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- 2021-05-13 发布
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2016年浙江省高考数学试卷(文科)
一.选择题(共8小题)
1.【2016浙江(文)】已知全集U={1,2,3,4,5,6},集合P={1,3,5},Q={1,2,4},则(∁UP)∪Q=( )
A.{1} B.{3,5} C.{1,2,4,6} D.{1,2,3,4,5}
【答案】C
【解析】解:∁UP={2,4,6},
(∁UP)∪Q={2,4,6}∪{1,2,4}={1,2,4,6}.
2.【2016浙江(文)】已知互相垂直的平面α,β交于直线l,若直线m,n满足m∥α,n⊥β,则( )
A.m∥l B.m∥n C.n⊥l D.m⊥n
【答案】C
【解析】解:∵互相垂直的平面α,β交于直线l,直线m,n满足m∥α,
∴m∥β或m⊂β或m⊥β,l⊂β,
∵n⊥β, ∴n⊥l.
3.【2016浙江(文)】函数y=sinx2的图象是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】解:∵sin(﹣x)2=sinx2,
∴函数y=sinx2是偶函数,即函数的图象关于y轴对称,排除A,C;
由y=sinx2=0,
则x2=kπ,k≥0,
则x=±,k≥0,
故函数有无穷多个零点,排除B,
4.【2016浙江(文)】若平面区域,夹在两条斜率为1的平行直线之间,则这两条平行直线间的距离的最小值是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】解:作出平面区域如图所示:
∴当直线y=x+b分别经过A,B时,平行线间的距离相等.
联立方程组,解得A(2,1),
联立方程组,解得B(1,2).
两条平行线分别为y=x﹣1,y=x+1,即x﹣y﹣1=0,x﹣y+1=0.
∴平行线间的距离为d==,
5.【2016浙江(文)】已知a,b>0且a≠1,b≠1,若logab>1,则( )
A.(a﹣1)(b﹣1)<0 B.(a﹣1)(a﹣b)>0 C.(b﹣1)(b﹣a)<0 D.(b﹣1)(b﹣a)>0
【答案】D
【解析】解:若a>1,则由logab>1得logab>logaa,即b>a>1,此时b﹣a>0,b>1,即(b﹣1)(b﹣a)>0,
若0<a<1,则由logab>1得logab>logaa,即b<a<1,此时b﹣a<0,b<1,即(b﹣1)(b﹣a)>0,
综上(b﹣1)(b﹣a)>0,
6.【2016浙江(文)】已知函数f(x)=x2+bx,则“b<0”是“f(f(x))的最小值与f(x)的最小值相等”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
【答案】A
【解析】解:f(x)的对称轴为x=﹣,fmin(x)=﹣.
(1)若b<0,则﹣>﹣,∴当f(x)=﹣时,f(f(x))取得最小值f(﹣)=﹣,
即f(f(x))的最小值与f(x)的最小值相等.
∴“b<0”是“f(f(x))的最小值与f(x)的最小值相等”的充分条件.
(2)若f(f(x))的最小值与f(x)的最小值相等,
则fmin(x)≤﹣,即﹣≤﹣,解得b≤0或b≥2.
∴“b<0”不是“f(f(x))的最小值与f(x)的最小值相等”的必要条件.
