文档文本内容
1.在 中,角 所对的边分别为 ,已知 .
(1)求 ;
(2)求 ;
(3)求 的值.
2.在 中,角 , , 所对的边分别是 , , ,已知 .
(1)求角 的大小;
(2)若 , ,求 的值.
3.在 中,角 、 、 的对边分别为 , , ,已知 , , 是边
上的点,
(1)若 且 ,求 的长;
(2)若 , ,求 的值.
4.在△ 中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若 ,△ 的面积
为 .
(1)求 ;
(2)若 ,求 ;(3)求 的值.
5.已知四棱柱 中,底面 为梯形, , 平面 ,
,其中 . 是 的中点, 是 的中点.
(1)求证 平面 ;
(2)求平面 与平面 的夹角余弦值;
(3)求点 到平面 的距离.
6.如图,在直三棱柱 中, 为 的中点,
点 分别在棱 和棱 上,且 .(1)求证: 平面 ;
(2)求平面 与平面 夹角的余弦值;
(3)求点 到平面 的距离.
7.如图,四棱柱 中,侧棱 底面 ,
,四棱柱 的体积为36.
(1)证明: 平面 ;
(2)求平面 与平面 的夹角的余弦值;
(3)求点 到平面 的距离.
8.如图所示,在四棱锥 中,底面 为矩形,侧面 为正三角形,且
分别为 的中点, 在线段 上,且 .
(1)求证: 平面 ;
(2)当 时,求平面 与平面 的夹角的余弦值.9.已知椭圆 椭圆的离心率 .左顶点为 ,下顶点为 是线
段 的中点,其中 .
(1)求椭圆方程.
(2)过点 的动直线与椭圆有两个交点 .在 轴上是否存在点 使得 .
若存在求出这个 点纵坐标的取值范围,若不存在请说明理由.
10.已知 , 分别是椭圆 的左右顶点.椭圆长轴长为6,离心率为
. 为坐标原点,过点 ,且与坐标轴不垂直的直线 交椭圆 于 、 两个不同
的点.
(1)求椭圆 的标准方程;
(2)当直线 的斜率为正时,设直线 、 分别交 轴于点 ,记 ,
,求 的取值范围.
11.已知椭圆C: 的离心率为 ,四个顶点所围成菱形的面积为
.
(1)求椭圆的方程;
(2)若A、B两点在椭圆C上,坐标原点为O,且满足 ,(i)求 的取值范围;
(ii)求 的面积.
12.已知椭圆 的离心率为 ,以短轴端点和焦点为顶点的四边形
的周长为 .
(1)求椭圆 的方程;
(2)过点 的直线 与椭圆 相交于两点 , ,设点 关于坐标原点 的对
称点为 ,若点 恒在以 为直径的圆内部,求实数 的取值范围.
13.已知数列 是公比大于0的等比数列.其前 项和为 .若 .
(1)求数列 前 项和 ;
(2)设 , .
(ⅰ)当 时,求证: ;
(ⅱ)求 .
14.已知等差数列 前 项和为 ( ),数列 是等比数列, , ,
, .(1)求数列 和 的通项公式;
(2)若 ,设数列 的前 项和为 ,求 .
15.已知等差数列 的前n项和为 , , ,数列 满足: ,
.
(1)证明: 是等比数列;
(2)证明: ;
(3)设数列 满足: .证明: .
16.已知 是各项均为正数的等比数列,其前n项和为 , ,且 , ,
成等差数列.
(1)求数列 的通项公式;
(2)设 ,求数列 的前 项和 ;
(3)设 , ,证明: .17.设函数 .
(1)求 图象上点 处的切线方程;
(2)若 在 时恒成立,求 的值;
(3)若 ,证明 .
18.已知函数 .
(1)求函数 在点 处的切线方程;
(2)求函数 的最小值;
(3)函数 ,证明: .
19.已知函数 .
(1)当 时,讨论函数 的单调性.
(2)若 有两个极值点 .
①求实数 的取值范围;
②求证: .
20.已知函数 .(1)若函数 为增函数,求 的取值范围;
(2)已知 .
(i)证明: ;
(ii)若 ,证明: .参考答案:
1.(1)
(2)
(3)
【分析】(1) ,利用余弦定理即可得到方程,解出即可;
(2)法一:求出 ,再利用正弦定理即可;法二:利用余弦定理求出 ,则得到
;
(3)法一:根据大边对大角确定 为锐角,则得到 ,再利用二倍角公式和两角差的
余弦公式即可;法二:直接利用二倍角公式和两角差的余弦公式即可.
【详解】(1)设 , ,则根据余弦定理得 ,
即 ,解得 (负舍);
则 .
