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2022-2023学年广东省清远市四校联盟高二(下)期中数学试卷
一、单选题(本大题共8小题,每小题5分,共40.0分。在每小题列出的选项中,选
1.(5分)设f(x)是可导函数,且=2,则f'(1)=( )
A. B.﹣1 C.0 D.﹣2
2.(5分)一质点的运动方程为s=sint,则t=1时质点的瞬时速度为( )
A.sin1 B.cos1 C.﹣sin1 D.﹣cos1
3.(5分)某天上午要排语文、数学、体育、计算机四节课,其中体育不排在第一节,那么这天上午课程表的不同排法共有( )
A.6种 B.9种 C.18种 D.24种
4.(5分)设f′(x)是函数f(x)的导函数,y=f′(x)的图象如图所示,则y=f(x)的图象最有可能是图中的( )
A. B.
C. D.
5.(5分)若3名老师教6个班,每人教2个班,则分配方案有( )
A.90种 B.45种 C.24种 D.18种
6.(5分)根据历年气象统计资料,某地区四月份刮西北风的概率为,既刮西北风又下雨的概率为.则该地四月份在刮西北风的条件下,下雨的概率为( )
A. B. C. D.
7.(5分)袋中有4个黑球,3个白球.现掷一枚均匀的骰子,掷出几点就从袋中取出几个球.若已知取出的球全是白球,则掷出2点的概率为( )
A. B. C. D.
8.(5分)已知函数f(x)=xlnx﹣+tx﹣1(t∈R)有两个极值点x1,x2(x1<x2),则下列说法错误的是( )
A.t>ln2﹣1
B.曲线y=f(x)在点(e,f(e))处的切线可能与直线x﹣y=0垂直
C.f(x)<0
D.x1+x2>
二、多选题(本题共4小题,每小题5分,共20分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得5分,部分选对的得2分,有选错的得0分.)
(多选)9.(5分)下列计算正确的是( )
A.(e﹣x)'=﹣e﹣x B.
C.(sin2x)'=2cos2x D.(lgx)'=
(多选)10.(5分)下列给出的式子中正确的是( )
A.=C
B.C=C
C.C=C+C
D.C+C+C=7
(多选)11.(5分)关于多项式(﹣x)6的展开式,下列结论正确的是( )
A.各项系数之和为1 B.二项式系数之和为26
C.存在常数项 D.x4的系数为12
(多选)12.(5分)下列结论正确的是( )
A.当x∈(0,π)时,x>sinx B.当x>0时,1﹣>lnx
C.(x+1)ex>﹣ D.x2>﹣
三、填空题(本大题共4小题,共20.0分)
13.(5分)已知函数在x=3处取得极值,则实数m= .
14.(5分)从数字1,2,3,4中任取一个数,记为i,再从1至i中任取一个整数,记为j,则取到的j为数字2的概率是 .
15.(5分)若(x+2) 展开式的常数项等于﹣280,则a= .
16.(5分)如图,用五种不同的颜色给图中的A,B,C,D四个部分涂色,要求每一个部分只涂一种颜色,且相邻两个部分的颜色不同,则不同的涂色方法共有 (用数字作答)种.
四、解答题(本大题共6小题,共70.0分。解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)
17.(10分)已知点P和点Q是曲线y=x2﹣2x﹣3上的两点,且点P的横坐标是1,点Q的横坐标是4,求:
(1)割线PQ的斜率;
(2)点P处的切线方程.
18.(12分)已知数列{an}满足a1=3,an+1=2an+1(n∈N*).
(1)求证:数列{an+1}是等比数列;
(2)求数列{an}的通项公式及前n项的和Sn.
19.(12分)如图,在三棱锥S﹣ABC中,SC⊥平面ABC,SC=3,AC⊥BC,CE=2EB=2,AC=,CD=ED.
