人教版A版高中数学选修2-1课后习题解答
人教版 高中数学【选修 2-1】2.2.1椭圆及其标准方程课后习题
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人教版高中数学精品资料2.2.1 椭圆及其标准方程课时演练·促提升A组1.若F1,F2是两个定点,且|F1F2|=6,动点M满足|MF1|+|MF2|=8,则点M的轨迹是()A.椭圆B.直线C.圆D.线段解析:由椭圆定义知,点M的轨迹是椭圆.答案:A2.“m>n>0”是“方程mx2+ny2=1表示焦点在y轴上的椭圆”的()A.充分而不必要条件B.必要而不充分条件C.充要条件D.既不充分也不必要条件解析:方程可化为=1,表示焦点在y轴上的椭圆时,应满足>0,即m>n>0.所以是充要条件.答案:C3.设P是椭圆=1上一点,P到两焦点F1,F2的距离之差为2,则△PF1F2是()A.锐角三角形B.直角三角形C.钝角三角形D.等腰直角三角形解析:由椭圆定义知|PF1|+|PF2|=2a=8.又|PF1|-|PF2|=2,∴|PF1|=5,|PF2|=3.又|F1F2|=2c=2=4,∴|PF1|2=|PF2|2+|F1F2|2,∴△PF1F2为直角三角形.答案:B4.已知椭圆的焦点坐标为(0,-1),(0,1),且过点,则椭圆方程为()A.=1B.=1C.+y2=1D.+x2=1解析:由已知椭圆焦点在y轴上,设方程为=1(a>b>0).则2a==4,故a=2.又c=1,则b2=a2-c2=3,故椭圆方程为=1.答案:B5.已知椭圆的焦点是F1,F2,P是椭圆上的一动点,如果延长F1P到Q,使得|PQ|=|PF2|,那么动点Q的轨迹是()A.圆B.椭圆C.直线D.抛物线解析:由题意,得|PF1|+|PF2|=2a(a>0是常数).∵|PQ|=|PF2|,∴|PF1|+|PQ|=2a,即|QF1|=2a,∴动点Q的轨迹是以F1为圆心,2a为半径的圆,故选A.答案:A6.若方程=1表示焦点在x轴上的椭圆,则m的取值范围是.解析:将方程化为=1,依题意,得8>2-m>0,解得-6<m<2.答案:-6<m<27.若椭圆=1的焦距为6,则k的值为.解析:由已知,得2c=6,∴c=3,∴c2=9,∴20-k=9或k-20=9,∴k=11或k=29.答案:11或298.若椭圆的焦点在y轴上,其上任意一点到两焦点的距离和为8,焦距为2,则此椭圆的标准方程为.解析:由已知,得2a=8,2c=2,∴a=4,c=,∴b2=a2-c2=16-15=1,故椭圆的标准方程为+x2=1.答案:+x2=19.已知椭圆=1(a>b>0)的焦点分别是F1(0,-1),F2(0,1),且3a2=4b2.(1)求椭圆的方程;(2)设点P在这个椭圆上,且|PF1|-|PF2|=1,求∠F1PF2的余弦值.解:(1)依题意知c=1,又c2=a2-b2,且3a2=4b2,所以a2-a2=1,即a2=1.所以a2=4.因此b2=3.从而椭圆方程为=1.(2)因为点P在椭圆上,所以|PF1|+|PF2|=2a=2×2=4.又|PF1|-|PF2|=1,所以|PF1|=,|PF2|=.又|F1F2|=2c=2,所以由余弦定理,得cos ∠F1PF2==.即∠F1PF2的余弦值等于.10.已知圆A:x2+(y+6)2=400,圆A内有一定点B(0,6),动圆C过点B且与圆A内切,求动圆圆心C的轨迹方程.解:设动圆C的半径为r,则|CB|=r.因为圆C与圆A内切,所以|CA|=20-r,所以|CA|+|CB|=20>12,所以点C的轨迹是以A,B两点为焦点的椭圆.因为2a=20,2c=|AB|=12,所以a=10,c=6,b2=64.因为点A,B在y轴上,所以点C的轨迹方程为=1.B组1.已知F1,F2是椭圆=1的两个焦点,P是椭圆上一点,且|PF1|∶|PF2|=4∶3,则三角形PF1F2的面积等于()A.24B.26C.22D.24解析:因为a2=49,所以|PF1|+|PF2|=2a=14.又|PF1|∶|PF2|=4∶3,所以|PF1|=8,|PF2|=6.又因为|F1F2|=2c=2=10,所以|PF1|2+|PF2|2=|F1F2|2,所以PF1⊥PF2.故△PF1F2的面积S=|PF1|·|PF2|=×8×6=24.答案:A2.设F1,F2是椭圆C:=1的焦点,在曲线C上满足=0的点P的个数为()A.0B.2C.3D.4解析:∵=0,∴PF1⊥PF2.∴点P为以线段F1F2为直径的圆与椭圆的交点,且此圆的半径为c==2.∵b=2,∴点P为该椭圆y轴的两个端点.答案:B3.F1,F2分别为椭圆=1(a>b>0)的左、右焦点,点P在椭圆上,△POF2是面积为的正三角形,则b2的值是.解析:∵|OF2|=c,∴由已知得,∴c2=4,c=2.设点P的坐标为(x0,y0),由△POF2为正三角形,∴|x0|=1,|y0|=,代入椭圆方程得=1.∵a2=b2+4,∴b2+3(b2+4)=b2(b2+4),即b4=12,∴b2=2.答案:24.已知圆C:(x+1)2+y2=25及点A(1,0),Q为圆上一点,AQ的垂直平分线交CQ于点M,求点M的轨迹方程.解:如图,M是AQ的垂直平分线与CQ的交点,连接MA,则|MQ|=|MA|,∴|MC|+|MA|=|MC|+|MQ|=|CQ|=5,且|AC|=2,∴动点M的轨迹是椭圆,且其焦点为C,A.易知2a=5,2c=2,∴a=,c=1,∴b2=a2-c2=-1=,故动点M的轨迹方程为=1.5.已知椭圆的焦点在x轴上,且焦距为4,P为椭圆上一点,且|F1F2|是|PF1|和|PF2|的等差中项.(1)求椭圆的方程;(2)若△PF1F2的面积为2,求点P坐标.解:(1)由题意知,2c=4,c=2,|PF1|+|PF2|=2|F1F2|=8,即2a=8,∴a=4.∴b2=a2-c2=16-4=12.∵椭圆的焦点在x轴上,∴椭圆的方程为=1.(2)设点P坐标为(x0,y0),依题意知,|F1F2||y0|=2,∴|y0|=,y0=±.代入椭圆方程=1,得x0=±2,∴点P坐标为(2)或(2,-)或(-2)或(-2,-).6.已知P是椭圆+y2=1上的一点,F1,F2是椭圆上的两个焦点.(1)当∠F1PF2=60°时,求△F1PF2的面积;(2)当∠F1PF2为钝角时,求点P横坐标的取值范围.解:(1)由椭圆的定义,得|PF1|+|PF2|=4且F1(-,0),F2(,0).①在△F1PF2中,由余弦定理,得|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2-2|PF1|·|PF2|cos 60°.②由①②得|PF1|·|PF2|=.所以|PF1||PF2|·sin ∠F1PF2=.(2)设点P(x,y),由已知∠F1PF2为钝角,得<0,即(x+,y)·(x-,y)<0.又y2=1-,所以x2<2,解得-<x<.所以点P横坐标的范围是。
人教a版高中数学选修21全册同步练习及单元检测含答案
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答案: 一元二次方程 ax2+ bx+ c=0( a≠0) 此方程有两个不相等的实数根
假
三、解答题 ( 每小题 10 分,共 20 分 )
7.指出下列命题的条件 p 和结论 q: (1) 若 x+ y 是有理数,则 x, y 都是有理数;
(2) 如果一个函数的图象是一条直线,那么这个函数为一次函数.
1
1
∴ a+1≥1且 a≤ 2,即 0≤ a≤ 2.
1 ∴满足条件的 a 的取值范围为 0, 2 .
4 8.求证: 0≤ a< 是不等式
ax2- ax+1- a>0 对一切实数
x 都成立的充要条件.
5
4 证明: 充分性:∵ 0<a< ,
5 ∴ Δ=a2- 4a(1 -a) = 5a2- 4a= a(5 a-4)<0 , 则 ax2- ax+ 1- a>0 对一切实数 x 都成立. 而当 a= 0 时,不等式 ax2-ax+ 1- a>0 可变成 1>0.
x 都成立的充要条件.
尖子生题库 ☆☆☆ 9. (10 分 ) 已知条件 p: A= { x|2 a≤ x≤ a2+ 1} ,条件 q: B={ x| x2- 3( a+ 1) x+2(3 a+ 1) ≤0} .若 p 是 q 的充分条件,求实数 a 的取值范围. 解析: 先化简 B, B= { x|( x- 2)[ x- (3 a+1)] ≤0} ,
答案: (1)(2)(3)
x 6.设集合 A= x| x-1<0 ,B= { x|0< x<3} ,那么“ m∈ A”是“ m∈ B”的 ________条件.
x
解析:
A=
x|
<0 x- 1
【专业资料】新版高中数学人教A版选修2-1习题:第三章空间向量与立体几何 3.2.3 含解析
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第3课时 用向量方法求空间中的角课时过关·能力提升基础巩固1若直线l 的方向向量与平面α的法向量的夹角等于120°,则直线l 与平面α所成的角等于( ) A.120° B.60°C.30°D.以上均错l 的方向向量与平面α的法向量的夹角为120°,∴它们所在直线的夹角为60°.则直线l 与平面α所成的角为90°-60°=30°.2设四边形ABCD ,ABEF 都是边长为1的正方形,FA ⊥平面ABCD ,则异面直线AC 与BF 所成的角等于 ( )A.45°B.30°C.90°D.60°,则A (0,0,0),F (0,0,1),B (0,1,0),C (1,1,0), ∴AC⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,1,0),BF ⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,-1,1). ∴AC ⃗⃗⃗⃗⃗ ·BF⃗⃗⃗⃗⃗ =-1. 设异面直线AC 与BF 所成的角为θ, ∴cos θ=|cos <AC ⃗⃗⃗⃗⃗ ,BF ⃗⃗⃗⃗⃗ >|=12. 又∵θ∈(0°,90°],∴θ=60°.3若a =(λ,1,2)与b =(2,-1,-2)的夹角为钝角,则实数λ的取值范围为( ) A.λ<52B.λ<52,且λ≠-2C.λ≥52,且λ≠4D.λ≥52,得a ·b =2λ+(-1)-4<0,即λ<52.而|a |=√5+λ2,|b |=3,又<a ,b >为钝角,∴3√5+λ≠-1,即λ≠-2.4若斜线段与它在平面α内射影的长之比是2∶1,则AB 与平面α所成角为( ) A.π6 B.π3C.23πD.56πAB 与平面α所成角为θ,由题意知cos θ=12,则AB 与平面α所成角为π3.5若平面α的一个法向量为n =(4,1,1),直线l 的一个方向向量为a =(-2,-3,3),则l 与α所成角的余弦值为 ( )A.-√11B.√11C.-√110D.√913<a ,n >=√4+9+9√16+1+1=3√11=-4√1133, 故l 与α所成角的余弦值为√1-(-4√1133)2=√91333.6在正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,二面角A-BD 1-B 1的大小为 .,以点C 为原点建立空间直角坐标系.设正方体的边长为a ,则A (a ,a ,0),B (a ,0,0),D 1(0,a ,a ),B 1(a ,0,a ), ∴BA ⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,a ,0),BD 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-a ,a ,a ),BB 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,0,a ). 设平面ABD 1的法向量为n =(x ,y ,z ), 则n ·BA ⃗⃗⃗⃗⃗ =(x ,y ,z )·(0,a ,0)=ay=0, n ·BD 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(x ,y ,z )·(-a ,a ,a )=-ax+ay+az=0. ∵a ≠0,∴y=0,x=z.令x=z=1,则n =(1,0,1),同理,求得平面B 1BD 1的法向量m =(1,1,0),∴cos <n ,m >=n ·m |n ||m |=12,∴<n ,m >=60°.而二面角A-BD 1-B 1为钝角,故为120°.°7在正四棱锥P-ABCD 中,高为1,底面边长为2,E 为BC 的中点,则异面直线PE 与DB 所成的角为 .,则B (1,1,0),D (-1,-1,0),E (0,1,0),P (0,0,1),∴DB⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(2,2,0),PE ⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,1,-1). ∴cos <DB ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,PE ⃗⃗⃗⃗⃗ >=DB ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·PE ⃗⃗⃗⃗⃗⃗|DB ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ||PE ⃗⃗⃗⃗⃗⃗|=√8×√2=12.∴<DB ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,PE ⃗⃗⃗⃗⃗ >=π.∴PE 与DB 所成的角为π.8在长方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,已知DA=DC=4,DD 1=3,则异面直线A 1B 与B 1C 所成角的余弦值为 .9如图,在长方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,AD=AA 1=1,AB=2,点E 是棱AB 上的动点.若异面直线AD 1与EC 所成角为60°,试确定此时动点E 的位置.DA 所在直线为x 轴,以DC 所在直线为y 轴,以DD 1所在直线为z 轴,建立空间直角坐标系.设E (1,t ,0)(0≤t ≤2),则A (1,0,0),D (0,0,0),D 1(0,0,1),C (0,2,0),D 1A ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,0,-1),CE ⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,t-2,0), 根据数量积的定义及已知得:1+0×(t-2)+0=√2×√1+(t -2)2·cos 60°, 所以t=1.所以点E 的位置是AB 的中点. 10如图,在四棱锥P-ABCD 中,已知PA ⊥平面ABCD ,且四边形ABCD 为直角梯形,∠ABC=∠BAD=π,PA=AD=2,AB=BC=1.求平面PAB 与平面PCD 所成二面角的余弦值.{AB ⃗⃗⃗⃗⃗ ,AD ⃗⃗⃗⃗⃗ ,AP ⃗⃗⃗⃗⃗ }为正交基底建立如图所示的空间直角坐标系Axyz ,则各点的坐标为B (1,0,0),C (1,1,0),D (0,2,0),P (0,0,2).因为AD ⊥平面PAB ,所以AD ⃗⃗⃗⃗⃗ 是平面PAB 的一个法向量,AD ⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,2,0).因为PC⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,1,-2),PD ⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,2,-2).设平面PCD 的法向量为m =(x ,y ,z ), 则m ·PC ⃗⃗⃗⃗⃗ =0,m ·PD ⃗⃗⃗⃗⃗ =0. 即{x +y -2z =0,2y -2z =0. 令y=1,解得z=1,x=1.所以m =(1,1,1)是平面PCD 的一个法向量.从而cos <AD ⃗⃗⃗⃗⃗ ,m >=AD ⃗⃗⃗⃗⃗⃗·m |AD ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ||m |=√33,所以平面PAB 与平面PCD 所成二面角的余弦值为√33.能力提升1已知E ,F 分别是棱长为1的正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1的棱BC ,CC 1的中点,则截面AEFD 1与底面ABCD 所成二面角的正弦值是( ) A.23B.√23C.√53D.2√33D 为坐标原点,以DA ⃗⃗⃗⃗⃗ ,DC ⃗⃗⃗⃗⃗ ,DD 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 的方向分别为x 轴、y 轴、z 轴的正方向建立空间直角坐标系,如图,则A (1,0,0),E (12,1,0),F (0,1,12),D 1(0,0,1),∴AD 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,0,1),AE ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-12,1,0). 设平面AEFD 1的法向量为n =(x ,y ,z ),则 {n ·AD 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0,n ·AE ⃗⃗⃗⃗⃗ =0⇒{-x +z =0,-x 2+y =0,∴x=2y=z. 取y=1,则n =(2,1,2),而平面ABCD 的一个法向量为u =(0,0,1),∴cos <n ,u >=2,∴sin <n ,u >=√5.2在棱长为1的正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,M ,N 分别是A 1B 1,BB 1的中点,那么直线AM 与CN 所成角的余弦值是( )A.√32B.√1010C.35D.25,建立空间直角坐标系,则A (1,0,0),M (1,12,1),C (0,1,0),N (1,1,12),∴AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,12,1),CN ⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,0,12).∴AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·CN ⃗⃗⃗⃗⃗ =12,|AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=|CN ⃗⃗⃗⃗⃗ |=√52. ∴cos <AM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,CN ⃗⃗⃗⃗⃗ >=1252×52=25.3在正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,EF ⊥AC ,EF ⊥A 1D ,则EF 与BD 1所成的角是( ) A.90°B.60°C.30°D.0°,以D 为原点建立空间直角坐标系,设正方体的棱长为a ,则A 1(a ,0,a ),D (0,0,0),A (a ,0,0),C (0,a ,0),B (a ,a ,0),D 1(0,0,a ), ∴DA 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(a ,0,a ),AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-a ,a ,0),BD 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-a ,-a ,a ). ∵EF ⊥AC ,EF ⊥A 1D ,设EF ⃗⃗⃗⃗⃗ =(x ,y ,z ), ∴EF ⃗⃗⃗⃗⃗ ·DA 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(x ,y ,z )·(a ,0,a )=ax+az=0, EF ⃗⃗⃗⃗⃗ ·AC ⃗⃗⃗⃗⃗ =(x ,y ,z )·(-a ,a ,0)=-ax+ay=0.∵a ≠0,∴x=y=-z (x ≠0).∴EF ⃗⃗⃗⃗⃗ =(x ,x ,-x ).∴BD 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =-aEF ⃗⃗⃗⃗⃗ . ∴BD 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ∥EF ⃗⃗⃗⃗⃗ ,即BD 1∥EF. 故EF 与BD 1所成的角是0°.4二面角α-l-β内有一点P ,若点P 到平面α,β的距离分别是5,8,且点P 在平面α,β内的射影间的距离为7,则二面角的度数是( ) A.30°B.60°C.120°D.150°,PA ⊥α,PB ⊥β,∠ADB 为二面角α-l-β的平面角.由题意知PA=5,PB=8,AB=7, 由余弦定理,可得cos ∠APB=52+82-72=1,则∠APB=60°,故∠ADB=120°.5在空间中,已知平面α过点(3,0,0)和(0,4,0)及z 轴上一点(0,0,a )(a>0),若平面α与平面xOy 的夹角为45°,则a= .6在长方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,B 1C 和C 1D 与底面所成的角分别为60°和45°,则异面直线B 1C 和C 1D 所成角的余弦值为 .,可知∠CB 1C 1=60°,∠DC 1D 1=45°.设B 1C 1=1,则CC 1=√3=DD 1.∴C 1D 1=√3,则有B 1(√3,0,0),C (√3,1,√3),C 1(√3,1,0),D (0,1,√3).∴B 1C ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,1,√3),C 1D ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-√3,0,√3). ∴cos <B 1C ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,C 1D ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ >=B 1C ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·C 1D⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |B 1C ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ||C 1D ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=2√6=√64.7如图,在三棱锥P-ABC 中,PA=PB=PC=BC ,且∠BAC=π2,则PA 与底面ABC 所成角的大小为 .,∵PA=PB=PC ,∴P 在底面上的射影O 是△ABC 的外心.又∠BAC=π2,∴O 在BC 上且为BC 的中点.∴AO 为PA 在底面上的射影,∠PAO 即为所求的角.在△PAO 中,PO=√32PB=√32PA ,∴sin ∠PAO=PO =√3.∴∠PAO=π3.8在正方体ABCD-A 1B 1C 1D 1中,直线BC 1与平面A 1BD 所成角的余弦值是 .,设棱长为1,则B (1,1,0),C 1(0,1,1),A 1(1,0,1),D (0,0,0). BC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,0,1),A 1D ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,0,-1),BD ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-1,-1,0). 设平面A 1BD 的一个法向量为n =(1,x ,y ),设BC 1与平面A 1BD 所成的角为θ,n ⊥A 1D ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,n ⊥BD⃗⃗⃗⃗⃗⃗ , 所以n ·A 1D ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0,n ·BD ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =0, 所以{-1-y =0,-1-x =0,解得{x =-1,y =-1.所以n =(1,-1,-1),则cos <BC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ,n >=BC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ·n|BC 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗|·|n |=-√63,所以sin θ=√63.所以cos θ=√1-(√63)2=√33.9如图,在直三棱柱ABC-A 1B 1C 1中,AA 1=BC=AB=2,AB ⊥BC ,求二面角B 1-A 1C-C 1的大小.,则A (2,0,0),C (0,2,0),A 1(2,0,2),B 1(0,0,2),C 1(0,2,2).设AC 的中点为M ,连接BM.∵BM ⊥AC ,BM ⊥CC 1,∴BM ⊥平面AA 1C 1C ,即BM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(1,1,0)是平面AA 1C 1C 的一个法向量.设平面A 1B 1C 的一个法向量是n =(x ,y ,z ).A 1C ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-2,2,-2),A 1B 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(-2,0,0),∴n ·A 1B 1⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =-2x=0,n ·A 1C ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =-2x+2y-2z=0,令z=1,解得x=0,y=1.∴n =(0,1,1).设法向量n 与BM⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 的夹角为φ,二面角B 1-A 1C-C 1为θ,显然θ为锐角.∴cos θ=|cos φ|=|n ·BM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ||n ||BM ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ |=12,解得θ=π3.∴二面角B 1-A 1C-C 1的大小为π3.★10四棱柱ABCD-A 1B 1C 1D 1的侧棱AA 1垂直于底面,底面ABCD 为直角梯形,AD ∥BC ,AD ⊥AB ,AD=AB=AA 1=2BC ,E 为DD 1的中点,F 为A 1D 的中点. (1)求证:EF ∥平面A 1BC ;(2)求直线EF 与平面A 1CD 所成角θ的正弦值.E ,F 分别是DD 1,DA 1的中点,∴EF ∥A 1D 1.又A 1D 1∥B 1C 1∥BC ,∴EF ∥BC ,且EF ⊄平面A 1BC ,BC ⊂平面A 1BC , ∴EF ∥平面A 1BC.AB ,AD ,AA 1两两垂直,以AB 所在直线为x 轴,以AD 所在直线为y 轴,以AA 1所在直线为z 轴,建立空间直角坐标系,如图.设BC=1,则A (0,0,0),A 1(0,0,2),C (2,1,0),D (0,2,0),D 1(0,2,2),F (0,1,1),E (0,2,1), 故FE ⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,1,0),A 1D ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(0,2,-2),CD ⃗⃗⃗⃗⃗ =(-2,1,0). 设平面A 1CD 的法向量n =(x ,y ,z ), 则{n ·A 1D⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ =(x ,y ,z )·(0,2,-2)=2y -2z =0,n ·CD ⃗⃗⃗⃗⃗ =(x ,y ,z )·(-2,1,0)=-2x +y =0.取n =(1,2,2),则sin θ=|cos <n ,FE ⃗⃗⃗⃗⃗ >|=|n ·FE ⃗⃗⃗⃗⃗⃗|n ||FE ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ || =|√1+4+4·√0+1+0|=23,故直线EF 与平面A 1CD 所成角θ的正弦值等于23.。
高中数学新人教A版选修2-1课件:习题课——充分条件与必要条件的综合应用
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若A是B的必要不充分条件,则A是条件,B是结论,且B⇒A,但
A B;
若A是B的充要条件,则A是条件,B是结论,且A⇒B,B⇒A.
2.若A的充分不必要条件是B,则B是条件,A是结论,且B⇒A,
但A B;
若A的必要不充分条件是B,则B是条件,A是结论,且A⇒B,但
B A;
若A的充要条件是B,则B是条件,A是结论,且A⇒B,B⇒A.
真子集,故选B.
(2)由x(x-2)<0得0<x<2,因为(0,2)⫋[-1,+∞),所以“x∈[-1,+∞)”是“不
等式x(x-2)<0成立”的一个必要不充分条件.
答案(1)B (2)B
课堂篇探究学习
探究一
探究二
当堂检测
延伸探究将本例(1)改为“x2-4x<0”是“(x+1)·(x-5)≤0”的什么条件?
解析由a>c且b>c可推得a+b>2c,但当a+b>2c时,不一定能推得a>c
且b>c,故选D.
答案D
2.方程x2+y2+4mx-2y+5m=0表示圆的充要条件是(
)
1
1
A.m>1 或 m<4
B.4<m<1
C.m<
D.m>1
1
4
解析方程 x2+y2+4mx-2y+5m=0 表示圆时,有 16m2+4-20m>0,解得
答案(-∞,-8]
大或缩小,得到相应的充分不必要条件或必要不充分条件.