7.【2016浙江(文)】已知函数f(x)满足:f(x)≥|x|且f(x)≥2x,x∈R.( )
A.若f(a)≤|b|,则a≤b B.若f(a)≤2b,则a≤b
C.若f(a)≥|b|,则a≥b D.若f(a)≥2b,则a≥b
【答案】B
【解析】解:A.若f(a)≤|b|,则由条件f(x)≥|x|得f(a)≥|a|,
即|a|≤|b|,则a≤b不一定成立,故A错误,
B.若f(a)≤2b,
则由条件知f(x)≥2x,
即f(a)≥2a,则2a≤f(a)≤2b,
则a≤b,故B正确,
C.若f(a)≥|b|,则由条件f(x)≥|x|得f(a)≥|a|,则|a|≥|b|不一定成立,故C错误,
D.若f(a)≥2b,则由条件f(x)≥2x,得f(a)≥2a,则2a≥2b,不一定成立,即a≥b不一定成立,故D错误,
8.【2016浙江(文)】如图,点列{An}、{Bn}分别在某锐角的两边上,且|AnAn+1|=|An+1An+2|,An≠An+1,n∈N*,|BnBn+1|=|Bn+1Bn+2|,Bn≠Bn+1,n∈N*,(P≠Q表示点P与Q不重合)若dn=|AnBn|,Sn为△AnBnBn+1的面积,则( )
A.{Sn}是等差数列 B.{Sn2}是等差数列
C.{dn}是等差数列 D.{dn2}是等差数列
【答案】A
【解析】解:设锐角的顶点为O,|OA1|=a,|OB1|=b,
|AnAn+1|=|An+1An+2|=b,|BnBn+1|=|Bn+1Bn+2|=d,
由于a,b不确定,则{dn}不一定是等差数列,
{dn2}不一定是等差数列,
设△AnBnBn+1的底边BnBn+1上的高为hn,
由三角形的相似可得==,
==,
两式相加可得,==2,
即有hn+hn+2=2hn+1,
由Sn=d•hn,可得Sn+Sn+2=2Sn+1,
即为Sn+2﹣Sn+1=Sn+1﹣Sn,
则数列{Sn}为等差数列.
故选:A.
二.填空题(共7小题)
9.【2016浙江(文)】某几何体的三视图如图所示(单位:cm),则该几何体的表面积是 cm2,体积是 cm3.
【答案】80;40.
【解析】解:根据几何体的三视图,得;
该几何体是下部为长方体,其长和宽都为4,高为2,
表面积为2×4×4+2×42=64cm2,体积为2×42=32cm3;
上部为正方体,其棱长为2,
表面积是6×22=24 cm2,体积为23=8cm3;
所以几何体的表面积为64+24﹣2×22=80cm2,
体积为32+8=40cm3.
10.【2016浙江(文)】已知a∈R,方程a2x2+(a+2)y2+4x+8y+5a=0表示圆,则圆心坐标是 ,半径是 .
【答案】(﹣2,﹣4),5
【解析】解:∵方程a2x2+(a+2)y2+4x+8y+5a=0表示圆,
∴a2=a+2≠0,解得a=﹣1或a=2.
当a=﹣1时,方程化为x2+y2+4x+8y﹣5=0,
配方得(x+2)2+(y+4)2=25,所得圆的圆心坐标为(﹣2,﹣4),半径为5;
当a=2时,方程化为,
此时,方程不表示圆,
11.【2016浙江(文)】已知2cos2x+sin2x=Asin(ωx+φ)+b(A>0),则A= ,b= .
【答案】;1.
【解析】解:∵2cos2x+sin2x=1+cos2x+sin2x
=1+(cos2x+sin2x)+1
=sin(2x+)+1,
∴A=,b=1,
12.【2016浙江(文)】设函数f(x)=x3+3x2+1,已知a≠0,且f(x)﹣f(a)=(x﹣b)(x﹣a)2,x∈R,则实数a= ,b= .
【答案】﹣2;1.
【解析】解:∵f(x)=x3+3x2+1,
∴f(x)﹣f(a)=x3+3x2+1﹣(a3+3a2+1)
=x3+3x2﹣(a3+3a2)
∵(x﹣b)(x﹣a)2=(x﹣b)(x2﹣2ax+a2)=x3﹣(2a+b)x2+(a2+2ab)x﹣a2b,
且f(x)﹣f(a)=(x﹣b)(x﹣a)2,
∴,解得或(舍去),
13.【2016浙江(文)】设双曲线x2﹣=1的左、右焦点分别为F1、F2,若点P在双曲线上,且△F1PF2为锐角三角形,则|PF1|+|PF2|的取值范围是 .
【答案】().
【解析】解:如图,
由双曲线x2﹣=1,得a2=1,b2=3,
∴.
不妨以P在双曲线右支为例,当PF2⊥x轴时,
把x=2代入x2﹣=1,得y=±3,即|PF2|=3,
此时|PF1|=|PF2|+2=5,则|PF1|+|PF2|=8;
由PF1⊥PF2,得,
又|PF1|﹣|PF2|=2,①
两边平方得:,
∴|PF1||PF2|=6,②
联立①②解得:,
此时|PF1|+|PF2|=.
∴使△F1PF2为锐角三角形的|PF1|+|PF2|的取值范围是().