(Ⅰ)求证:DE⊥平面SCD;
(Ⅱ)求二面角A﹣SD﹣C的余弦值;
(Ⅲ)求点A到平面SCD的距离.
20.(12分)在①asinC=ccosA,②b2+c2﹣a2=bc,③sinA﹣cosA=1三个条件中任选一个,补充在下面问题中,并解答.
问题:已知a,b,c分别为△ABC三个内角A,B,C的对边,且_____.
(1)求角A;
(2)若a=2,则△ABC的面积为,求b,c.
注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.
21.(12分)已知f(x)=xlnx,g(x)=x3+ax2﹣x+2.
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)对任意x∈(0,+∞),2f(x)≤g′(x)+2恒成立,求实数a的取值范围.
22.(12分)在一张纸上有一圆,定点,折叠纸片C上的某一点M1恰好与点M重合,这样每次折叠都会留下一条直线折痕KQ,设折痕KQ与直线M1C的交点T.
(1)证明:|TC|﹣|TM|为定值,并求出点T的轨迹C'的轨迹方程;
(2)若曲线C'上一点P,点A,B分别为在第一象限上的点与在第四象限上的点,若,求△AOB面积的取值范围.
参考答案与试题解析
一、单选题(本大题共8小题,每小题5分,共40.0分。在每小题列出的选项中,选
1.(5分)设f(x)是可导函数,且=2,则f'(1)=( )
A. B.﹣1 C.0 D.﹣2
【分析】根据已知条件,结合导数的定义,即可求解.
【解答】解:=﹣2,
则f'(1)=﹣1.
故选:B.
【点评】本题主要考查导数的定义,属于基础题.
2.(5分)一质点的运动方程为s=sint,则t=1时质点的瞬时速度为( )
A.sin1 B.cos1 C.﹣sin1 D.﹣cos1
【分析】求出函数的导数,代入t的值,求出t=1时质点的瞬时速度即可.
【解答】解:∵s=sint,∴s′=cost,
∴t=1时,s′=cos1,
故选:B.
【点评】本题考查了导数的意义,考查求导公式,是基础题.
3.(5分)某天上午要排语文、数学、体育、计算机四节课,其中体育不排在第一节,那么这天上午课程表的不同排法共有( )
A.6种 B.9种 C.18种 D.24种
【分析】分两步进行,先排体育课,再排其他三科,分别计算其情况数目,进而由分步乘法公式计算可得答案.
【解答】解:根据题意,先排体育课,有3钟排法,
再排其他三科,有A33=6种排法;
则不同排法共有3×6=18种;
故选:C.
【点评】本题考查分步计数原理的运用,要优先处理特殊的元素,即有特殊要求或受到限制的元素.
4.(5分)设f′(x)是函数f(x)的导函数,y=f′(x)的图象如图所示,则y=f(x)的图象最有可能是图中的( )
A. B.
C. D.
【分析】先根据导函数的图象确定导函数大于0 的范围和小于0的x的范围,进而根据当导函数大于0时原函数单调递增,当导函数小于0时原函数单调递减确定原函数的单调增减区间.
【解答】解:由y=f'(x)的图象易得当x<0或x>2时,f'(x)>0,
故函数y=f(x)在区间(﹣∞,0)和(2,+∞)上单调递增;
当0<x<2时,f'(x)<0,故函数y=f(x)在区间(0,2)上单调递减;
故选:A.
【点评】本题主要考查函数的单调性与其导函数的正负之间的关系,即当导函数大于0时原函数单调递增,当导函数小于0时原函数单调递减.
5.(5分)若3名老师教6个班,每人教2个班,则分配方案有( )
A.90种 B.45种 C.24种 D.18种
【分析】先把6个班平均分三组,然后分给3名老师全排.
【解答】解:6个班平均分三组有=15种分法,
把三个班分给老师全排共有15A=90种分法,
故选:A.
【点评】本题考查了排列组合以及简单计数问题,涉及了平均分配问题,属于基础题.
