面GBD 的法向量为(),,n m n t =,则由()10n DG n t n DB m n λλ⎧⋅=+-=⎪⎨⋅=+=⎪⎩,令1n λ=-,则1,m t λλ=-=-,则法向量()1,1,n λλλ=---,平面GBD 与平面ADF 的夹角为45,且平面ADF 的法向量为()0,1,1EC =-,cos45n EC n EC ⋅∴==01λ<<Q ,∴解得13λ=,G ∴为线段EC 上靠近E 的三等分点.20.记n S 为数列{}n a 的前n 项和,已知11a =,3221n n a S n -=-.(1)求证:数列{}1n a +为等比数列;(2)若11n n n n a b a a ++=,则求数列{}n b 的前n 项和n T .【答案】(1)证明见解析(2)31231n n n T -=⋅-【分析】(1)由n a 与n S 的关系,结合等比数列的定义进行证明;(2)将n a 代入11n n n n a b a a ++=,使用裂项相消法进行求和.【小问1详解】∵3221n n a S n -=-,①∴当2n ≥时,()1132211n n a S n ---=--,②①-②,得()113322n n n n a a S S -----=,即12332n n n a a a ---=,∴化简整理得()1131n n a a -+=+(2n ≥),又∵11112a +=+=,∴数列{}1n a +中各项均不为0,且1131n n a a -+=+(2n ≥),∴数列{}1n a +是首项112a +=,公比为3的等比数列.【小问2详解】由第(1)问,1123n n a -+=⋅,∴1231n n a -=⋅-,∴()()()()()()111111231231123111122231231231231231231n n n n n n n n n n nn n a b a a -----+⋅--⋅-+⋅⎛⎫===⋅=⋅- ⎪⋅-⋅-⋅-⋅-⋅-⋅-⎝⎭,∴12n nT b b b =+++ 1111111125517231231n n -⎛⎫=⋅-+-++- ⎪⋅-⋅-⎝⎭ 1112231n ⎛⎫=⋅- ⎪⋅-⎝⎭31231n n-=⋅-.∴数列{}n b 的前n 项和31231n n nT -=⋅-.21.已知抛物线C 的顶点为坐标原点O ,焦点F 在x 轴的正半轴,点(),2Q m 抛物线上,且Q 到抛物线的准线的距离为2.(1)求抛物线C 的方程;(2)动点P 在抛物线的准线上,过点P 作拋物线C 的两条切线分别交y 轴于,A B 两点,当PAB时,求点P 的坐标.【答案】(1)24y x =(2)()1,2-或()1,2--【分析】(1)利用抛物线的焦半径公式与标准方程得到关于,p m 的方程组,解之即可;(2)先由PAB 面积得到()1228k k -=,再联立切线与抛物线方程,结合韦达定理得到1212,k k k k +,从而求得2t =±,由此得解.【小问1详解】依题意,设抛物线的方程为22(0)y px p =>,因为点(),2Q m 在抛物线上,所以42pm =,则2pm =,因为Q 到抛物线准线的距离为2,所以22p m +=,联立222pm p m =⎧⎪⎨+=⎪⎩,解得2,1p m ==,所以抛物线的方程为24y x =.【小问2详解】设动点P 的坐标为()1,t -,设直线,PA PB 的斜率为12,k k ,则直线PA 的方程为()11y k x t =++,直线PB 的方程为()21y k x t =++,令两个方程中的0x =,则可得()()120,,0,A k t B k t ++,此时1211122PAB S AB k k =⨯⨯=- ,因为PAB S =,所以12k k -=,则()1228k k -=,设过点P 的抛物线的切线方程为()1y k x t =++,联立方程()241y x y k x t⎧=⎪⎨=++⎪⎩,消去x ,得24440t y y k k -++=,因为直线与抛物线相切,所以244Δ440t k k ⎛⎫⎛⎫=-+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,整理得210k tk +-=,由题知直线,PA PB 为抛物线的两条切线,则12,k k 为方程的两根,所以1212,1k k t k k +=-=-,由()1228k k -=得()221212448k k k k t +-=+=,解得2t =±,此时,对于210k tk +-=,有240t ∆=+>,满足题意,所以点P 的坐标为()1,2-或()1,2--..22.