14.【2016浙江(文)】如图,已知平面四边形ABCD,AB=BC=3,CD=1,AD=,∠ADC=90°,沿直线AC将△ACD翻折成△ACD′,直线AC与BD′所成角的余弦的最大值是 .
【答案】
【解析】解:如图所示,取AC的中点O,∵AB=BC=3,∴BO⊥AC,
在Rt△ACD′中,=.
作D′E⊥AC,垂足为E,D′E==.
CO=,CE===,
∴EO=CO﹣CE=.
过点B作BF∥BO,作FE∥BO交BF于点F,则EF⊥AC.连接D′F.∠FBD′为直线AC与BD′所成的角.
则四边形BOEF为矩形,∴BF=EO=.
EF=BO==.
则∠FED′为二面角D′﹣CA﹣B的平面角,设为θ.
则D′F2=+﹣2×cosθ=﹣5cosθ≥,cosθ=1时取等号.
∴D′B的最小值==2.
∴直线AC与BD′所成角的余弦的最大值===.
故答案为:.
15.【2016浙江(文)】已知平面向量,,||=1,||=2,=1,若为平面单位向量,则||+||的最大值是 .
【答案】
【解析】解:||+||=,
其几何意义为在上的投影的绝对值与在上投影的绝对值的和,
当与共线时,取得最大值.
∴=.
三.解答题(共5小题)
16.【2016浙江(文)】在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,已知b+c=2acosB.
(1)证明:A=2B;
(2)若cosB=,求cosC的值.
【解析】(1)证明:∵b+c=2acosB,
∴sinB+sinC=2sinAcosB,
∵sinC=sin(A+B)=sinAcosB+cosAsinB,
∴sinB=sinAcosB﹣cosAsinB=sin(A﹣B),由A,B∈(0,π),
∴0<A﹣B<π,∴B=A﹣B,或B=π﹣(A﹣B),化为A=2B,或A=π(舍去).
∴A=2B.
(II)解:cosB=,∴sinB==.
cosA=cos2B=2cos2B﹣1=,sinA==.
∴cosC=﹣cos(A+B)=﹣cosAcosB+sinAsinB=+×=.
17.【2016浙江(文)】设数列{an}的前n项和为Sn,已知S2=4,an+1=2Sn+1,n∈N*.
(Ⅰ)求通项公式an;
(Ⅱ)求数列{|an﹣n﹣2|}的前n项和.
【解析】解:(Ⅰ)∵S2=4,an+1=2Sn+1,n∈N*.
∴a1+a2=4,a2=2S1+1=2a1+1,
解得a1=1,a2=3,
当n≥2时,an+1=2Sn+1,an=2Sn﹣1+1,
两式相减得an+1﹣an=2(Sn﹣Sn﹣1)=2an,
即an+1=3an,当n=1时,a1=1,a2=3,
满足an+1=3an,
∴=3,则数列{an}是公比q=3的等比数列,
则通项公式an=3n﹣1.
(Ⅱ)an﹣n﹣2=3n﹣1﹣n﹣2,
设bn=|an﹣n﹣2|=|3n﹣1﹣n﹣2|,
则b1=|30﹣1﹣2|=2,b2=|3﹣2﹣2|=1,
当n≥3时,3n﹣1﹣n﹣2>0,
则bn=|an﹣n﹣2|=3n﹣1﹣n﹣2,
此时数列{|an﹣n﹣2|}的前n项和Tn=3+﹣=,
则Tn==.
18.【2016浙江(文)】如图,在三棱台ABC﹣DEF中,平面BCFE⊥平面ABC,∠ACB=90°,BE=EF=FC=1,BC=2,AC=3.
(Ⅰ)求证:BF⊥平面ACFD;
(Ⅱ)求直线BD与平面ACFD所成角的余弦值.
【解析】解:(Ⅰ)证明:延长AD,BE,CF相交于一点K,如图所示:
∵平面BCFE⊥平面ABC,且AC⊥BC;
∴AC⊥平面BCK,BF⊂平面BCK;
∴BF⊥AC;
又EF∥BC,BE=EF=FC=1,BC=2;
∴△BCK为等边三角形,且F为CK的中点;
∴BF⊥CK,且AC∩CK=C;
∴BF⊥平面ACFD;
(Ⅱ)∵BF⊥平面ACFD;
∴∠BDF是直线BD和平面ACFD所成的角;
∵F为CK中点,且DF∥AC;
∴DF为△ACK的中位线,且AC=3;
∴;
又;
∴在Rt△BFD中,,cos;
即直线BD和平面ACFD所成角的余弦值为.