6.(5分)根据历年气象统计资料,某地区四月份刮西北风的概率为,既刮西北风又下雨的概率为.则该地四月份在刮西北风的条件下,下雨的概率为( )
A. B. C. D.
【分析】利用条件概率的计算公式即可得出.
【解答】解:设某地区四月份刮西北风为事件A,事件B表示四月份下雨,
则在刮西北风的条件下,下雨的概率为P(B|A)===,
故选:D.
【点评】本题考查条件概率的求法,正确理解条件概率的意义及其计算公式是解题的关键.
7.(5分)袋中有4个黑球,3个白球.现掷一枚均匀的骰子,掷出几点就从袋中取出几个球.若已知取出的球全是白球,则掷出2点的概率为( )
A. B. C. D.
【分析】记Ai:骰子抛出的点数为(i=1,2,3),事件B:取出的球全是白球,分别求出P(A2B),P(B),利用条件概率可解决此题.
【解答】解:记Ai:骰子抛出的点数(i=1,2,3),事件B:取出的球全是白球,
则P(Ai)=,P(B)=×+×+×=,
∴已知取出的球全是白球,则掷出2点的概率为:P(A2|B)===.
故选:C.
【点评】本题考查条件概率及古典概型,考查数学运算能力及抽象能力,属于中档题.
8.(5分)已知函数f(x)=xlnx﹣+tx﹣1(t∈R)有两个极值点x1,x2(x1<x2),则下列说法错误的是( )
A.t>ln2﹣1
B.曲线y=f(x)在点(e,f(e))处的切线可能与直线x﹣y=0垂直
C.f(x)<0
D.x1+x2>
【分析】对于A:求导得f′(x)=lnx﹣+t+1,根据题意可得f′(x)有两个变号的零点,可得1﹣ln2+t>0,即可判断A是否正确;
对于B:由导数的几何意义可得曲线y=f(x)在点(e,f(e))处的切线的斜率为f′(e),若切线与直线x﹣y=0垂直,则k=﹣1,即可判断B是否正确;
对于C:因为f′(x1)=0,即lnx1﹣+t+1=0,则f(x1)=x1lnx1﹣+tx1﹣1=x1(﹣t﹣1)﹣+tx1﹣1=﹣(t+1)x1﹣+tx1﹣1=﹣x1﹣1,由A可知0<x1<<x2,利用二次函数的性质,即可判断C是否正确;
对于D:由题知f′(x2)=0,即=,要证x1+x2>x1x2,只需证+>,即证+>,即可判断D是否正确.
【解答】解:对于A:f′(x)=1+lnx﹣+t=lnx﹣+t+1,
令g(x)=f′(x),则g′(x)=﹣=(x>0),
令g′(x)=0得x=,
所以当x>时g′(x)<0,g(x)单调递减,
当x<时g′(x)>0,g(x)单调递增,
所以g(x)max=g()=1﹣ln2+t,
由题知g(x)有两个变号零点,
所以g(x)max=1﹣ln2+t>0,即t>ln2﹣1,故A正确;
对于B:曲线y=f(x)在点(e,f(e))处的切线的斜率为f′(e)=t,
若切线与直线x﹣y=0垂直,则k=﹣1即t=﹣1,与t>ln2﹣1矛盾,故B错误;
对于C:因为f′(x1)=0,即lnx1﹣+t+1=0,
所以f(x1)=x1lnx1﹣+tx1﹣1=x1(﹣t﹣1)﹣+tx1﹣1=﹣(t+1)x1﹣+tx1﹣1=﹣x1﹣1,
由A可知0<x1<<x2,
所以利用二次函数的性质可知f(x1)<0,故C正确;
对于D:由题知f′(x2)=0,即lnx2﹣lnx1=(x2﹣x1),
即=,
要证x1+x2>x1x2,
只需证+>,
即证+>,
令t=(t>1),t﹣>2lnt(t>1),
设h(t)=t﹣﹣2lnt(t≥1),
则h′(t)=1+﹣=≥0,
所以h(t)在[1,+∞)上单调递增,
所以h(t)≥h(1)=0,
所以t﹣>2lnt(t>1),
所以x1+x2>x1x2,故D正确,
故选:B.
