文档内容
高二数学试卷 A(二)
一、选择题:本题共8小题,每小题5分,共40分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符
合题目要求的。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 C A D A B A C B
【解析】
1.根根据空间中点的坐标确定方法知,
空间中点a=(3,2,1)在坐标平面Oxy上的投影坐标,竖坐标为0,横坐标与纵坐标不变,
所以空间向量a=(3,2,1)在坐标平面Oxy上的投影坐标是(3,2,0).故选C.
2.方程x2+y2+kx+(k-2)y+5=0表示圆的方程,
则D2+E2-4F=k2+(k-2)2-4×5=2k2-4k-16>0,解得k<-2或k>4,
所以”k>4”是“方程x2+y2+kx+(k-2)y+5=0表示圆的方程”充分不必要条件.故选A.
3.连接BC,如右图所示,
1
→ → → →
因为CA=2CM=2(BM-BC),
1
→ 1 → → 1 → → →
BM= (BA+BC)= (BA+BC+BB),
2 1 2 1
→ → → →
所以BC=2BM-BA-BB,
1
→ → → →
所以CA=-2BM+2BA-2BB=2a+2b-2c.故选D.
1 1
{x-2y+4=0 {x=0
4.联立直线l,l的方程 ,得 ,所以点P坐标为(0,2),
1 2
x+y-2=0 y=2
由已知可设直线l的方程为4x+3y+m=0,代入点P坐标,可得4×0+3×2+m=0,
所以m=-6,直线l的方程为4x+3y-6=0.故选A.
5.由x2+y2-4x+6y-12=0,得(x-2)2+(y+3)2=25,所以圆心为C(2,-3),半径r=5,
|4×2-3×(-3)-2|
圆心C到直线l的距离d= =3,所以|AB|=2槡r2-d2=8,
槡42+(-3)2
所以△ABC的周长为2r+|AB|=18.故选B.
→ → → → → → → → → → → → → → →
6.∵CD=CA+AB+DB,∴CD2=(CA+AB+BD)2=CA2+AB2+BD2+2CA·AB+2CA·BD+
→ →
2AB·BD=36+16+64+2×6×8×cos120°=68.∴CD的长为2槡17.故选A.
参考答案 第 9页 (共16页)7.由题意可得直线l的方程为y=-x+a,即x+y-a=0,
|a|
可得圆心到直线l的距离d= ,由圆的方程可得圆的半径r=2,
槡2
要使恰有4个点到l的距离为1,则圆心到直线的距离d<1,
|a|
所以 <1,所以a∈(-槡2,槡2),故选C.
槡2
8.两条动直线x+my=0和mx-y-4m+4=0交于点P,
消去m可得P的轨迹方程:x2+y2-4x-4y=0,
即(x-2)2+(y-2)2=8,不包含(4,0)点,
设圆心为D(2,2),半径为R=2槡2,
圆C:(x+2)2+(y+2)2=3上两点E,F间的距离为2槡2,
圆的半径为槡3,圆心C(-2,-2),点Q是线段EF的中点,
所以|CQ|=1,所以点Q的轨迹是以C(-2,-2)为圆心,1为半径的圆,
|PQ|的最小值为:|CD|-R-r=槡(2+2)2+(2+2)2-2槡2-1=2槡2-1.故选B.
二、选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目要
求,全部选对得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分。
题号 9 10 11
答案 BC ACD BCD
【解析】
9.对于A,过点(-2,-1)且斜率为 -槡3的直线的点斜式方程为 y+1=-槡3(x+2),故 A
错误;
槡3
对于B,直线槡3x-3y-1=0的斜率为 ,一个方向向量为(槡3,1),故B正确;
3
对于C,因为点A(5,-2)和点B(m,n)关于直线x-y+1=0对称,
n+2
·1=-1
m-5 {m=-3
所以 ,解得 ,故m+n=3,C正确;
5+m
-
n-2
+1=0
n=6
2 2
x y
对于D,设直线l的方程为 + =1(a>0,b>0),因为直线l过点P(1,3),
a b
参考答案 第 10页 (共16页)1 3 1 3 3 1 1
所以 + =1,所以1= + ≥2槡,所以ab≥12,所以S = ab≥ ×12=6,
a b a b ab △OAB 2 2
1
=
3
a b {a=2
当且仅当 ,即 时,△OAB面积取到最小值为6,故D错误.故选BC.