19.【2016浙江(文)】如图,设抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,抛物线上的点A到y轴的距离等于|AF|﹣1,
(Ⅰ)求p的值;
(Ⅱ)若直线AF交抛物线于另一点B,过B与x轴平行的直线和过F与AB垂直的直线交于点N,AN与x轴交于点M,求M的横坐标的取值范围.
【解析】解:(Ⅰ)由题意可得,抛物线上点A到焦点F的距离等于A到直线x=﹣1的距离,
由抛物线定义得,,即p=2;
(Ⅱ)由(Ⅰ)得,抛物线方程为y2=4x,F(1,0),可设(t2,2t),t≠0,t≠±1,
∵AF不垂直y轴,
∴设直线AF:x=sy+1(s≠0),
联立,得y2﹣4sy﹣4=0.
y1y2=﹣4,
∴B(),
又直线AB的斜率为,故直线FN的斜率为,
从而得FN:,直线BN:y=﹣,
则N(),
设M(m,0),由A、M、N三点共线,得,
于是m==,得m<0或m>2.
经检验,m<0或m>2满足题意.
∴点M的横坐标的取值范围为(﹣∞,0)∪(2,+∞).
20.【2016浙江(文)】设函数f(x)=x3+,x∈[0,1],证明:
(Ⅰ)f(x)≥1﹣x+x2
(Ⅱ)<f(x)≤.
【解析】解:(Ⅰ)证明:因为f(x)=x3+,x∈[0,1],
且1﹣x+x2﹣x3==,
所以≤,
所以1﹣x+x2﹣x3≤,
即f(x)≥1﹣x+x2;
(Ⅱ)证明:因为0≤x≤1,所以x3≤x,
所以f(x)=x3+≤x+=x+﹣+=+≤;
由(Ⅰ)得,f(x)≥1﹣x+x2=+≥,
且f()=+=>,
所以f(x)>;
综上,<f(x)≤.
绝密★启封前
2016年浙江省高考数学试卷(文科)
一、选择题(本大题8小题,每题5分,共40分)
1.已知全集U={1,2,3,4,5,6},集合P={1,3,5},Q={1,2,4},则(∁UP)∪Q=( )
A.{1} B.{3,5} C.{1,2,4,6} D.{1,2,3,4,5}
2.已知互相垂直的平面α,β交于直线l,若直线m,n满足m∥α,n⊥β,则( )
A.m∥l B.m∥n C.n⊥l D.m⊥n
3.函数y=sinx2的图象是( )
A. B.
C. D.
4.若平面区域,夹在两条斜率为1的平行直线之间,则这两条平行直线间的距离的最小值是( )
A. B. C. D.
5.已知a,b>0且a≠1,b≠1,若logab>1,则( )
A.(a﹣1)(b﹣1)<0 B.(a﹣1)(a﹣b)>0
C.(b﹣1)(b﹣a)<0 D.(b﹣1)(b﹣a)>0
6.已知函数f(x)=x2+bx,则“b<0”是“f(f(x))的最小值与f(x)的最小值相等”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
7.已知函数f(x)满足:f(x)≥|x|且f(x)≥2x,x∈R.( )
A.若f(a)≤|b|,则a≤b B.若f(a)≤2b,则a≤b
C.若f(a)≥|b|,则a≥b D.若f(a)≥2b,则a≥b
8. 如图,点列{An}、{Bn}分别在某锐角的两边上,且|AnAn+1|=|An+1An+2|,An≠An+1,
n∈N*,|BnBn+1|=|Bn+1Bn+2|,Bn≠Bn+1,n∈N*,(P≠Q表示点P与Q不重合)若dn=|AnBn|,Sn为△AnBnBn+1的面积,则( )
A.{Sn}是等差数列 B.{Sn2}是等差数列 C.{dn}是等差数列 D.{dn2}是等差数列
二、填空题(本大题7小题,9、10、11、12每题6分,13、14、15每题4分,共36分)
9.某几何体的三视图如图所示(单位:cm),则该几何体的表面积是 cm2,体积是 cm3.