【点评】本题考查导数的综合应用,解题中需要理清思路,属于中档题.
二、多选题(本题共4小题,每小题5分,共20分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得5分,部分选对的得2分,有选错的得0分.)
(多选)9.(5分)下列计算正确的是( )
A.(e﹣x)'=﹣e﹣x B.
C.(sin2x)'=2cos2x D.(lgx)'=
【分析】根据导数的运算法则对选项逐一判断即可.
【解答】解:A选项,(e﹣x)′=﹣ex,故A选项正确;
B选项,,故B选项错误;
C选项,(sin2x)'=2cos2x,故C选项正确;
D选项,(.故D选项错误;
故选:AC.
【点评】本题主要考查导数的运算法则,属于基础题.
(多选)10.(5分)下列给出的式子中正确的是( )
A.=C
B.C=C
C.C=C+C
D.C+C+C=7
【分析】根据组合数的运算及性质,逐一检验选项即可.
【解答】解:选项A,=×10=10C≠C,A错误;
选项B,C=C,B正确;
选项C,C=C+C,C正确;
选项D,C+C+C=1+3+3=7,D正确.
故选:BCD.
【点评】本题考查组合数的运算,考查组合数性质的应用,属于基础题.
(多选)11.(5分)关于多项式(﹣x)6的展开式,下列结论正确的是( )
A.各项系数之和为1 B.二项式系数之和为26
C.存在常数项 D.x4的系数为12
【分析】对于多项式(﹣x)6的展开式,逐一判断各个选项是否正确,从而得出结论.
【解答】解:对于多项式(﹣x)6的展开式,令x=1,可得各项系数之和为1,故A正确;
二项式系数和为26=64,故B正确;
根据它的通项公式为Tr+1= 26﹣r (﹣1)r x2r﹣6,当r=3时,x的幂指数等于零,故第四项为常数项,故C正确;
令展开式中x的幂指数等于4,求得r=5,可得展开式中x4的系数为 ×2×(﹣1)=﹣12,
故D错误,
故选:ABC.
【点评】本题主要考查二项式定理的应用,二项展开式的通项公式,考查运算求解能力,属于中档题.
(多选)12.(5分)下列结论正确的是( )
A.当x∈(0,π)时,x>sinx B.当x>0时,1﹣>lnx
C.(x+1)ex>﹣ D.x2>﹣
【分析】构造函数,再求出导数并判断单调性即可判断ABC,利用举实例判断D.
【解答】解:A选项,令y=x﹣sinx,则y′=1﹣cosx≥0,则函数y=x﹣sinx在R上递增,则当x∈(0,π)时,x﹣sinx>0﹣sin0=0,则x>sinx恒成立,A正确;
B选项,令y=1﹣﹣lnx,则y′=,则函数y在(0,1)上递增,在(1,+∞)上递减,ymax=1﹣1﹣0=0,∴≤0,∴1﹣≤lnx,B错误;
C选项,y=(x+1)ex,则y′=(x+2)ex,则函数y在(﹣2,+∞)上递增,在(﹣∞,﹣2)上递减,∴ymin=(﹣2+1)e﹣2=,∴(x+2)ex≥,∴C正确;
D选项,当x=﹣1时,则,D错误.
故选:AC.
【点评】本题考查函数的导数应用,函数的单调性,考查计算能力,是中档题.
三、填空题(本大题共4小题,共20.0分)
13.(5分)已知函数在x=3处取得极值,则实数m= ﹣2 .
【分析】列出关于则实数m的等式,即可求得实数m的值.
【解答】解:,
因为函数f(x)在x=3处取得极值,所以,
解之得m=﹣2,经检验符合题意.