已知椭圆2222:1(0)x y C a b a b +=>>的离心率为32,过椭圆的一个焦点作垂直于x 轴的直线与椭圆交于,M N 两点,1MN =.(1)求椭圆C 的方程;(2)过椭圆C 外一点()2,2P 任作一条直线与椭圆交于不同的两点,A B ,在线段AB 上取一点Q ,满足2PA PB PQ PA PQ PB =+,证明:点Q 必在某条定直线上.【答案】(1)2214x y +=(2)证明见解析【分析】(1)依题意可得32c a =、221b MN a ==,即可求出a 、b 、c ,从而求出椭圆方程;(2)法一:设直线方程为()22y k x =-+,()11,A x y ,()22,B x y ,(),Q x y ,由2PA PB PQ PA PQ PB =+,可得()121212224x x x x x x x -+=+-,联立直线与椭圆方程,消元、列出韦达定理,代入即可得到8641k x k -=+,241y k =+,消去参数k ,即可得解;法二:依题意可得PA PBQA QB =,设PA AQ λ= ,则PB BQ λ=- ,设()11,A x y ,()22,B x y ,(),Q x y ,根据向量共线的坐标表示用x 、y 表示1x 、1y 、2x 、2y ,再消去参数即可得解.【小问1详解】解:由题知32c a =①,221b MN a ==②,又222a b c =+③,联立①②③解得213a b c ⎧=⎪=⎨⎪=⎩,所以椭圆C 的方程为2214x y +=;【小问2详解】解法一:由题知直线的斜率存在,设直线的斜率为k ,则直线方程为()22y k x =-+,设()11,A x y ,()22,B x y ,(),Q x y ,2PA PB PQ PA PQ PB =+ ,12122222222x x x x x x ∴--=-⋅-+-⋅-,122,2,2x x x <<< ,∴上式可化简为()121212224x x x x x x x -+=+-,联立()222214y k x x y ⎧=-+⎪⎨+=⎪⎩消去y 化简可得()()2222148221632120k x k k x k k ++-++-+=,则2122161614k k x x k -+=+,212216321214k k x x k-+=+,()1212122286441x x x x k x x x k -+-∴==+-+,代入直线方程()22y k x =-+,即862241k y k k -⎛⎫=-+⎪+⎝⎭,解得241y k =+,由8641241k x k y k -⎧=⎪⎪+⎨⎪=⎪+⎩消去k 可得420x y +-=,则点Q 必在定直线420x y +-=;法二:2PA PB PQ PA PQ PB =+ ,()()PA PB PQ PB PQ PA ∴-=-,即PA QB PB QA =,PAPBQA QB ∴=,设PA AQ λ= ,则PB BQ λ=-,设()11,A x y ,()22,B x y ,(),Q x y ,由PA AQ λ= 可得112121x x y y λλλλ+⎧=⎪⎪+⎨+⎪=⎪+⎩,由PB BQ λ=- ,可得222121x x y y λλλλ-⎧=⎪⎪-⎨-⎪=⎪-⎩,A 、B 在椭圆2214x y +=上,2222221*********x y x y λλλλλλλλ⎧+⎛⎫⎪ ⎪++⎛⎫⎝⎭⎪+= ⎪⎪+⎝⎭∴⎨-⎛⎫⎪ ⎪⎪--⎛⎫⎝⎭+=⎪ ⎪-⎝⎭⎩,化简可得()()2222222245(1)445(1)4x y x y x y x y λλλλλλ⎧⎛⎫++++=+⎪ ⎪⎪⎝⎭⎨⎛⎫⎪+-++=- ⎪⎪⎝⎭⎩,两式相减得到42x y +=,∴点Q 必在定直线420x y +-=上.。