10.已知a∈R,方程a2x2+(a+2)y2+4x+8y+5a=0表示圆,则圆心坐标是 ,半径是 .
11.已知2cos2x+sin2x=Asin(ωx+φ)+b(A>0),则A= ,b= .
12. 设函数f(x)=x3+3x2+1,已知a≠0,且f(x)﹣f(a)=(x﹣b)(x﹣a)2,x∈R,则实数a= ,b= .
13.设双曲线x2﹣=1的左、右焦点分别为F1、F2,若点P在双曲线上,且△F1PF2为锐角三角形,则|PF1|+|PF2|的取值范围是 .
14.如图,已知平面四边形ABCD,AB=BC=3,CD=1,AD=,∠ADC=90°,沿直线AC将△ACD翻折成△ACD′,直线AC与BD′所成角的余弦的最大值是 .
15.已知平面向量,,||=1,||=2,=1,若为平面单位向量,则||+||的最大值是 .
三、解答题(本大题5小题,共74分)
16.(14分)在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,已知b+c=2acosB.
(1)证明:A=2B;
(2)若cosB=,求cosC的值.
17.(15分)设数列{an}的前n项和为Sn,已知S2=4,an+1=2Sn+1,n∈N*.
(Ⅰ)求通项公式an;
(Ⅱ)求数列{|an﹣n﹣2|}的前n项和.
18.(15分)如图,在三棱台ABC﹣DEF中,平面BCFE⊥平面ABC,∠ACB=90°,BE=EF=FC=1,BC=2,AC=3.
(Ⅰ)求证:BF⊥平面ACFD;
(Ⅱ)求直线BD与平面ACFD所成角的余弦值.
19.(15分)如图,设抛物线y2=2px(p>0)的焦点为F,抛物线上的点A到y轴的距离等于|AF|﹣1,
(Ⅰ)求p的值;
(Ⅱ)若直线AF交抛物线于另一点B,过B与x轴平行的直线和过F与AB垂直的直线交于点N,AN与x轴交于点M,求M的横坐标的取值范围.
20.(15分)设函数f(x)=x3+,x∈[0,1],证明:
(Ⅰ)f(x)≥1﹣x+x2
(Ⅱ)<f(x)≤.
2016年浙江省高考数学试卷(文科)
一、选择题
1.【解答】解:∁UP={2,4,6},(∁UP)∪Q={2,4,6}∪{1,2,4}={1,2,4,6}.
故选C.
2.【解答】解:∵互相垂直的平面α,β交于直线l,直线m,n满足m∥α,
∴m∥β或m⊂β或m⊥β,l⊂β,∵n⊥β,∴n⊥l.
故选:C.
3.【解答】解:∵sin(﹣x)2=sinx2,
∴函数y=sinx2是偶函数,即函数的图象关于y轴对称,排除A,C;
由y=sinx2=0,则x2=kπ,k≥0,则x=±,k≥0,故函数有无穷多个零点,排除B,
故选:D
4.【解答】解:作出平面区域如图所示:
∴当直线y=x+b分别经过A,B时,平行线间的距离相等.
联立方程组,解得A(2,1),
联立方程组,解得B(1,2).
两条平行线分别为y=x﹣1,y=x+1,即x﹣y﹣1=0,x﹣y+1=0.
∴平行线间的距离为d==,
故选:B.
5. 【解答】解:若a>1,则由logab>1得logab>logaa,即b>a>1,
此时b﹣a>0,b>1,即(b﹣1)(b﹣a)>0,
若0<a<1,则由logab>1得logab>logaa,即b<a<1,
此时b﹣a<0,b<1,即(b﹣1)(b﹣a)>0,
综上(b﹣1)(b﹣a)>0,
故选:D.
6.【解答】解:f(x)的对称轴为x=﹣,fmin(x)=﹣.
(1)若b<0,则﹣>﹣,
∴当f(x)=﹣时,f(f(x))取得最小值f(﹣)=﹣,
即f(f(x))的最小值与f(x)的最小值相等.
∴“b<0”是“f(f(x))的最小值与f(x)的最小值相等”的充分条件.
(2)若f(f(x))的最小值与f(x)的最小值相等,
则fmin(x)≤﹣,即﹣≤﹣,解得b≤0或b≥2.