故答案为:﹣2.
【点评】本题考查导数的极值,考查学生的运算能力,属于中档题.
14.(5分)从数字1,2,3,4中任取一个数,记为i,再从1至i中任取一个整数,记为j,则取到的j为数字2的概率是 .
【分析】设事件A表示“取到的i为数字1”,事件B表示“取到的i为数字2”,事件C表示“取到的i为数字3”,事件D表示“取到的i为数字4”,事件E表示“取到的j为数字2”,由全概率公式能求出取到的j为数字2的概率.
【解答】解:从数字1,2,3,4中任取一个数,记为i,再从1至i中任取一个整数,记为j,
设事件A表示“取到的i为数字1”,事件B表示“取到的i为数字2”,事件C表示“取到的i为数字3”,
事件D表示“取到的i为数字4”,事件E表示“取到的j为数字2”.
则,
∴P(E|A)=0,,,,
由全概率公式,可得则取到的j为数字2的概率是:
.
故答案为:.
【点评】本题考查概率的求法,考查全概率乘法公式等基础知识,考查运算求解能力,是基础题.
15.(5分)若(x+2) 展开式的常数项等于﹣280,则a= 2 .
【分析】先求出 展开式中的系数,结合 展开式的常数顶﹣280,求解即可.
【解答】解:的展开式的通项公式为:,
所以当k=3时,项的系数为:,
的展开式无常数项,
所以(x+2)展开式的常数项为:,解得a=2.
故答案为:2.
【点评】本题考查二项式定理的应用,属于基础题.
16.(5分)如图,用五种不同的颜色给图中的A,B,C,D四个部分涂色,要求每一个部分只涂一种颜色,且相邻两个部分的颜色不同,则不同的涂色方法共有 260 (用数字作答)种.
【分析】根据题意,先分析A区域,有5种颜色可选,即有5种涂法方案,再分①若B、D区域涂不同的颜色,②若B、D区域涂相同的颜色,两种情况讨论其他3个区域的涂色方案,由分类计数原理可得其他个区域的涂色方案的数目;再由分步计数原理计算可得答案.
【解答】解:对于A区域,有5种颜色可选,即有5种涂法,
分类讨论其他3个区域:①若B、D区域涂不同的颜色,则有=12种涂法,C区域有3种涂法,此时其他3个区域有12×3=36种涂法;
②若B、D区域涂相同的颜色,则有4种涂法,C区域有4种涂法,此时其他3个区域有有4×4=16种涂法;
则共有5×(36+16)=5×52=260种;
故答案为:260.
【点评】本题考查计数原理的运用,考查学生分析解决问题的能力,体现了分类讨论的数学思想,属于中档题.
四、解答题(本大题共6小题,共70.0分。解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)
17.(10分)已知点P和点Q是曲线y=x2﹣2x﹣3上的两点,且点P的横坐标是1,点Q的横坐标是4,求:
(1)割线PQ的斜率;
(2)点P处的切线方程.
【分析】(1)根据函数的解析式求出P、Q的坐标,计算PQ的斜率;
(2)利用导数求出P点的斜率,写出过点P的切线方程.
【解答】解:(1)∵y=x2﹣2x﹣3,
当x=1时,y=﹣4,当x=4,y=5;
∴P(1,﹣4),Q(4,5);
∴割线PQ的斜率为kPQ==3;
(2)∵y=x2﹣2x﹣3,
∴y′=2x﹣2;
当x=1时,kP=2×1﹣2=0;
∴点P处的切线方程为y﹣(﹣4)=0,
即y+4=0.
【点评】本题考查了二次函数的图象与性质的应用问题,也考查了导数的概念与应用问题,是基础题目.
18.(12分)已知数列{an}满足a1=3,an+1=2an+1(n∈N*).
(1)求证:数列{an+1}是等比数列;
(2)求数列{an}的通项公式及前n项的和Sn.