2.如果p是q的充分不必要条件,那么p并不是唯一的,可以有多个;
2020秋高中数学人教版2-1课堂达标:1.1.1命题含解析
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2020秋高中数学人教A版选修2-1课堂达标:1.1.1命题含解析第一章1。
1 1.1.11.下列语句中是命题的是(B)A.周期函数的和是周期函数吗B.sin45°=1C.x2+2x-1〉0D.梯形是不是平面图形呢[解析]选项A、D为疑问句,选项C为不等式,只有选项B 能判断真假,故选B.2.下列命题正确的是(D)A.三点确定一个平面B.两条直线确定一个平面C.四边形确定一个平面D.不共面的四点可以确定四个平面[解析]对于A,不共线三点确定一个平面,故A不正确;对于B,两条直线有可能异面,故B不正确;对于C,四边形可以成为一个空间立体图形,故C不正确,故选D.3.下列命题中的假命题是(B)A.若log2x<2,则0〈x〈4B.若a与b共线,则a与b的夹角为0°-2a n=0,则该数列C.已知各项都不为零的数列{a n}满足a n+1为等比数列D.点(π,0)是函数y=sin x图象上一点[解析]a与b共线,则a与b的夹角为0°,还可能为180°,故B为假命题,故选B.4.下列语句中命题的个数是(D)①2〈1;②x〈1;③若x〈2,则x≤1;④函数f(x)=x2是R上的偶函数.A.0B.1C.2D.3[解析]②不能判断真假,①③④能判断真假,故选D.5.下列命题是真命题的是(D)A.有两个面互相平行,其余各面都是平行四边形的多面体是棱柱B.过点P(x0,y0)的所有直线的方程都可表示为y-y0=k(x -x0)C.已知点A(x0,y0)是圆C:x2+y2=1内一点,则直线x0x+y0y-1=0与圆C相交D.圆柱的俯视图可能为矩形[解析]当圆柱横卧时,其俯视图为矩形,故选D.攀上山峰,见识险峰,你的人生中,也许你就会有苍松不惧风吹和不惧雨打的大无畏精神,也许就会有腊梅的凌寒独自开的气魄,也许就会有春天的百花争艳的画卷,也许就会有钢铁般的意志。
2020秋高中数学人教版2-11.2.1充分条件与必要条件含解析
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2020秋高中数学人教A版选修2-1课时作业:1.2.1充分条件与必要条件含解析第一章1。
2 1.2.1请同学们认真完成练案[4]A级基础巩固一、选择题1.使0〈x<2成立的一个必要条件是(C)A.0<x〈1B.0≤x<1C.0<x≤2D.x≥22.已知p:x2-x〈0,那么命题p的一个充分条件是(D)A.1〈x〈3B.-1<x<1C.错误!〈x〈5D.错误!<x〈错误![解析]x2-x〈0,∴0〈x<1,∵13<x<错误!⇒0〈x<1,∴p的一个充分条件为错误!<x〈错误!。
3.已知命题“若p,则q”,假设其逆命题为真,则p是q的(B) A.充分条件B.必要条件C.既不是充分条件也不是必要条件D.无法判断[解析]若p则q的逆命题为“若q,则p”即q⇒p,∴p是q 的必要条件.4.下列各小题中,p是q的充分条件的是(C)①p:m<-2,q:y=x2+mx+m+3有两个不同的零点;②p:错误!=1,q:y=f(x)是偶函数;③p:cosα=cosβ,q:tanα=tanβ.A.①B.③C.①②D.②③[解析]①中,p⇒q,②中p⇒q,③中p错误!q。
5.已知α、β是两个不同的平面,则“平面α∥平面β"成立的一个充分条件是(C)A.存在一条直线l,l⊂α,l∥βB.存在一个平面γ,γ⊥α,γ⊥βC.存在一条直线l,l⊥α,l⊥βD.存在一个平面γ,γ∥α,γ⊥β6.设甲、乙、丙是三个命题,如果甲是乙的必要条件,丙是乙的充分条件但不是乙的必要条件,那么(A)A.丙是甲的充分条件,但不是甲的必要条件B.丙是甲的必要条件,但不是甲的充分条件C.丙既不是甲的充分条件,也不是甲的必要条件D.无法判断[解析]∵乙⇒甲,丙⇒乙,乙错误!丙,∴丙⇒甲,甲错误!丙,∴丙是甲的充分条件,但不是甲的必要条件.二、填空题7.“b2=ac”是“a,b,c成等比数列"的__必要__条件.(填“充分"或“必要”)[解析]a,b,c成等比数列⇒b2=ac.8.设p:实数x满足x2-4ax+3a2〈0(其中a〉0),q:2〈x≤3。
人教版A版高中数学选修2-1课后习题解答
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高中数学选修2-1 课后习题答案 [ 人教版 ]高中数学选修2-1 课后习题答案第一章常用逻辑用语1.1命题及其关系练习( P4)1、例:(1)若x2x 2 0,则 x 1;(2) 若x 1,则x2x 20 .2、(1)真;(2)假;(3)真;(4)真.3、(1)若一个三角形是等腰三角形,则这个三角形两边上的中线相等. 这是真命题 .(2)若一个函数是偶函数,则这个函数的图象关于y 轴对称 . 这是真命题 .(3)若两个平面垂直于同一个平面,则这两个平面平行. 这是假命题 .练习( P6)1、逆命题:若一个整数能被 5 整除,则这个整数的末位数字是0. 这是假命题 .否命题:若一个整数的末位数字不是0,则这个整数不能被 5 整除 . 这是假命题 .逆否命题:若一个整数不能被 5 整除,则这个整数的末位数字不是0. 这是真命题 .2、逆命题:若一个三角形有两个角相等,则这个三角形有两条边相等. 这是真命题 .否命题:若一个三角形有两条边不相等,这个三角形有两个角也不相等. 这是真命题 .逆否命题:若一个三角形有两个角不相等,则这个三角形有两条边也不相等.这是真命题 .3、逆命题:图象关于原点对称的函数是奇函数. 这是真命题 .否命题:不是奇函数的函数的图象不关于原点对称. 这是真命题 .逆否命题:图象不关于原点对称的函数不是奇函数. 这是真命题 .练习( P8)证明:证明:命题的逆否命题是:若 a b 1,则 a2b22a 4b 3a2b22a 4b 3 (a b) (a b) 2 (a b )2b当 a b 1时原式 a b 2 2 b 3 a b 10所以,原命题的逆否命题是真命题,从而原命题也是真命题.习题 1.1 A组(P8)1、(1)是;(2)是;(3)不是;(4)不是.2、(1)逆命题:若两个整数 a 与b的和a b 是偶数,则 a,b 都是偶数 . 这是假命题 .否命题:若两个整数a,b 不都是偶数,则 a b 不是偶数 . 这是假命题 .逆否命题:若两个整数 a 与b的和a b 不是偶数,则a, b 不都是偶数 . 这是真命题 .高中数学选修2-1 课后习题答案 [ 人教版 ] ( 2)逆命题:若方程x2x m 0 有实数根,则 m 0 . 这是假命题 .否命题:若 m 0 ,则方程 x2x m 0 没有实数根 . 这是假命题 .逆否命题:若方程x2x m 0 没有实数根,则m 0 . 这是真命题 .3、(1)命题可以改写成:若一个点在线段的垂直平分线上,则这个点到线段的两个端点的距离相等 .逆命题:若一个点到线段的两个端点的距离相等,则这个点在线段的垂直平分线上.这是真命题 .否命题:若一个点到不在线段的垂直平分线上,则这个点到线段的两个端点的距离不相等 .这是真命题.逆否命题:若一个点到线段的两个端点的距离不相等,则这个点不在线段的垂直平分线上 .这是真命题.( 2)命题可以改写成:若一个四边形是矩形,则四边形的对角线相等.逆命题:若四边形的对角线相等,则这个四边形是矩形. 这是假命题 .否命题:若一个四边形不是矩形,则四边形的对角线不相等. 这是假命题 .逆否命题:若四边形的对角线不相等,则这个四边形不是矩形. 这是真命题 .4、证明:如果一个三角形的两边所对的角相等,根据等腰三角形的判定定理,这个三角形是等腰三角形,且这两条边是等腰三角形,也就是说这两条边相等. 这就证明了原命题的逆否命题,表明原命题的逆否命题为真命题. 所以,原命题也是真命题.习题 1.1 B组(P8)证明:要证的命题可以改写成“若p ,则 q ”的形式:若圆的两条弦不是直径,则它们不能互相平分 .此命题的逆否命题是:若圆的两条相交弦互相平分,则这两条相交弦是圆的两条直径.可以先证明此逆否命题:设AB,CD 是O 的两条互相平分的相交弦,交点是E,若 E和圆心 O 重合,则 AB,CD 是经过圆心 O 的弦, AB,CD 是两条直径 . 若 E 和圆心O 不重合,连结AO, BO ,CO 和DO,则OE是等腰AOB,COD的底边上中线,所以,OE AB OE CD.,AB 和 CD 都经过点 E ,且与 OE 垂直,这是不可能的 . 所以, E 和 O 必然重合 . 即 AB 和 CD 是圆的两条直径 .原命题的逆否命题得证,由互为逆否命题的相同真假性,知原命题是真命题.1.2充分条件与必要条件练习( P10)1、(1);(2);(3);(4).2、(1). 3(1).4、(1)真;(2)真;(3)假;(4)真 .练习( P12)1、(1)原命题和它的逆命题都是真命题,p 是 q 的充要条件;(2)原命题和它的逆命题都是真命题,p 是 q 的充要条件;(3)原命题是假命题,逆命题是真命题,p 是 q 的必要条件 .2、(1) p 是 q 的必要条件;(2)p是q的充分条件;( 3) p 是 q 的充要条件;(4)p是q的充要条件.习题 1.2 A组(P12)1、略 .2、( 1)假;(2)真;(3)真.3、(1)充分条件,或充分不必要条件;(2)充要条件;(3)既不是充分条件,也不是必要条件;(4)充分条件,或充分不必要条件.4、充要条件是 a2b2r 2 .习题 1.2 B组(P13)1、(1)充分条件;(2)必要条件;(3)充要条件.2、证明:( 1)充分性:如果 a2b2c2ab ac bc ,那么 a2b2c2ab ac bc0 .所以 (a b)2(a c)2(b c)20所以, a b 0 , a c 0 , b c0 .即 a b c ,所以,ABC 是等边三角形 .( 2)必要性:如果ABC 是等边三角形,那么 a b c所以 (a b)2 (a c)2 (b c)2 0所以 a2 b2 c2 ab ac bc 0所以 a2 b2 c2 ab ac bc1.3简单的逻辑联结词练习( P18)1、(1)真;(2)假.2、(1)真;(2)假.3、(1) 2 2 5 ,真命题;(2)3不是方程x290 的根,假命题;(3) ( 1)21,真命题 .习题 1.3 A组(P18)1、(1) 4 {2,3} 或 2 {2,3} ,真命题;(2)4{2,3} 且 2 {2,3} ,假命题;(3)2 是偶数或 3 不是素数,真命题;(4)2是偶数且3不是素数,假命题.2、(1)真命题;(2)真命题;(3)假命题.3、(1) 2 不是有理数,真命题;(2)5是15的约数,真命题;(3) 2 3 ,假命题;(4)8715 ,真命题;(5)空集不是任何集合的真子集,真命题.习题 1.3 B组(P18)(1)真命题 . 因为 p 为真命题, q 为真命题,所以 p q 为真命题;(2)真命题 . 因为 p 为真命题, q 为真命题,所以 p q 为真命题;(3)假命题 . 因为 p 为假命题, q 为假命题,所以 p q 为假命题;(4)假命题 . 因为 p 为假命题, q 为假命题,所以 p q 为假命题 .1.4全称量词与存在量词练习( P23)1、(1)真命题;(2)假命题;(3)假命题.2、(1)真命题;(2)真命题;(3)真命题.练习( P26)1、(1)n0Z, n0Q ;(2)存在一个素数,它不是奇数;( 3)存在一个指数函数,它不是单调函数.2、(1)所有三角形都不是直角三角形;(2)每个梯形都不是等腰梯形;(3)所有实数的绝对值都是正数.习题 1.4 A组(P26)1、(1)真命题;(2)真命题;(3)真命题;(4)假命题.2、(1)真命题;(2)真命题;(3)真命题.3、(1)x0N , x03x02;(2)存在一个可以被 5 整除的整数,末位数字不是0;(3)x R, x2x 1 0 ;(4)所有四边形的对角线不互相垂直.习题 1.4 B组(P27)( 1)假命题 . 存在一条直线,它在y 轴上没有截距;( 2)假命题 . 存在一个二次函数,它的图象与x轴不相交;( 3)假命题 . 每个三角形的内角和不小于 180 ;( 4)真命题 . 每个四边形都有外接圆 .第一章复习参考题 A 组( P30)1、原命题可以写为:若一个三角形是等边三角形,则此三角形的三个内角相等.逆命题:若一个三角形的三个内角相等,则此三角形是等边三角形. 是真命题;否命题:若一个三角形不是等边三角形,则此三角形的三个内角不全相等. 是真命题;逆否命题:若一个三角形的三个内角不全相等,则此三角形不是等边三角形. 是真命题 .2、略 .3、( 1)假;(2)假;(3)假;(4)假.4、(1)真;(2)真;(3)假;(4)真;(5)真.5、(1)n N ,n2 0 ;(2)P { P P 在圆 x2 y2 r 2上}, OP r (O 为圆心);(3)( x, y) {( x, y) x, y是整数 } , 2x 4y 3 ;( 4)x0 { x x 是无理数}, x03 { q q 是有理数} .6、(1) 3 2 ,真命题;(2) 5 4 ,假命题;( 3)x0 R, x0 0 ,真命题;(4)存在一个正方形,它不是平行四边形,假命题.第一章复习参考题 B 组( P31)1、(1) p q;(2) ( p) ( q) ,或( p q) .2、(1)Rt ABC , C 90,A, B, C 的对边分别是 a, b, c ,则 c2 a2 b2;(2)ABC ,A, B, C 的对边分别是a b c a, b, c ,则.sin A sin B sin C第二章 圆锥曲线与方程2.1曲线与方程练习( P37)1、是 . 容易求出等腰三角形 ABC 的边 BC 上的中线 AO 所在直线的方程是 x 0 .2、 a 32 , b 18 .25 253、解:设点 A, M 的坐标分别为 (t,0) , ( x, y) .(1)当 t 2 时,直线 CA 斜率 k CA2 0 22 t2 t1 t 2所以, k CB2kCA由直线的点斜式方程,得直线 CB 的方程为 y2 t 2 ( x 2) .2令 x 0 ,得 y 4 t ,即点 B 的坐标为 (0,4 t) .由于点 M 是线段 AB 的中点,由中点坐标公式得xt, y 4 t .t4 t ,22由 x得 t 2x ,代入 y2 2得 y42x,即 x y 20 ⋯⋯①2( 2)当 t 2 时,可得点 A, B 的坐标分别为 (2,0) , (0,2)此时点 M 的坐标为 (1,1) ,它仍然适合方程①由( 1)( 2)可知,方程①是点 M 的轨迹方程,它表示一条直线.习题 2.1 A组( P37)1、解:点 A(1, 2) 、 C (3,10) 在方程 x 2xy 2 y 1 0 表示的曲线上;点 B(2, 3) 不在此曲线上2、解:当 c 0 时,轨迹方程为 xc 1;当 c 0 时,轨迹为整个坐标平面 .23、以两定点所在直线为 x 轴,线段 AB 垂直平分线为 y 轴,建立直角坐标系,得点 M 的轨迹方程为 x 2y 24.4、解法一:设圆 x 2 y 2 6x 5 0 的圆心为 C ,则点 C 的坐标是 (3,0) .由题意,得 CMAB ,则有 k CM k AB1 .高中数学选修 2-1 课后习题答案 [ 人教版 ]所以,yy 1 (x 3, x0)x 3x化简得 x 2y 2 3x 0 (x 3, x 0)当 x 3 时, y0 ,点 (3,0) 适合题意;当 x 0 时, y0 ,点 (0,0) 不合题意 .解方程组x 2 y 2 3x 0, 得 x5, y2 5x 2y 26x 5 033所以,点 M 的轨迹方程是 x2y 2 3x0 ,5x 3.OCM 是直角三角形,3解法二:注意到利用勾股定理,得 x 2 y 2 ( x 3)2 y 2 9 ,即 x 2 y 2 3x0 . 其他同解法一 .习题 2.1 B 组( P37)1、解:由题意,设经过点P 的直线 l 的方程为 xy 1 .a b因为直线 l 经过点 P(3,4) ,所以34 1 因此, ab 4a 3ba b由已知点 M 的坐标为 (a,b) ,所以点 M 的轨迹方程为 xy4x 3y 0 .2、解:如图,设动圆圆心 M 的坐标为 (x, y) .y由于动圆截直线 3x y 0 和 3x y 0 所得弦分别为BAB , CD ,所以, AB8 , CD4 .过点M 分别CMF E作直线 3xy 0 和 3x y 0 的垂线,垂足分别为 E ,DF ,则 AE4, CF 2 . A3x y3x yME, MF10 .10Ox连接 MA , MC ,因为 MAMC ,(第 2题)22CF 22 则有, AE MEMF所以, 16 (3 x y)24 (3 x y) 2 ,化简得, xy 10 .10 10因此,动圆圆心的轨迹方程是xy 10 .高中数学选修2-1 课后习题答案 [ 人教版 ]2.2椭圆练习( P42)1、 14. 提示:根据椭圆的定义,PF1 PF2 20 ,因为 PF1 6 ,所以 PF22、(1)x2y2 1;(2) y2 x2 1;(3) x2 y2 1,或 y2 x2 16 16 36 16 36 163、解:由已知, a 5 , b 4 ,所以c a2 b2 3.(1)AF1 B 的周长 AF1 AF2 BF1 BF2.由椭圆的定义,得 AF1 AF2 2a , BF1 BF2 2a .所以,AF1B 的周长4a20 .(2)如果 AB 不垂直于x轴,AF1B的周长不变化 .这是因为①②两式仍然成立,AF1B 的周长20,这是定值.4、解:设点 M 的坐标为 ( x, y) ,由已知,得直线 AM 的斜率y(x 1) ;kAMx 1直线 BM 的斜率y(x 1) ;kBMx 1由题意,得kAM2 ,所以y 2 y (x 1, y 0) k BM x 1 x 1化简,得 x 3 ( y 0)因此,点 M 的轨迹是直线 x 3 ,并去掉点 ( 3,0) .练习( P48)yB2 1、以点B2(或B1)为圆心,以线段OA2 (或 OA1)为半径画圆,圆与 x 轴的两个交点分别为 F1 , F2. A 1 F1O点 F1 , F2就是椭圆的两个焦点.B 1 这是因为,在 Rt B2OF2中, OB2 b , B2 F2 OA2 a ,(第 1题)所以, OF2 c . 同样有 OF1 c .2、(1)焦点坐标为( 8,0) , (8,0) ;14 .1.F2A2x( 2)焦点坐标为 (0,2) , (0, 2) .3、(1)x 2 y 21;( 2) y2x 2 1 .36 3225 164、(1)x 2y21( 2) x2y21 ,或 y 2x 2 1. 94100 64100645、(1)椭圆 9x2y236 的离心率是22 ,椭圆 x 2y 2 1 的离心率是 1 ,316 12 2因为221,所以,椭圆x 2y 2 1 更圆,椭圆 9x 2y 2 36 更扁;3216 12(2)椭圆 x29 y236 的离心率是22 ,椭圆 x 2y 2 1 的离心率是10 ,36105 因为2210,所以,椭圆x 2y 2 1 更圆,椭圆 x 2 9 y 2 36更扁 .356106、(1) (3, 8) ; (2) (0,2) ; (3) ( 48 , 70) .7、82 . 5 3737 7习题 2.2 A组( P49)1、解:由点 M (x, y) 满足的关系式x 2 ( y 3)2 x 2 ( y 3) 2 10 以及椭圆的定义得,点 M 的轨迹是以 F 1(0, 3) , F 2 (0,3) 为焦点,长轴长为 10 的椭圆 .它的方程是y 2x 2 1.25 162、(1)x 2y 21; ( 2)y 2x 21 ;(3) x2y 21 ,或 y 2x 21.36 3225 9494049403、(1)不等式 2 x 2 , 4 y 4 表示的区域的公共部分;(2)不等式 25 x2 5 , 10 y10表示的区域的公共部分 .图略 .334、(1)长轴长 2a8,短轴长 2b 4 ,离心率 e 3 ,2焦点坐标分别是 ( 2 3,0) , (2 3,0) ,顶点坐标分别为 ( 4,0) , (4,0) , (0, 2) , (0,2) ;(2)长轴长 2a18 ,短轴长 2b6 ,离心率 e2 2 ,3焦点坐标分别是 (0, 6 2) , (0,6 2) ,顶点坐标分别为 (0, 9) ,(0,9) , ( 3,0) , (3,0) .5、(1)x2y2 1 ;(2) x2 y2 1,或 y2 x2 1 ;8 5 9 81 9(3) x2 y2 1,或 y 2 x2 1 .25 9 25 96、解:由已知,椭圆的焦距F1F2 2.因为PF1F2的面积等于1,所以,1F1F2 y P 1,解得y P1. 2代入椭圆的方程,得x2 1 1 ,解得 x 15 .P5 4 215 l所以,点 P 的坐标是1) ,共有 4 个 .( ,2 QA 7、解:如图,连接 QA . 由已知,得 QA QP . O所以, QO QA QO QP OP r .又因为点 A 在圆内,所以OA OP(第 7题)根据椭圆的定义,点 Q 的轨迹是以 O, A 为焦点,r为长轴长的椭圆 .8、解:设这组平行线的方程为y 3 x m .2把 y 3 x2 y21 ,得 9x2 6mx 2 18 0.x m 代入椭圆方程92m2 4这个方程根的判别式36m2 36(2m2 18)( 1)由0 ,得 3 2 m 3 2 .当这组直线在 y 轴上的截距的取值范围是( 3 2,3 2) 时,直线与椭圆相交. ( 2)设直线与椭圆相交得到线段AB ,并设线段 AB 的中点为 M (x, y) .则 x x1 x2 m .2 3因为点 M 在直线 y 3 x m 上,与 x m联立,消去 m ,得3x 2y 0 .2 3这说明点 M 的轨迹是这条直线被椭圆截下的弦(不包括端点),这些弦的中点在一条直线上 .高中数学选修2-1 课后习题答案 [ 人教版 ]x2y29、3.5252 2.87521.10、地球到太阳的最大距离为 1.5288 108 km,最下距离为 1.4712108 km. 习题 2.2 B 组( P50)1、解:设点 M 的坐标为 ( x, y) ,点 P 的坐标为( x0, y0),则 x x0,y 3y0 . 所以 x0 x ,y0 2 y ⋯⋯① .2 3因为点 P(x0 , y0 ) 在圆上,所以 x02 y02 4 ⋯⋯②.将①代入②,得点 M 的轨迹方程为 x2 4 y2 4,即 x2 y2 19 4 9所以,点 M 的轨迹是一个椭圆与例 2 相比可见,椭圆也可以看作是由圆沿某个方向压缩或拉伸得到.2、解法一:设动圆圆心为P( x, y) ,半径为 R ,两已知圆的圆心分别为 O1, O2.分别将两已知圆的方程x 2 y2 6x 5 0 , x2 y2 6x 91 0配方,得(x 3)2 y 2 4 , ( x 3)2 y2 100当 P 与O1: ( x 3)2 y2 4 外切时,有O1P R 2 ⋯⋯①当P 与O2:( x 3)2y2100内切时,有O2P 10 R⋯⋯②①②两式的两边分别相加,得 O1P O2 P 12即, ( x 3)2 y2 (x 3) 2 y2 12 ⋯⋯③化简方程③ .先移项,再两边分别平方,并整理,得 2 (x 3)2 y2 12 x ⋯⋯④将④两边分别平方,并整理,得3x2 4 y2 108 0 ⋯⋯⑤将常数项移至方程的右边,两边分别除以108,得x2y2 1 ⋯⋯⑥36 27由方程⑥可知,动圆圆心的轨迹是椭圆,它的长轴和短轴长分别为12,6 3 . 解法二:同解法一,得方程( x 3)2 y2 ( x 3)2 y2 12 ⋯⋯①由方程①可知,动圆圆心P(x, y) 到点O1( 3,0)和点O2(3,0) 距离的和是常数12,第11页共38页。
人教版 高中数学【选修 2-1】2.1曲线与方程课后习题
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人教版高中数学精品资料【优化设计】高中数学 2.1曲线与方程课后习题新人教A版选修2-1课时演练·促提升A组1.“曲线C上的点的坐标都是方程f(x,y)=0的解”是“方程f(x,y)=0是曲线C的方程”的()A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充分必要条件D.既不充分也不必要条件解析:“曲线C上的点的坐标都是方程f(x,y)=0的解”时,不一定能得到“方程f(x,y)=0是曲线C的方程”,但反之,如果“方程f(x,y)=0是曲线C的方程”,必能得出“曲线C上的点的坐标都是f(x,y)=0的解”.答案:B2.方程y=3x-2(x≥1)表示的曲线为()A.一条直线B.一条射线C.一条线段D.不能确定解析:方程y=3x-2表示的曲线是一条直线,当x≥1时,它表示一条射线.答案:B3.曲线xy=2与直线y=x的交点是()A.()B.(-,-)C.()或(-,-)D.不存在解析:由解得即交点坐标为()或(-,-).答案:C4.如图所示的曲线方程是()A.|x|-y=0B.x-|y|=0C.-1=0D.-1=0解析:∵(0,0)点在曲线上,∴C,D不正确.∵x≥0,y∈R,∴B正确.答案:B5.一动点C在曲线x2+y2=1上移动时,它和定点B(3,0)连线的中点P的轨迹方程是()A.(x+3)2+y2=4B.(x-3)2+y2=1C.(2x-3)2+4y2=1D.+y2=1解析:设C(x0,y0),P(x,y).依题意有所以因为点C(x0,y0)在曲线x2+y2=1上,所以(2x-3)2+(2y)2=1,即点P的轨迹方程为(2x-3)2+4y2=1.答案:C6.如果方程ax2+by2=4的曲线过点A(0,-2),B,则a=,b=.解析:由已知解得答案:4 17.已知动点M到点A(9,0)的距离是M到点B(1,0)的距离的3倍,则动点M的轨迹方程是.解析:设M(x,y),则|MA|=,|MB|=.由|MA|=3|MB|,得=3,化简得x2+y2=9.答案:x2+y2=98.已知曲线C的方程是y2-xy+2x+k=0.(1)若点(1,-1)在曲线C上,求k的值;(2)当k=0时,判断曲线C是否关于x轴、y轴、原点对称?解:(1)因为点(1,-1)在曲线C上,所以(-1)2-1×(-1)+2×1+k=0,解得k=-4.(2)当k=0时,曲线C的方程为y2-xy+2x=0.以-x代替x,y不变,方程化为y2+xy-2x=0,所以曲线C不关于y轴对称;以-y代替y,x不变,方程化为y2+xy+2x=0,所以曲线C不关于x轴对称;同时以-x代替x,-y代替y,方程化为(-y)2-(-x)(-y)+2(-x)=0,即y2-xy-2x=0,所以曲线C不关于原点对称.9.已知两点A(,0),B(-,0),点P为平面内一动点,过点P作y轴的垂线,垂足为Q,且=2,求动点P的轨迹方程.解:设动点P的坐标为(x,y),则点Q的坐标为(0,y).于是=(-x,0),=(-x,-y),=(--x,-y),=x2-2+y2.由=2,得x2-2+y2=2x2,即y2-x2=2.故动点P的轨迹方程为y2-x2=2.B组1.方程x2+xy=x表示的曲线是()A.一个点B.一条直线C.两条直线D.一个点和一条直线解析:∵x2+xy=x可化为x(x+y-1)=0,即x=0或x+y-1=0,∴原方程表示两条直线.答案:C2.已知A(-1,0),B(2,4),△ABC的面积为10,则动点C的轨迹方程是()A.4x-3y-16=0或4x-3y+16=0B.4x-3y-16=0或4x-3y+24=0C.4x-3y+16=0或4x-3y+24=0D.4x-3y+16=0或4x-3y-24=0解析:|AB|==5.∵S△ABC=|AB|·h=10,∴h=4,即顶点C到AB所在直线的距离为4,易求AB所在直线的方程为4x-3y+4=0.设点C(x,y),则=h=4,∴4x-3y+4=±20.故选B.答案:B3.方程|x|+|y|=1所表示的曲线C围成的图形的面积为.解析:方程|x|+|y|=1所表示的曲线C围成的图形是正方形ABCD(如图),其边长为.故方程|x|+|y|=1所表示的曲线C围成的图形的面积为2.答案:24.已知Rt△ABC,|AB|=2a(a>0),求直角顶点C的轨迹方程.解法一:以AB所在直线为x轴,AB的中点为坐标原点,建立如图所示的直角坐标系,则有A(-a,0),B(a,0),设顶点C(x,y).由△ABC是直角三角形可知|AB|2=|AC|2+|BC|2,即(2a)2=(x+a)2+y2+(x-a)2+y2,化简得x2+y2=a2.依题意可知,x≠±a.故所求直角顶点C的轨迹方程为x2+y2=a2(x≠±a).解法二:以AB所在直线为x轴,AB的中点为坐标原点,建立如图所示的直角坐标系,则A(-a,0),B(a,0).∵∠ACB=90°,∴点C在以AB为直径的圆上.∵以AB为直径的圆的方程为x2+y2=a2,又∵C与A,B不重合,∴x≠±a.∴顶点C的轨迹方程为x2+y2=a2(x≠±a).5.若直线y=kx+1与曲线mx2+5y2-5m=0(m>0)恒有公共点,求m的取值范围.解:将y=kx+1代入mx2+5y2-5m=0,得(m+5k2)x2+10kx+5(1-m)=0.由题意得,该方程对k∈R总有实数解,∴Δ=20m(m-1+5k2)≥0对k∈R恒成立.∵m>0,∴m≥1-5k2恒成立.∵1-5k2≤1,∴m≥1.故m的取值范围是[1,+∞).6.已知A,B分别是直线y=x和y=-x上的两个动点,线段AB的长为2,P是AB的中点.求动点P的轨迹C的方程.解:设P(x,y),A(x1,y1),B(x2,y2).∵P是线段AB的中点,∴∵A,B分别是直线y=x和y=-x上的点,∴y1=x1,y2=-x2,∴又∵|AB|=2,∴(x1-x2)2+(y1-y2)2=12.∴12y2+x2=12.∴动点P的轨迹方程为+y2=1.。
