中档大题练2(解三角形+导数+立体几何+解析几何)
1.(本小题满分13分)在△ABC中,角A,B,C的对边分别为a,b,c,且△ABC的周长为.
(1)求C;
(2)若a=2,b=4,D为边AB上一点,∠BCD=,求△BCD的面积.
2.(本小题满分15分)已知函数f(x)=ln x+ax+1,a∈R.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)当a≤2时,证明:≤e2x.
3.(本小题满分15分)如图,已知四边形ABCD为等腰梯形,点E为以O为圆心,BC为直径的半圆弧上一点,平面ABCD⊥平面BCE,M为CE的中点,BE=AB=AD=DC=2,BC=4.
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(1)求证:DM∥平面ABE;
(2)求平面ABE与平面DCE夹角的余弦值.
4.(本小题满分17分)已知A,B为抛物线C:y2=2px(p>0)上的两点,△OAB是边长为8的等边三角形,其中O为坐标原点.
(1)求C的标准方程;
(2)已知圆M:(x-3)2+(y-2)2=R2(0<R<1)的两条切线l1:x=my+1,l2:x=ny+1(m≠n),且l1,l2与C分别交于点D,E和H,G.
(ⅰ)证明:mn为定值;
(ⅱ)求|DE||HG|-40-40的最小值.
参考答案与解析
中档大题练2
1.解:(1)在△ABC中,由题意得a+b+c=,(点拨:正弦定理可以将正弦齐次式转化为边的关系)
由正弦定理得a+b+c=,(2分)
整理得a2+b2-c2=-ab,(点拨:出现边的平方关系一般使用余弦定理)(3分)
由余弦定理得cos C==-,(5分)
又0<C<π,所以C=.(6分)
(2)由D为边AB上一点,∠BCD=及(1)得∠ACD=,
且S△ACD+S△BCD=S△ABC,
(关键一步:线段CD把△ABC分成两部分,利用面积关系求出线段CD的长)(8分)
即有b·CD+a·CD sin
=ab sin ,则4CD+CD=4,
解得CD=,(11分)
所以△BCD的面积S△BCD=a·CD·sin =×2×=.(13分)
2.解:(1)函数f(x)=ln x+ax+1,a∈R的定义域为(0,+∞),且f′(x)=+a.(1分)
当a≥0时, x∈(0,+∞),f′(x)>0恒成立,所以f(x)在区间(0,+∞)上单调递增;
当a<0时,令f′(x)=+a==0,解得x=-,当x∈(0,-)时,f′(x)>0,f(x)单调递增,
当x∈(-,+∞)时,f′(x)<0,f(x)单调递减.(点拨:对参数a进行分类讨论)(4分)
综上所述,当a≥0时,f(x)在(0,+∞)上单调递增;
当a<0时,f(x)在(0,-)上单调递增,在(-,+∞)上单调递减.(5分)
(2)证明:当a≤2时,因为x>0,所以要证≤e2x,只要证明≤e2x即可,即只要证ln x+2x+1≤xe2x,
等价于e2x+ln x≥ln x+2x+1(*).
令g(x)=ex-x-1,x∈R,(关键一步:对不等式进行变形,构造新函数)(8分)
则g′(x)=ex-1,在区间(-∞,0)上,g′(x)<0,g(x)单调递减;
在区间(0,+∞)上,g′(x)>0,g(x)单调递增,(10分)
所以g(x)≥g(0)=e0-0-1=0,所以ex≥x+1(当且仅当x=0时等号成立),
所以(*)成立,当且仅当2x+ln x=0时,等号成立.(12分)
又h(x)=2x+ln x在(0,+∞)上单调递增,h()=-1<0,h(1)=2>0,(13分)
所以存在x0∈(,1),使得2x0+ln x0=0成立.
综上所述,原不等式成立.(15分)
3.解:(1)证明:取BE的中点N,连接AN,MN,则MN∥BC,且MN=BC,(1分)
又因为AD∥BC,且AD=BC,所以MN∥AD且MN=AD.