1
+
3
=1
b=6
a b
10.对于A:根据三角不等式|a|-|b|<|a+b|与向量a,b共线不能建立任何关系,故A错误;
→ → → → → → → → → → → → →
对于B:AB·CD+BC·AD+CA·BD=AB·CD+BC·(AB+BD)+CA·BD
→ → → → → → → → → → → → → →
=AB·CD+BC·AB+BC·BD+CA·BD=AB·(BC+CD)+BD·(BC+CA)
→ → → → → → →
=AB·BD+BD·BA=BD·(AB+BA)=0,故B正确;
→ → 1
对于C:在棱长为1的正四面体ABCD中,故AB·BC=1·1·cos120°=- ,故C错误;
2
对于D:设A,B,C三点不共线,O为平面ABC外一点,
→ 1→ 2→ → 1 2
若OP= OA+ OB+OC,满足 + +1≠1,则P,A,B,C四点不共面,故D错误.
3 3 3 3
故选ACD.
11.A选项,圆C:(x-1)2+y2=1的圆心为(1,0),半径为1,
|1+0-3|
则圆心(1,0)到l:x+y-3=0的距离为d= =槡2>1,
槡1+1
故直线l与圆C相离,A错误;
B选项,设与直线l平行的直线方程为x+y+c=0,
|1+0+c|
则圆心(1,0)到l:x+y+c=0的距离为d′= ,
槡1+1
因为d′2+(
槡2
)2=12,解得d′=
槡2
,故
|1+0+c|
=
槡2
,解得c=0或c=-2,
2 2 槡1+1 2
故与直线l平行且截圆C的弦长为的直线为x+y=0或x+y-2=0,B正确;
C选项,因为圆C的圆心C(1,0),半径r=1,将P(-2,5),C(1,0)代入切点弦方程,
可得(-2-1)(x-1)+(5-0)(y-0)=12,
化简得-3x+3+5y=1,即3x-5y-2=0,C正确;
1
D选项,由题意可知,PC与AB互相垂直,且四边形PACB的面积为 |PC|·|AB|,
2
故要想|PC|·|AB|取得最小值,则只需四边形PACB的面积最小,
参考答案 第 11页 (共16页)因为四边形PACB的面积等于△PAC面积的2倍,故只需△PAC的面积最小,
1 1 1
因为S = |PA|·|AC|= |PA|= 槡|PC|2-1,
△PAC 2 2 2
其中|PC|的最小值为圆心C(1,0)到l:x+y-3=0的距离为槡2,
1
故四边形PACB的面积最小值为2× 槡(槡2)2-1=1,则|PC|·|AB|最小值为2,D正确.
2
故选BCD.
三、填空题:本题共3个小题,每小题5分,共15分。
12.(-2,-1,2)或(2,1,-2) 13.x2+y2+28x-15y=0 14.(-∞,-27]
【解析】
→ → →
12.b-a=AC-AB=BC=(-2,-1,2),由于c∥(b-a),
所以c=x(-2,-1,2)=(-2x,-x,2x),所以|c|=槡4x2+x2+4x2=3|x|=3,x=±1,
所以c为(-2,-1,2)或(2,1,-2).故答案为(-2,-1,2)或(2,1,-2).
13.设所求圆的方程为x2+y2-2x-15+λ(2x-y+1)=0,
因为所求圆过原点(0,0),所以-15+λ=0,解得λ=15,
将λ=15代入,可得所求圆的方程为x2+y2+28x-15y=0.
14.由已知可得P(x,y)所在的圆的方程为(x-3)2+(y-2)2=4,
|3x+4y+a| |3x+4y-6|
设z=|3x+4y+a|+|6-3x-4y|=5( + ),
槡32+42 槡32+42
故z可看作点P到直线m:3x+4y+a=0与直线l:3x+4y-6=0距离
之和的5倍,
因为|3x+4y+a|+|6-3x-4y|的取值与x,y无关,且m∥l,
即与P点在圆上的位置无关,∴圆在两平行线m,l之间,
∴P与m,l的距离之和为m,l之间的距离,
|3×3+4×2-6| 11
∵圆心(3,2)到直线l的距离为 = ,
槡32+42 5
{|a-(-6)| 11
≥ +2
∴
槡32+42 5
,解得a≤-27.故答案为(-∞,-27].