高中数学人教A版选修2-1 第三章 空间向量与立体几何 3.2第3课时
![高中数学人教A版选修2-1 第三章 空间向量与立体几何 3.2第3课时](https://img.taocdn.com/s3/m/b6efcb3f9b89680202d8254b.png)
学业分层测评(建议用时:45分钟)[学业达标]一、选择题1.若异面直线l 1的方向向量与l 2的方向向量的夹角为150°,则l 1与l 2所成的角为( )A .30°B .150°C .30°或150°D .以上均不对【解析】 l 1与l 2所成的角与其方向向量的夹角相等或互补,且异面直线所成角的范围为⎝⎛⎦⎥⎤0,π2.应选A.【答案】 A2.已知A (0,1,1),B (2,-1,0),C (3,5,7),D (1,2,4),则直线AB 与直线CD 所成角的余弦值为( )A.52266 B .-52266 C.52222D .-52222【解析】 AB→=(2,-2,-1),CD →=(-2,-3,-3), ∴cos 〈AB →,CD →〉=AB →·CD →|AB →||CD →|=53×22=52266,∴直线AB ,CD 所成角的余弦值为52266. 【答案】 A3.正方形ABCD 所在平面外一点P ,P A ⊥平面ABCD ,若P A =AB ,则平面P AB 与平面PCD 的夹角为( )A .30°B .45°C .60°D .90°【解析】 如图所示,建立空间直角坐标系,设P A =AB =1.则A (0,0,0),D (0,1,0),P (0,0,1).于是AD→=(0,1,0).取PD 中点为E ,则E ⎝ ⎛⎭⎪⎫0,12,12,∴AE →=⎝ ⎛⎭⎪⎫0,12,12,易知AD →是平面P AB 的法向量,AE →是平面PCD 的法向量,∴cos AD→,AE →=22,∴平面P AB 与平面PCD 的夹角为45°. 【答案】 B4.如图3-2-28,在空间直角坐标系Dxyz 中,四棱柱ABCD -A 1B 1C 1D 1为长方体,AA 1=AB =2AD ,点E ,F 分别为C 1D 1,A 1B 的中点,则二面角B 1A 1B E 的余弦值为( ) 【导学号:18490121】图3-2-28A .-33 B .-32 C. 33D. 32【解析】 设AD =1,则A 1(1,0,2),B (1,2,0),因为E ,F 分别为C 1D 1,A 1B 的中点,所以E (0,1,2),F (1,1,1),所以A 1E →=(-1,1,0),A 1B →=(0,2,-2),设m =(x ,y ,z )是平面A 1BE 的法向量,则⎩⎨⎧A 1E →·m =0,A 1B →·m =0,所以⎩⎪⎨⎪⎧-x +y =0,2y -2z =0,所以⎩⎪⎨⎪⎧y =x ,y =z ,取x =1,则y =z=1,所以平面A 1BE 的一个法向量为m =(1,1,1),又DA ⊥平面A 1B 1B ,所以DA →=(1,0,0)是平面A 1B 1B 的一个法向量,所以cos 〈m ,DA →〉=m ·DA →|m ||DA →|=13=33,又二面角B 1A 1B E 为锐二面角,所以二面角B 1A 1B E 的余弦值为33,故选C.【答案】 C5.如图3-2-29,空间正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,M ,N 分别是CD ,CC 1的中点,则异面直线A 1M 与DN 所成角的大小是( )图3-2-29A.π6B.π4C.π3D.π2【解析】 以D 为原点,DA ,DC ,DD 1所在直线为坐标轴建系,则A 1M →=⎝⎛⎭⎪⎫-1,12,-1,DN →=⎝⎛⎭⎪⎫0,1,12,cos 〈A 1M →,DN →〉=A 1M →·DN →|A 1M →||DN →|=0.∴〈A 1M →,DN →〉=π2. 【答案】 D 二、填空题6.在棱长为1的正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,M ,N 分别为A 1B 1,BB 1的中点,则异面直线AM 与CN 所成角的余弦值是________.【解析】 依题意,建立如图所示的坐标系,则A (1,0,0),M ⎝ ⎛⎭⎪⎫1,12,1,C (0,1,0),N ⎝ ⎛⎭⎪⎫1,1,12,∴AM →=⎝⎛⎭⎪⎫0,12,1,CN →=⎝⎛⎭⎪⎫1,0,12,∴cos 〈AM→,CN →〉=1252·52=25, 故异面直线AM 与CN 所成角的余弦值为25. 【答案】 257.在空间直角坐标系Oxyz 中,已知A (1,-2,0),B (2,1,6),则向量AB→与平面xOz 的法向量的夹角的正弦值为________. 【解析】 设平面xOz 的法向量为n =(0,t ,0)(t ≠0),AB →=(1,3, 6),所以cos 〈n ,AB →〉=n ·AB →|n |·|AB →|=3t 4|t |,因为〈n ,AB→〉∈[0,π],所以sin 〈n ,AB→〉=1-⎝ ⎛⎭⎪⎫3t 4|t |2=74. 【答案】 748.已知点E ,F 分别在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的棱BB 1,CC 1上,且B 1E =2EB ,CF =2FC 1,则平面AEF 与平面ABC 所成的二面角的正切值等于________.【解析】 如图,建立空间直角坐标系.设正方体的棱长为1,平面ABC 的法向量为n 1=(0,0,1),平面AEF 的法向量为n 2=(x ,y ,z ).所以A (1,0,0),E ⎝ ⎛⎭⎪⎫1,1,13,F ⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1,23,所以AE →=⎝⎛⎭⎪⎫0,1,13,EF →=⎝⎛⎭⎪⎫-1,0,13,则⎩⎨⎧n 2·AE→=0,n 2·EF →=0,即⎩⎪⎨⎪⎧y +13z =0,-x +13z =0.取x =1,则y =-1,z =3.故n 2=(1,-1,3). 所以cos 〈n 1,n 2〉=n 1·n 2|n 1||n 2|=31111.所以平面AEF 与平面ABC 所成的二面角的平面角α满足cos α=31111,sin α=2211,所以tan α=23.【答案】 23 三、解答题9.如图3-2-30所示,在四面体ABCD 中,O ,E 分别是BD ,BC 的中点,CA =CB =CD =BD =2,AB =AD = 2. 【导学号:18490119】图3-2-30(1)求证:AO ⊥平面BCD ;(2)求异面直线AB 与CD 所成角的余弦值. 【解】 (1)证明:连接OC ,由题意知BO =DO ,AB =AD , ∴AO ⊥BD .又BO =DO ,BC =CD ,∴CO ⊥BD .在△AOC 中,由已知可得AO =1,CO =3, 又AC =2,∴AO 2+CO 2=AC 2, ∴∠AOC =90°,即AO ⊥OC . ∵BD ∩OC =O ,∴AO ⊥平面BCD . (2)以O 为坐标原点建立空间直角坐标系,则B (1,0,0),D (-1,0,0),C (0, 3,0),A (0,0,1),E ⎝ ⎛⎭⎪⎫12,32,0,∴BA→=(-1,0,1),CD →=(-1,-3,0), ∴cos 〈BA →,CD →〉=BA →·CD →|BA →|·|CD →|=24.∴异面直线AB 与CD 所成角的余弦值为24.10.四棱锥P -ABCD 的底面是正方形,PD ⊥底面ABCD ,点E 在棱PB 上.(1)求证:平面AEC ⊥平面PDB ;(2)当PD =2AB 且E 为PB 的中点时,求AE 与平面PDB 所成的角的大小.【解】 如图,以D 为原点建立空间直角坐标系Dxyz ,设AB =a ,PD =h ,则A (a ,0,0),B (a ,a ,0),C (0,a ,0),D (0,0,0),P (0,0,h ), (1)∵AC→=(-a ,a ,0),DP →=(0,0,h ),DB →=(a ,a ,0), ∴AC→·DP →=0,AC →·DB →=0, ∴AC ⊥DP ,AC ⊥DB ,又DP ∩DB =D , ∴AC ⊥平面PDB ,又AC ⊂平面AEC ,∴平面AEC ⊥平面PDB .(2)当PD =2AB 且E 为PB 的中点时,P (0,0,2a ),E ⎝ ⎛⎭⎪⎫12a ,12a ,22a ,设AC ∩BD =O ,O ⎝ ⎛⎭⎪⎫a 2,a 2,0,连接OE ,由(1)知AC ⊥平面PDB于O ,∴∠AEO 为AE 与平面PDB 所成的角,∵EA →=⎝ ⎛⎭⎪⎫12a ,-12a ,-22a ,EO →=⎝⎛⎭⎪⎫0,0,-22a ,∴cos ∠AEO =EA →·EO →|EA →|·|EO →|=22,∴∠AEO =45°,即AE 与平面PDB 所成的角的大小为45°.[能力提升]1.已知在长方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,AB =BC =1,AA 1=2,E 是侧棱BB 1的中点,则直线AE 与平面A 1ED 1所成角的大小为( )A .60°B .90°C .45°D .以上都不对【解析】 以点D 为原点,分别以DA ,DC ,DD 1所在直线为x 轴、y 轴、z 轴,建立空间直角坐标系,如图.由题意知,A 1(1,0,2),E (1,1,1),D 1(0,0,2),A (1,0,0),所以A 1E →=(0,1,-1),D 1E →=(1,1,-1),EA →=(0,-1,-1).设平面A 1ED 1的一个法向量为n =(x ,y ,z ), 则⎩⎨⎧n ·A 1E →=0,n ·D 1E →=0,得⎩⎪⎨⎪⎧y -z =0,x +y -z =0. 令z =1,得y =1,x =0,所以n =(0,1,1),cos 〈n ,EA →〉=n ·EA →|n ||EA →|=-22·2=-1. 所以〈n ,EA→〉=180°. 所以直线AE 与平面A 1ED 1所成的角为90°. 【答案】 B2.在三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,CA =CC 1=2CB ,则直线BC 1与直线AB 1夹角的余弦值为( )图3-2-31A.55 B.53 C.255D.35【解析】 不妨设CA =CC 1=2CB =2, 则AB 1→=(-2,2,1),C 1B →=(0,-2,1), 所以cos 〈AB 1→,C 1B →〉=AB 1→·C 1B →|AB 1→||C 1B →|=(-2)×0+2×(-2)+1×19×5=-55.因为直线BC 1与直线AB 1的夹角为锐角,所以所求角的余弦值为55.【答案】 A3.在空间中,已知平面α过(3,0,0)和(0,4,0)及z 轴上一点(0,0,a )(a >0),如果平面α与平面xOy 的夹角为45°,则a =________.【解析】 平面xOy 的法向量为n =(0,0,1),设平面α的法向量为u =(x ,y ,z ),则⎩⎪⎨⎪⎧-3x +4y =0,-3x +az =0,即3x =4y =az ,取z =1,则u =⎝ ⎛⎭⎪⎫a 3,a 4,1. 而cos 〈n ,u 〉=1a 29+a216+1=22, 又∵a >0,∴a =125.【答案】 1254.如图3-2-32,在直三棱柱A 1B 1C 1ABC 中,AB ⊥AC ,AB =AC =2,A 1A =4,点D 是BC 的中点.图3-2-32(1)求异面直线A 1B 与C 1D 所成角的余弦值;(2)求平面ADC 1与平面ABA 1所成二面角的正弦值.【导学号:18490120】【解】 (1)以A 为坐标原点,建立如图所示的空间直角坐标系Axyz ,则A (0,0,0),B (2,0,0),C (0,2,0),D (1,1,0),A 1(0,0,4) ,C 1(0,2,4),所以A 1B →=(2,0,-4),C 1D →=(1,-1,-4).因为cos 〈A 1B →,C 1D →〉=A 1B →·C 1D →|A 1B →||C 1D →|=1820×18=31010, 所以异面直线A 1B 与C 1D 所成角的余弦值为31010.(2)设平面ADC 1的法向量为n 1=(x ,y ,z ),因为AD→=(1,1,0),AC 1→=(0,2,4),所以n 1·AD →=0,n 1·AC 1→=0,即x +y =0且y +2z =0,取z =1,得x =2,y =-2,所以n 1=(2,-2,1)是平面ADC 1的一个法向量.取平面AA 1B 的一个法向量为n 2=(0,1,0),设平面ADC 1与平面ABA 1所成二面角的大小为θ.由|cos θ|=⎪⎪⎪⎪⎪⎪n 1·n 2|n 1|·|n 2|=29×1=23, 得sin θ=53.因此,平面ADC 1与平面ABA 1所成二面角的正弦值为53.小课堂:如何培养中学生的自主学习能力?自主学习是与传统的接受学习相对应的一种现代化学习方式。
高中数学人教版选修2-1课后训练:1-4-3 含有一个量词的命题的否定 含解析
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04课后课时精练一、选择题1.“至多有三个”的否定为( )A.至少有三个B.至少有四个C.有三个D.有四个解析:“至多有三个”包括“0个、1个、2个、3个”四种情况,其反面为“4个、5个……”即至少四个.答案:B2.[2014·安徽高考]命题“∀x∈R,|x|+x2≥0”的否定是( )A. ∀x∈R,|x|+x2<0B. ∀x∈R,|x|+x2≤0C. ∃x0∈R,|x0|+x20<0D. ∃x0∈R,|x0|+x20≥0解析:本题考查含有一个量词的命题的否定.命题的否定是否定结论,同时把量词作对应改变,故命题“∀x∈R,|x|+x2≥0”的否定为“∃x0∈R,|x0|+x20 <0”,故选C.答案:C3.[2014·湖北高考]命题“∀x∈R,x2≠x”的否定是( )A. ∀x∉R,x2≠xB. ∀x∈R,x2=xC. ∃x∉R,x2≠xD. ∃x∈R,x2=x解析:本题考查全称命题的否定,意在考查考生对基本概念的掌握情况.全称命题的否定是特称命题:∃x∈R,x2=x,选D.答案:D4.“存在整数m,n,使得m2=n2+2011”的否定是( )A.任意整数m,n使得m2=n2+2011B.存在整数m,n使得m2≠n2+2011C.任意整数m,n使得m2≠n2+2011D.以上都不对解析:根据特称命题的否定为全称命题可知选C.答案:C5.下列命题中假命题是( )A.存在实数α和β,使cos(α+β)=cosαcosβ+sinαsinβB.不存在无穷多个α和β,使cos(α+β)=cosαcosβ+sinαsinβC.对任意实数α和β,使cos(α+β)=cosαcosβ-sinαsinβD.不存在这样的实数α和β,使cos(α+β)≠cosαcosβ-sinαsinβ解析:当α=0,β∈R时,cos(α+β)=cosβ,且cosαcosβ+sinαsinβ=cosβ,故选项B为假命题.答案:B6.下列命题中的假命题是( )A. ∀x∈R,2x-1>0B. ∀x∈N*,(x-1)2>0C. ∃x0∈R,lgx0<1D. ∃x0∈R,tanx0=2解析:根据指数函数、对数函数和三角函数的知识可知,选项A,C,D中的命题都是正确的,选项B,当x=1时,命题不正确,故选项B中的全称命题是不正确的.故选B.答案:B二、填空题7.已知命题p:“∀x∈[1,2],x2-a≥0”,命题q:“∃x0∈R,x20+2ax0+2-a=0”,若命题“p且q”是真命题,则实数a的取值范围是________.解析:命题p:“∀x∈[1,2],x2-a≥0”为真,则a≤x2,x∈[1,2]恒成立,∴a≤1;命题q:“∃x0∈R,x20+2ax0+2-a=0”为真,则“4a2-4(2-a)≥0,即a2+a-2≥0”,解得a≤-2或a≥1.若命题“p且q”是真命题,则实数a的取值范围是{a|a≤-2或a=1}.答案:{a|a≤-2或a=1}8. 已知命题p:∃x∈R,使sinx=52;命题q:∀x∈R,都有x2+x+1>0.给出下列结论:①命题“p∧q”是真命题;②命题“p∧綈q”是假命题;③命题“綈p∨q”是真命题;④命题“綈p∨綈q”是假命题,其中正确的是________.解析:因为对任意实数x,|sinx|≤1,而sinx=52>1,所以p为假;因为x2+x+1=0的判别式Δ<0,所以q为真.因而②③正确.答案:②③9.若命题“∃x0∈R,x20+(a-1)x0+1<0”是假命题,则实数a的取值范围为________.。
高中数学选修2-1课时作业23:2.2.2 第2课时 直线与椭圆的位置关系(一)
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第2课时 直线与椭圆的位置关系(一)一、选择题1.若点P (a,1)在椭圆x 22+y 23=1的外部,则a 的取值范围为() A.⎝⎛⎭⎫-233,233B.⎝⎛⎭⎫-∞,-233∪⎝⎛⎭⎫233,+∞C.⎝⎛⎭⎫43,+∞D.⎝⎛⎭⎫-∞,-43考点题点 [答案] B [解析] 因为点P 在椭圆x 22+y 23=1的外部,所以a 22+123>1,解得a >233或a <-233,故选B.2.直线y =x +1与椭圆x 25+y 24=1的位置关系是( )A .相交B .相切C .相离D .无法判断考点题点[答案] A[解析] 方法一 直线过点(0,1),而0+14<1,即点(0,1)在椭圆内部,所以可推断直线与椭圆相交.方法二 联立直线与椭圆的方程,得⎩⎪⎨⎪⎧y =x +1,x 25+y 24=1,消去y 得9x 2+10x -15=0, Δ=100-4×9×(-15)=640>0,所以直线与椭圆相交.3.直线y =k (x -2)+1与椭圆x 216+y 29=1的位置关系是( ) A .相离B .相交C .相切D .无法判断 考点 直线与椭圆的位置关系题点 直线与椭圆的公共点个数问题[答案] B[解析] 直线y =k (x -2)+1过定点P (2,1),将P (2,1)代入椭圆方程,得416+19<1, 所以P (2,1)在椭圆内部,故直线与椭圆相交.4.椭圆x 24+y 2=1的两个焦点为F 1,F 2,过F 1作垂直于x 轴的直线与椭圆相交,一个交点为P ,则|PF 2|为( ) A.32B.3C.72D .4 [答案] C[解析] ∵|PF 1|+|PF 2|=4,|PF 1|=b 2a =12, ∴|PF 2|=4-12=72. 5.直线y =x +2与椭圆x 2m +y 23=1有两个公共点,则m 的取值范围是( ) A .m >1B .m ≥1C .m >3D .m >1且m ≠3[答案] D[解析] 由⎩⎪⎨⎪⎧ y =x +2,x 2m +y 23=1,得(3+m )x 2+4mx +m =0, ∴Δ>0,即16m 2-4m (3+m )>0,∴m >1且m <0,又∵m >0且m ≠3,∴m >1且m ≠3.6.椭圆x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的离心率为22,若直线y =kx 与椭圆的一个交点的横坐标x 0=b ,则k 的值为( ) A.22B .±22C.12D .±12考点 直线与椭圆的位置关系题点 直线与椭圆相交的其他问题[答案] B[解析] 根据椭圆的离心率为22,得ca =22.由x 0=b ,得y 20=b 2⎝⎛⎭⎫1-b 2a 2=b2c 2a 2,所以y 0=±bca ,∴k =y 0x 0=±c a =±22.7.若直线y =kx +1与椭圆x 25+y 2m =1总有公共点,则m 的取值范围是() A .m >1 B .m >0C .0<m <5且m ≠1D .m ≥1且m ≠5[答案] D[解析] 方法一 由于直线y =kx +1恒过点(0,1),所以点(0,1)必在椭圆内或椭圆上,则0<1m ≤1且m ≠5,故m ≥1且m ≠5.方法二 由⎩⎪⎨⎪⎧ y =kx +1,mx 2+5y 2-5m =0,消去y 整理得(5k 2+m )x 2+10kx +5(1-m )=0.由题意知Δ=100k 2-20(1-m )(5k 2+m )≥0对一切k ∈R 恒成立,即5mk 2+m 2-m ≥0对一切k ∈R 恒成立,由于m >0且m ≠5,∴m ≥1且m ≠5.8.以F 1(-1,0),F 2(1,0)为焦点且与直线x -y +3=0有公共点的椭圆中,离心率最大的椭圆方程是( )A.x 220+y 219=1 B.x 29+y 28=1 C.x 25+y 24=1 D.x 23+y 22=1 考点 直线与椭圆的位置关系题点 直线与椭圆的公共点个数问题[答案] C[解析] 由题意设椭圆方程为x 2b 2+1+y 2b 2=1, ⎩⎨⎧ x 2b 2+1+y 2b 2=1,x -y +3=0,得(2b 2+1)x 2+6(b 2+1)x +8b 2+9-b 4=0,由Δ≥0得b 2≥4,所以b 2的最小值为4,由e =1-b 2b 2+1=1b 2+1, 则b 2=4时,e 取最大值,故选C.二、填空题9.已知以F 1(-2,0),F 2(2,0)为焦点的椭圆与直线x +3y +4=0有且仅有一个公共点,则椭圆的长轴长为____________________________.考点 直线与椭圆的位置关系题点 直线与椭圆的公共点个数问题[答案] 27 [解析] 由题意可设椭圆的方程为x 2a 2+y 2a 2-4=1(a >2), 与直线方程x +3y +4=0联立,得4(a 2-3)y 2+83(a 2-4)y +(16-a 2)(a 2-4)=0,由Δ=0,得a =7,所以椭圆的长轴长为27.10.若直线mx +ny =4与圆x 2+y 2=4没有交点,则过点P (m ,n )的直线与椭圆x 29+y 24=1的交点个数为________.考点 直线与椭圆的位置关系题点 直线与椭圆的公共点个数问题[答案] 2[解析] 因为直线mx +ny =4与圆x 2+y 2=4没有交点, 所以|-4|m 2+n 2>2,所以m 2+n 2<4, 即点P (m ,n )在以原点为圆心,以2为半径的圆内(不包含边界),故过点P (m ,n )的直线与椭圆x 29+y 24=1有两个交点. 11.已知椭圆C :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的左焦点为F ,椭圆C 与过原点的直线相交于A ,B 两点,连接AF ,BF ,若|AB |=10,|AF |=6,cos ∠ABF =45,则椭圆C 的离心率e =________. [答案] 57[解析] 设椭圆的右焦点为F 1,在△ABF 中,由余弦定理可解得|BF |=8,所以△ABF 为直角三角形,且∠AFB =90°,又因为斜边AB 的中点为O ,所以|OF |=c =5,连接AF 1,因为A ,B 关于原点对称,所以|BF |=|AF 1|=8,所以2a =14,a =7,所以离心率e =57. 三、解答题12.如图,椭圆C :x 2a 2+y 2b 2=1(a >b >0)的右焦点为F ,右顶点,上顶点分别为A ,B ,且|AB |=52|BF |.(1)求椭圆C 的离心率;(2)若斜率为2的直线l 过点(0,2),且l 交椭圆C 于P ,Q 两点,OP ⊥OQ ,求直线l 的方程及椭圆C 的方程.解 (1)由已知|AB |=52|BF |, 即a 2+b 2=52a , 4a 2+4b 2=5a 2,4a 2+4(a 2-c 2)=5a 2,∴e =c a =32. (2)由(1)知a 2=4b 2,∴椭圆C :x 24b 2+y 2b2=1. 设P (x 1,y 1),Q (x 2,y 2),直线l 的方程为y -2=2(x -0),即2x -y +2=0.由⎩⎪⎨⎪⎧2x -y +2=0,x 24b 2+y 2b 2=1消去y , 得x 2+4(2x +2)2-4b 2=0,即17x 2+32x +16-4b 2=0.Δ=322+16×17(b 2-4)>0,解得b >21717. x 1+x 2=-3217,x 1x 2=16-4b 217.∵OP ⊥OQ ,∴OP →·OQ →=0,即x 1x 2+y 1y 2=0,x 1x 2+(2x 1+2)(2x 2+2)=0,5x 1x 2+4(x 1+x 2)+4=0.从而5(16-4b 2)17-12817+4=0, 解得b =1,满足b >21717. ∴椭圆C 的方程为x 24+y 2=1. 13.设F 1,F 2分别是椭圆E :x 2a 2+y 2b2=1(a >b >0)的左、右焦点,过点F 1的直线交椭圆E 于A ,B 两点,|AF 1|=3|F 1B |.(1)若|AB |=4,△ABF 2的周长为16,求|AF 2|;(2)若cos ∠AF 2B =35,求椭圆E 的离心率. 考点题点解 (1)由|AF 1|=3|F 1B |,|AB |=4,得|AF 1|=3,|F 1B |=1.因为△ABF 2的周长为16,所以由椭圆定义可得4a =16,|AF 1|+|AF 2|=2a =8,故|AF 2|=8-3=5.(2)设|F 1B |=k ,则k >0且|AF 1|=3k ,|AB |=4k .由椭圆定义可得|AF 2|=2a -3k ,|BF 2|=2a -k .在△ABF 2中,由余弦定理可得|AB |2=|AF 2|2+|BF 2|2-2|AF 2|·|BF 2|cos ∠AF 2B ,即(4k )2=(2a -3k )2+(2a -k )2-65(2a -3k )(2a -k ). 化简可得(a +k )(a -3k )=0,而a +k >0,故a =3k .于是有|AF 2|=3k =|AF 1|,|BF 2|=5k .因此|BF 2|2=|F 2A |2+|AB |2,可得F 1A ⊥F 2A ,故△AF 1F 2为等腰直角三角形.从而c =22a ,所以椭圆E 的离心率e =c a =22.14.已知P (x 0,y 0)是椭圆C :x 24+y 2=1上的一点,F 1,F 2分别是椭圆C 的左、右焦点,若PF 1→·PF 2→<0,则x 0的取值范围是( )A.⎝⎛⎭⎫-263,263 B.⎝⎛⎭⎫-233,233 C.⎝⎛⎭⎫-33,33 D.⎝⎛⎭⎫-63,63 考点题点 [答案] A[解析] 由F 1(-3,0),F 2(3,0),PF 1→·PF 2→=(-3-x 0,-y 0)·(3-x 0,-y 0)=(-3-x 0)(3-x 0)+y 20=x 20+y 20-3<0,① 由x 204+y 20=1,即y 20=1-x 204,② ②代入①可得,34x 20-2<0, 即-263<x 0<263. 15.已知椭圆x 2+y 24=1,直线l :2x +y +2=0,点P 是椭圆上一点,则使得点P 到直线l 的距离为55的点P 的个数为( ) A .0B .1C .2D .3[答案] C[解析] 设直线l ′:2x +y +n =0与椭圆相切,联立,得⎩⎪⎨⎪⎧2x +y +n =0,x 2+y 24=1,整理得8x 2+4nx +n 2-4=0, 则该方程有且只有一个解,由Δ=16n 2-4×8(n 2-4)=0,得n =22或n =-22,∴l ′的方程为2x +y +22=0或2x +y -22=0,易知直线2x +y +22=0与直线l 的距离为22-25<55, 直线2x +y -22=0与直线l 的距离为2+225>55, ∴在直线l 的右侧有两个符合条件的P 点,在直线l 的左侧不存在符合条件的P 点, ∴符合条件的点P 有2个.故选C.。
