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- 2021-06-23 发布
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2016-2017学年四川省成都市新都一中高二(上)10月月考数学试卷(文科)
一、选择题.
1.下列说法中正确的是( )
A.一条直线和x轴的正方向所成的正角,叫做这条直线的倾斜角
B.直线的倾斜角α的取值范围是第一或第二象限角
C.和x轴平行的直线,它的倾斜角为180○
D.每一条直线都是存在倾斜角,但并非每一条直线都存在斜率
2.棱长为2个单位的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,以DA,DC,DD1分为x,y,z 坐标轴,则A1D1的中点E的坐标为( )
A.(1,1,2) B.(1,0,2) C.(2,1,0) D.(2,1,1)
3.已知直线l过圆x2+(y﹣3)2=4的圆心,且与直线x+y+1=0垂直,则l的方程是( )
A.x+y﹣2=0 B.x﹣y+2=0 C.x+y﹣3=0 D.x﹣y+3=0
4.已知m,n表示两条不同直线,α表示平面,下列说法正确的是( )
A.若m∥α,n∥α,则m∥n B.若m⊥α,n⊂α,则m⊥n
C.若m⊥α,m⊥n,则n∥α D.若m∥α,m⊥n,则n⊥α
5.直线ax+by+c=0同时要经过第一、二、四象限,则a,b,c应满足( )
A.ab>0,bc<0 B.ab<0,bc>0 C.ab>0,bc>0 D.ab<0,bc<0
6.若圆C1:x2+y2=1与圆C2:x2+y2﹣6x﹣8y+m=0外切,则m=( )
A.21 B.19 C.9 D.﹣11
7.已知直线ax+by+c=0(abc≠0)与圆x2+y2=1相切,则三条边长分别为|a|、|b|、|c|的三角形( )
A.是锐角三角形 B.是直角三角形 C.是钝角三角形 D.不存在
8.能够把圆O:x2+y2=25的周长和面积同时分为相等的两部分的函数称为圆O的“太极函数”,下列函数不是圆O的“太极函数”的是( )
A.f(x)=4x3+x B.f(x)=ln C.f(x)=tan D.f(x)=ex+e﹣x
9.已知x、y满足以下约束条件,使z=x+ay(a>0)取得最小值的最优解有无数个,则a的值为( )
A.﹣3 B.3 C.﹣1 D.1
10.若圆x2+y2+2x﹣4y+1=0上的任意一点关于直线2ax﹣by+2=0(a,b∈R+)的对称点仍在圆上,则+最小值为( )
A.4 B.2 C.3+2 D.3+4
11.正四棱锥的顶点都在同一球面上,若该棱锥的高为4,底面边长为2,则该球的表面积是( )
A.16π B. C.9π D.
12.设m∈R,过定点A的动直线x+my=0和过定点B的直线mx﹣y﹣m+3=0交于点P(x,y),则|PA|+|PB|的取值范围是( )
A.[,2] B.[,2] C.[,4] D.[2,4]
二、填空题
13.已知直线l1:(m+3)x+4y=5和l2:2x+(m+5)y=8,当l1⊥l2时,求实数m的值 .
14.圆心在直线x﹣2y=0上的圆C与y轴的正半轴相切,圆C截x轴所得弦的长为2,则圆C的标准方程为 .
15.半径为2cm的半圆纸片做成圆锥放在桌面上,它的最高处距离桌面 cm.
16.已知圆O:x2+y2=1和点A(﹣2,0),若定点B(b,0)(b≠﹣2)和常数λ满足:对圆O上任意一点M,都有|MB|=λ|MA|,则:
(Ⅰ)b= ;
(Ⅱ)λ= .
三、解答题
17.(10分)(1)求过点(1,3)且在两坐标轴上截距相等的直线方程
(2)求到直线2x+3y﹣5=0和4x+6y+8=0的距离相等点的轨迹.
18.(12分)已知圆C:x2+y2﹣4x﹣5=0,
(1)过点M(﹣4,0)作圆C的切线,求切线的方程;
(2)若圆C的弦AB的中点P(3,1),求AB所在直线方程.