所以四边形ANMD为平行四边形,所以DM∥AN.(3分)
又DM 平面ABE,AN 平面ABE,所以DM∥平面ABE.(关键一步:由线线平行推出线面平行)(5分)
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(2)取AD的中点F,连接OF,因为四边形ABCD为等腰梯形,所以OF⊥BC,
又平面ABCD⊥平面BCE,平面ABCD ∩平面BCE=BC,OF 平面ABCD,所以OF⊥平面BCE,过点O作直线BC的垂线交于点G,易知OF,OG,OC两两垂直,分别以OG,OC,OF所在直线为x轴、y轴、z轴建立如图所示的空间直角坐标系.(提醒:合理建立空间直角坐标系是解决问题的关键)(6分)
连接OE,则BE=BO=OE=2,所以∠BOE=60°,∠EOG=30°.
在等腰梯形ABCD中,AB=AD=DC=2,BC=4,所以OF==,E(,-1,0),C(0,2,0),D(0,1,),B(0,-2,0),A(0,-1,),所以=(,-3,0),=(0,-1,),=(,1,0),=(0,1,).(8分)
设平面DCE的法向量为m=(x,y,z),则
令y=,得x=3,z=1,
所以m=(3,,1),(10分)
设平面ABE的法向量为n=(a,b,c),
则
令a=1,得b=-,c=1,
所以n=(1,-,1),(12分)
设平面ABE与平面DCE的夹角为α,
则cos α=||=,(易错警示:两个平面夹角的余弦值等于两个平面法向量夹角余弦值的绝对值)
所以平面ABE与平面DCE夹角的余弦值为.(15分)
4.解:(1)由对称性可知当△OAB为等边三角形时,A,B两点关于x轴对称,
当△OAB是边长为8的等边三角形时,△OAB的高为|AB|=12,(2分)
由题意知点(12,4)在C上,(关键一步:利用对称性求出该点坐标,从而求出抛物线方程,这一步虽然简单,但是后面两问均用到抛物线方程,要保证此方程百分百的正确性)
代入y2=2px,得(4)2=24p,
解得p=2,(4分)
所以C的标准方程为y2=4x.(5分)
(2)(ⅰ)证明:因为l1:x=my+1,l2:x=ny+1(m≠n)与圆M:(x-3)2+(y-2)2=R2(0<R<1)相切,
所以=R,得(4-R2)m2-8m+4-R2=0,(6分)
同理可得(4-R2)n2-8n+4-R2=0,(7分)
则m,n可以看作方程(4-R2)x2-8x+4-R2=0的两根,(题眼:根据上面两式的结构,抽象出m,n是一个方程的两根,借助根与系数的关系给出结论)(8分)
又0<R<1,所以Δ=64-4(4-R2)2=32R2-4R4=4R2(8-R2)>0,
由根与系数的关系可得
即mn为定值1.(9分)
(ⅱ)由(ⅰ)知
由0<R<1,得>0,
所以m>0,n>0,
设D(x1,y1),E(x2,y2),H(x3,y3),G(x4,y4),
由得y2-4my-4=0,
易得Δ=16m2+16>0,
则(11分)
所以|DE|==4(m2+1),(弦长公式)(12分)
同理可得|HG|=·=4(n2+1),(点拨:两直线l1,l2与抛物线相交得到的弦长公式求法过程一致,所以用“同理”给出了相应弦长)(13分)
所以|DE||HG|-40-40=16(m2+1)(n2+1)-40-40
=16(m2n2+m2+n2+1)-40-40
=16(m2+n2+2mn)-80m-80n
=16[(m+n)2-5(m+n)]=16(m+n-)2-100,(提醒:把m+n看作一个整体,通过配方法求最值)(15分)
当m+n=,即R2=时,
|DE||HG|-40-40取得最小值,最小值为-100.(17分)
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