人教版A数学选修2-1:第三章3.1.4知能演练轻松闯关
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1.已知{a ,b ,c }是空间向量的一个基底,则可以与向量p =a +b ,q =a -b 构成基底的向量是( )A .aB .bC .a +2bD .a +2c解析:选D.∵a +2c ,a +b ,a -b 为不共面向量,∴a +2c 与p 、q 能构成一个基底.2.空间四边形OABC 中,OA →=a ,OB →=b ,OC →=c ,点M 在OA 上,且OM =2MA ,N 为BC中点,则MN →为( )A.12a -23b +12c B .-23a +12b +12c C.12a +12b -23c D.23a +23b -12c 解析:选B.MN →=MA →+AB →+BN →=13OA →+OB →-OA →+12(OC →-OB →) =-23OA →+12OB →+12OC → =-23a +12b +12c .3.在如图所示的正方体中,各棱长为1,写出下列各向量的坐标:(1)OB →=_______________________________________________________,OB ′→=________________________________________________________;(2)OA ′→=_________________________________________________,OC ′→=_________________________________________________________.答案:(1)(1,1,0) (1,1,1)(2)(1,0,1) (0,1,1)4.已知a =e 1+e 2,b =e 2+e 3,c =e 1+e 3,d =e 1+2e 2+3e 3,若e 1,e 2,e 3不共面,且d =α a +β b +γc ,则α+β+γ=__________.解析:由已知d =(α+γ)e 1+(α+β)e 2+(γ+β)e 3.所以⎩⎪⎨⎪⎧α+γ=1,α+β=2,γ+β=3,故有α+β+γ=3.答案:3[A 级 基础达标]1.下列说法中正确的是( )A .任何三个不共线的向量可构成空间向量的一个基底B .空间的基底有且仅有一个C .两两垂直的三个非零向量可构成空间的一个基底D .基底{a ,b ,c }中基向量与基底{e ,f ,g }中基向量对应相等解析:选C.A 项中应是不共面的三个向量构成空间向量的基底;B 项中,空间基底有无数个;D 项中因为基底不惟一,所以D 错.故选C.2.O 、A 、B 、C 为空间四点,且向量OA →,OB →、OC →不能构成空间的一个基底,则( )A.OA →、OB →、OC →共线B.OA →、OB →共线C.OB →、OC →共线 D .O 、A 、B 、C 四点共面解析:选D.由OA →、OB →、OC →不能构成基底知OA →、OB →、OC →三向量共面,所以O 、A 、B 、C四点共面.3.如图所示,已知A ,B ,C 三点不共线,P 为一定点,O 为平面ABC 外任一点,则下列能表示向量OP →的为( )A.OA →+2AB →+2AC →B.OA →-3AB →-2AC →C.OA →+3AB →-5AC →D.OA →+2AB →-3AC →解析:选C.连接AP (图略).根据A 、B 、C 、P 四点共面的条件即可求得:AP →=xAB →+yAC →.即OP →=OA →+xAB →+yAC →,由图知x =3,y =-5.4.设a 、b 、c 是三个不共面向量,现从①a +b ,②a -b ,③a +c ,④b +c ,⑤a +b -c 中选出一个使其与a 、b 构成空间向量的一个基底,则可以选择的向量为__________.(填写代号) 解析:根据基底的定义,∵a ,b ,c 不共面,∴a +c ,b +c ,a +b -c 都能与a ,b 构成基底.答案:③④⑤5.如图所示,直三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,AB ⊥AC ,D ,E 分别为AA 1,B 1C的中点,若记AB →=a ,AC →=b ,AA 1→=c ,则DE →=__________(用a ,b ,c 表示).解析:连接A 1E 、A 1C (图略).DE →=DA 1→+A 1E →=12AA 1→+12(A 1B 1→+A 1C →) =12AA 1→+12(AB →+AC →-AA 1→) =12c +12(a +b -c ) =12a +12b . 答案:12a +12b6.已知ABCD -A 1B 1C 1D 1是棱长为2的正方体,E ,F 分别为BB 1和DC 的中点,建立如图所示的空间直角坐标系,试写出DB 1→,DE →,DF→的坐标.解:设x 、y 、z 轴的单位向量分别为e 1、e 2、e 3,其方向与各轴上的正方向相同,则DB 1→=DA →+AB →+BB 1→=2e 1+2e 2+2e 3,∴DB 1→=(2,2,2).∵DE →=DA →+AB →+BE →=2e 1+2e 2+e 3,∴DE →=(2,2,1).∵DF →=e 2,∴DF →=(0,1,0).[B 级 能力提升]7.设命题p :a 、b 、c 是三个非零向量;命题q :{a ,b ,c }为空间的一个基底,则命题p 是命题q 的( )A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件解析:选B.若{a ,b ,c }可以作为空间的一个基底,则a 、b 、c 不共面,所以a 、b 、c 必须均为非零向量,即q ⇒p ,但三个非零向量未必可以构成基底.8.若向量MA →,MB →,MC →的起点M 和终点A ,B ,C 互不重合且无三点共线,则能使向量MA →、MB →、MC →成为空间一组基底的关系是( )A.OM →=13OA →+13OB →+13OC → B.MA →=MB →+MC →C.OM →=OA →+OB →+OC →D.MA →=2MB →-MC →解析:选C.对于选项A ,由结论OM →=xOA →+yOB →+zOC →(x +y +z =1)⇔M ,A ,B ,C 四点共面知,MA →,MB →,MC →共面;对于B ,D 选项,易知MA →、MB →、MC →共面,故只有选项C 中MA →、MB →、MC →不共面.9.在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,用AC →,AB 1→,AD 1→作为基向量,则AC 1→=________.解析:AC 1→=AA 1→+A 1B 1→+B 1C 1→=AA 1→+AB →+AD →=12[(AA 1→+AB →)+(AA 1→+AD →)+(AB →+AD →)] =12(AB 1→+AD 1→+AC →) =12AC →+12AB 1→+12AD 1→. 答案:12AC →+12AB 1→+12AD 1→ 10.如图,正方体ABCD -A ′B ′C ′D ′中,点E 是上底面A ′B ′C ′D ′的中心,求下列各式中的x 、y 、z 的值:(1)BD ′→=x AD →+y AB →+z AA ′→;(2)AE →=x AD →+y AB →+z AA ′→.解:(1)∵BD ′→=BD →+DD ′→=BA →+AD →+DD ′→=-AB →+AD →+AA ′→,又BD ′→=x AD →+y AB →+z AA ′→,∴x =1,y =-1,z =1.(2)∵AE →=AA ′→+A ′E →=AA ′→+12A ′C ′→ =AA ′→+12()A ′B ′→+A ′D ′→ =12AD →+12AB →+AA ′→, 又AE →=x AD →+y AB →+z AA ′→.∴x =12,y =12,z =1. 11.(创新题)已知{a ,b ,c }是空间的一个基底,{a +b ,a -b ,c }为空间的另一个基底,若向量p 在基底{a ,b ,c }下的坐标为(1,2,3),试求向量p 在基底{a +b ,a -b ,c }下的坐标. 解:设向量p 在基底{a +b ,a -b ,c }下的坐标为(x ,y ,z ),则p =x (a +b )+y (a -b )+zc =(x +y )a +(x -y )b +zc .又∵p 在基底{a ,b ,c }下的坐标为(1,2,3),即p =a +2b +3c ,∴(x +y )a +(x -y )b +zc =a +2b +3c ,∴⎩⎪⎨⎪⎧x +y =1,x -y =2,z =3,解得⎩⎪⎨⎪⎧x =32,y =-12.z =3.∴p 在基底{a +b ,a -b ,c }下的坐标是⎝⎛⎭⎫32,-12,3.。
高中数学(人教版A版选修2-1)配套课时作业:第一章 常用逻辑用语 1.1.1 Word版含答案
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第一章常用逻辑用语§ 1.1命题及其关系1.1.1命题【课时目标】 1.了解命题的概念,会判断一个命题的真假.2.会将一个命题改写成“若p,则q”的形式.1.一般地,我们把用语言、符号或式子表达的,可以判断________的__________叫做命题.其中判断为______的语句叫做真命题,判断为______的语句叫做假命题.2.在数学中,“若p,则q”是命题的常见形式,其中p叫做命题的________,q叫做命题的________.一、选择题1.下列语句中是命题的是()A.周期函数的和是周期函数吗?B.sin 45°=1C.x2+2x-1>0D.梯形是不是平面图形呢?2.下列语句是命题的是()①三角形内角和等于180°;②2>3;③一个数不是正数就是负数;④x>2;⑤这座山真险啊!A.①②③B.①③④C.①②⑤D.②③⑤3.下列命题中,是真命题的是()A.{x∈R|x2+1=0}不是空集B.若x2=1,则x=1C.空集是任何集合的真子集D.x2-5x=0的根是自然数4.已知命题“非空集合M的元素都是集合P的元素”是假命题,那么下列命题:①M的元素都不是P的元素;②M中有不属于P的元素;③M中有P的元素;④M中元素不都是P的元素.其中真命题的个数为()A.1 B.2 C.3 D.45.命题“6的倍数既能被2整除,也能被3整除”的结论是()A.这个数能被2整除B.这个数能被3整除C.这个数既能被2整除,也能被3整除D.这个数是6的倍数6.在空间中,下列命题正确的是()A.平行直线的平行投影重合B .平行于同一直线的两个平面平行C .垂直于同一平面的两个平面平行D .二、填空题7.下列命题:①若xy =1,则x ,y 互为倒数;②四条边相等的四边形是正方形;③平行四边形是梯形;④若ac 2>bc 2,则a >b .其中真命题的序号是________.8.命题“奇函数的图象关于原点对称”的条件p 是____________________,结论q 是_ _______________________________________________________________________.9.下列语句是命题的是________.①求证3是无理数;②x 2+4x +4≥0;③你是高一的学生吗?④一个正数不是素数就是合数;⑤若x ∈R ,则x 2+4x +7>0.三、解答题10.判断下列命题的真假:(1)已知a ,b ,c ,d ∈R ,若a ≠c ,b ≠d ,则a +b ≠c +d ;(2)对任意的x ∈N ,都有x 3>x 2成立;(3)若m >1,则方程x 2-2x +m =0无实数根;(4)存在一个三角形没有外接圆.11.把下列命题改写成“若p ,则q ”的形式,并判断真假.(1)偶数能被2整除.(2)当m >14时,mx 2-x +1=0无实根.12.设有两个命题:p :x 2-2x +2≥m 的解集为R ;q :函数f (x )=-(7-3m )x 是减函数,若这两个命题中有且只有一个是真命题,求实数m 的取值范围.【能力提升】13.设非空集合S ={x |m ≤x ≤l }满足:当x ∈S 时,有x 2∈S .给出如下三个命题:①若m =1,则S ={1};②若m =-12,则14≤l ≤1; ③若l =12,则-22≤m ≤0. 其中正确命题的个数是( )A .0B .1C .2D .314.设α,β,γ为两两不重合的平面,l ,m ,n 为两两不重合的直线,给出下列四个命题: ①若α⊥γ,β⊥γ,则α∥β;②若m ⊂α,n ⊂α,m ∥β,n ∥β,则α∥β;③若α∥β,l ⊂α,则l ∥β;④若α∩β=l ,β∩γ=m ,γ∩α=n ,l ∥γ,则m ∥n .其中真命题的个数是( )A .1B .2C .3D .41.判断一个语句是否为命题的关键是能否判断真假,只有能判断真假的语句才是命题.2.真命题是可以经过推理证明正确的命题,假命题只需举一反例说明即可.3.在判断命题的条件和结论时,可以先将命题改写成“若p 则q ”的形式,改法不一定唯一.课时作业答案解析第一章 常用逻辑用语§1.1 命题及其关系1.1.1 命题知识梳理1.真假 陈述句 真 假2.条件 结论作业设计1.B [A 、D 是疑问句,不是命题,C 中语句不能判断真假.]2.A [④中语句不能判断真假,⑤中语句为感叹句,不能作为命题.]3.D [A 中方程在实数范围内无解,故是假命题;B 中若x 2=1,则x =±1,故B 是假命题;因空集是任何非空集合的真子集,故C 是假命题;所以选D.]4.B [命题②④为真命题.]5.C [命题可改写为:如果一个数是6的倍数,那么这个数既能被2整除,也能被3整除.]6.D7.①④解析 ①④是真命题,②四条边相等的四边形也可以是菱形,③平行四边形不是梯形.8.若一个函数是奇函数 这个函数的图象关于原点对称9.②④⑤解析 ①③不是命题,①是祈使句,③是疑问句.而②④⑤是命题,其中④是假命题,如正数12既不是素数也不是合数,②⑤是真命题,x 2+4x +4=(x +2)2≥0恒成立,x 2+4x +7=(x +2)2+3>0恒成立.10.解 (1)假命题.反例:1≠4,5≠2,而1+5=4+2.(2)假命题.反例:当x =0时,x 3>x 2不成立.(3)真命题.∵m >1⇒Δ=4-4m <0,∴方程x 2-2x +m =0无实数根.(4)假命题.因为不共线的三点确定一个圆. 11.解 (1)若一个数是偶数,则这个数能被2整除,真命题.(2)若m >14,则mx 2-x +1=0无实数根,真命题. 12.解 若命题p 为真命题,则根据绝对值的几何意义可知m ≤1;若命题q 为真命题,则7-3m >1,即m <2.所以命题p 和q 中有且只有一个是真命题时,有p 真q 假或p 假q 真,即⎩⎪⎨⎪⎧ m ≤1,m ≥2或⎩⎪⎨⎪⎧m >1,m <2. 故m 的取值范围是1<m <2.13.D [①m =1时,l ≥m =1且x 2≥1,∴l =1,故①正确.②m =-12时,m 2=14,故l ≥14.又l ≤1,∴②正确. ③l =12时,m 2≤12且m ≤0,则-22≤m ≤0,∴③正确.] 14.B [①由面面垂直知,不正确;②由线面平行判定定理知,缺少m、n相交于一点这一条件,故不正确;③由线面平行判定定理知,正确;④由线面相交、及线面、线线平行分析知,正确.综上所述知,③,④正确.]高中数学学习技巧:在学习的过程中逐步做到:提出问题,实验探究,展开讨论,形成新知,应用反思。
2020_2021学年高中数学课时作业17空间向量的正交分解及其坐标表示(含解析)人教A版选修2_1
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课时作业17 空间向量的正交分解及其坐标表示[基础巩固]一、选择题1.设命题p :a ,b ,c 是三个非零向量,命题q :{a ,b ,c }为空间的一个基底,则命题p 是命题q 的( )A .充分不必要条件B .必要不充分条件C .充要条件D .既不充分也不必要条件2.若O ,A ,B ,C 为空间四点,且向量OA →,OB →,OC →不能构成空间的一个基底,则( ) A.OA →,OB →,OC →共线 B.OA →,OB →共线 C.OB →,OC →共线 D .O ,A ,B ,C 四点共面3.如图所示,在平行六面体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,若A 1B 1→=a ,A 1D 1→=b ,AA 1→=c ,则下列向量中与A 1C →相等的向量是( )A .-a +b +cB .a -b +cC .a +b +cD .a +b -c4.已知平行六面体OABC -O ′A ′B ′C ′,OA →=a ,OC →=c ,OO ′→=b ,D 是四边行OABC 的对角线的交点,则( )A.O ′D →=-a +b +cB.O ′D →=-b -12a -12cC.O ′D →=12a -b -12cD.O ′D →=12a -b +12c5.设OABC 是四面体,G 1是△ABC 的重心,G 是OG 1上的一点,OG =3GG 1,若OG →=xOA →+yOB →+zOC →,则(x ,y ,z )为( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫14,14,14B.⎝ ⎛⎭⎪⎫34,34,34C.⎝ ⎛⎭⎪⎫13,13,13D.⎝ ⎛⎭⎪⎫23,23,23 二、填空题6.若向量a ,b ,c 为空间向量的正交基底,则向量a ,b ,c 的位置关系是________. 7.若向量i ,j ,k 为空间直角坐标系上对应x 轴,y 轴,z 轴正方向的单位向量,且设a =2i -j +3k ,则向量a 的坐标为________________________.8.在空间四边形ABCD 中,AC 和BD 为对角线,G 为△ABC 的重心,E 是BD 上的一点,BE=3ED ,以{AB →,AC →,AD →}为基底,则GE →=________________.三、解答题9.若{a ,b ,c }是空间一个基底,试判断{a +b ,b +c ,c +a }能否作为该空间的一个基底.10.如图,在空间直角坐标系中,有长方体OABC -O ′A ′B ′C ′,且OA =6,OC =8,OO ′=5.(1)写出点B ′的坐标,给出OB ′→关于i ,j ,k 的分解式;(2)求OC ′→的坐标.[能力提升]11.如图,已知空间四边形OABC ,其对角线为OB ,AC ,M ,N 分别是OA ,CB 的中点,点G 在线段MN 上,且MG =3GN ,用向量OA →,OB →,OC →表示向量OG →,则( )A.OG →=38OA →+18OB →+38OC →B.OG →=78OA →+38OB →+38OC →C.OG →=OA →+23OB →+23OC →D.OG →=18OA →+38OB →+38OC →12.如图在平行六面体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,M 为AC 和BD 的交点,若AB →=a ,AD →=b ,AA 1→=c ,则B 1M →=________. 13.如图所示,在正六棱柱ABCDEF -A 1B 1C 1D 1E 1F 1中:(1)化简A 1F 1→-EF →-BA →+FF 1→+CD →+F 1A 1→,并在图中标出化简结果的向量;(2)化简DE →+E 1F 1→+FD →+BB 1→+A 1E 1→,并在图中标出化简结果的向量.14.在直三棱柱ABO -A 1B 1O 1中,∠AOB =π2,AO =4,BO =2,AA 1=4,D 为A 1B 1的中点.在如图所示的空间直角坐标系中,求DO →,A 1B →的坐标.课时作业17 空间向量的正交分解及其坐标表示1.解析:当三个非零向量a ,b ,c 共面时,a ,b ,c 不能构成空间的一个基底;当{a ,b ,c }为空间的一个基底时,必有a ,b ,c 都是非零向量.故命题p 是命题q 的必要不充分条件.答案:B2.解析:由OA →,OB →,OC →不能构成基底,知OA →,OB →,OC →三向量共面,所以O ,A ,B ,C 四点共面.答案:D3.解析:A 1C →=A 1C 1→+C 1C →=A 1B 1→+A 1D 1→+C 1C →=A 1B 1→+A 1D 1→-AA 1→=a +b -c .故选D. 答案:D4.解析:O ′D →=O ′O →+OD →=-OO ′→+12(OA →+OC →)=12OA →-OO ′→+12OC →=12a -b +12c .故选D.答案:D5.解析:如图,由已知OG →=34OG 1→=34(OA →+AG 1→)=34⎣⎢⎡⎦⎥⎤OA →+13AB →+AC → =34OA →+14[(OB →-OA →)+(OC →-OA →)] =14OA →+14OB →+14OC →, 从而x =y =z =14.故选A.答案:A6.解析:由正交基底的定义知,只有当向量a ,b ,c 两两垂直时,才能成为空间向量的正交基底,故向量a ,b ,c 的位置关系是两两垂直.答案:两两垂直7.解析:由向量的单位正交基底表示已知向量a 的坐标为(2,-1,3). 答案:(2,-1,3)8.解析:设AC 的中点为F ,则GE →=GB →+BE →=23FB →+34BD →=-23×12(BC →+BA →)+34BD →=-13(AC→(2)DE →+E 1F 1→+FD →+BB 1→+A 1E 1→=DE →+EF →+FD →+BB 1→+B 1D 1→=0+BD 1→=BD 1→. BD 1→在图中所示如下:14.解析:设与x 轴、y 轴、z 轴同向的单位向量分别为e 1,e 2,e 3.因为DO →=-OD →=-(OO 1→+O 1D →)=-⎣⎢⎡⎦⎥⎤OO 1→+12OA →+OB →=-OO 1→-12OA →-12OB →=-4e 3-12×4e 1-12×2e 2=-2e 1-e 2-4e 3,所以DO →=(-2,-1,-4).因为A 1B →=OB →-OA 1→=OB →-(OA →+AA 1→)=-OA →+OB →-AA 1→=-4e 1+2e 2-4e 3,所以A 1B →=(-4,2,-4).。
人教版高中数学选修-、-课后习题参考答案
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新课程标准数学选修2—2第一章课后习题解答第一章 导数及其应用 3.1变化率与导数 练习(P6)在第3 h 和5 h 时,原油温度的瞬时变化率分别为1-和3. 它说明在第3 h 附近,原油温度大约以1 ℃/h 的速度下降;在第5 h 时,原油温度大约以3 ℃/h 的速率上升. 练习(P8)函数()h t 在3t t =附近单调递增,在4t t =附近单调递增. 并且,函数()h t 在4t 附近比在3t 附近增加得慢. 说明:体会“以直代曲”1的思想. 练习(P9)函数()r V =(05)V ≤≤的图象为 根据图象,估算出(0.6)0.3r '≈,(1.2)0.2r '≈.说明:如果没有信息技术,教师可以将此图直接提供给学生,然后让学生根据导数的几何意义估算两点处的导数. 习题1.1 A 组(P10)1、在0t 处,虽然1020()()W t W t =,然而10102020()()()()W t W t t W t W t t t t--∆--∆≥-∆-∆.所以,企业甲比企业乙治理的效率高.说明:平均变化率的应用,体会平均变化率的内涵.2、(1)(1) 4.9 3.3h h t h t t t∆+∆-==-∆-∆∆,所以,(1) 3.3h '=-. 这说明运动员在1t =s 附近以3.3 m /s 的速度下降. 3、物体在第5 s 的瞬时速度就是函数()s t 在5t =时的导数.(5)(5)10s s t s t t t∆+∆-==∆+∆∆,所以,(5)10s '=. 因此,物体在第5 s 时的瞬时速度为10 m /s ,它在第5 s 的动能213101502k E =⨯⨯= J. 4、设车轮转动的角度为θ,时间为t ,则2(0)kt t θ=>. 由题意可知,当0.8t =时,2θπ=. 所以258k π=,于是2258t πθ=. 车轮转动开始后第3.2 s 时的瞬时角速度就是函数()t θ在 3.2t =时的导数.(3.2)(3.2)25208t t t t θθθππ∆+∆-==∆+∆∆,所以(3.2)20θπ'=. 因此,车轮在开始转动后第3.2 s 时的瞬时角速度为20π1s -.说明:第2,3,4题是对了解导数定义及熟悉其符号表示的巩固.5、由图可知,函数()f x 在5x =-处切线的斜率大于零,所以函数在5x =-附近单调递增. 同理可得,函数()f x 在4x =-,2-,0,2附近分别单调递增,几乎没有变化,单调递减,单调递减. 说明:“以直代曲”思想的应用.6、第一个函数的图象是一条直线,其斜率是一个小于零的常数,因此,其导数()f x '的图象如图(1)所示;第二个函数的导数()f x '恒大于零,并且随着x 的增加,()f x '的值也在增加;对于第三个函数,当x 小于零时,()f x '小于零,当x 大于零时,()f x '大于零,并且随着x 的增加,()f x '的值也在增加. 以下给出了满足上述条件的导函数图象中的一种.说明:本题意在让学生将导数与曲线的切线斜率相联系. 习题3.1 B 组(P11)1、高度关于时间的导数刻画的是运动变化的快慢,即速度;速度关于时间的导数刻画的是速度变化的快慢,根据物理知识,这个量就是加速度.2、说明:由给出的()v t 的信息获得()s t 的相关信息,并据此画出()s t 的图象的大致形状. 这个过程基于对导数内涵的了解,以及数与形之间的相互转换.3、由(1)的题意可知,函数()f x 的图象在点(1,5)-处的切线斜率为1-,所以此点附近曲线呈下降趋势. 首先画出切线的图象,然后再画出此点附近函数的图象. 同理可得(2)(3)某点处函数图象的大致形状. 下面是一种参考答案.说明:这是一个综合性问题,包含了对导数内涵、导数几何意义的了解,以及对以直代曲思想的领悟. 本题的答案不唯一. 1.2导数的计算 练习(P18)1、()27f x x '=-,所以,(2)3f '=-,(6)5f '=.2、(1)1ln 2y x '=; (2)2x y e '=; (3)4106y x x '=-; (4)3sin 4cos y x x '=--;(5)1sin33xy '=-; (6)y '=.习题1.2 A 组(P18)1、()()2S S r r S r r r r rπ∆+∆-==+∆∆∆,所以,0()lim(2)2r S r r r r ππ∆→'=+∆=.2、()9.8 6.5h t t '=-+.3、()r V '=.4、(1)213ln 2y x x '=+; (2)1n x n x y nx e x e -'=+; (3)2323sin cos cos sin x x x x x y x-+'=; (4)9899(1)y x '=+; (5)2x y e -'=-; (6)2sin(25)4cos(25)y x x x '=+++.5、()8f x '=-+. 由0()4f x '=有 048=-+,解得0x =.6、(1)ln 1y x '=+; (2)1y x =-.7、1xy π=-+.8、(1)氨气的散发速度()500ln 0.8340.834t A t '=⨯⨯.(2)(7)25.5A '=-,它表示氨气在第7天左右时,以25.5克/天的速率减少. 习题1.2 B 组(P19) 1、(1) (2)当h 越来越小时,sin()sin x h xy h+-=就越来越逼近函数cos y x =.(3)sin y x =的导数为cos y x =.2、当0y =时,0x =. 所以函数图象与x 轴交于点(0,0)P . x y e '=-,所以01x y ='=-.所以,曲线在点P 处的切线的方程为y x =-.2、()4sin d t t '=-. 所以,上午6:00时潮水的速度为0.42-m /h ;上午9:00时潮水的速度为0.63-m /h ;中午12:00时潮水的速度为0.83-m /h ;下午6:00时潮水的速度为 1.24-m /h.1.3导数在研究函数中的应用 练习(P26)1、(1)因为2()24f x x x =-+,所以()22f x x '=-.当()0f x '>,即1x >时,函数2()24f x x x =-+单调递增;当()0f x '<,即1x <时,函数2()24f x x x =-+单调递减. (2)因为()x f x e x =-,所以()1x f x e '=-.