19.(12分)如表给出了甲、乙、丙三种食品的维生素A,B的含量及成本:
甲
乙
丙
A(单位/千克)
400
600
400
B(单位/千克)
800
200
400
成本
7
6
5
营养师想购买这三种食品共10kg,使其维生素A不少于4400单位,维生素B不少于4800单位,问:三种食品各购多少时,既能满足上述条件,又能使成本最低?最低成本是多少?
20.(12分)如图,在三棱柱ABC﹣A1B1C1中,侧棱垂直于底面,AB⊥BC,AA1=AC=2,BC=1,E、F分别为A1C1、BC的中点.
(1)求证:平面ABE⊥平面B1BCC1;
(2)求证:C1F∥平面ABE;
(3)求三棱锥E﹣ABC的体积.
21.(12分)已知圆C:x2+y2﹣2x+4y﹣4=0,
(1)求圆心和半径
(2)是否存在斜率为1的直线l,使l被圆C截得的弦AB为直径的圆过原点.若存在,求出直线l的方程;若不存在,说明理由.
22.(12分)已知点P(2,2),圆C:x2+y2﹣8y=0,过点P的动直线l与圆C交于A,B两点,线段AB的中点为M,O为坐标原点.
(1)求M的轨迹方程;
(2)当|OP|=|OM|时,求l的方程及△POM的面积.
(3)在(2)的条件下过圆C:x2+y2﹣8y=0和l交点且面积最小的圆的方程.
2016-2017学年四川省成都市新都一中高二(上)10月月考数学试卷(文科)
参考答案与试题解析
一、选择题.
1.(2016秋•成都校级月考)下列说法中正确的是( )
A.一条直线和x轴的正方向所成的正角,叫做这条直线的倾斜角
B.直线的倾斜角α的取值范围是第一或第二象限角
C.和x轴平行的直线,它的倾斜角为180○
D.每一条直线都是存在倾斜角,但并非每一条直线都存在斜率
【考点】确定直线位置的几何要素.
【专题】转化思想;直线与圆.
【分析】利用直线倾斜角的定义及其范围即可判断出结论.
【解答】解:A.一条直线和x轴的正方向所成的角,叫做这条直线的倾斜角,当直线与x轴平行或重合时,规定其倾斜角为0°,其范围是[0°,180°),因此不正确.
B.直线的倾斜角α的取值范围是[0°,180°),因此不正确.
C.和x轴平行的直线,它的倾斜角为0°,因此不正确;
D.每一条直线都是存在倾斜角,但并非每一条直线都存在斜率,例如倾斜角为90°的直线没有斜率,因此正确.
【点评】本题考查了直线倾斜角的定义及其范围,考查了推理能力与计算能力,属于基础题.
2.(2016秋•成都校级月考)棱长为2个单位的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,以DA,DC,DD1分为x,y,z 坐标轴,则A1D1的中点E的坐标为( )
A.(1,1,2) B.(1,0,2) C.(2,1,0) D.(2,1,1)
【考点】空间中的点的坐标.
【专题】计算题;数形结合;数形结合法;空间向量及应用.
【分析】分别求出A1(2,0,2),D1(0,0,2),由此利用中点坐标公式能求出A1D1的中点E的坐标.
【解答】解:棱长为2个单位的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,
以DA,DC,DD1分为x,y,z 坐标轴,
建立空间直角坐标系,
则A1(2,0,2),D1(0,0,2),
A1D1的中点E的坐标E(1,0,2).
故选:B.
【点评】本题考查线段中点坐标的求法,是基础题,解题时要认真审题,注意中点坐标公式的合理运用.
3.(2014•福建)已知直线l过圆x2+(y﹣3)2=4的圆心,且与直线x+y+1=0垂直,则l的方程是( )
A.x+y﹣2=0 B.x﹣y+2=0 C.x+y﹣3=0 D.x﹣y+3=0
【考点】直线与圆的位置关系.