【分析】(1)由an+1=2an+1(n∈N*),变形为an+1+1=2(an+1),即可证明结论.
(2)结合(1),利用等比数列的通项公式及其求和公式,即可得出.
【解答】解:(1)证明:∵an+1=2an+1(n∈N*),
∴an+1+1=2(an+1),
a1+1=4,
∴数列{an+1}是等比数列,首项为4,公比为2.
(2)由(1)可得:an+1=4×2n﹣1,即an=2n+1﹣1,
∴Sn=22+23+…+2n+1﹣n==2n+2﹣4﹣n.
【点评】本题考查了数列递推关系、等比数列的通项公式与求和公式,考查了推理能力与计算能力,属于中档题.
19.(12分)如图,在三棱锥S﹣ABC中,SC⊥平面ABC,SC=3,AC⊥BC,CE=2EB=2,AC=,CD=ED.
(Ⅰ)求证:DE⊥平面SCD;
(Ⅱ)求二面角A﹣SD﹣C的余弦值;
(Ⅲ)求点A到平面SCD的距离.
【分析】(Ⅰ)建立坐标系,求出向量的坐标,得到DE⊥CD,DE⊥CS,求出线面垂直即可;
(Ⅱ)设平面SAD的法向量为=(x,y,z),求出一个法向量,代入余弦公式即可求出余弦值;
(Ⅲ)作AH⊥平面SCD,垂足为H,求出的坐标,从而求出点A到平面SCD的距离.
【解答】解:如图示:
,
以C为原点建立空间直角坐标系,
由题意得:A(,0,0),C(0,0,0),D(1,1,0),E(0,2,0),S(0,0,3),
(Ⅰ)证明:∵=(﹣1,1,0),=(1,1,0),=(0,0,3),
∴ =﹣1+1+0=0, =0+0+0=0,
即DE⊥CD,DE⊥CS,
∵CD∩CS=C,
∴DE⊥平面SCD;
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)可得=(﹣1,1,0)为平面SCD的一个法向量,
设平面SAD的法向量为=(x,y,z),
而=(﹣,1,0),=(﹣,0,3),
则,即,
不妨设x=2,可得=(2,1,1),
易知二面角A﹣SD﹣C为锐角,
因此有|cos<,>|==,
即二面角A﹣SD﹣C的余弦值是;
(Ⅲ)解:=(﹣,0,0),=(﹣,1,0),=(﹣,0,3),
作AH⊥平面SCD,垂足为H,
设=x+y+z=(﹣x﹣y﹣z,y,3z),且x+y+z=1,
由⊥,⊥,得:
,解得,
∴=(﹣,,0),||=,
即点A到平面SCD的距离是.
【点评】本题考查了线面垂直,考查平面的法向量,点到平面的距离,是一道中档题.
20.(12分)在①asinC=ccosA,②b2+c2﹣a2=bc,③sinA﹣cosA=1三个条件中任选一个,补充在下面问题中,并解答.
问题:已知a,b,c分别为△ABC三个内角A,B,C的对边,且_____.
(1)求角A;
(2)若a=2,则△ABC的面积为,求b,c.
注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.
【分析】(1)若选①asinC=ccosA,由正弦定理进行化简可求tanA,进而可求A;
若选②b2+c2﹣a2=bc,由余弦定理可求cosA,进而可求A;
若选③sinA﹣cosA=1,结合辅助角公式进行化简可求A;
(2)由已知结合三角形面积公式可得bc=4,然后结合余弦定理即可求解.
【解答】解:(1)若选①asinC=ccosA,
由正弦定理得sinAsinC=sinCcosA,
因为sinC>0,
所以sinA=cosA,即tanA=,
由A为三角形内角得A=;
若选②b2+c2﹣a2=bc,
由余弦定理得cosA==,
由A为三角形内角得A=;
若选③sinA﹣cosA=1,
则2sin(A﹣)=1,即sin(A﹣)=,
由A为三角形内角得A=;
(2)因为a=2,△ABC的面积S==bc=,
所以bc=4,
因为b2+c2﹣a2=bc,
所以b2+c2=4+4=8,
故(b+c)2﹣2bc=8,
所以b+c=4,b=c=2.