当()0f x '>,即0x >时,函数()x f x e x =-单调递增; 当()0f x '<,即0x <时,函数()x f x e x =-单调递减. (3)因为3()3f x x x =-,所以2()33f x x '=-.当()0f x '>,即11x -<<时,函数3()3f x x x =-单调递增; 当()0f x '<,即1x <-或1x >时,函数3()3f x x x =-单调递减. (4)因为32()f x x x x =--,所以2()321f x x x '=--.当()0f x '>,即13x <-或1x >时,函数32()f x x x x =--单调递增;当()0f x '<,即113x -<<时,函数32()f x x x x =--单调递减.2、3、因为2()(0)f x ax bx c a =++≠,所以()2f x ax b '=+.(1)当0a >时,()0f x '>,即2bx a >-时,函数2()(0)f x ax bx c a =++≠单调递增; ()0f x '<,即2bx a<-时,函数2()(0)f x ax bx c a =++≠单调递减.(2)当0a <时,()0f x '>,即2bx a <-时,函数2()(0)f x ax bx c a =++≠单调递增;()0f x '<,即2bx a >-时,函数2()(0)f x ax bx c a =++≠单调递减. 4、证明:因为32()267f x x x =-+,所以2()612f x x x '=-. 当(0,2)x ∈时,2()6120f x x x '=-<,因此函数32()267f x x x =-+在(0,2)内是减函数. 练习(P29)1、24,x x 是函数()y f x =的极值点,注:图象形状不唯其中2x x =是函数()y f x =的极大值点,4x x =是函数()y f x =的极小值点. 2、(1)因为2()62f x x x =--,所以()121f x x '=-. 令()1210f x x '=-=,得112x =. 当112x >时,()0f x '>,()f x 单调递增;当112x <时,()0f x '<,()f x 单调递减. 所以,当112x =时,()f x 有极小值,并且极小值为211149()6()212121224f =⨯--=-.(2)因为3()27f x x x =-,所以2()327f x x '=-. 令2()3270f x x '=-=,得3x =±. 下面分两种情况讨论:①当()0f x '>,即3x <-或3x >时;②当()0f x '<,即33x -<<时. 当x 变化时,()f x ',()f x 变化情况如下表:因此,当3x =-时,()f x 有极大值,并且极大值为54; 当3x =时,()f x 有极小值,并且极小值为54-. (3)因为3()612f x x x =+-,所以2()123f x x '=-. 令2()1230f x x '=-=,得2x =±. 下面分两种情况讨论:①当()0f x '>,即22x -<<时;②当()0f x '<,即2x <-或2x >时. 当x 变化时,()f x ',()f x 变化情况如下表:因此,当2x =-时,()f x 有极小值,并且极小值为10-; 当2x =时,()f x 有极大值,并且极大值为22 (4)因为3()3f x x x =-,所以2()33f x x '=-. 令2()330f x x '=-=,得1x =±. 下面分两种情况讨论:①当()0f x '>,即11x -<<时;②当()0f x '<,即1x <-或1x >时. 当x 变化时,()f x ',()f x 变化情况如下表:因此,当1x =-时,()f x 有极小值,并且极小值为2-; 当1x =时,()f x 有极大值,并且极大值为2 练习(P31)(1)在[0,2]上,当112x =时,2()62f x x x =--有极小值,并且极小值为149()1224f =-. 又由于(0)2f =-,(2)20f =.因此,函数2()62f x x x =--在[0,2]上的最大值是20、最小值是4924-. (2)在[4,4]-上,当3x =-时,3()27f x x x =-有极大值,并且极大值为(3)54f -=; 当3x =时,3()27f x x x =-有极小值,并且极小值为(3)54f =-; 又由于(4)44f -=,(4)44f =-.因此,函数3()27f x x x =-在[4,4]-上的最大值是54、最小值是54-.(3)在1[,3]3-上,当2x =时,3()612f x x x =+-有极大值,并且极大值为(2)22f =.又由于155()327f -=,(3)15f =.因此,函数3()612f x x x =+-在1[,3]3-上的最大值是22、最小值是5527.(4)在[2,3]上,函数3()3f x x x =-无极值. 因为(2)2f =-,(3)18f =-.因此,函数3()3f x x x =-在[2,3]上的最大值是2-、最小值是18-. 习题1.3 A 组(P31)1、(1)因为()21f x x =-+,所以()20f x '=-<. 因此,函数()21f x x =-+是单调递减函数.(2)因为()cos f x x x =+,(0,)2x π∈,所以()1sin 0f x x '=->,(0,)2x π∈.因此,函数()cos f x x x =+在(0,)2π上是单调递增函数. (3)因为()24f x x =--,所以()20f x '=-<. 因此,函数()24f x x =-是单调递减函数. (4)因为3()24f x x x =+,所以2()640f x x '=+>. 因此,函数3()24f x x x =+是单调递增函数. 2、(1)因为2()24f x x x =+-,所以()22f x x '=+.当()0f x '>,即1x >-时,函数2()24f x x x =+-单调递增. 当()0f x '<,即1x <-时,函数2()24f x x x =+-单调递减. (2)因为2()233f x x x =-+,所以()43f x x '=-.当()0f x '>,即34x >时,函数2()233f x x x =-+单调递增. 当()0f x '<,即34x <时,函数2()233f x x x =-+单调递减.(3)因为3()3f x x x =+,所以2()330f x x '=+>. 因此,函数3()3f x x x =+是单调递增函数. (4)因为32()f x x x x =+-,所以2()321f x x x '=+-. 当()0f x '>,即1x <-或13x >时,函数32()f x x x x =+-单调递增. 当()0f x '<,即113x -<<时,函数32()f x x x x =+-单调递减.3、(1)图略. (2)加速度等于0.4、(1)在2x x =处,导函数()y f x '=有极大值; (2)在1x x =和4x x =处,导函数()y f x '=有极小值; (3)在3x x =处,函数()y f x =有极大值; (4)在5x x =处,函数()y f x =有极小值.5、(1)因为2()62f x x x =++,所以()121f x x '=+. 令()1210f x x '=+=,得112x =-. 当112x >-时,()0f x '>,()f x 单调递增; 当112x <-时,()0f x '<,()f x 单调递减.所以,112x =-时,()f x 有极小值,并且极小值为211149()6()212121224f -=⨯---=-.(2)因为3()12f x x x =-,所以2()312f x x '=-. 令2()3120f x x '=-=,得2x =±. 下面分两种情况讨论:①当()0f x '>,即2x <-或2x >时;②当()0f x '<,即22x -<<时. 当x 变化时,()f x ',()f x 变化情况如下表:因此,当2x =-时,()f x 有极大值,并且极大值为16; 当2x =时,()f x 有极小值,并且极小值为16-. (3)因为3()612f x x x =-+,所以2()123f x x '=-+. 令2()1230f x x '=-+=,得2x =±. 下面分两种情况讨论:①当()0f x '>,即2x <-或2x >时;②当()0f x '<,即22x -<<时.当x 变化时,()f x ',()f x 变化情况如下表:因此,当2x =-时,()f x 有极大值,并且极大值为22; 当2x =时,()f x 有极小值,并且极小值为10-. (4)因为3()48f x x x =-,所以2()483f x x '=-. 令2()4830f x x '=-=,得4x =±. 下面分两种情况讨论:①当()0f x '>,即2x <-或2x >时;②当()0f x '<,即22x -<<时. 当x 变化时,()f x ',()f x 变化情况如下表:因此,当4x =-时,()f x 有极小值,并且极小值为128-; 当4x =时,()f x 有极大值,并且极大值为128. 6、(1)在[1,1]-上,当112x =-时,函数2()62f x x x =++有极小值,并且极小值为4724.由于(1)7f -=,(1)9f =,所以,函数2()62f x x x =++在[1,1]-上的最大值和最小值分别为9,4724. (2)在[3,3]-上,当2x =-时,函数3()12f x x x =-有极大值,并且极大值为16; 当2x =时,函数3()12f x x x =-有极小值,并且极小值为16-. 由于(3)9f -=,(3)9f =-,所以,函数3()12f x x x =-在[3,3]-上的最大值和最小值分别为16,16-.(3)在1[,1]3-上,函数3()612f x x x =-+在1[,1]3-上无极值.由于1269()327f -=,(1)5f =-,所以,函数3()612f x x x =-+在1[,1]3-上的最大值和最小值分别为26927,5-.(4)当4x =时,()f x 有极大值,并且极大值为128.. 由于(3)117f -=-,(5)115f =,所以,函数3()48f x x x =-在[3,5]-上的最大值和最小值分别为128,117-. 习题3.3 B 组(P32)1、(1)证明:设()sin f x x x =-,(0,)x π∈. 因为()cos 10f x x '=-<,(0,)x π∈ 所以()sin f x x x =-在(0,)π内单调递减因此()sin (0)0f x x x f =-<=,(0,)x π∈,即sin x x <,(0,)x π∈. 图略 (2)证明:设2()f x x x =-,(0,1)x ∈. 因为()12f x x '=-,(0,1)x ∈所以,当1(0,)2x ∈时,()120f x x '=->,()f x 单调递增,2()(0)0f x x x f =->=;当1(,1)2x ∈时,()120f x x '=-<,()f x 单调递减,2()(1)0f x x x f =->=;又11()024f =>. 因此,20x x ->,(0,1)x ∈. 图略(3)证明:设()1x f x e x =--,0x ≠. 因为()1x f x e '=-,0x ≠所以,当0x >时,()10x f x e '=->,()f x 单调递增,()1(0)0x f x e x f =-->=;当0x <时,()10x f x e '=-<,()f x 单调递减,()1(0)0x f x e x f =-->=;综上,1x e x ->,0x ≠. 图略 (4)证明:设()ln f x x x =-,0x >. 因为1()1f x x'=-,0x ≠ 所以,当01x <<时,1()10f x x'=->,()f x 单调递增, ()ln (1)10f x x x f =-<=-<; 当1x >时,1()10f x x'=-<,()f x 单调递减, ()ln (1)10f x x x f =-<=-<;当1x =时,显然ln11<. 因此,ln x x <. 由(3)可知,1x e x x >+>,0x >.. 综上,ln x x x e <<,0x > 图略 2、(1)函数32()f x ax bx cx d =+++的图象大致是个“双峰”图象,类似“”或“”的形状. 若有极值,则在整个定义域上有且仅有一个极大值和一个极小值,从图象上能大致估计它的单调区间.(2)因为32()f x ax bx cx d =+++,所以2()32f x ax bx c '=++. 下面分类讨论:当0a ≠时,分0a >和0a <两种情形: ①当0a >,且230b ac ->时,设方程2()320f x ax bx c '=++=的两根分别为12,x x ,且12x x <,当2()320f x ax bx c '=++>,即1x x <或2x x >时,函数32()f x ax bx cx d =+++单调递增; 当2()320f x ax bx c '=++<,即12x x x <<时,函数32()f x ax bx cx d =+++单调递减. 当0a >,且230b ac -≤时,此时2()320f x ax bx c '=++≥,函数32()f x ax bx cx d =+++单调递增. ②当0a <,且230b ac ->时,设方程2()320f x ax bx c '=++=的两根分别为12,x x ,且12x x <,当2()320f x ax bx c '=++>,即12x x x <<时,函数32()f x ax bx cx d =+++单调递增; 当2()320f x ax bx c '=++<,即1x x <或2x x >时,函数32()f x ax bx cx d =+++单调递减. 当0a <,且230b ac -≤时,此时2()320f x ax bx c '=++≤,函数32()f x ax bx cx d =+++单调递减 1.4生活中的优化问题举例 习题1.4 A 组(P37)1、设两段铁丝的长度分别为x ,l x -,则这两个正方形的边长分别为4x ,4l x -,两个正方形的面积和为 22221()()()(22)4416x l x S f x x lx l -==+=-+,0x l <<. 令()0f x '=,即420x l -=,2lx =.当(0,)2l x ∈时,()0f x '<;当(,)2lx l ∈时,()0f x '>.因此,2lx =是函数()f x 的极小值点,也是最小值点.所以,当两段铁丝的长度分别是2l时,两个正方形的面积和最小.2、如图所示,由于在边长为a 的正方形铁片的四角截去 四个边长为x 的小正方形,做成一个无盖方盒,所以无 盖方盒的底面为正方形,且边长为2a x -,高为x .(1)无盖方盒的容积2()(2)V x a x x =-,02ax <<.(2)因为322()44V x x ax a x =-+, 所以22()128V x x ax a '=-+.令()0V x '=,得2a x =(舍去),或6a x =. 当(0,)6a x ∈时,()0V x '>;当(,)62a ax ∈时,()0V x '<.因此,6ax =是函数()V x 的极大值点,也是最大值点.所以,当6ax =时,无盖方盒的容积最大.3、如图,设圆柱的高为h ,底半径为R ,则表面积222S Rh R ππ=+ 由2V R h π=,得2V h R π=. (第2因此,2222()222V V S R R R R R Rππππ=+=+,0R >. 令2()40V S R R R π'=-+=,解得R =.当R ∈时,()0S R '<;当)R ∈+∞时,()0S R '>.因此,R =是函数()S R 的极小值点,也是最小值点.此时,22V h R R π===. 所以,当罐高与底面直径相等时,所用材料最省.4、证明:由于211()()n i i f x x a n ==-∑,所以12()()n i i f x x a n ='=-∑.令()0f x '=,得11ni i x a n ==∑,可以得到,11ni i x a n ==∑是函数()f x 的极小值点,也是最小值点.这个结果说明,用n 个数据的平均值11ni i a n =∑表示这个物体的长度是合理的,这就是最小二乘法的基本原理.5、设矩形的底宽为x m ,则半圆的半径为2xm ,半圆的面积为28x π2m ,矩形的面积为28x a π-2m ,矩形的另一边长为()8a xx π-m 因此铁丝的长为22()(1)244xa x a l x x x x x πππ=++-=++,0x <<令22()104a l x x π'=+-=,得x =.当x ∈时,()0l x '<;当x ∈时,()0l x '>.因此,x =()l x 的极小值点,也是最小值点.时,所用材料最省. 6、利润L 等于收入R 减去成本C ,而收入R 等于产量乘单价. 由此可得出利润L 与产量q 的函数关系式,再用导数求最大利润.收入211(25)2588R q p q q q q =⋅=-=-,利润2211(25)(1004)2110088L R C q q q q q =-=--+=-+-,0200q <<.求导得1214L q '=-+令0L '=,即12104q -+=,84q =.当(0,84)q ∈时,0L '>;当(84,200)q ∈时,0L '<;因此,84q =是函数L 的极大值点,也是最大值点.所以,产量为84时,利润L 最大,习题1.4 B 组(P37)1、设每个房间每天的定价为x 元,那么宾馆利润21801()(50)(20)7013601010x L x x x x -=--=-+-,180680x <<. 令1()7005L x x '=-+=,解得350x =.当(180,350)x ∈时,()0L x '>;当(350,680)x ∈时,()0L x '>. 因此,350x =是函数()L x 的极大值点,也是最大值点.所以,当每个房间每天的定价为350元时,宾馆利润最大. 2、设销售价为x 元/件时,利润4()()(4)()(5)b x L x x a c cc x a x b b-=-+⨯=--,54ba x <<. 令845()0c ac bc L x xb b+'=-+=,解得458a bx +=.当45(,)8a b x a +∈时,()0L x '>;当455(,)84a b bx +∈时,()0L x '<. 当458a bx +=是函数()L x 的极大值点,也是最大值点.所以,销售价为458a b+元/件时,可获得最大利润.1.5定积分的概念 练习(P42) 83. 说明:进一步熟悉求曲边梯形面积的方法和步骤,体会“以直代曲”和“逼近”的思想. 练习(P45)1、22112()[()2]()i i i i i s s v t n n n n n n'∆≈∆=∆=-+⋅=-⋅+⋅,1,2,,i n =.于是 111()n n ni i i i i is s s v t n ==='=∆≈∆=∆∑∑∑取极值,得说明:进一步体会“以不变代变”和“逼近”的思想.2、223km.说明:进一步体会“以不变代变”和“逼近”的思想,熟悉求变速直线运动物体路程的方法和步骤.练习(P48)2304x dx =⎰. 说明:进一步熟悉定积分的定义和几何意义.从几何上看,表示由曲线3y x =与直线0x =,2x =,0y =所围成的曲边梯形的面积4S =. 习题1.5 A 组(P50) 1、(1)10021111(1)[(1)1]0.495100100i i x dx =--≈+-⨯=∑⎰; (2)50021111(1)[(1)1]0.499500500i i x dx =--≈+-⨯=∑⎰; (3)100021111(1)[(1)1]0.499510001000i i x dx =--≈+-⨯=∑⎰. 说明:体会通过分割、近似替换、求和得到定积分的近似值的方法.2、距离的不足近似值为:18112171310140⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=(m ); 距离的过剩近似值为:271181121713167⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=(m ).3、证明:令()1f x =. 用分点 011i i n a x x x x x b -=<<<<<<=将区间[,]a b 等分成n 个小区间,在每个小区间1[,]i i x x -上任取一点(1,2,,)i i n ξ=作和式 11()nni i i b af x b a nξ==-∆==-∑∑, 从而 11lim nban i b adx b a n→∞=-==-∑⎰,说明:进一步熟悉定积分的概念. 4、根据定积分的几何意义,0⎰表示由直线0x =,1x =,0y =以及曲线y =围成的曲边梯形的面积,即四分之一单位圆的面积,因此04π=⎰.5、(1)03114x dx -=-⎰.由于在区间[1,0]-上30x ≤,所以定积分031x dx -⎰表示由直线0x =,1x =-,0y =和曲线3y x =所围成的曲边梯形的面积的相反数.(2)根据定积分的性质,得1133311011044x dx x dx x dx --=+=-+=⎰⎰⎰.由于在区间[1,0]-上30x ≤,在区间[0,1]上30x ≥,所以定积分131x dx -⎰等于位于x 轴上方的曲边梯形面积减去位于x 轴下方的曲边梯形面积.(3)根据定积分的性质,得22333110115444x dx x dx x dx --=+=-+=⎰⎰⎰由于在区间[1,0]-上30x ≤,在区间[0,2]上30x ≥,所以定积分231x dx -⎰等于位于x 轴上方的曲边梯形面积减去位于x 轴下方的曲边梯形面积.说明:在(3)中,由于3x 在区间[1,0]-上是非正的,在区间[0,2]上是非负的,如果直接利用定义把区间[1,2]-分成n 等份来求这个定积分,那么和式中既有正项又有负项,而且无法抵挡一些项,求和会非常麻烦. 利用性质3可以将定积分231x dx -⎰化为023310x dx x dx -+⎰⎰,这样,3x 在区间[1,0]-和区间[0,2]上的符号都是不变的,再利用定积分的定义,容易求出031x dx -⎰,23x dx ⎰,进而得到定积分231x dx -⎰的值. 由此可见,利用定积分的性质可以化简运算.在(2)(3)中,被积函数在积分区间上的函数值有正有负,通过练习进一步体会定积分的几何意义.习题1.5 B 组(P50)1、该物体在0t =到6t =(单位:s )之间走过的路程大约为145 m.说明:根据定积分的几何意义,通过估算曲边梯形内包含单位正方形的个数来估计物体走过的路程. 2、(1)9.81v t =.(2)过剩近似值:8111899.819.8188.292242i i =⨯⨯⨯=⨯⨯=∑(m );不足近似值:81111879.819.8168.672242i i =-⨯⨯⨯=⨯⨯=∑(m ) (3)49.81tdt ⎰; 49.81d 78.48t t =⎰(m ).3、(1)分割在区间[0,]l 上等间隔地插入1n -个分点,将它分成n 个小区间:[0,]l n ,2[,]l l n n ,……,(2)[,]n ll n-, 记第i 个区间为(1)[,]i l iln n-(1,2,i n =),其长度为 (1)il i l l x n n n-∆=-=.把细棒在小段[0,]l n ,2[,]l l n n ,……,(2)[,]n ll n-上质量分别记作:12,,,n m m m ∆∆∆,则细棒的质量1ni i m m ==∆∑.(2)近似代替当n 很大,即x ∆很小时,在小区间(1)[,]i l iln n-上,可以认为线密度2()x x ρ=的值变化很小,近似地等于一个常数,不妨认为它近似地等于任意一点(1)[,]i i l iln nξ-∈处的函数值2()i i ρξξ=. 于是,细棒在小段(1)[,]i l il n n -上质量 2()i i i lm x nρξξ∆≈∆=(1,2,i n =).(3)求和得细棒的质量 2111()nnni i i i i i l m m x nρξξ====∆≈∆=∑∑∑. (4)取极限细棒的质量 21lim ni n i lm n ξ→∞==∑,所以20l m x dx =⎰..1.6微积分基本定理练习(P55)(1)50; (2)503; (353-; (4)24; (5)3ln 22-; (6)12; (7)0; (8)2-.说明:本题利用微积分基本定理和定积分的性质计算定积分. 习题1.6 A 组(P55)1、(1)403; (2)13ln 22--; (3)9ln 3ln 22+-;(4)176-; (5)2318π+; (6)22ln 2e e --.说明:本题利用微积分基本定理和定积分的性质计算定积分.2、3300sin [cos ]2xdx x ππ=-=⎰.它表示位于x 轴上方的两个曲边梯形的面积与x 轴下方的曲边梯形的面积之差. 或表述为:位于x 轴上方的两个曲边梯形的面积(取正值)与x 轴下方的曲边梯形的面积(取负值)的代数和.习题1.6 B 组(P55)1、(1)原式=221011[]222x e e =-; (2)原式=4611[sin 2]22x ππ=; (3)原式=3126[]ln 2ln 2x =. 2、(1)cos 1sin [][cos cos()]0mx mxdx m m m m ππππππ--=-=---=⎰;(2)sin 1cos [sin sin()]0mx mxdx m m m m ππππππ--=|=--=⎰; (3)21cos 2sin 2sin []224mx x mx mxdx dx mπππππππ----==-=⎰⎰; (4)21cos 2sin 2cos []224mx x mx mxdx dx mπππππππ---+==+=⎰⎰. 3、(1)0.202220()(1)[]49245245t kt kt t kt t g g g g g gs t e dt t e t e t e k k k k k k----=-=+=+-=+-⎰.(2)由题意得 0.2492452455000t t e -+-=.这是一个超越方程,为了解这个方程,我们首先估计t 的取值范围. 根据指数函数的性质,当0t >时,0.201t e -<<,从而 5000495245t <<, 因此,500052454949t <<. 因此50000.2749245 3.3610e-⨯-≈⨯,52450.2749245 1.2410e-⨯-≈⨯,所以,70.271.2410245 3.3610t e ---⨯<<⨯.从而,在解方程0.2492452455000t t e -+-=时,0.2245t e -可以忽略不计.因此,.492455000t -≈,解之得 524549t ≈(s ). 说明:B 组中的习题涉及到被积函数是简单的复合函数的定积分,可视学生的具体情况选做,不要求掌握.1.7定积分的简单应用 练习(P58)(1)323; (2)1.说明:进一步熟悉应用定积分求平面图形的面积的方法与求解过程.练习(P59)1、52533(23)[3]22s t dt t t =+=+=⎰(m ).2、424003(34)[4]402W x dx x x =+=+=⎰(J ).习题1.7 A 组(P60)1、(1)2; (2)92.2、2[]b b a a q q q qW k dr k k k r r a b==-=-⎰. 3、令()0v t =,即40100t -=. 解得4t =. 即第4s 时物体达到最大高度.最大高度为 4240(4010)[405]80h t dt t t =-=-=⎰(m ). 4、设t s 后两物体相遇,则 20(31)105t tt dt tdt +=+⎰⎰,解之得5t =. 即,A B 两物体5s 后相遇.此时,物体A 离出发地的距离为 523500(31)[]130t dt t t +=+=⎰(m ).5、由F kl =,得100.01k =. 解之得1000k =. 所做的功为 0.120.10010005005W ldl l ==|=⎰(J ).6、(1)令55()501v t t t=-+=+,解之得10t =. 因此,火车经过10s 后完全停止. (2)1021000551(5)[555ln(1)]55ln1112s t dt t t t t =-+=-++=+⎰(m ). 