【专题】直线与圆.
【分析】由题意可得所求直线l经过点(0,3),斜率为1,再利用点斜式求直线l的方程.
【解答】解:由题意可得所求直线l经过点(0,3),斜率为1,
故l的方程是 y﹣3=x﹣0,即x﹣y+3=0,
故选:D.
【点评】本题主要考查用点斜式求直线的方程,两条直线垂直的性质,属于基础题.
4.(2014•辽宁)已知m,n表示两条不同直线,α表示平面,下列说法正确的是( )
A.若m∥α,n∥α,则m∥n B.若m⊥α,n⊂α,则m⊥n
C.若m⊥α,m⊥n,则n∥α D.若m∥α,m⊥n,则n⊥α
【考点】空间中直线与直线之间的位置关系.
【专题】空间位置关系与距离.
【分析】A.运用线面平行的性质,结合线线的位置关系,即可判断;
B.运用线面垂直的性质,即可判断;
C.运用线面垂直的性质,结合线线垂直和线面平行的位置即可判断;
D.运用线面平行的性质和线面垂直的判定,即可判断.
【解答】解:A.若m∥α,n∥α,则m,n相交或平行或异面,故A错;
B.若m⊥α,n⊂α,则m⊥n,故B正确;
C.若m⊥α,m⊥n,则n∥α或n⊂α,故C错;
D.若m∥α,m⊥n,则n∥α或n⊂α或n⊥α,故D错.
故选B.
【点评】本题考查空间直线与平面的位置关系,考查直线与平面的平行、垂直的判断与性质,记熟这些定理是迅速解题的关键,注意观察空间的直线与平面的模型.
5.(2006秋•天宁区校级期末)直线ax+by+c=0同时要经过第一、二、四象限,则a,b,c应满足( )
A.ab>0,bc<0 B.ab<0,bc>0 C.ab>0,bc>0 D.ab<0,bc<0
【考点】直线的图象特征与倾斜角、斜率的关系.
【专题】探究型.
【分析】由题意可得斜率小于0,在y轴上的截距大于0,即 ,即a、b同号,b、c异号,从而得到答案.
【解答】解:由于直线ax+by+c=0同时要经过第一、二、四象限,故斜率小于0,在y轴上的截距大于0,
故 ,故ab>0,bc<0,
故选A.
【点评】本小题主要考查直线的图象特征与倾斜角、斜率的关系、不等式的解法等基础知识,考查运算求解能力,考查数形结合思想,属于基础题.
6.(2014•湖南)若圆C1:x2+y2=1与圆C2:x2+y2﹣6x﹣8y+m=0外切,则m=( )
A.21 B.19 C.9 D.﹣11
【考点】圆的切线方程.
【专题】直线与圆.
【分析】化两圆的一般式方程为标准方程,求出圆心和半径,由两圆心间的距离等于半径和列式求得m值.
【解答】解:由C1:x2+y2=1,得圆心C1(0,0),半径为1,
由圆C2:x2+y2﹣6x﹣8y+m=0,得(x﹣3)2+(y﹣4)2=25﹣m,
∴圆心C2(3,4),半径为.
∵圆C1与圆C2外切,
∴,
解得:m=9.
故选:C.
【点评】本题考查两圆的位置关系,考查了两圆外切的条件,是基础题.
7.(2003•北京)已知直线ax+by+c=0(abc≠0)与圆x2+y2=1相切,则三条边长分别为|a|、|b|、|c|的三角形( )
A.是锐角三角形 B.是直角三角形 C.是钝角三角形 D.不存在
【考点】圆的切线方程;直线与圆的位置关系.
【专题】计算题;综合题;压轴题.
【分析】直线ax+by+c=0(abc≠0)与圆x2+y2=1相切,就是圆心到中心的距离等于半径,推出a、b、c的关系,然后判定即可.
【解答】解:由题意得=1,即c2=a2+b2,
∴由|a|、|b|、|c|构成的三角形为直角三角形.
故选B.