a<-6
参考答案 第 12页 (共16页)四、解答题:本题共5小题,共77分,解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤。
15.(本小题满分13分)
(1)解:∵a=(-2,-1,2),b=(-1,1,2),
∴a-2b=(-2,-1,2)-2(-1,1,2)=(0,-3,-2),
∴|a-2b|=槡9+4=槡13;
(2)解:∵|c|=2槡2,∴槡x2+22+22=2槡2,解得x=0,∴c=(0,2,2),
∵ka+b=(-2k-1,1-k,2k+2),且向量ka+b与c垂直,
∴(ka+b)·c=0,即2-2k+4k+4=2k+6=0,∴k=-3,
所以实数x和k的值分别为0和-3;
1 1
(3)证明:当x=- 时,c=(- ,2,2),
2 2
1
设c=λa+μb(λ,μ∈R),则(- ,2,2)=λ(-2,-1,2)+μ(-1,1,2),
2
1
-
2
=-2λ-μ { λ=- 1
2
1 3
则 ,解得 ,即c=- a+ b,
2=μ-λ 3 2 2
μ=
2=2λ+2μ 2
∴向量c与向量a,b共面.
16.(本小题满分15分)
解:(1)由于边AC上的高BH所在直线方程为x-y+6=0,
所以设直线AC的方程为x+y+c=0,
因为点A(3,3)满足直线AC的方程,代入得c=-6,
故直线AC的方程为x+y-6=0;
(2)由于点C既满足直线5x-3y-14=0的方程,又满足x+y-6=0的方程,
{5x-3y-14=0 {x=4
故 ,解得 ,故C(4,2),
x+y-6=0 y=2
设B(a,b),由于点B满足直线x-y+6=0,故a-b+6=0;
a+3b+3
设AB的中点坐标为( , ),满足5x-3y-14=0,
2 2
a+3 b+3
故5× -3× -14=0,整理得5a-3b-22=0,
2 2
{a-b+6=0 {a=20
所以 ,解得 ,故B(20,26);
5a-3b-22=0 b=26
参考答案 第 13页 (共16页)|20+26-6|
故点B(20,26)到直线x+y-6=0的距离d= =20槡2,|AC|=槡2,
槡2
1
故S = ×槡2×20槡2=20.
△ABC 2
17.(本小题满分15分)
(1)证明:AD=AE=1,∠BAD=90°,
故△ADE为等腰直角三角形,DE=槡2,∠ADE=45°,
π
故∠CDE=45°,在△CDE中,CE2=DE2+CD2-2DE·DCcos =2+4-4=2,CE=槡2,
4
故CE2+DE2=CD2,DE⊥CE,平面ADE⊥平面BCDE,平面ADE∩平面BCDE=DE,
CE平面BCDE,故CE⊥平面ADE,AD平面ADE,故CE⊥AD,
又AD⊥AE,CE∩AE=E,CE,AE平面ACE,故AD⊥平面ACE,
又AP平面ACE,故AD⊥AP;
(2)解:存在,EP=1,理由如下:
如图,以点E为坐标原点,以ED,EC所在的直线分别为x轴、y轴,
以过点E垂直于平面BCDE的直线为z轴,建立如图所示的空间直角坐标系,
槡2 槡2 → 槡2 槡2
E(0,0,0),A( ,0, ),则EA=( ,0, ),∵D(槡2,0,0),C(0,槡2,0),
2 2 2 2
→ →
∴DC=(-槡2,槡2,0),∴EB=(-槡2,-槡2,0),
设EP=t,0≤t≤槡2,
→ 槡2 槡2
则P(0,t,0),AP=(- ,t,- ),
2 2
设平面ABE的法向量为m=(x,y,z),
→ {槡2 槡2
{m·EA=0 x+ z=0
2 2
则 , ,
→
m·EB=0
-槡2x+槡2y=0
令x=1,则y=1,z=-1,m=(1,1,-1),
设直线AP与平面ABE所成的角为θ,
→
→ |AP·m| |t| 槡6
则sinθ=|cos?AP,m?|=→ = = ,解得t=1,t=-1(舍),
|AP|·|m| 槡1+t2·槡3 6
槡6
故存在点P使得直线AP与平面ABE所成角的正弦值为 ,则EP=1.