∴“b<0”不是“f(f(x))的最小值与f(x)的最小值相等”的必要条件.
故选A.
7.【解答】解:A.若f(a)≤|b|,则由条件f(x)≥|x|得f(a)≥|a|,
即|a|≤|b|,则a≤b不一定成立,故A错误,
B.若f(a)≤2b,则由条件知f(x)≥2x,即f(a)≥2a,则2a≤f(a)≤2b,
则a≤b,故B正确,
C.若f(a)≥|b|,则由条件f(x)≥|x|得f(a)≥|a|,则|a|≥|b|不一定成立,故C错误,
D.若f(a)≥2b,则由条件f(x)≥2x,得f(a)≥2a,则2a≥2b,不一定成立,即a≥b不一定成立,故D错误,
故选:B
8.【解答】解:设锐角的顶点为O,|OA1|=a,|OB1|=c,
|AnAn+1|=|An+1An+2|=b,|BnBn+1|=|Bn+1Bn+2|=d,
由于a,c不确定,则{dn}不一定是等差数列,{dn2}不一定是等差数列,
设△AnBnBn+1的底边BnBn+1上的高为hn,
由三角形的相似可得==,
==,两式相加可得,==2,
即有hn+hn+2=2hn+1,由Sn=d•hn,可得Sn+Sn+2=2Sn+1,
即为Sn+2﹣Sn+1=Sn+1﹣Sn,
则数列{Sn}为等差数列.
故选:A.
二、填空题
9.【解答】解:根据几何体的三视图,得;
该几何体是下部为长方体,其长和宽都为4,高为2,
表面积为2×4×4+2×42=64cm2,体积为2×42=32cm3;
上部为正方体,其棱长为2,表面积是6×22=24 cm2,体积为23=8cm3;
所以几何体的表面积为64+24﹣2×22=80cm2,体积为32+8=40cm3.
故答案为:80;40.
10.【解答】解:∵方程a2x2+(a+2)y2+4x+8y+5a=0表示圆,
∴a2=a+2≠0,解得a=﹣1或a=2.
当a=﹣1时,方程化为x2+y2+4x+8y﹣5=0,
配方得(x+2)2+(y+4)2=25,所得圆的圆心坐标为(﹣2,﹣4),半径为5;
当a=2时,方程化为,
此时,方程不表示圆,
故答案为:(﹣2,﹣4),5.
11.【解答】解:∵2cos2x+sin2x=1+cos2x+sin2x=1+(cos2x+sin2x)+1
=sin(2x+)+1,∴A=,b=1,
故答案为:;1.
12.【解答】解:∵f(x)=x3+3x2+1,
∴f(x)﹣f(a)=x3+3x2+1﹣(a3+3a2+1)=x3+3x2﹣(a3+3a2)
∵(x﹣b)(x﹣a)2=(x﹣b)(x2﹣2ax+a2)=x3﹣(2a+b)x2+(a2+2ab)x﹣a2b,
且f(x)﹣f(a)=(x﹣b)(x﹣a)2,
∴,解得或(舍去),
故答案为:﹣2;1.
13.【解答】解:如图,由双曲线x2﹣=1,得a2=1,b2=3,∴.
不妨以P在双曲线右支为例,当PF2⊥x轴时,
把x=2代入x2﹣=1,得y=±3,即|PF2|=3,
此时|PF1|=|PF2|+2=5,则|PF1|+|PF2|=8;
由PF1⊥PF2,得,
又|PF1|﹣|PF2|=2,① 两边平方得:,
∴|PF1||PF2|=6,② 联立①②解得:,
此时|PF1|+|PF2|=.
∴使△F1PF2为锐角三角形的|PF1|+|PF2|的取值范围是().故答案为:().
14.【解答】解:如图所示,取AC的中点O,∵AB=BC=3,∴BO⊥AC,
在Rt△ACD′中,=.作D′E⊥AC,垂足为E,D′E==.
CO=,CE===,∴EO=CO﹣CE=.
过点B作BF∥AC,作FE∥BO交BF于点F,则EF⊥AC.连接D′F.∠FBD′为直线AC与BD′所成的角.
则四边形BOEF为矩形,∴BF=EO=.EF=BO==.
则∠FED′为二面角D′﹣CA﹣B的平面角,设为θ.