【点评】本题考查圆的切线方程,中心与圆的位置关系,是基础题.
8.(2014•漳州一模)能够把圆O:x2+y2=25的周长和面积同时分为相等的两部分的函数称为圆O的“太极函数”,下列函数不是圆O的“太极函数”的是( )
A.f(x)=4x3+x B.f(x)=ln C.f(x)=tan D.f(x)=ex+e﹣x
【考点】圆的标准方程.
【专题】直线与圆.
【分析】由题意可得,圆O的“太极函数”应该为奇函数,结合所给的选项,只有D中的函数不是奇函数,从而得到结论.
【解答】解:圆O:x2+y2=25的圆心在原点,半径等于5,
由题意可得,圆O的“太极函数”应该为奇函数,
结合所给的选项,A、B、C中的函数都是奇函数,而D中的函数为偶函数,
故选:D.
【点评】本题主要考查新定义,函数的奇偶性的应用,体现了转化的数学思想,属于中档题.
9.(2014•岳麓区校级模拟)已知x、y满足以下约束条件,使z=x+ay(a>0)取得最小值的最优解有无数个,则a的值为( )
A.﹣3 B.3 C.﹣1 D.1
【考点】简单线性规划的应用.
【专题】计算题;数形结合.
【分析】先根据约束条件画出可行域,由z=x+ay,利用z的几何意义求最值,要使得取得最小值的最优解有无数个,只需直线z=x+ay与可行域的边界AC平行时,从而得到a值即可.
【解答】解:∵z=x+ay则y=﹣x+z,为直线y=﹣x+在y轴上的截距
要使目标函数取得最小值的最优解有无穷多个,
则截距最小时的最优解有无数个.
∵a>0
把x+ay=z平移,使之与可行域中的边界AC重合即可,
∴﹣a=﹣1
∵a=1
故选D.
【点评】本题主要考查了简单线性规划的应用、二元一次不等式(组)与平面区域等知识,解题的关键是明确z的几何意义,属于中档题.
10.(2014•茂名一模)若圆x2+y2+2x﹣4y+1=0上的任意一点关于直线2ax﹣by+2=0(a,b∈R+)的对称点仍在圆上,则+最小值为( )
A.4 B.2 C.3+2 D.3+4
【考点】圆的一般方程.
【专题】直线与圆.
【分析】由题意可得直线2ax﹣by+2=0过圆心(﹣1,2),即a+b=1,再根据+=(+)(a+b)=3++,利用基本不等式求得它的最小值.
【解答】解:∵圆x2+y2+2x﹣4y+1=0上的任意一点关于直线2ax﹣by+2=0的对称点仍在圆上,
则直线2ax﹣by+2=0过圆心(﹣1,2),即a+b=1,
则+=(+)(a+b)=3++≥3+2,当且仅当=时,取等号,
故选:C.
【点评】本题主要考查圆的一般方程,圆关于直线对称问题,属于中档题.
11.(2016秋•成都校级月考)正四棱锥的顶点都在同一球面上,若该棱锥的高为4,底面边长为2,则该球的表面积是( )
A.16π B. C.9π D.
【考点】球的体积和表面积.
【专题】综合题;方程思想;综合法;立体几何.
【分析】正四棱锥P﹣ABCD的外接球的球心在它的高PE上,求出球的半径,求出球的表面积.
【解答】解:如图,正四棱锥P﹣ABCD中,PE为正四棱锥的高,根据球的相关知识可知,正四棱锥的外接球的球心O必在正四棱锥的高线PE所在的直线上,延长PE交球面于一点F,连接AE,AF,由球的性质可知△PAF为直角三角形且AE⊥PF,
根据平面几何中的射影定理可得PA2=PF•PE,
因为AE==,
所以侧棱长PA==3,PF=2R,
所以18=2R×4,所以R=,
所以S=4πR2=
故选B.
【点评】本题考查球的表面积,球的内接几何体问题,考查计算能力,是基础题.