6
参考答案 第 14页 (共16页)18.(本小题满分17分)
解:(1)证明:在直三棱柱ABCABC中,
1 1 1
BB⊥平面ABC,AB平面ABC,所以BB⊥AB,
1 1
又BF⊥AB,BB∩BF=B,BB平面BCCB,
1 1 1 1
BF平面BCCB,
1 1
所以AB⊥平面BCCB,所以BA,BC,BB两两垂直,
1 1 1
以B为坐标原点,
分别以BA,BC,BB所在直线分别为x轴、y轴、z轴,
1
建立空间直角坐标系,如图所示:
则B(0,0,0),A(2,0,0),A(2,0,2),B(0,0,2),E(1,1,0),F(0,2,1),
1 1
→ → → → → → →
所以BF=(0,2,1),EA(1,-1,2),EB=(-1,-1,2),所以BF·EA=0,BF·EB=0,
1 1 1 1
所以BF⊥EA,BF⊥EB,又EA∩EB=E,EA,EB平面EAB,所以BF⊥平面EAB;
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
(2)设D(a,0,2),(0≤a≤2),设平面DEF的法向量为(x,y,z),
→ →
因为EF=(-1,1,1),DE=(1-a,1,-2),
→
{m·EF=0{ -x+y+z=0
所以 , ,令z=2-a,则m=(3,1+a,2-a),
→
m·DE=0 (1-a)x+y-2z=0
→
又平面BBCC的一个法向量为BA=(2,0,0),
1 1
设平面BBCC与平面DEF所夹角为θ,
1 1
→
|m·BA| 6 3 3
则cosθ= → = = = ,
|m·BA| 槡9+(a+1)2+(2-a)2×2 槡2a2-2a+14
槡2(a-
1
)2+
27
2 2
1 1 27
当a= 时,槡2(a- )2+ 取得最小值,cosθ取最大值,θ最小,
2 2 2
1
此时BD= <AB,符合题意,
1 2 1
1
所以当BD= 时,平面BBCC与平面DFE所成的夹角最小.
1 2 1 1
19.(本小题满分17分)
解:(1)设动点N坐标为(x,y),则|FN|=槡(x-4)2+y2,|FN|=槡(x-1)2+y2,
1 2
又知|FN|=2|FN|,则槡(x-4)2+y2=2槡(x-1)2+y2,得x2+y2=4,
1 2
故动点N的方程为x2+y2=4;
参考答案 第 15页 (共16页)(2)当l的斜率存在为k时,设l的方程为:y=k(x-2)+3,
|-2k+3| 5
因为l与圆相切,所以d= =2,得k= ,
槡k2+1 12
所以5x-12y+26=0为l的方程,
当l的斜率不存在时,此时l的方程为x=2,圆心(0,0)到直线x=2的距离为2,
所以圆心(0,0)到直线x=2的距离等于半径,满足要求,所以x=2为l的方程,
综上,l的方程为x=2或5x-12y+26=0;
(3)当直线AB的斜率不存在时,直线AB的方程为x=0,
所以|AB|=4,直线CD的方程为y=1,点E的坐标为(2,1),
1
所以△ABE的面积S= ×4×2=4;
2
当直线AB的斜率存在时,设直线AB的方程为y=k′x+1,
当k′=0时,直线AB的方程为y=1,直线CD的方程为x=0,
直线x=0与圆M:(x-2)2+(y-1)2=1不相交,此时△ABE不存在,舍去;
1
当k′≠0时,直线CD:y=- x+1,∵CD与圆M相交,
k′
2
- +1-1
k′
∴ <1,得k′2>3,
1
1+
槡 k′2
1 |AB| 1
∵O到AB的距离为 ,∴( )2+( )2=4,
槡k′2+1 2 槡k′2+1
4k′2+3
∴|AB|=2 ,
槡 k′2+1
因为ME⊥CD,AB⊥CD,所以AB∥ME,
|2k′|
所以E点到直线AB的距离即M点到直线AB的距离d′= ,
槡1+k′2
1 (4k′2+3)k′2
所以△ABE的面积S=
2
|AB|d′=2
槡 (k′2+1)2
,
4t2-5t+1 1 5 9
令t=k′2+1,则t>4,所以S=2
槡 t2
=2槡(
t
-
2
)2-
4
,
1 1 3槡5
因为t>4,所以0< < ,所以S∈( ,4),
t 4 2
3槡5
综上可得,△ABE的面积的取值范围是( ,4].
2
参考答案 第 16页 (共16页)