习题1.7 B 组(P60)1、(1)a -⎰表示圆222x y a +=与x 轴所围成的上半圆的面积,因此22aa π-=⎰(2)1]x dx ⎰表示圆22(1)1x y -+=与直线y x =所围成的图形(如图所示)的面积,因此,210111]114242x dx ππ⨯=-⨯⨯=-⎰. 2、证明:建立如图所示的平面直角坐标系,可设抛物线的方程为2y ax =,则2()2b h a =⨯,所以24ha b =.从而抛物线的方程为 224hy x b=.(第1(2)(第2于是,抛物线拱的面积232202204422()2[]33b b h h S h x dx hx x bh b b =-=-=⎰.3、如图所示.解方程组223y x y x⎧=+⎨=⎩得曲线22y x =+与曲线3y x =交点的横坐标11x =,22x =. 于是,所求的面积为122201[(2)3][3(2)]1x x dx x x dx +-+-+=⎰⎰.4、证明:2[]()R hR h R RMm Mm MmhW Gdr G G r r R R h ++==-=+⎰. 第一章 复习参考题A 组(P65)1、(1)3; (2)4y =-.2、(1)22sin cos 2cos x x xy x+'=; (2)23(2)(31)(53)y x x x '=-+-; (3)22ln ln 2x xy x x '=+; (4)2422(21)x x y x -'=+. 3、32GMm F r '=-. 4、(1)()0f t '<. 因为红茶的温度在下降.(2)(3)4f '=-表明在3℃附近时,红茶温度约以4℃/min 的速度下降. 图略.5、因为()f x =()f x '=.当()0f x '=>,即0x >时,()f x 单调递增;当()0f x '=<,即0x <时,()f x 单调递减.6、因为2()f x x px q =++,所以()2f x x p '=+. 当()20f x x p '=+=,即12px =-=时,()f x 有最小值. 由12p-=,得2p =-. 又因为(1)124f q =-+=,所以5q =. 7、因为2322()()2f x x x c x cx c x =-=-+,所以22()34(3)()f x x cx c x c x c '=-+=--. 当()0f x '=,即3cx =,或x c =时,函数2()()f x x x c =-可能有极值. 由题意当2x =时,函数2()()f x x x c =-有极大值,所以0c >. 由于 3cx =时,函所以,当数2()()f x x x c =-有极大值. 此时,23c=,6c =.8、设当点A 的坐标为(,0)a 时,AOB ∆的面积最小. 因为直线AB 过点(,0)A a ,(1,1)P ,所以直线AB 的方程为001y x a x a --=--,即1()1y x a a =--. 当0x =时,1a y a =-,即点B 的坐标是(0,)1aa -. 因此,AOB ∆的面积21()212(1)AOBa a S S a a a a ∆===--.令()0S a '=,即2212()02(1)a aS a a -'=⋅=-. 当0a =,或2a =时,()0S a '=,0a =不合题意舍去. 由于所以,当2a =,即直线AB 的倾斜角为135︒时,AOB ∆的面积最小,最小面积为2. 9、D . 10、设底面一边的长为x m ,另一边的长为(0.5)x +m. 因为钢条长为14.8m. 所以,长方体容器的高为14.844(0.5)12.88 3.2244x x xx --+-==-.设容器的容积为V ,则32()(0.5)(3.22)2 2.2 1.6V V x x x x x x x ==+-=-++,0 1.6x <<.令()0V x '=,即26 4.4 1.60x x -++=. 所以,415x =-(舍去),或1x =. 当(0,1)x ∈时,()0V x '>;当(1,1.6)x ∈时,()0V x '<. 因此,1x =是函数()V x 在(0,1.6)的极大值点,也是最大值点. 所以,当长方体容器的高为1 m 时,容器最大,最大容器为1.8 m 3. 11、设旅游团人数为100x +时,旅行社费用为2()(100)(10005)5500100000y f x x x x ==+-=-++(080)x ≤≤. 令()0f x '=,即105000x -+=,50x =.又(0)100000f =,(80)108000f =,(50)112500f =. 所以,50x =是函数()f x 的最大值点.所以,当旅游团人数为150时,可使旅行社收费最多. 12、设打印纸的长为x cm 时,可使其打印面积最大.因为打印纸的面积为623.7,长为x ,所以宽为623.7x,打印面积623.7()(2 2.54)(2 3.17)S x x x=-⨯-⨯ 23168.396655.9072 6.34x x =--,5.0898.38x <<.令()0S x '=,即23168.3966.340x -=,22.36x ≈(负值舍去),623.727.8922.36≈. 22.36x =是函数()S x 在(5.08,98.38)内唯一极值点,且为极大值,从而是最大值点. 所以,打印纸的长、宽分别约为27.89cm ,22.36cm 时,可使其打印面积最大. 13、设每年养q 头猪时,总利润为y 元.则 21()20000100300200002y R q q q q =--=-+-(0400,)q q N <≤∈.令0y '=,即3000q -+=,300q =.当300q =时,25000y =;当400q =时,20000y =.300q =是函数()y p 在(0,400]内唯一极值点,且为极大值点,从而是最大值点. 所以,每年养300头猪时,可使总利润最大,最大总利润为25000元.14、(1)2; (2)22e -; (3)1;(4)原式=22222000cos sin (cos sin )[sin cos ]0cos sin x xdx x x dx x x x x πππ-=-=+=+⎰⎰; (5)原式=22001cos sin 2[]224x x x dx πππ---==⎰.15、略. 说明:利用函数图象的对称性、定积分的几何意义进行解释.16、2.17、由F kl =,得0.0490.01k =. 解之得 4.9k =.所做的功为 20.30.30.10.14.9 4.90.1962l W ldl ==⨯|=⎰(J )第一章 复习参考题B 组(P66)1、(1)43()10210b t t '=-⨯. 所以,细菌在5t =与10t =时的瞬时速度分别为0和410-. (2)当05t ≤<时,()0b t '>,所以细菌在增加;当55t <<+时,()0b t '<,所以细菌在减少.2、设扇形的半径为r ,中心角为α弧度时,扇形的面积为S .因为212S r α=,2l r r α-=,所以2lrα=-.222111(2)(2)222l S r r lr r r α==-=-,02l r <<.令0S '=,即40l r -=,4lr =,此时α为2弧度.4l r =是函数()S r 在(0,)2l内唯一极值点,且是极大值点,从而是最大值点.所以,扇形的半径为4l、中心角为2弧度时,扇形的面积最大.3、设圆锥的底面半径为r ,高为h ,体积为V ,那么222r h R +=.因此,222231111()3333V r h R h h R h h ππππ==-=-,0h R <<.令22103V R h ππ'=-=,解得h R =.容易知道,3h R =是函数()V h 的极大值点,也是最大值点.所以,当3h R =时,容积最大.把h R =代入222r h R +=,得r =.由2R r απ=,得α=.所以,圆心角为α=时,容积最大. 4、由于28010k =⨯,所以45k =. 设船速为x km /h 时,总费用为y ,则2420204805y x x x=⨯+⨯ 960016x x=+,0x >令0y '=,即29600160x-=,24x ≈.容易知道,24x =是函数y 的极小值点,也是最小值点.当24x =时,960020(1624)()9412424⨯+÷≈(元/时) 所以,船速约为24km /h 时,总费用最少,此时每小时费用约为941元.5、设汽车以x km /h 行驶时,行车的总费用2390130(3)14360x y x x =++⨯,50100x ≤≤ 令0y '=,解得53x ≈(km /h ). 此时,114y ≈(元) 容易得到,53x ≈是函数y 的极小值点,也是最小值点.因此,当53x ≈时,行车总费用最少.所以,最经济的车速约为53km /h ;如果不考虑其他费用,这次行车的总费用约是114元.6、原式=4404422022[]2xxx x x e dx e dx e dx e e e e -----=+=-+|=+-⎰⎰⎰.7、解方程组 2y kx y x x=⎧⎨=-⎩ 得,直线y kx =与抛物线2y x x =-交点的横坐标为0x =,1k -.抛物线与x 轴所围图形的面积2312100111()[]23236x x S x x dx =-=-=-=⎰.由题设得11200()2k k Sx x dx kxdx --=--⎰⎰3(1)6k -=.又因为16S =,所以31(1)2k -=.于是12k =-.说明:本题也可以由面积相等直接得到111220()()kkkx x kx dx kxdx x x dx -----=+-⎰⎰⎰,由此求出k 的值. 但计算较为烦琐.新课程标准数学选修2—2第二章课后习题解答第二章 推理与证明2.1合情推理与演绎推理 练习(P77)1、由12341a a a a ====,猜想1n a =.2、相邻两行数之间的关系是:每一行首尾的数都是1,其他的数都等于上一行中与之相邻的两个数的和.3、设111O PQ R V -和222O P Q R V -分别是四面体111O PQ R -和222O P Q R -的体积, 则111222111222O PQR O P Q R V OP OQ OR V OP OQ OR --=⋅⋅. 练习(P81) 1、略.2、因为通项公式为n a 的数列{}n a , 若1n na p a +=,其中p 是非零常数,则{}n a 是等比数列; ……………………大前提 又因为0cq ≠,则0q ≠,则11n n nn a cq q a cq ++==; ……………………………小前提所以,通项公式为(0)n n a cq cq =≠的数列{}n a 是等比数列. ……………………结论 3、由AD BD >,得到ACD BCD ∠>∠的推理是错误的. 因为这个推理的大前提是“在同一个三角形中,大边对大角”,小前提是“AD BD >”,而AD 与BD 不在同一个三角形中. 习题2.1 A 组(P83)1、21n a n =+()n N *∈. 2、2F V E +=+.3、当6n ≤时,122(1)n n -<+;当7n =时,122(1)n n -=+;当8n =时,122(1)n n ->+()n N *∈.4、212111(2)n n A A A n π++≥-(2n >,且n N *∈). 5、121217n n b b b b b b -=(17n <,且n N *∈).6、如图,作DE ∥AB 交BC 于E .因为两组对边分别平行的四边形是平行四边形, 又因为AD ∥BE ,AB ∥DE . 所以四边形ABED 是平行四边形. 因为平行四边形的对边相等.又因为四边形ABED 是平行四边形. 所以AB DE =.因为与同一条线段等长的两条线段的长度相等,又因为AB DE =,AB DC =, 所以DE DC = 因为等腰三角形的两底角是相等的.又因为△DEC 是等腰三角形, 所以DEC C ∠=∠ 因为平行线的同位角相等又因为DEC ∠与B ∠是平行线AB 和DE 的同位角, 所以DEC B ∠=∠ 因为等于同角的两个角是相等的,又因为DEC C ∠=∠,DEC B ∠=∠, 所以B C ∠=∠ 习题2.1 B 组(P84)1、由123S =-,234S =-,345S =-,456S =-,567S =-,猜想12n n S n +=-+.2、略.3、略. 2.2直接证明与间接证明 练习(P89)1、因为442222cos sin (cos sin )(cos sin )cos 2θθθθθθθ-=+-=,所以,命题得证.2>,只需证22>,即证1313+>+>,只需要22>,即证4240>,这是显然成立的. 所以,命题得证. 3、因为 222222222()()()(2sin )(2tan )16sin tan a b a b a b αααα-=-+==, 又因为 sin (1cos )sin (1cos )1616(tan sin )(tan sin )16cos cos ab αααααααααα+-=+-=⋅22222222sin (1cos )sin sin 161616sin tan cos cos αααααααα-===, 从而222()16a b ab -=,所以,命题成立.说明:进一步熟悉运用综合法、分析法证明数学命题的思考过程与特点.练习(P91)1、假设B ∠不是锐角,则90B ∠≥︒. 因此9090180C B ∠+∠≥︒+︒=︒. 这与三角形的内角和等于180°矛盾. 所以,假设不成立. 从而,B ∠一定是锐角.2=所以22=,化简得5=,从而225=,即2540=, 这是不可能的. 所以,假设不成立..说明:进一步熟悉运用反证法证明数学命题的思考过程与特点. 习题2.2 A 组(P91)1、由于0a ≠,因此方程至少有一个跟bx a=.假设方程不止一个根,则至少有两个根,不妨设12,x x 是它的两个不同的根,则 1ax b = ①2ax b = ②①-②得因为12x x ≠,所以120x x -≠,从而0a =,这与已知条件矛盾,故假设不成立. 2、因为 (1tan )(1tan )2A B ++=展开得 1tan tan tan tan 2A B A B +++=,即tan tan 1tan tan A B A B +=-. ①假设1tan tan 0A B -=,则cos cos sin sin 0cos cos A B A B A B -=,即cos()0cos cos A B A B += 所以cos()0A B +=.因为A ,B 都是锐角,所以0A B π<+<,从而2A B π+=,与已知矛盾.因此1tan tan 0A B -≠.①式变形得 tan tan 11tan tan A BA B +=-, 即tan()1A B +=.又因为0A B π<+<,所以4A B π+=. 说明:本题也可以把综合法和分析法综合使用完成证明.3、因为 1tan 12tan αα-=+,所以12tan 0α+=,从而2sin cos 0αα+=.另一方面,要证 3sin 24cos2αα=-, 只要证226sin cos 4(cos sin )αααα=-- 即证 222sin 3sin cos 2cos 0αααα--=, 即证 (2sin cos )(sin 2cos )0αααα+-=由2sin cos 0αα+=可得,(2sin cos )(sin 2cos )0αααα+-=,于是命题得证.说明:本题可以单独使用综合法或分析法进行证明,但把综合法和分析法结合使用进行证明的思路更清晰.4、因为,,a b c 的倒数成等差数列,所以211b a c=+. 假设2B π<不成立,即2B π≥,则B 是ABC ∆的最大内角,所以,b a b c >>(在三角形中,大角对大边), 从而11112a c b b b +>+=. 这与211b a c=+矛盾. 所以,假设不成立,因此,2B π<.习题2.2 B 组(P91)1、要证2s a <,由于22s ab <,所以只需要2s s b<,即证b s <.因为1()2s a b c =++,所以只需要2b a b c <++,即证b a c <+. 由于,,a b c 为一个三角形的三条边,所以上式成立. 于是原命题成立. 2、由已知条件得 2b ac = ① 2x a b =+,2y b c =+ ② 要证2a cx y+=,只要证2ay cx xy +=,只要证224ay cx xy += 由①②,得 22()()2ay cx a b c c a b ab ac bc +=+++=++, 24()()2xy a b b c ab b ac bc ab ac bc =++=+++=++, 所以,224ay cx xy +=,于是命题得证. 3、由 tan()2tan αβα+= 得sin()2sin cos()cos αβααβα+=+,即sin()cos 2cos()sin αβααβα+=+. ……①要证 3sin sin(2)βαβ=+即证 3sin[()]sin[()]αβααβα+-=++即证 3[sin()cos cos()sin ]sin()cos cos()sin αβααβααβααβα+-+=+++ 化简得sin()cos 2cos()sin αβααβα+=+,这就是①式.所以,命题成立.说明:用综合法和分析法证明命题时,经常需要把两者结合起来使用. 2.3数学归纳法 练习(P95)1、先证明:首项是1a ,公差是d 的等差数列的通项公式是1(1)n a a n d =+-. (1)当1n =时,左边=1a ,右边=11(11)a d a +-=, 因此,左边=右边. 所以,当1n =时命题成立. (2)假设当n k =时,命题成立,即1(1)k a a k d =+-. 那么,11(1)[(1)1]k k k a a d a k d d a k d +=+=+-+=++-. 所以,当1n k =+时,命题也成立.根据(1)和(2),可知命题对任何n N *∈都成立.再证明:该数列的前n 项和的公式是1(1)2n n n S na d -=+. (1)当1n =时,左边=11S a =,右边=111(11)12a d a ⨯-⨯+=,因此,左边=右边. 所以,当1n =时命题成立.(2)假设当n k =时,命题成立,即1(1)2k k k S ka d -=+.那么,1111(1)[(1)1]2k k k k k S S a ka d a k d ++-=+=++++-所以,当1n k =+时,命题也成立. 根据(1)和(2),可知命题对任何n N *∈都成立. 2、略.习题2.3 A 组(P96) 1、(1)略.(2)证明:①当1n =时,左边=1,右边=211=, 因此,左边=右边. 所以,当1n =时,等式成立. ②假设当n k =时等式成立,即2135(21)k k ++++-=.那么,22135(21)(21)(21)(1)k k k k k ++++-++=++=+.所以,当1n k =+时,等式也成立.根据①和②,可知等式对任何n N *∈都成立. (3)略.2、1111122S ==-⨯,。
人教版高中数学选修2-1第三章-空间向量与立体几何练习题及答案
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第三章 空间向量及立体几何3.1空间向量及其运算§3.1.1空间向量及其加减运算 §3.1.2空间向量的数乘运算1. 下列命题中不正确的命题个数是( ) ①若A 、B 、C 、D 是空间任意四点,则有AB +BC + CD +DA =0;②对空间任意点O 及不共线的三点A 、B 、C ,若OP =x OA +y OB +z OC (其中x 、y 、z ∈R ),则P 、A 、B 、C 四点共面;③若a 、b 共线,则a 及b 所在直线平行。
A .1 B .2 C .3 D .42.设OABC 是四面体,G 1是△ABC 的重心,G 是OG 1上一点,且OG =3GG 1,若OG =x OA +y OB +z OC ,则(x ,y ,z )为( )A .(41,41,41) B .(43,43,43) C .(31,31,31) D .(32,32,32) 3.在平行六面体ABCD -EFGH 中,AG xAC y AF z AH =++,________.x y z ++=则4.已知四边形ABCD 中,AB =a -2c ,CD =5a +6b -8c ,对角线AC 、BD 的中点分别为E 、F ,则EF =_____________.5.已知矩形ABCD ,P 为平面ABCD 外一点,且PA ⊥平面ABCD ,M 、N 分别为PC 、PD 上的点,且M 分PC 成定比2,N 分PD 成定比1,求满足MN xAB y AD z AP =++的实数x 、y 、z 的值.§3.1.3空间向量的数量积运算1.已知正四棱柱1111ABCD A B C D -中,1AA =2AB ,E 为1AA 重点,则异面直线BE 及1CD 所形成角的余弦值为( )A .1010 B . 15C .31010 D . 352.如图,设A ,B ,C ,D 是空间不共面的四点,且满足0AB AC ⋅=,0AC AD ⋅=,0AB AD ⋅=,则△BCD 的形状是( )A .钝角三角形B .锐角三角形C .直角三角形D .不确定的3.已知ABCD -A 1B 1C 1D 1 为正方体,则下列命题中错误的命题为__________.4.如图,已知:平行六面体ABCD -A 1B 1C 1D 1的底面ABCD 是菱形,且∠C 1CB =∠C 1CD =∠BCD =60° (1)证明:C 1C ⊥BD ;_C_D_A_P_ N_B_M(2)当1CDCC 的值为多少时,能使A 1C ⊥平面C 1BD ?请给出证明. §3.1.4空间向量的正交分解及其坐标表示§3.1.5空间向量运算的坐标表示1.已知向量(2,2,3)OA =-,(,1,4)OB x y z =-,且平行四边形OACB 的对角线的中点坐标为M 31(0,,)22-,则(,,)x y z =( ) A .(2,4,1)--- B .(2,4,1)-- C .(2,4,1)-- D .(2,4,1)--2.已知(2,2,4)a=-,(1,1,2)b =-,(6,6,12)c =--,则向量、、a b c ( )A .可构成直角三角形B .可构成锐角三角形C .可构成钝角三角形D .不能构成三角形3.若两点的坐标是A (3cosα,3sinα,1),B (2cosθ,2sinθ,1),则|AB |的取值范围是( ) A .[0,5] B .[1,5] C .(1,5) D .[1,25]4.设点C (2a +1,a +1,2)在点P (2,0,0)、A (1,-3,2)、B (8,-1,4)确定的平面上,则a 的值为 .5.如图,正三棱柱ABC -A 1B 1C 1的底边长为a ,侧棱长为2a .建立适当的坐标系,⑴写出A ,B ,A 1,B 1的坐标;⑵求AC 1及侧面ABB 1A 1所成的角.3.2立体几何中的向量方法1.到一定点(1,0,1)的距离小于或等于2的点的集合为( ) A .222{(,,)|(1)(1)4}x y z x y z -++-≤ B .222{(,,)|(1)(1)4}x y z x y z -++-= C .222{(,,)|(1)(1)2}x y z x y z -++-≤ D .222{(,,)|(1)(1)2}x y z x y z -++-=2. 正方体ABCD —A 1B 1C 1D 1中,直线BC 1及平面A 1BD 所成角的余弦值为( ) A .42 B .32 C .33 D .23 3. 已知斜三棱柱111ABC A B C -,90BCA ∠=,2AC BC ==,1A 在底面ABC 上的射影恰为AC 的中点D ,又知11BA AC ⊥.(1)求证:1AC ⊥平面1A BC ;D 1C 1B 1A 1DABCC 1 B 1 A 1B A(2)求1C 到平面1A AB 的距离;(3)求二面角1A A B C --余弦值的大小.B 4. 如图,在直三棱柱111ABC A B C -中, AB =1,1AC AA ==(1)证明:1ABA C ⊥; (2)求二面角A —1A C —B 的大小.5. 如右图,四棱锥S-ABCD 棱S D 上的点. (1)求证:AC ⊥SD ;(2)若SD ⊥平面PAC ,求二面角P-AC-D 的大小 (3)在(2)的条件下,侧棱S C 上是否存在一点E , 使得BE ∥平面PAC .若存在,求S E :EC 的值; 若不存在,试说明理由.参考答案第三章 空间向量及立体几何3.1空间向量及其运算§3.1.1空间向量及其加减运算 §3.1.2空间向量的数乘运算1.A2.A3.324.3a +3b -5c5.如图所示,取PC 的中点E ,连结NE ,则MN EN EM =-. 连结AC ,则§3.1.3空间向量的数量积运算1.C2.B3. ③④4.(1)设1,,CB a CD b CC c === ,则||||a b =,BD CD CB b a =-=- ,所以1()||||cos 60||||cos 600CC b a c b c a c b c a c ⋅=-⋅=⋅-⋅=︒-︒=BD ,11BD CC BD CC ∴⊥⊥即 ; (2)1,2,CD x CD CC ==1设则 2CC =x, 设1,,A A a AD b DCc ===,11,A C a b c C D a c =++=-,2211242()()6A C C D a b c a c a a b b c c xx ∴⋅=++⋅-=+⋅-⋅-=+-,令24260xx +-=,则2320x x --=,解得1x =,或23x =-(舍去),_C_D _A_P_ N _B _M _EA 1§3.1.4空间向量的正交分解及其坐标表示§3.1.5空间向量运算的坐标表示 1.A 2.D 3.B 4.165. (1)建系如图,则A (0,0,0) B (0,a ,0)A 1(0,0,2a ),C 1(-23a ,a 2,2a) (2)解法一:在所建的坐标系中,取A 1B 1的中点M , 于是M (0,a 2,2a),连结AM ,MC 1则有所以,MC 1⊥平面ABB 1A 1.因此,AC 1及AM 所成的角就是AC 1及侧面ABB 1A 1所成的角.∴2194a AC AM ⋅=,而|13||3,||2AC a AM a ==,由cos<1,AC AM >=1132||||AC AM AC AM ⋅=,∴ <1,AC AM >=30°. ∴AC 1及侧面ABB 1A 1所成的角为30°. 3.2立体几何中的向量方法 新 课 标 第 一网1.A2.C3. (1)如右图,取AB 的中点E ,则//DE BC ,因为BC AC ⊥,所以DEAC ⊥,又1A D ⊥平面ABC ,以1,,DE DC DA 为,,x y z 轴建立空间坐标系, 则()0,1,0A -,()0,1,0C ,()2,1,0B ,()2,0,0CB =,由10AC CB ⋅=,知1A C CB ⊥, 又11BA AC ⊥,从而1AC ⊥平面1A BC .(2)由1AC ⋅2130BA t =-+=,得t =.设平面1A AB 的法向量为(),,n x y z =,(1AA =,()2,2,0AB =,所以10220n AA y n AB x y ⎧⋅=+=⎪⎨⋅=+=⎪⎩,设1z =,则()3,n =-,所以点1C 到平面1A AB 的距离1AC n d n⋅==7. (3)再设平面1A BC 的法向量为(),,m x y z =,(10,CA =-,()2,0,0CB =,所以13020m CA y z m CB x ⎧⋅=-+=⎪⎨⋅==⎪⎩,设1z =,则()0,3,1m =,故cos ,m n m n m n⋅<>==⋅77-,根据法向量的方向,可知二面角1A A B C --的余弦值大小为77. 4.(1)三棱柱111ABC A B C -为直三棱柱,由正弦定理030ACB∠=.如右图,建立空间直角坐标系, 则1(0,0,0),(1,0,0)(0,3,0),(0,0,3)A B C A(2) 如图可取(1,0,0)m AB ==为平面1AA C 的法向量,设平面1A BC 的法向量为(,,)n l m n =,则10,0,130BC n AC n BC ⋅=⋅==-又(,,), 不妨取1,(3,1,1)mn ==则,1A AC BD ∴--15二面角的大小为arccos 5. 5. (1)连结BD ,设AC 交于BD 于O ,由题意知SO ABCD ⊥平面.以O 为坐标原点,OB OC OS ,,分别为x 轴、y 轴、z 轴正方向,建立坐标系O xyz -如右图.设底面边长为a ,则高62SO a =.于是 62(0,0,),(,0,0)22S a D a -,2(0,,0)2C a ,2(0,,0)2OC a =,26(,0,)22SD a a =--,0OC SD ⋅= ,故OC SD ⊥.从而 AC SD ⊥. (2)由题设知,平面PAC 的一个法向量26()2DSa =,平面DAC 的一个法向量600aOS =(,,,设所求二面角为θ,则3cos OS DS OS DSθ⋅==,得所求二面角的大小为30°._C_A_S_F_BO(3)在棱SC 上存在一点E 使//BE PAC 平面.由(2)知DS 是平面PAC 的一个法向量,且),(0,)DS CS ==.设,CEtCS = 则((1)BE BC CE BC tCS t =+=+=-,而 103BE DC t ⋅=⇔=.即当:2:1SE EC =时,BE DS ⊥.而BE 不在平面PAC 内,故//BE PAC 平面. 作 者 于华东 责任编辑 庞保军。