12.(2014•四川)设m∈R,过定点A的动直线x+my=0和过定点B的直线mx﹣y﹣m+3=0交于点P(x,y),则|PA|+|PB|的取值范围是( )
A.[,2] B.[,2] C.[,4] D.[2,4]
【考点】两条直线的交点坐标;函数最值的应用.
【专题】直线与圆.
【分析】可得直线分别过定点(0,0)和(1,3)且垂直,可得|PA|2+|PB|2=10.三角换元后,由三角函数的知识可得.
【解答】解:由题意可知,动直线x+my=0经过定点A(0,0),
动直线mx﹣y﹣m+3=0即 m(x﹣1)﹣y+3=0,经过点定点B(1,3),
∵动直线x+my=0和动直线mx﹣y﹣m+3=0的斜率之积为﹣1,始终垂直,
P又是两条直线的交点,∴PA⊥PB,∴|PA|2+|PB|2=|AB|2=10.
设∠ABP=θ,则|PA|=sinθ,|PB|=cosθ,
由|PA|≥0且|PB|≥0,可得θ∈[0,]
∴|PA|+|PB|=(sinθ+cosθ)=2sin(θ+),
∵θ∈[0,],∴θ+∈[,],
∴sin(θ+)∈[,1],
∴2sin(θ+)∈[,2],
故选:B.
【点评】本题考查直线过定点问题,涉及直线的垂直关系和三角函数的应用,属中档题.
二、填空题
13.(2016秋•成都校级月考)已知直线l1:(m+3)x+4y=5和l2:2x+(m+5)y=8,当l1⊥l2时,求实数m的值 .
【考点】直线的一般式方程与直线的垂直关系.
【专题】分类讨论;方程思想;直线与圆.
【分析】对m及其直线斜率分类讨论,利用直线相互垂直的充要条件即可得出.
【解答】解:当m=﹣3或﹣5时,都不满足l1⊥l2,舍去.
当m≠﹣3或﹣5时,∵l1⊥l2,∴×=﹣1,解得m=﹣.
故答案为:﹣.
【点评】本题考查了直线相互垂直的充要条件,考查了分类讨论方法、推理能力与计算能力,属于基础题.
14.(2014•山东)圆心在直线x﹣2y=0上的圆C与y轴的正半轴相切,圆C截x轴所得弦的长为2,则圆C的标准方程为 (x﹣2)2+(y﹣1)2=4 .
【考点】圆的标准方程.
【专题】直线与圆.
【分析】由圆心在直线x﹣2y=0上,设出圆心坐标,再根据圆与y轴相切,得到圆心到y轴的距离即圆心横坐标的绝对值等于圆的半径,表示出半径r,由弦长的一半,圆的半径r及表示出的d利用勾股定理列出关于t的方程,求出方程的解得到t的值,从而得到圆心坐标和半径,根据圆心和半径写出圆的方程即可.
【解答】解:设圆心为(2t,t),半径为r=|2t|,
∵圆C截x轴所得弦的长为2,
∴t2+3=4t2,
∴t=±1,
∵圆C与y轴的正半轴相切,
∴t=﹣1不符合题意,舍去,
故t=1,2t=2,
∴(x﹣2)2+(y﹣1)2=4.
故答案为:(x﹣2)2+(y﹣1)2=4.
【点评】此题综合考查了垂径定理,勾股定理及点到直线的距离公式.根据题意设出圆心坐标,找出圆的半径是解本题的关键.
15.(2016秋•成都校级月考)半径为2cm的半圆纸片做成圆锥放在桌面上,它的最高处距离桌面 cm.
【考点】旋转体(圆柱、圆锥、圆台).
【专题】综合题;方程思想;演绎法;立体几何.
【分析】根据折叠原理,折叠前半圆的弧长为圆锥的底面周长即:2πr=πR,找到两者的关系,再求得圆锥的高,利用等面积法求得底面圆心到母线的距离,再乘以2,即为最高处距桌面的距离.
【解答】解:设圆的半径为R,圆锥的底面半径为r,高为h,最高处距桌面距离为:H
根据题意:2πr=πR
∴R=2r
∴h==r
∴最高处距桌面距离:H=2=cm.