【点评】本题主要考查了正弦定理,余弦定理,和差角及辅助角公式,三角形面积公式在求解三角形中的应用,属于中档题.
21.(12分)已知f(x)=xlnx,g(x)=x3+ax2﹣x+2.
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)对任意x∈(0,+∞),2f(x)≤g′(x)+2恒成立,求实数a的取值范围.
【分析】(1)先求出其导函数,再让其导函数大于0对应区间为增区间,小于0对应区间为减区间即可.(注意是在定义域内找单调区间.)
(2)已知条件可以转化为a≥lnx﹣x﹣恒成立,对不等式右边构造函数,利用其导函数求出函数的最大值即可求实数a的取值范围.
【解答】解:(1)f′(x)=lnx+1,
令f′(x)<0得:0<x<,
∴f(x)的单调递减区间是(0,),
令f'(x)>0得:x>,
∴f(x)的单调递增区间是(,+∞),
(2)∵g′(x)=3x2+2ax﹣1,由题意2xlnx≤3x2+2ax+1,
∵x>0,
∴a≥lnx﹣x﹣恒成立 ①,
设h(x)=lnx﹣﹣,
则h′(x)=﹣+=﹣
令h′(x)=0得:x=1,x=﹣(舍去)
当0<x<1时,h′(x)>0;
当x>1时,h'(x)<0
∴当x=1时,h(x)有最大值﹣2,
若①恒成立,则a≥﹣2,
即a的取值范围是[﹣2,+∞).
【点评】本题考查了导数求闭区间上函数的最值,利用导数研究函数的单调性,以及不等式恒成立的问题,属于中档题.
22.(12分)在一张纸上有一圆,定点,折叠纸片C上的某一点M1恰好与点M重合,这样每次折叠都会留下一条直线折痕KQ,设折痕KQ与直线M1C的交点T.
(1)证明:|TC|﹣|TM|为定值,并求出点T的轨迹C'的轨迹方程;
(2)若曲线C'上一点P,点A,B分别为在第一象限上的点与在第四象限上的点,若,求△AOB面积的取值范围.
【分析】(1)由对称性可得:|M1T|=|TM|,代入计算可得||TC|﹣|TM||为定值,根据双曲线的定义可得点T的轨迹C'的轨迹方程;
(2)根据题意可设A、B的坐标,设P(xp,yp),然后利用向量的坐标运算得到P点的坐标,将点P的坐标代入双曲线的方程,将△AOB的面积λ表示出来,然后求出最值即可.
【解答】证明:(1)∵题干中给出:“折叠纸片C上的某一点M1恰好与M重合”
∴点M1与M关于PQ对称,
则|M1T|=|TM|,
||TC|﹣|TM||=||TC|﹣|M1T||=|CM1|=6,
且||TC|﹣|TM||=6<=|CM|,
由双曲线定义知,点T的轨迹C'为以C,M为焦点,实轴长为6的双曲线,
设双曲线C'方程为:,
则由题意可知:,
所以b2=c2﹣a2=3,
所以双曲线方程为.
(2)由题意知,l1,l2分别为双曲线的渐近线,
设,{这样设只有x一个未知量}.
由,设P(xp,yp),
则,
所以,{要记住这个结论,如果这是一道小题,可直接得出这个结果}.
因为P点在双曲线上,所以将点P坐标代入双曲线.
,
化简得到:,
即.
又,
同理,
设OA的倾斜角为,
则.
所以.
由对勾函数的性质可知函数在上单调递减,在(1,2]上单调递增,
所以当λ=1时,;
当时,;
故.
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