则D′F2=+﹣2×cosθ=﹣5cosθ≥,cosθ=1时取等号.
∴D′B的最小值==2.
∴直线AC与BD′所成角的余弦的最大值===.故答案为:.
15.【解答】解:||+||=,
其几何意义为在上的投影的绝对值与在上投影的绝对值的和,
当与共线时,取得最大值.
∴=. 故答案为:.
三、解答题
16.【解答】(1)证明:∵b+c=2acosB,∴sinB+sinC=2sinAcosB,
∵sinC=sin(A+B)=sinAcosB+cosAsinB,
∴sinB=sinAcosB﹣cosAsinB=sin(A﹣B),由A,B∈(0,π),
∴0<A﹣B<π,∴B=A﹣B,或B=π﹣(A﹣B),化为A=2B,或A=π(舍去).
∴A=2B.
(II)解:cosB=,∴sinB==.
cosA=cos2B=2cos2B﹣1=,sinA==.
∴cosC=﹣cos(A+B)=﹣cosAcosB+sinAsinB=+×=.
17.【解答】解:(Ⅰ)∵S2=4,an+1=2Sn+1,n∈N*.
∴a1+a2=4,a2=2S1+1=2a1+1, 解得a1=1,a2=3,
当n≥2时,an+1=2Sn+1,an=2Sn﹣1+1, 两式相减得an+1﹣an=2(Sn﹣Sn﹣1)=2an,
即an+1=3an,当n=1时,a1=1,a2=3, 满足an+1=3an,
∴=3,则数列{an}是公比q=3的等比数列, 则通项公式an=3n﹣1.
(Ⅱ)an﹣n﹣2=3n﹣1﹣n﹣2,
设bn=|an﹣n﹣2|=|3n﹣1﹣n﹣2|,
则b1=|30﹣1﹣2|=2,b2=|3﹣2﹣2|=1,
当n≥3时,3n﹣1﹣n﹣2>0,
则bn=|an﹣n﹣2|=3n﹣1﹣n﹣2,
此时数列{|an﹣n﹣2|}的前n项和
Tn=3+﹣ = ,
则Tn==.
18.【解答】解:(Ⅰ)证明:延长AD,BE,CF相交于一点K,如图所示:
∵平面BCFE⊥平面ABC,且AC⊥BC;
∴AC⊥平面BCK,BF⊂平面BCK; ∴BF⊥AC;
又EF∥BC,BE=EF=FC=1,BC=2;
∴△BCK为等边三角形,且F为CK的中点;
∴BF⊥CK,且AC∩CK=C; ∴BF⊥平面ACFD;
(Ⅱ)∵BF⊥平面ACFD;
∴∠BDF是直线BD和平面ACFD所成的角;
∵F为CK中点,且DF∥AC;
∴DF为△ACK的中位线,且AC=3;∴;
又;
∴在Rt△BFD中,,cos;
即直线BD和平面ACFD所成角的余弦值为.
19.【解答】解:(Ⅰ)由题意可得,抛物线上点A到焦点F的距离等于A到直线x=﹣1的距离, 由抛物线定义得,,即p=2;
(Ⅱ)由(Ⅰ)得,抛物线方程为y2=4x,F(1,0),可设(t2,2t),t≠0,t≠±1,
∵AF不垂直y轴, ∴设直线AF:x=sy+1(s≠0),
联立,得y2﹣4sy﹣4=0. y1y2=﹣4, ∴B(),
又直线AB的斜率为,故直线FN的斜率为,
从而得FN:,直线BN:y=﹣, 则N(),
设M(m,0),由A、M、N三点共线,得,
于是m==,得m<0或m>2.
经检验,m<0或m>2满足题意.
∴点M的横坐标的取值范围为(﹣∞,0)∪(2,+∞).
20.【解答】解:(Ⅰ)证明:因为f(x)=x3+,x∈[0,1],
且1﹣x+x2﹣x3==,所以≤,
所以1﹣x+x2﹣x3≤,即f(x)≥1﹣x+x2;
(Ⅱ)证明:因为0≤x≤1,所以x3≤x,
所以f(x)=x3+≤x+=x+﹣+=+≤;
由(Ⅰ)得,f(x)≥1﹣x+x2=+≥,
且f()=+=>,所以f(x)>;
综上,<f(x)≤.