故答案为.
【点评】本题是一道折叠题,主要考查折叠前后线线,线面,面面关系的不变和改变,解题时要前后对应,仔细论证,属中档题.
16.(2014•湖北)已知圆O:x2+y2=1和点A(﹣2,0),若定点B(b,0)(b≠﹣2)和常数λ满足:对圆O上任意一点M,都有|MB|=λ|MA|,则:
(Ⅰ)b= ﹣ ;
(Ⅱ)λ= .
【考点】三点共线.
【专题】直线与圆.
【分析】(Ⅰ)利用|MB|=λ|MA|,可得(x﹣b)2+y2=λ2(x+2)2+λ2y2,由题意,取(1,0)、(﹣1,0)分别代入,即可求得b;
(Ⅱ)取(1,0)、(﹣1,0)分别代入,即可求得λ.
【解答】解:解法一:设点M(cosθ,sinθ),则由|MB|=λ|MA|得(cosθ﹣b)2+sin2θ=λ2[(cosθ+2)2+sin2θ],即
﹣2bcosθ+b2+1=4λ2cosθ+5λ2对任意θ都成立,所以.又由|MB|=λ|MA|得λ>0,且b≠﹣2,解得.
解法二:(Ⅰ)设M(x,y),则
∵|MB|=λ|MA|,
∴(x﹣b)2+y2=λ2(x+2)2+λ2y2,
由题意,取(1,0)、(﹣1,0)分别代入可得(1﹣b)2=λ2(1+2)2,(﹣1﹣b)2=λ2(﹣1+2)2,
∴b=﹣,λ=.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知λ=.
故答案为:﹣,.
【点评】本题考查圆的方程,考查赋值法的运用,考查学生的计算能力,属于基础题.
三、解答题
17.(10分)(2016秋•成都校级月考)(1)求过点(1,3)且在两坐标轴上截距相等的直线方程
(2)求到直线2x+3y﹣5=0和4x+6y+8=0的距离相等点的轨迹.
【考点】待定系数法求直线方程.
【专题】对应思想;待定系数法;直线与圆.
【分析】(1)根据直线截距相等,利用待定系数法进行求解,
(2)先判断两条直线为平行线,结合平行线的距离公式建立方程条件进行求解即可.
【解答】解:(1)当所求的直线与两坐标轴的截距为0时,即直线过原点时,设该直线的方程为y=kx,
吧(1,3)代入y=kx得,k=3,此时方程为y=3x
①当直线不过原点时,设方程为,即直线的方程为x+y=a,
把(1,3)代入所设的方程得:a=3,则所求直线的方程为x+y=3即x+y﹣3=0;
综上直线方程为y=3x,y=﹣x+4.
(2)∵直线2x+3y﹣5=0即4x+6y﹣10=0与4x+6y+8=0是两条平行线,
则设与它们等距离的平行线的方程为:4x+6y+b=0,
由题意可得:=.
即|b+10|=|b﹣8|,
则b+10=b﹣8或b+10=﹣(b﹣8),
即b=9.则定义的方程为4x+6y+9=0
【点评】本题主要考查直线方程的求解,利用待定系数法以及平行线之间的距离公式解决本题的关键.
18.(12分)(2016秋•成都校级月考)已知圆C:x2+y2﹣4x﹣5=0,
(1)过点M(﹣4,0)作圆C的切线,求切线的方程;
(2)若圆C的弦AB的中点P(3,1),求AB所在直线方程.
【考点】直线与圆的位置关系.
【专题】综合题;方程思想;演绎法;直线与圆.
【分析】(1)化圆的方程为标准方程,利用点线距离等于半径,可求切线方程,应注意有两条;
(2)求出直线AB的斜率,即可求AB所在直线方程.
【解答】解:(1)由C:x2+y2﹣4x﹣5=0得圆的标准方程为(x﹣2)2+y2=9.