2020秋高中数学人教版2-1学案:2.4.2.2直线与抛物线的位置关系含解析
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2020秋高中数学人教A版选修2-1学案:2.4.2.2直线与抛物线的位置关系含解析2.4.2。
2直线与抛物线的位置关系自主预习·探新知情景引入一只很小的灯泡发出的光,会分散地射向各方,但把它装在手电筒里,经过适当调节,就能射出一束较强的平行光,这是什么原因呢?提示:手电筒内,在小灯泡的后面有一个反光镜,镜面的形状是一个由抛物线绕它的对称轴旋转所得到的曲面,这种曲面叫抛物面,抛物线有一条重要性质,从焦点发出的光线,经过抛物面上的一点反射后,反射光线平行于抛物线的轴射出,手电筒就是利用这个原理设计的.新知导学直线与抛物线的位置关系直线与抛物线公共点的个数可以有__0个、1个或2个__。
将直线方程与抛物线方程联立,消元后得到一元二次方程,若Δ=0,则直线与抛物线__相切__,若Δ>0,则直线与抛物线__相交__,若Δ<0,则直线与抛物线__没有公共点__。
特别地,当直线与抛物线的轴平行时,直线与抛物线有__一__个公共点.预习自测1.在抛物线y2=8x中,以(1,-1)为中点的弦所在直线的方程是(C)A.x-4y-3=0B.x+4y+3=0C.4x+y-3=0D.4x+y+3=0[解析]设弦两端点为A(x1,y1)、B(x2,y2),则y1+y2=-2。
∵A、B在抛物线上,∴y错误!=8x1,y错误!=8x2,两式相减得,(y1+y2)(y1-y2)=8(x1-x2),∴错误!=-4,∴直线AB方程为y+1=-4(x-1),即4x+y-3=0。
2.过抛物线焦点F的直线与抛物线相交于A、B两点,若点A、B在抛物线准线上的射影分别为A1,B1,则∠A1FB1为(C)A.45°B.60°C.90°D.120°[解析]设抛物线方为y2=2px(p〉0).如图,∵|AF|=|AA1|,|BF|=|BB1|,∴∠AA1F=∠AF A1,∠BFB1=∠FB1B。
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高中数学选修2-1课后习题答案第一章 常用逻辑用语1.1 命题及其关系练习(P4)1、2220,1;(2)1,20x x x x x x +-===+-=例:(1)若则若则.2、(1)真; (2)假; (3)真; (4)真.3、(1)若一个三角形是等腰三角形,则这个三角形两边上的中线相等. 这是真命题.(2)若一个函数是偶函数,则这个函数的图象关于y 轴对称. 这是真命题.(3)若两个平面垂直于同一个平面,则这两个平面平行. 这是假命题.练习(P6)1、逆命题:若一个整数能被5整除,则这个整数的末位数字是0. 这是假命题.否命题:若一个整数的末位数字不是0,则这个整数不能被5整除. 这是假命题. 逆否命题:若一个整数不能被5整除,则这个整数的末位数字不是0. 这是真命题.2、逆命题:若一个三角形有两个角相等,则这个三角形有两条边相等. 这是真命题.否命题:若一个三角形有两条边不相等,这个三角形有两个角也不相等. 这是真命题. 逆否命题:若一个三角形有两个角不相等,则这个三角形有两条边也不相等.这是真命题.3、逆命题:图象关于原点对称的函数是奇函数. 这是真命题.否命题:不是奇函数的函数的图象不关于原点对称. 这是真命题.逆否命题:图象不关于原点对称的函数不是奇函数. 这是真命题.练习(P8)证明:证明:命题的逆否命题是:若1a b -=,则22243a b a b -+--22243a b a b -+--()()2()23a b a b a b b =+-+---当1a b -=时22310a b b a b =++--=--=原式所以,原命题的逆否命题是真命题,从而原命题也是真命题.习题1.1 A 组(P8)1、(1)是; (2)是; (3)不是; (4)不是.2、(1)逆命题:若两个整数a 与b 的和a b +是偶数,则,a b 都是偶数. 这是假命题. 否命题:若两个整数,a b 不都是偶数,则a b +不是偶数. 这是假命题.逆否命题:若两个整数a 与b 的和a b +不是偶数,则,a b 不都是偶数. 这是真命题.(2)逆命题:若方程20x x m +-=有实数根,则0m >. 这是假命题.否命题:若0m ≤,则方程20x x m +-=没有实数根. 这是假命题.逆否命题:若方程20x x m +-=没有实数根,则0m ≤. 这是真命题.3、(1)命题可以改写成:若一个点在线段的垂直平分线上,则这个点到线段的两个端点的距离相等.逆命题:若一个点到线段的两个端点的距离相等,则这个点在线段的垂直平分线上.这是真命题.否命题:若一个点到不在线段的垂直平分线上,则这个点到线段的两个端点的距离不相等. 这是真命题.逆否命题:若一个点到线段的两个端点的距离不相等,则这个点不在线段的垂直平分线上. 这是真命题.(2)命题可以改写成:若一个四边形是矩形,则四边形的对角线相等.逆命题:若四边形的对角线相等,则这个四边形是矩形. 这是假命题.否命题:若一个四边形不是矩形,则四边形的对角线不相等. 这是假命题.逆否命题:若四边形的对角线不相等,则这个四边形不是矩形. 这是真命题.4、证明:如果一个三角形的两边所对的角相等,根据等腰三角形的判定定理,这个三角形是等腰三角形,且这两条边是等腰三角形,也就是说这两条边相等. 这就证明了原命题的逆否命题,表明原命题的逆否命题为真命题. 所以,原命题也是真命题.习题1.1 B 组(P8)证明:要证的命题可以改写成“若p ,则q ”的形式:若圆的两条弦不是直径,则它们不能互相平分.此命题的逆否命题是:若圆的两条相交弦互相平分,则这两条相交弦是圆的两条直径. 可以先证明此逆否命题:设,AB CD 是O 的两条互相平分的相交弦,交点是E ,若E 和圆心O 重合,则,AB CD 是经过圆心O 的弦,,AB CD 是两条直径. 若E 和圆心O 不重合,连结,,AO BO CO 和DO ,则OE 是等腰AOB ∆,COD ∆的底边上中线,所以,OE AB ⊥,OE CD ⊥. AB 和CD 都经过点E ,且与OE 垂直,这是不可能的. 所以,E 和O 必然重合. 即AB 和CD 是圆的两条直径.原命题的逆否命题得证,由互为逆否命题的相同真假性,知原命题是真命题.1.2 充分条件与必要条件练习(P10)1、(1)⇒; (2)⇒; (3)⇒; (4)⇒.2、(1). 3(1).4、(1)真; (2)真; (3)假; (4)真.练习(P12)1、(1)原命题和它的逆命题都是真命题,p 是q 的充要条件;(2)原命题和它的逆命题都是真命题,p 是q 的充要条件;(3)原命题是假命题,逆命题是真命题,p 是q 的必要条件.2、(1)p 是q 的必要条件; (2)p 是q 的充分条件;(3)p 是q 的充要条件; (4)p 是q 的充要条件.习题1.2 A 组(P12)1、略.2、(1)假; (2)真; (3)真.3、(1)充分条件,或充分不必要条件; (2)充要条件;(3)既不是充分条件,也不是必要条件; (4)充分条件,或充分不必要条件.4、充要条件是222a b r +=.习题1.2 B 组(P13)1、(1)充分条件; (2)必要条件; (3)充要条件.2、证明:(1)充分性:如果222a b c ab ac bc ++=++,那么2220a b c ab ac bc ++---=. 所以222()()()0a b a c b c -+-+-=所以,0a b -=,0a c -=,0b c -=.即 a b c ==,所以,ABC ∆是等边三角形.(2)必要性:如果ABC ∆是等边三角形,那么a b c ==所以222()()()0a b a c b c -+-+-=所以2220a b c ab ac bc ++---=所以222a b c ab ac bc ++=++1.3 简单的逻辑联结词练习(P18)1、(1)真; (2)假.2、(1)真; (2)假.3、(1)225+≠,真命题; (2)3不是方程290x -=的根,假命题;(3)1≠-,真命题.习题1.3 A 组(P18)1、(1)4{2,3}∈或2{2,3}∈,真命题; (2)4{2,3}∈且2{2,3}∈,假命题;(3)2是偶数或3不是素数,真命题; (4)2是偶数且3不是素数,假命题.2、(1)真命题; (2)真命题; (3)假命题.3、(1不是有理数,真命题; (2)5是15的约数,真命题;(3)23≥,假命题; (4)8715+=,真命题;(5)空集不是任何集合的真子集,真命题.习题1.3 B 组(P18)(1)真命题. 因为p 为真命题,q 为真命题,所以p q ∨为真命题;(2)真命题. 因为p 为真命题,q 为真命题,所以p q ∧为真命题;(3)假命题. 因为p 为假命题,q 为假命题,所以p q ∨为假命题;(4)假命题. 因为p 为假命题,q 为假命题,所以p q ∧为假命题.1.4 全称量词与存在量词练习(P23)1、(1)真命题; (2)假命题; (3)假命题.2、(1)真命题; (2)真命题; (3)真命题.练习(P26)1、(1)00,n Z n Q ∃∈∉; (2)存在一个素数,它不是奇数;(3)存在一个指数函数,它不是单调函数.2、(1)所有三角形都不是直角三角形; (2)每个梯形都不是等腰梯形;(3)所有实数的绝对值都是正数.习题1.4 A 组(P26)1、(1)真命题; (2)真命题; (3)真命题; (4)假命题.2、(1)真命题; (2)真命题; (3)真命题.3、(1)32000,x N x x ∃∈≤; (2)存在一个可以被5整除的整数,末位数字不是0;(3)2,10x R x x ∀∈-+>; (4)所有四边形的对角线不互相垂直.习题1.4 B 组(P27)(1)假命题. 存在一条直线,它在y 轴上没有截距;(2)假命题. 存在一个二次函数,它的图象与x 轴不相交;(3)假命题. 每个三角形的内角和不小于180︒;(4)真命题. 每个四边形都有外接圆.第一章 复习参考题A 组(P30)1、原命题可以写为:若一个三角形是等边三角形,则此三角形的三个内角相等.逆命题:若一个三角形的三个内角相等,则此三角形是等边三角形. 是真命题;否命题:若一个三角形不是等边三角形,则此三角形的三个内角不全相等. 是真命题;逆否命题:若一个三角形的三个内角不全相等,则此三角形不是等边三角形. 是真命题.2、略.3、(1)假; (2)假; (3)假; (4)假.4、(1)真; (2)真; (3)假; (4)真; (5)真.5、(1)2,0n N n ∀∈>; (2){P P P ∀∈在圆222x y r +=上},(OP r O =为圆心);(3)(,){(,),x y x y x y ∃∈是整数},243x y +=;(4)0{x x x ∃∈是无理数},30{x q q ∈是有理数}.6、(1)32≠,真命题; (2)54≤,假命题; (3)00,0x R x ∃∈≤,真命题;(4)存在一个正方形,它不是平行四边形,假命题.第一章 复习参考题B 组(P31)1、(1)p q ∧; (2)()()p q ⌝∧⌝,或()p q ⌝∨.2、(1)Rt ABC ∀∆,90C ∠=︒,,,A B C ∠∠∠的对边分别是,,a b c ,则222c a b =+;(2)ABC ∀∆,,,A B C ∠∠∠的对边分别是,,a b c ,则sin sin sin a b c A B C==.第二章 圆锥曲线与方程2.1 曲线与方程练习(P37)1、是. 容易求出等腰三角形ABC 的边BC 上的中线AO 所在直线的方程是0x =.2、3218,2525a b ==. 3、解:设点,A M 的坐标分别为(,0)t ,(,)x y .(1)当2t ≠时,直线CA 斜率 20222CA k t t -==-- 所以,122CB CA t k k -=-= 由直线的点斜式方程,得直线CB 的方程为 22(2)2t y x --=-. 令0x =,得4y t =-,即点B 的坐标为(0,4)t -. 由于点M 是线段AB 的中点,由中点坐标公式得4,22t t x y -==. 由2t x =得2t x =,代入42t y -=, 得422x y -=,即20x y +-=……① (2)当2t =时,可得点,A B 的坐标分别为(2,0),(0,2)此时点M 的坐标为(1,1),它仍然适合方程①由(1)(2)可知,方程①是点M 的轨迹方程,它表示一条直线.习题2.1 A 组(P37)1、解:点(1,2)A -、(3,10)C 在方程2210x xy y -++=表示的曲线上;点(2,3)B -不在此曲线上2、解:当0c ≠时,轨迹方程为12c x +=;当0c =时,轨迹为整个坐标平面. 3、以两定点所在直线为x 轴,线段AB 垂直平分线为y 轴,建立直角坐标系,得点M 的轨迹方程为224x y +=.4、解法一:设圆22650x y x +-+=的圆心为C ,则点C 的坐标是(3,0).由题意,得CM AB ⊥,则有1CM AB k k =-.所以,13y y x x⨯=--(3,0)x x ≠≠ 化简得2230x y x +-=(3,0)x x ≠≠当3x =时,0y =,点(3,0)适合题意;当0x =时,0y =,点(0,0)不合题意.解方程组 222230650x y x x y x ⎧+-=⎪⎨+-+=⎪⎩, 得5,33x y ==± 所以,点M 的轨迹方程是2230x y x +-=,533x ≤≤. 解法二:注意到OCM ∆是直角三角形,利用勾股定理,得2222(3)9x y x y ++-+=,即2230x y x +-=. 其他同解法一.习题2.1 B 组(P37)1、解:由题意,设经过点P 的直线l 的方程为1x y a b +=. 因为直线l 经过点(3,4)P ,所以341a b+= 因此,430ab a b --= 由已知点M 的坐标为(,)a b ,所以点M 的轨迹方程为430xy x y --=.2、解:如图,设动圆圆心M 的坐标为(,)x y . 由于动圆截直线30x y -=和30x y +=所得弦分别为 AB ,CD ,所以,8AB =,4CD =. 过点M 分别 作直线30x y -=和30x y +=的垂线,垂足分别为E ,F ,则4AE =,2CF =.ME =,MF =连接MA ,MC ,因为MA MC =, 则有,2222AE ME CF MF +=+ 所以,22(3)(3)1641010x y x y -++=+,化简得,10xy =. 因此,动圆圆心的轨迹方程是10xy =.(第1题)2.2 椭圆练习(P42)1、14. 提示:根据椭圆的定义,1220PF PF +=,因为16PF =,所以214PF=. 2、(1)22116x y +=; (2)22116y x +=; (3)2213616x y +=,或2213616y x +=. 3、解:由已知,5a =,4b =,所以3c ==.(1)1AF B ∆的周长1212AF AF BF BF =+++. 由椭圆的定义,得122AF AF a +=,122BF BF a +=.所以,1AF B ∆的周长420a ==.(2)如果AB 不垂直于x 轴,1AF B ∆的周长不变化.这是因为①②两式仍然成立,1AF B ∆的周长20=,这是定值.4、解:设点M 的坐标为(,)x y ,由已知,得直线AM 的斜率 1AM y k x =+(1)x ≠-; 直线BM 的斜率 1BMy k x =-(1)x ≠; 由题意,得2AM BM k k =,所以211y y x x =⨯+-(1,0)x y ≠±≠ 化简,得3x =-(0)y ≠因此,点M 的轨迹是直线3x =-,并去掉点(3,0)-.练习(P48) 1、以点2B (或1B )为圆心,以线段2OA (或1OA 为半径画圆,圆与x 轴的两个交点分别为12,F F . 点12,F F 就是椭圆的两个焦点. 这是因为,在22Rt B OF ∆中,2OB b =,222B F OA a ==,所以,2OF c =. 同样有1OF c =.2、(1)焦点坐标为(8,0)-,(8,0);(2)焦点坐标为(0,2),(0,2)-.3、(1)2213632x y +=; (2)2212516y x +=. 4、(1)22194x y += (2)22110064x y +=,或22110064y x +=.5、(1)椭圆22936x y +=的离心率是3,椭圆2211612x y +=的离心率是12,因为132>,所以,椭圆2211612x y +=更圆,椭圆22936x y +=更扁;(2)椭圆22936x y +=的离心率是3,椭圆221610x y +=,>221610x y +=更圆,椭圆22936x y +=更扁.6、(1)8(3,)5; (2)(0,2); (3)4870(,)3737--. 7、7. 习题2.2 A 组(P49)1、解:由点(,)M x y 10=以及椭圆的定义得,点M 的轨迹是以1(0,3)F -,2(0,3)F 为焦点,长轴长为10的椭圆. 它的方程是2212516y x +=. 2、(1)2213632x y +=; (2)221259y x +=; (3)2214940x y +=,或2214940y x +=. 3、(1)不等式22x -≤≤,44y -≤≤表示的区域的公共部分;(2)不等式x -≤≤,101033y -≤≤表示的区域的公共部分. 图略.4、(1)长轴长28a =,短轴长24b =,离心率e =焦点坐标分别是(-,,顶点坐标分别为(4,0)-,(4,0),(0,2)-,(0,2);(2)长轴长218a =,短轴长26b =,离心率3e =,焦点坐标分别是(0,-,,顶点坐标分别为(0,9)-,(0,9),(3,0)-,(3,0).5、(1)22185x y +=; (2)2219x y +=,或221819y x +=; (3)221259x y +=,或221259y x +=. 6、解:由已知,椭圆的焦距122F F =.因为12PF F ∆的面积等于1,所以,12112P F F y ⨯⨯=,解得1P y =. 代入椭圆的方程,得21154x +=,解得x = 所以,点P的坐标是(1)±,共有4个. 7、解:如图,连接QA . 由已知,得QA QP =.所以,QO QA QO QP OP r +=+==.又因为点A 在圆内,所以OA OP < 根据椭圆的定义,点Q 的轨迹是以,O A 为焦点,r 为长轴长的椭圆.8、解:设这组平行线的方程为32y x m =+. 把32y x m =+代入椭圆方程22149x y +=,得22962180x mx m ++-=. 这个方程根的判别式 223636(218)m m ∆=--(1)由0∆>,得m -<< 当这组直线在y轴上的截距的取值范围是(-时,直线与椭圆相交.(2)设直线与椭圆相交得到线段AB ,并设线段AB 的中点为(,)M x y .则 1223x x m x +==-. 因为点M 在直线32y x m =+上,与3m x =-联立,消去m ,得320x y +=. 这说明点M 的轨迹是这条直线被椭圆截下的弦(不包括端点),这些弦的中点在一条直线上.(第7题)9、222213.525 2.875x y +=. 10、地球到太阳的最大距离为81.528810⨯km ,最下距离为81.471210⨯km.习题2.2 B 组(P50)1、解:设点M 的坐标为(,)x y ,点P 的坐标为00(,)x y ,则0x x =,032y y =. 所以0x x =,023y y = ……①. 因为点00(,)P x y 在圆上,所以2204x y += ……②. 将①代入②,得点M 的轨迹方程为22449x y +=,即22149x y += 所以,点M 的轨迹是一个椭圆与例2相比可见,椭圆也可以看作是由圆沿某个方向压缩或拉伸得到.2、解法一:设动圆圆心为(,)P x y ,半径为R ,两已知圆的圆心分别为12,O O .分别将两已知圆的方程 22650x y x +++=,226910x y x +--= 配方,得 22(3)4x y ++=, 22(3)100x y -+= 当P 与1O :22(3)4x y ++=外切时,有12O P R =+ ……① 当P 与2O :22(3)100x y -+=内切时,有210O P R =- ……②①②两式的两边分别相加,得1212O P O P +=12= ……③ 化简方程③.先移项,再两边分别平方,并整理,得 12x =+ ……④ 将④两边分别平方,并整理,得 22341080x y +-= ……⑤将常数项移至方程的右边,两边分别除以108,得2213627x y += ……⑥由方程⑥可知,动圆圆心的轨迹是椭圆,它的长轴和短轴长分别为12,12= ……①由方程①可知,动圆圆心(,)P x y 到点1(3,0)O -和点2(3,0)O 距离的和是常数12,(第4题)所以点P 的轨迹方程是焦点为(3,0)-、(3,0),长轴长等于12的椭圆.并且这个椭圆的中心与坐标原点重合,焦点在x 轴上,于是可求出它的标准方程. 因为 26c =,212a =,所以3c =,6a = 所以236927b =-=.于是,动圆圆心的轨迹方程为2213627x y +=. 3、解:设d 是点M 到直线8x =的距离,根据题意,所求轨迹就是集合12MF P M d ⎧⎫==⎨⎬⎩⎭由此得12=将上式两边平方,并化简,得 223448x y +=,即2211612x y += 所以,点M 的轨迹是长轴、短轴长分别为8,. 4、解:如图,由已知,得(0,3)E -,F 因为,,R S T 是线段OF ,,R S T '''是线段CF 所以,(1,0),(2,0),(3,0)R S T ;933(4,),(4,),(4,)424R S T '''.直线ER 的方程是33y x =-;直线GR '的方程是3316y x =-+.联立这两个方程,解得 3245,1717x y ==.所以,点L 的坐标是3245(,)1717.同样,点M 的坐标是169(,)55,点N 的坐标是9621(,)2525.由作图可见,可以设椭圆的方程为22221x y m n +=(0,0)m n >> ……①把点,L M 的坐标代入方程①,并解方程组,得22114m =,22113n =.所以经过点,L M 的椭圆方程为221169x y +=. 把点N 的坐标代入22169x y +,得22196121()()11625925⨯+⨯=,所以,点N 在221169x y +=上. 因此,点,,L M N 都在椭圆221169x y +=上. 2.3 双曲线练习(P55)1、(1)221169x y -=. (2)2213y x -=. (3)解法一:因为双曲线的焦点在y 轴上所以,可设它的标准方程为22221y x a b -=(0,0)a b >>将点(2,5)-代入方程,得222541a b-=,即22224250a b a b +-= 又 2236a b +=解方程组 222222425036a b a b a b ⎧+-=⎪⎨+=⎪⎩ 令22,m a n b ==,代入方程组,得425036mn m n m n +-=⎧⎨+=⎩解得 2016m n =⎧⎨=⎩,或459m n =⎧⎨=-⎩第二组不合题意,舍去,得2220,16a b ==所求双曲线的标准方程为2212016y x -=解法二:根据双曲线的定义,有2a =.所以,a =又6c =,所以2362016b =-=由已知,双曲线的焦点在y 轴上,所以所求双曲线的标准方程为2212016y x -=. 2、提示:根据椭圆中222a b c -=和双曲线中222a b c +=的关系式分别求出椭圆、双曲线的焦点坐标.3、由(2)(1)0m m ++>,解得2m <-,或1m >-练习(P61)1、(1)实轴长2a =,虚轴长24b =;顶点坐标为-;焦点坐标为(6,0),(6,0)-;离心率4e =. (2)实轴长26a =,虚轴长218b =;顶点坐标为(3,0),(3,0)-;焦点坐标为-;离心率e =(3)实轴长24a =,虚轴长24b =;顶点坐标为(0,2),(0,2)-;焦点坐标为-;离心率e =(4)实轴长210a =,虚轴长214b =;顶点坐标为(0,5),(0,5)-;焦点坐标为;离心率e =2、(1)221169x y -=; (2)2213628y x -=. 3、22135x y -= 4、2211818x y -=,渐近线方程为y x =±. 5、(1)142(6,2),(,)33-; (2)25(,3)4习题2.3 A 组(P61)1、把方程化为标准方程,得2216416y x -=. 因为8a =,由双曲线定义可知,点P 到两焦点距离的差的绝对值等于16. 因此点P 到另一焦点的距离是17.2、(1)2212016x y -=. (2)2212575x y -=3、(1)焦点坐标为12(5,0),(5,0)F F -,离心率53e =; (2)焦点坐标为12(0,5),(0,5)F F -,离心率54e =;4、(1)2212516x y -=. (2)221916y x -=(3)解:因为ce a==222c a =,因此2222222b c a a a a =-=-=. 设双曲线的标准方程为 22221x y a a -=,或22221y x a a -=.将(5,3)-代入上面的两个方程,得222591a a -=,或229251a a-=. 解得 216a = (后一个方程无解).所以,所求的双曲线方程为2211616x y -=. 5、解:连接QA ,由已知,得QA QP =. 所以,QA QO QP QO OP r -=-==. 又因为点A 在圆外,所以OA OP >.根据双曲线的定义,点Q 的轨迹是以,O A 为焦点,r 为实轴长的双曲线.6、22188x y -=. 习题2.3 B 组(P62)1、221169x y -= 2、解:由声速及,A B 两处听到爆炸声的时间差,可知,A B 两处与爆炸点的距离的差,因此爆炸点应位于以,A B 为焦点的双曲线上.使,A B 两点在x 轴上,并且原点O 与线段AB 的中点重合,建立直角坐标系xOy . 设爆炸点P 的坐标为(,)x y ,则 34031020PA PB -=⨯=. 即 21020a =,510a =.又1400AB =,所以21400c =,700c =,222229900b c a =-=.因此,所求双曲线的方程为221260100229900x y -=. 3、22221x y a b-=4、解:设点11(,)A x y ,22(,)B x y 在双曲线上,且线段AB 的中点为(,)M x y .设经过点P 的直线l 的方程为1(1)y k x -=-,即1y kx k =+-把1y kx k =+-代入双曲线的方程2212y x -=得 222(2)2(1)(1)20k x k k x k ------=(220k -≠) ……①所以,122(1)22x x k k x k +-==- 由题意,得2(1)12k k k -=-,解得 2k =. 当2k =时,方程①成为22430x x -+=.根的判别式162480∆=-=-<,方程①没有实数解.所以,不能作一条直线l 与双曲线交于,A B 两点,且点P 是线段AB 的中点.2.4 抛物线练习(P67)1、(1)212y x =; (2)2y x =; (3)22224,4,4,4y x y x x y x y ==-==-.2、(1)焦点坐标(5,0)F ,准线方程5x =-; (2)焦点坐标1(0,)8F ,准线方程18y =-;(3)焦点坐标5(,0)8F -,准线方程58x =; (4)焦点坐标(0,2)F -,准线方程2y =;3、(1)a ,2pa -. (2),(6,-提示:由抛物线的标准方程求出准线方程. 由抛物线的定义,点M 到准线的距离等于9,所以 39x +=,6x =,y =±.练习(P72)1、(1)2165y x =; (2)220x y =; (3)216y x =-; (4)232x y =-. 