设过M(﹣4,0)的圆的切线方程为y=k(x+4),即kx﹣y+4k=0;
所以d==3,解得k=±.
于是切线方程为;
(2)∵kCP=1,
∴kAB=﹣1,
∴AB所在直线方程y=﹣x+4.
【点评】本题考查圆的切线,考查中点弦的问题,解题的关键是利用圆的特性,利用点到直线的距离公式求解.
19.(12分)(2016秋•成都校级月考)如表给出了甲、乙、丙三种食品的维生素A,B的含量及成本:
甲
乙
丙
A(单位/千克)
400
600
400
B(单位/千克)
800
200
400
成本
7
6
5
营养师想购买这三种食品共10kg,使其维生素A不少于4400单位,维生素B不少于4800单位,问:三种食品各购多少时,既能满足上述条件,又能使成本最低?最低成本是多少?
【考点】简单线性规划的应用.
【专题】不等式的解法及应用.
【分析】设三种食品分别够x,y,z千克,根据题意得出关于x,y,z的不等式组,再利用z=10﹣x﹣y,得出成本最小时的x,y值.
【解答】(II)由题意可得:,
又∵z=10﹣x﹣y,
所以,
设成本为C,则C=7x+6y+5z=50+2x+y=50+(2x﹣y)+2y≥58,
当且仅y=2,x=3时等号成立.
所以,当x=3千克,y=2千克,z=5千克时,混合物成本最低,为58元.
【点评】此题主要考查了简单线性规划的应用.根据已知得出不等式关系式,求出关于x,y的不等式组成立的条件是解题关键.
20.(12分)(2015•靖远县校级三模)如图,在三棱柱ABC﹣A1B1C1中,侧棱垂直于底面,AB⊥BC,AA1=AC=2,BC=1,E、F分别为A1C1、BC的中点.
(1)求证:平面ABE⊥平面B1BCC1;
(2)求证:C1F∥平面ABE;
(3)求三棱锥E﹣ABC的体积.
【考点】棱柱、棱锥、棱台的体积;平面与平面垂直的判定.
【专题】空间位置关系与距离.
【分析】(1)证明AB⊥B1BCC1,可得平面ABE⊥B1BCC1;
(2)证明C1F∥平面ABE,只需证明四边形FGEC1为平行四边形,可得C1F∥EG;
(3)利用VE﹣ABC=S△ABC•AA1,可求三棱锥E﹣ABC的体积.
【解答】解:(1)证明:∵三棱柱ABC﹣A1B1C1中,侧棱垂直于底面,
∴BB1⊥AB,
∵AB⊥BC,BB1∩BC=B,BB1,BC⊂平面B1BCC1,
∴AB⊥平面B1BCC1,
∵AB⊂平面ABE,
∴平面ABE⊥平面B1BCC1;
(Ⅱ)证明:取AB中点G,连接EG,FG,则
∵F是BC的中点,
∴FG∥AC,FG=AC,
∵E是A1C1的中点,
∴FG∥EC1,FG=EC1,
∴四边形FGEC1为平行四边形,
∴C1F∥EG,
∵C1F⊄平面ABE,EG⊂平面ABE,
∴C1F∥平面ABE;
(3)解:∵AA1=AC=2,BC=1,AB⊥BC,
∴AB=,
∴VE﹣ABC=S△ABC•AA1=×(××1)×2=.
【点评】本题考查线面平行、垂直的证明,考查三棱锥E﹣ABC的体积的计算,正确运用线面平行、垂直的判定定理是关键.
21.(12分)(2016秋•成都校级月考)已知圆C:x2+y2﹣2x+4y﹣4=0,
(1)求圆心和半径
(2)是否存在斜率为1的直线l,使l被圆C截得的弦AB为直径的圆过原点.若存在,求出直线l的方程;若不存在,说明理由.
【考点】直线与圆的位置关系.
【专题】综合题;方程思想;演绎法;直线与圆.
【分析】(1)圆的标准方程为(x﹣1)2+(y+2)2=9,即可得到圆心和半径.
(2)利用l被圆C截得的弦AB为直径的圆过原点,建立条件方程即可得到结论.
【解答】解:(1)圆的标准方程为(x﹣1)2+(y+2)2=9,圆心C(1,﹣2),半径r=3;
(2)圆C化成标准方程为(x﹣1)2+(y+2)2=9,假设存在以AB为直径的圆M,圆心M的坐标为(a,b).
∵CM⊥l,即kCM•kl=×1=﹣1,
∴b=﹣a﹣1,
∴直线l的方程为y﹣b=x﹣a,即x﹣y﹣2a﹣1=0,
∴|CM|2=()2=2(1﹣a)2,
∴|MB|2=|CB|2﹣|CM|2=﹣2a2+4a+7,
∵|MB|=|OM|,
∴﹣2a2+4a+7=a2+b2,得a=﹣1或,
当a=时,b=﹣,此时直线l的方程为x﹣y﹣4=0,
当a=﹣1时,b=0,此时直线l的方程为x﹣y+1=0,
故这样的直线l是存在的,方程为x﹣y﹣4=0或x﹣y+1=0.
【点评】本题主要考查求圆的切线方程,直线和圆的位置关系应用,一元二次方程根与系数的关系,属于中档题.
22.(12分)(2016秋•成都校级月考)已知点P(2,2),圆C:x2+y2﹣8y=0,过点P的动直线l与圆C交于A,B两点,线段AB的中点为M,O为坐标原点.
(1)求M的轨迹方程;
(2)当|OP|=|OM|时,求l的方程及△POM的面积.
(3)在(2)的条件下过圆C:x2+y2﹣8y=0和l交点且面积最小的圆的方程.
【考点】直线与圆的位置关系.
【专题】综合题;转化思想;演绎法;直线与圆.
【分析】(1)由圆C的方程求出圆心坐标和半径,设出M坐标,由与数量积等于0列式得M的轨迹方程;
(2)设M的轨迹的圆心为N,由|OP|=|OM|得到ON⊥PM.求出ON所在直线的斜率,由直线方程的点斜式得到PM所在直线方程,由点到直线的距离公式求出O到l的距离,再由弦心距、圆的半径及弦长间的关系求出PM的长度,代入三角形面积公式得答案;
(3)将直线与圆方程联立组成方程组,求出方程组的解得到两交点A与B的坐标,当圆面积最小时,弦AB为直径,利用两点间的距离公式求出|AB|的长,即为圆的直径,确定出圆的半径,利用线段中点坐标公式求出线段AB的中点坐标,即为圆心坐标,由圆心坐标和半径写出圆的标准方程即可.
【解答】解:(1)圆C的方程可化为x2+(y﹣4)2=16,
所以圆心为C(0,4),半径为4.
设M(x,y),则=(x,y﹣4),=(2﹣x,2﹣y).
由题设知•=0,故x(2﹣x)+(y﹣4)(2﹣y)=0,即(x﹣1)2+(y﹣3)2=2.
由于点P在圆C的内部,所以M的轨迹方程是(x﹣1)2+(y﹣3)2=2.
(2)由(1)可知M的轨迹是以点N(1,3)为圆心,为半径的圆.
由于|OP|=|OM|,故O在线段PM的垂直平分线上,又P在圆N上,从而ON⊥PM.
因为ON的斜率为3,所以直线l的斜率为﹣,
故l的方程为y=﹣x+.
又|OM|=|OP|=2 ,O到直线l的距离为,
故|PM|=,所以△POM的面积为.
(3)联立y=﹣x+与圆C:x2+y2﹣8y=0
得:5y2﹣28y+32=0,
解得:y1=4,y2=,
当弦AB为直径时,圆面积最小,
则所求圆的直径为2R=|AB|==,
圆心为AB中点C(﹣,),
则所求面积最小的圆的方程是(x+)2+(y﹣)2=.
【点评】本题考查圆的轨迹方程的求法,训练了利用向量数量积判断两个向量的垂直关系,训练了点到直线的距离公式的应用,是中档题.