2、图形见右,x 的系数越大,抛物线的开口越大.3、解:过点(2,0)M 且斜率为1的直线l 的方程 为2y x =-与抛物线的方程24y x =联立 224y x y x=-⎧⎨=⎩解得1142x y ⎧=+⎪⎨=+⎪⎩2242x y ⎧=-⎪⎨=-⎪⎩ 设11(,)A x y ,22(,)B x y,则AB ===4、解:设直线AB 的方程为x a =(0)a >.将x a =代入抛物线方程24y x =,得24y a =,即y =±. 因为22AB y ==⨯== 所以,3a = 因此,直线AB 的方程为3x =.习题2.4 A 组(P73)1、(1)焦点坐标1(0,)2F ,准线方程12y =-;(2)焦点坐标3(0,)16F -,准线方程316y =;(3)焦点坐标1(,0)8F -,准线方程18x =;(4)焦点坐标3(,0)2F ,准线方程32x =-.2、(1)28y x =-; (2),或(4,-3、解:由抛物线的方程22y px =(0)p >,得它的准线方程为2px =-. 根据抛物线的定义,由2MF p =,可知,点M 的准线的距离为2p . 设点M 的坐标为(,)x y ,则 22p x p +=,解得32px =. 将32px =代入22y px =中,得y =. 因此,点M的坐标为3()2p,3(,)2p.4、(1)224y x =,224y x =-; (2)212x y =-(图略)5、解:因为60xFM ∠=︒,所以线段FM所在直线的斜率tan 60k =︒=. 因此,直线FM 的方程为1)y x =-与抛物线24y x =联立,得21)142y x y x ⎧=-⎪⎨=⎪⎩将1代入2得,231030x x -+=,解得,113x =,23x =把113x =,23x =分别代入①得13y =-,2y = 由第5题图知1(,)33-不合题意,所以点M 的坐标为.因此,4FM ==6、证明:将2y x =-代入22y x =中,得2(2)2x x -=, 化简得 2640x x -+=,解得 3x=±则 321y ==±因为OB k =,OA k =所以15195OB OA k k -⋅===--所以 OA OB ⊥7、这条抛物线的方程是217.5x y = 8、解:建立如图所示的直角坐标系,设拱桥抛物线的方程为22x py =-, 因为拱桥离水面2 m ,水面宽4 m 所以 222(2)p =--,1p =因此,抛物线方程为22x y =- ……①水面下降1 m ,则3y =-,代入①式,得22(3)x =-⨯-,x =这时水面宽为 m.习题2.2 B 组(P74)1、解:设垂线段的中点坐标为(,)x y ,抛物线上相应点的坐标为11(,)x y .根据题意,1x x =,12y y =,代入2112y px =,得轨迹方程为212y px =.(第8题)由方程可知,轨迹为顶点在原点、焦点坐标为(,0)8p的抛物线.2、解:设这个等边三角形OAB 的顶点,A B 在抛物线上,且坐标分别为11(,)x y ,22(,)x y ,则 2112y px =,2222y px =. 又OA OB =,所以 22221122x y x y +=+即221212220x x px px -+-=,221212()2()0x x p x x -+-= 因此,1212()(2)0x x x x p -++= 因为120,0,20x x p >>>,所以12x x = 由此可得12y y =,即线段AB 关于x 轴对称. 因为x 轴垂直于AB ,且30AOx ∠=︒,所以11tan303y x =︒=. 因为2112y x p=,所以1y =,因此12AB y ==.3、解:设点M 的坐标为(,)x y由已知,得 直线AM 的斜率 (1)1AM yk x x =≠-+. 直线BM 的斜率 (1)1BM yk x x =≠-.由题意,得2AM BM k k -=,所以,2(1)11y yx x x -=≠±+-,化简,得2(1)(1)x y x =--≠± 第二章 复习参考题A 组(P80)1、解:如图,建立直角坐标系,使点2,,A B F 在x 轴上,2F 为椭圆的右焦点(记1F 为左焦点).因为椭圆的焦点在x 轴上,所以设它的标准方程为22221(0)x y a b a+=>>.则 22a c OA OF F A -=-=63714396810=+=,22a c OB OF F B +=+=637123848755=+=解得 7782.5a =,8755c =所以 b ===用计算器算得 7722b ≈(第1题)因此,卫星的轨道方程是2222177837722x y +=. 2、解:由题意,得 12a c R r a c R r -=+⎧⎨+=+⎩, 解此方程组,得1221222R r r a r r c ++⎧=⎪⎪⎨-⎪=⎪⎩因此卫星轨道的离心率21122c r r e a R r r -==++. 3、(1)D ; (2)B .4、(1)当0α=︒时,方程表示圆.(2)当090α︒<<︒时,方程化成2211cos y x α+=. 方程表示焦点在y 轴上的椭圆. (3)当90α=︒时,21x =,即1x =±,方程表示平行于y 轴的两条直线.(4)当90180α︒<≤︒时,因为cos 0α<,所以22cos 1x y α+=表示双曲线,其焦点在x 轴上. 而当180α=︒时,方程表示等轴双曲线. 5、解:将1y kx =-代入方程224x y -=得 2222140x k x kx -+--= 即 22(1)250k x kx -+-= ……① 222420(1)2016k k k ∆=+-=- 令 0∆<,解得2k >,或2k <- 因为0∆<,方程①无解,即直线与双曲线没有公共点, 所以,k的取值范围为k >k < 6、提示:设抛物线方程为22y px =,则点B 的坐标为(,)2p p ,点C 的坐标为(,)2pp -设点P 的坐标为(,)x y ,则点Q 的坐标为(,0)x .因为,PQ y ==2BC p =,OQ x =.所以,2PQ BC OQ =,即PQ 是BC 和OQ 的比例中项.7、解:设等边三角形的另外两个顶点分别是,A B ,其中点A 在x 轴上方.直线FA 的方程为 )32p y x =-与22y px =联立,消去x ,得 220y p --=解方程,得 12)y p =,22)y p =把12)y p =+代入)2p y x =-,得 17(2x p =+.把22)y p =代入)32p y x =-,得 27(2x p =-.所以,满足条件的点A 有两个17((2))2A p p +,27((2))2A p p -.根据图形的对称性,可得满足条件的点B 也有两个17((,2))2B p p +-+,27((,2))2B p p --所以,等边三角形的边长是112)A B p =,或者222(2A B p =. 8、解:设直线l 的方程为2y x m =+.把2y x m =+代入双曲线的方程222360x y --=,得221012360x mx m +++=.1265mx x +=-,2123610m x x += ……①由已知,得 21212(14)[()4]16x x x x ++-= ……②把①代入②,解得 3m =±所以,直线l 的方程为23y x =±9、解:设点A 的坐标为11(,)x y ,点B 的坐标为22(,)x y ,点M 的坐标为(,)x y .并设经过点M 的直线l 的方程为1(2)y k x -=-,即12y kx k =+-.把12y kx k =+-代入双曲线的方程2212y x -=,得 222(2)2(12)(12)20k x k k x k ------=2(20)k -≠. ……①所以,122(12)22x x k k x k +-==- 由题意,得2(12)22k k k -=-,解得4k =当4k =时,方程①成为 21456510x x -+=根的判别式25656512800∆=-⨯=>,方程①有实数解. 所以,直线l 的方程为47y x =-.10、解:设点C 的坐标为(,)x y .由已知,得 直线AC 的斜率 (5)5AC yk x x =≠-+ 直线BC 的斜率 (5)5BC yk x x =≠-由题意,得AC BC k k m =. 所以,(5)55y ym x x x ⨯=≠±+-化简得,221(5)2525x y x m-=≠± 当0m <时,点C 的轨迹是椭圆(1)m ≠-,或者圆(1)m =-,并除去两点(5,0),(5,0)-; 当0m >时,点C 的轨迹是双曲线,并除去两点(5,0),(5,0)-;11、解:设抛物线24y x =上的点P 的坐标为(,)x y ,则24y x =.点P 到直线3y x =+的距离d ===当2y =时,d. 此时1x =,点P 的坐标是(1,2).12、解:如图,在隧道的横断面上,以拱顶为原点、拱高所在直线为y 轴 (向上),建立直角坐标系.设隧道顶部所在抛物线的方程 为22x py =-因为点(4,4)C -在抛物线上 所以 242(4)p =--解得 24p =-(第12题)为24x y =-.设0.5EF h =+. 则(3, 5.5)F h -把点F 的坐标代入方程24x y =-,解得 3.25h =. 答:车辆通过隧道的限制高度为3.2 m.第二章 复习参考题B 组(P81)1、12PF F S ∆=2、解:由题意,得1PF x ⊥轴.把x c =-代入椭圆方程,解得 2b y a=±. 所以,点P 的坐标是2(,)b c a -直线OP 的斜率21b k ac =-. 直线AB 的斜率2bk a =-.由题意,得2b bac a =,所以,b c =,a =.由已知及1F A a c =+,得 a c +=+所以 (1c = c =所以,a =,b =因此,椭圆的方程为221105x y +=. 3、解:设点A 的坐标11(,)x y ,点B 的坐标22(,)x y .由OA OB ⊥,得12120x x y y +=.由已知,得直线AB 的方程为25y x =-+. 则有 12125()250y y y y -++= ……①由25y x =-+与22y px =消去x ,得250y py p +-= ……② 12y y p +=-,125y y p =- ……③ 把③代入①,解得54p =(第4题)当54p =时,方程②成为245250y y +-=,显然此方程有实数根. 所以,54p = 4、解:如图,以连接12,F F 的直线为x 轴,线段12F F 的中点为原点,建立直角坐标系.对于抛物线,有176352922922p=+=, 所以,4584p =,29168p =. 对于双曲线,有2080529c a c a +=⎧⎨-=⎩解此方程组,得775.5a =,1304.5c = 因此,2221100320b c a =-=.所以,所求双曲线的方程是221601400.31100320x y -=(775.5)x ≥. 因为抛物线的顶点横坐标是 (1763)(1763775.5)987.5a --=--=- 所以,所求抛物线的方程是 29168(987.5)y x =+ 答:抛物线的方程为29168(987.5)y x =+,双曲线的方程是221601400.31100320x y -=(775.5)x ≥. 5、解:设点M 的坐标为(,)x y由已知,得 直线AM 的斜率 (1)1AM yk x x =≠-+ 直线BM 的斜率 (1)1BM yk x x =≠-由题意,得2AM BM k k +=,所以2(1)11y yx x x +=≠±-+,化简,得21(1)xy x x =-≠±所以,点M 轨迹方程是21(1)xy x x =-≠±.6、解:(1)当1m =时,方程表示x 轴;(2)当3m =时,方程表示y 轴;(3)当1,3m m ≠≠时,把方程写成22131x y m m +=--. ①当13,2m m <<≠时,方程表示椭圆; ②2m =时,方程表示圆;③当1m <,或3m >时,方程表示双曲线.7、以AB 为直径的圆与抛物线的准线l 相切.证明:如图,过点,A B 分别作抛物线22(0)y px p =>的准线l 的垂线,垂足分别为,D E .由抛物线的定义,得 AD AF =,BE BF =.所以,AB AF BF AD BE =+=+.设AB 的中点为M ,且过点M 作抛物线22(0)y px p =>的准线l 的垂线,垂足为C .显然MC ∥x 轴,所以,MC 是直角梯形ADEB 的中位线. 于是,11()22MC AD BE AB =+=.因此,点C 在以AB 为直径的圆上.又MC l ⊥,所以,以AB 为直径的圆与抛物线的准线l 相切. 类似地,可以证明:对于椭圆,以经过焦点的弦为直径的圆与相应的准线相离; 对于双曲线,以经过焦点的弦为直径的圆与相应的准线相交.第三章 空间向量与立体几何3.1 空间向量及其运算练习(P86)1、略.2、略.3、A C AB AD AA ''=+-,BD AB AD AA ''=-+,DB AA AB AD ''=--.练习(P89)1、(1)AD ; (2)AG ; (3)MG .2、(1)1x =; (2)12x y ==; (3)12x y ==. 3练习(P92)1、B .2、解:因为AC AB AD AA ''=++,所以22()AC AB AD AA ''=++2222222()4352(0107.5)85AB AD AA AB AD AB AA AD AA '''=+++⋅+⋅+⋅=+++⨯++=所以85AC '=3、解:因为AC α⊥所以AC BD ⊥,AC AB ⊥,又知BD AB ⊥.所以0AC BD ⋅=,0AC AB ⋅=,又知0BD AB ⋅=. 2CD CD CD =⋅222222()()CA AB BD CA AB BD CA AB BDa b c =++⋅++=++=++所以CD .练习(P94)1、向量c 与a b +,a b -一定构成空间的一个基底. 否则c 与a b +,a b -共面, 于是c 与a ,b 共面,这与已知矛盾.2、共面2、(1)解:OB OB BB OA AB BB OA OC OO a b c ''''=+=++=++=++;BA BA BB OC OO c b '''=+=-+=-CA CA AA OA OC OO a b c '''=+=-+=-+(2)1111()2222OG OC CG OC CB b a c a b c '=+=+=++=++.练习(P97)1、(1)(2,7,4)-; (2)(10,1,16)-; (3)(18,12,30)-; (4)2.2、略.3、解:分别以1,,DA DC DD 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)D ,1(1,1,1)B ,1(1,,0)2M ,(0,1,0)C所以,1(1,1,1)DB =,1(1,,0)2CM =-.所以,111110cos ,153DB CM DB CM DB CM-+⋅<>===⋅.习题3.1 A 组(P97)1、解:如图,(1)AB BC AC +=;(2)AB AD AA AC AA AC CC AC ''''++=+=+=;(3)设点M 是线段CC '的中点,则12AB AD CC AC CM AM '++=+=;(4)设点G 是线段AC '的三等分点,则11()33AB AD AA AC AG ''++==.向量,,,AC AC AM AG '如图所示. 2、A .3、解:22()AC AB AD AA ''=++(第1题)2222222()15372(535737298AB AD AA AB AD AB AA AD AA '''=+++⋅+⋅+⋅=+++⨯⨯+⨯⨯=+所以,13.3AC '≈.4、(1)21cos602AB AC AB AC a ⋅=⋅︒=; (2)21cos1202AD DB AD DB a ⋅=⋅︒=-;(3)21cos1802GF AC GF AC a ⋅=⋅︒=- 11()22GF AC a ==;(4)21cos604EF BC EF BC a ⋅=⋅︒= 11()22EF BD a ==;(5)21cos1204FG BA FG BA a ⋅=⋅︒=- 11()22FG AC a ==;(6)11()22GE GF GC CB BA CA ⋅=++⋅2111()222111424111cos120cos60cos6042414DC CB BA CA DC CA CB CA BA CA DC CA CB CA BA CA a =++⋅=⋅+⋅+⋅=⋅︒+⋅︒+⋅︒=5、(1)60︒; (2)略.6、向量a 的横坐标不为0,其余均为0;向量b 的纵坐标不为0,其余均为0;向量c 的竖坐标不为0,其余均为0.7、(1)9; (2)(14,3,3)-.8、解:因为a b ⊥,所以0a b ⋅=,即8230x --+=,解得103x=. 9、解:(5,1,10)AB =--,(5,1,10)BA =-设AB 的中点为M ,119()(,,2)222OM OA OB =+=-,所以,点M 的坐标为19(,,2)22-,(AB =-10、解:以1,,DA DC DD 分别作为x 轴、y 轴、z 轴建立空间直角坐标系O xyz -.则1,,,C M D N 的坐标分别为:(0,1,0)C ,1(1,0,)2M ,1(0,0,1)D ,1(1,1,)2N .1(1,1,)2CM =-,11(1,1,)2D N =-所以222131(1)()22CM =+-+=,22211311()22D N =++-=111114cos ,994CM D N --<>==- 由于异面直线CM 和1D N 所成的角的范围是[0,]2π因此,CM 和1D N 所成的角的余弦值为19.11、31(,,3)22-习题3.1 B 组(P99)1、证明:由已知可知,OA BC ⊥,OB AC ⊥∴ 0OA BC ⋅=,0OB AC ⋅=,所以()0OA OC OB ⋅-=,()0OB OC OA ⋅-=. ∴ OA OC OA OB ⋅=⋅,OB OC OB OA ⋅=⋅.∴ 0OA OC OB OC ⋅-⋅=,()0OA OB OC -⋅=,0BA OC ⋅=. ∴ OC AB ⊥.2、证明:∵ 点,,,E F G H 分别是,,,OA OB BC CA 的中点.∴ 12EF AB =,12HG AB =,所以EF HG = ∴四边形EFGH 是平行四边形.1122EF EH AB OC ⋅=⋅11()()44OB OA OC OB OC OA OC =-⋅=⋅-⋅∵ OA OB =,CA CB =(已知),OC OC =. ∴ BOC ∆≌AOC ∆(SSS ) ∴ BOC AOC ∠=∠ ∴ OB OC OA OC ⋅=⋅ ∴ 0EF EH ⋅= ∴ EF EH ⊥∴ 平行四边形□EFGH 是矩形.3、已知:如图,直线OA ⊥平面α,直线BD ⊥平面α,,O B 为垂足.求证:OA ∥BD证明:以点O 为原点,以射线OA 方向为z 轴正方向,建立空间直角坐标系O xyz -,,,i j k 分别为沿x 轴、y 轴、z 轴的坐标向量,且设(,,)BD x y z =.∵ BD α⊥.∴ BD i ⊥,BD j ⊥.∴ (,,)(1,0,0)0BD i x y z x ⋅=⋅==,(,,)(0,1,0)0BD j x y z y ⋅=⋅==. ∴ (0,0,)BD z =. ∴ BD zk =.∴ BD ∥k ,又知,O B 为两个不同的点. ∴ BD ∥OA .3.2 立体几何中的向量方法练习(P104)1、(1)3b a =,1l ∥2l ; (2)0a b ⋅=,1l ⊥2l ; (3)3b a =-,1l ∥2l .2、(1)0u v ⋅=,αβ⊥; (2)2v u =-,α∥β; (3)292247u v u v⋅=-,α与β练习(P107)1、证明:设正方形的棱长为1.11D F DF DD =-,AE BE BA =-.因为11()000D F AD DF DD AD ⋅=-⋅=-=,所以1D F AD ⊥. 因为1111()()00022D F AE DF DD BE BA ⋅=-⋅-=+-+=,所以1D F AE ⊥. 因此1D F ⊥平面ADE .2、解:22()CD CD CA AB BD ==++222222361664268cos(18060)68CA AB BD CA AB CA BD AB BD =+++⋅+⋅+⋅=+++⨯⨯⨯︒-︒=∴CD =练习(P111)1、证明:1()()2MN AB MB BC CN AB MB BC CD AB ⋅=++⋅=++⋅222211()22111cos120cos60cos600222MB BC AD AC AB a a a a =++-⋅=+︒+︒-︒=∴ MN AB ⊥. 同理可证MN CD ⊥.2、解:222222()2cos l EF EA A A AF m d n mn θ''==++=+++(或2cos()mn πθ-)22222cos d l m n mn θ=--,所以 22cos AA d mn θ'==.3、证明:以点D 为原点,,,DA DC DD '的方向分别为x 轴、y 轴、z 轴正方向,建立坐标系,得下列坐标:(0,0,0)D ,(0,1,0)C ,(1,1,0)B ,(0,1,1)C ',11(,1,)22O .∵ 11(,1,)(1,0,1)022DO BC '⋅=---⋅-= ∴DO BC '⊥习题3.2 A 组(P111)1、解:设正方形的棱长为1(1)1()()2MN CD MB B N CC C D ''''''⋅=+⋅+=,212MN CD '⋅== 112cos 12θ==,60θ=︒.(2)1()2MN AD MB B N AD ''⋅=+⋅=,212MN AD ⋅==1cos 2θ==,45θ=︒.2、证明:设正方体的棱长为1因为11()000DB AC DB BB AC ⋅=+⋅=+=,所以1DB AC ⊥.因为111111()000DB AD DA AB AD ⋅=+⋅=+=,所以11DB AD ⊥. 因此,1DB ⊥平面1ACD .3、证明:∵()cos cos 0OA BC OC OB OA OC OA OB OA θθ⋅=-⋅=-=,∴OA BC ⊥.4、证明:(1)因为11()000AC LE A A AC LE ⋅=+⋅=+=,所以1AC LE ⊥.因为11()000AC EF A B BC EF ⋅=+⋅=+=,所以1AC EF ⊥. 因此,1AC ⊥平面EFGHLK . (2)设正方体的棱长为1因为1111()()1AC DB A A AC DB DB ⋅=+⋅+=-,211(3)3ACDB ⋅== 所以 1cos 3θ=-.因此1DB 与平面EFGHLK 的所成角α的余弦cos 3α=. 5、解:(1)222211111()()22222DE DE DE DE DA AB AC AB OA AC AB ==⋅=++-=++ 11(111111)42=++-+-= 所以,2DE =(2)11111()()22222AE AO AC AB AO ⋅=+⋅=+=,32AE AO ⋅=1cos3θ===,sin θ=点O 到平面ABC 的距离sin 133OH OA θ==⨯=. 6、解:(1)设1AB =,作AO BC ⊥于点O ,连接DO .以点O 为原点,,,OD OC OA 的方向分别为x 轴、y 轴、z 轴正方向, 建立坐标系,得下列坐标:(0,0,0)O ,2D ,1(0,,0)2B,3(0,,0)2C,(0,0,2A .∴3((2224DO DA ⋅=-⋅-=,184DO DA⋅=,cos 2θ=. ∴ AD 与平面BCD 所成角等于45︒. (2)(0,1,0)(0BC DA ⋅=⋅=. 所以,AD 与BC 所成角等于90︒. (3)设平面ABD 的法向量为(,,1)x y ,则1(,,1)(,,1)(0,,02x y AB x y ⋅=⋅=,(,,1)(,,1)(022x y AD x y ⋅=⋅-=. 解得 1x =,y =显然(0,0,1)为平面BCD 的法向量.(0,0,1)1⋅=,cos θ==因此,二面角A BD C --的余弦cos cos()5απθ=-=-. 7、解:设点B 的坐标为(,,)x y z ,则(1,2,)AB x y z =-+.因为AB ∥α,所以123412x y z-+==-. 因为226AB α==26. 解得5x =-,6y =,24z =,或7x =,10y =-,24z =-.8、解:以点O 为原点建立坐标系,得下列坐标:(,,0)A a a -,(,,0)B a a ,(,,0)C a a -,(,,0)D a a --,(0,0,)V h ,(,,)222a a hE -.(1)222233(,,)(,,)6222222cos ,10a a h a a h h a BE DE h a BE DE--⋅-<>==+.(2)223(,,)(,,)02222a a h h VC BE a a h a ⋅=--⋅--=-=,222h a = 222222641cos ,10123h a a BE DE h a a --<>===-+9、解:以点A 为原点建立坐标系,得下列坐标:(0,0,0)A ,(0,1,0)B ,111(,,)222O -,1(0,0,1)A ,1(1,0,1)D -,1(0,0,)2M .因为10OM AA⋅=,10OM BD ⋅=, 所以1OM AA ⊥,1OM BD ⊥,2OM ==.10、解:以点A 为原点建立坐标系,得下列坐标:(0,0,0)A ,(0,7,0)B ,(0,0,24)C ,(,,)D x y z .因为(,7,)(0,7,0)0BD AB x y z ⋅=-⋅=,所以7y =.由24BD ==,25CD == 解得12z =,x =1cos 2BD AC BD ACθ⋅==⋅,60θ=︒ 因此,线段BD 与平面α所成的角等于9030θ︒-=︒.11、解:以点O 为原点建立坐标系,得下列坐标:(0,0,0)O ,(4,0,0)A ,(0,3,0)B ,(0,0,4)O ',(4,0,4)A ',(0,3,4)B ',3(2,,4)2D ,(0,3,)P z .由3(0,3,)(2,,4)02OP BD z ⋅=⋅-=,解得98z =. 所以,938tan 38PB OB θ===.12、解:不妨设这条线段MN 长为2,则点M 到二面角的棱的距离1MP =,点N 到二面角的棱的距离1NQ =,QM PN ==PQ =22cos 2PQ MNPQ PQ MNθ⋅====⋅, 45θ=︒. 习题 3.2 B 组(P113)1、解:12222ABC S ∆=⨯⨯=, ()224502AD BE AB BD BE ⋅=+⋅=︒+=,202cos AD BE AD AD θ⋅==,20AD =,204BD ==. 184233ABCD V =⨯⨯=2、解:(1)以点B 为原点建立坐标系,得下列坐标:(0,0,0)B ,(1,0,0)A ,(0,0,1)C ,(1,1,0)F,,0,1)M -,,0)22N . 222(0,1)122MN a =-=-+,MN =(2)2211(2a a -+=+,当2a =时,MN 的长最小. (3)当2a =时,MN 的中点为111(,,)244G , 所求二面角的余弦值1cos 3GA GBGA GBθ⋅==-⋅.3、证明:设AE BF b ==. 以点O 为原点建立坐标系,得下列坐标:(0,0,0)O ,(0,,0)A a , (,,0)B a a -,(,0,0)C a -,(0,0,)O a ',(0,,)A a a ',(,,)B a a a '-,(,0,)C a a '-,(,,0)E b a -,(,,0)F a a b --.(1)(,,)(,,)0A F C E a b a a b a a ''⋅=---⋅--=,A F C E ''⊥.(2)221111()[()]2242BEF S b a b a a b ∆=-=--,当2a b =时,BEF S ∆最大,三棱锥体积最大.此时,EF 的中点G 与点B的连线4BG a =,tan BB BGθ'==. 第三章 复习参考题A 组(P117)1、B .2、(1)111222AP a b c =++; (2)1122AM a b c =++; (3)12AN a b c =++; (4)114555AQ a b c =++.3、证明:因为1116()()302AM BA AB BC CM BA AA AB BA CM AA ⋅=++⋅+=⋅+⋅=-+= 所以1AM BA ⊥4、解:(1)以点C 为原点建立坐标系,得下列坐标:(0,0,0)C ,(,0,0)A a ,1(,,0)22B a a ,1()A a ,1)C .(2)点1C 在侧面11ABB A 内的射影为点23(,)44C a , 12123cos 2AC AC AC AC θ⋅==⋅,30θ=︒.。