(2)法一:因为 为三角形内角,所以 ,
再根据正弦定理得 ,即 ,解得 ,
法二:由余弦定理得 ,
因为 ,则
(3)法一:因为 ,且 ,所以 ,
由(2)法一知 ,因为 ,则 ,所以 ,
则 ,
.
法二: ,
则 ,
因为 为三角形内角,所以 ,
所以
2.(1) ;
(2)
【分析】(1)利用正弦定理以及两角差的余弦公式进行化简求解;(2)由余弦定理得
,由正弦定理得 ,即得 的值.
【详解】(1)因为 ,根据正弦定理可得
在 中, ,所以有 ,
则有 ,即 ,又 ,所以 .
(2)根据余弦定理, ,所以 .
根据正弦定理, ,则有 ,
所以 .
3.(1)
(2)
【分析】(1)设 ( ),在 、 分别利用余弦定理,即可得到方程
组,解得即可;
(2)由正弦定理求出 ,即可求出 ,再求出 ,最后根据
利用两角和的余弦公式计算可得.
【详解】(1)依题意设 ( ),则 ,
在 中由余弦定理 ,
即 ①,
在 中由余弦定理 ,
即 ②,
由①②解得 或 (舍去),
所以 .(2)由正弦定理 ,即 ,解得 ,
又 ,所以 ,所以 ,
又 ,所以 ,
所以
.
4.(1)
(2)
(3)
【分析】(1)利用余弦定理和三角形面积公式求解;
(2)根据 和 求出 ,再结合正弦定理即可求解;
(3)利用二倍角公式和两角和的余弦公式求解.
【详解】(1)由余弦定理知:∵在△ 中, ,∴ ,即
又∵ ,∴ .即
∴ ;
(2)由(1)知 ,则角 为锐角,
∵ ,∴ ,
由正弦定理知: ,则 , ,
∴
又∵ , , ,
∴ ;
(3)由(2)知, ,
所以 , .
所以 .
5.(1)证明见解析
(2)(3)
【分析】(1)取 中点 ,连接 , ,借助中位线的性质与平行四边形性质定理可
得 ,结合线面平行判定定理即可得证;
(2)建立适当空间直角坐标系,计算两平面的空间向量,再利用空间向量夹角公式计算即
可得解;
(3)借助空间中点到平面的距离公式计算即可得解.
【详解】(1)取 中点 ,连接 , ,
由 是 的中点,故 ,且 ,
由 是 的中点,故 ,且 ,
则有 、 ,
故四边形 是平行四边形,故 ,
又 平面 , 平面 ,
故 平面 ;
(2)以 为原点建立如图所示空间直角坐标系,有 、 、 、 、 、 ,
则有 、 、 ,
设平面 与平面 的法向量分别为 、 ,
则有 , ,
分别取 ,则有 、 、 , ,
即 、 ,
则 ,
故平面 与平面 的夹角余弦值为 ;
(3)由 ,平面 的法向量为 ,
则有 ,
即点 到平面 的距离为 .
6.(1)证明见解析
(2)
(3)
【分析】(1)取 的中点 ,证明 即可;
(2)建立空间直角坐标系,向量法求两个平面夹角的余弦值;
(3)向量法求点到平面的距离.【详解】(1)证明:取 的中点 ,连接 ,则 ,
且 ,∴ 且 ,
则四边形 为平行四边形, .
又 平面 平面 ,
平面 .
(2)解:直三棱柱 中, . 以 为原点,以 的方向为
轴、 轴、 轴的正方向建立空间直角坐标系,
则 ,
设平面 的一个法向量为 ,则
即令 ,则 ,得到平面 的一个法向量 .
易知平面 的一个法向量为 .
设平面 与平面 的夹角为 ,
则 ,平面 与平面 夹角的余弦值为 .
(3)解: , ,
点 到平面 的距离 .
7.(1)证明见解析
(2)
(3)
【分析】(1)根据题中条件建立以点 为坐标原点的空间直角坐标系,求得平面
的法向量,利用 ,结合线面平行的判断定理证明即可;
(2)利用平面夹角的向量表示公式进行计算即可;
(3)利用点到平面距离的向量表示公式进行计算即可.
【详解】(1)因为侧棱 底面 ,
所以以点 为坐标原点, 的方向分别为 轴, 轴, 轴的正方向,
建立如下图所示的空间直角坐标系,
又因为棱柱体积为36,易知底面 为直角梯形,
其面积为 ,柱体体积 ,有 .所以
,
证明:因为 ,平面 的法向量为 ,
,所以 ,
又因为 平面 ,
所以 平面 .
(2)因为 ,
设平面 的法向量为 ,
则 ,令 ,则 ,
由(1)得 ,
设平面 与平面 的夹角为 ,
则平面 与平面 的夹角 的余弦值为 .
(3)因为 ,
所以,点 到平面 的距离为 .
8.(1)证明见解析
(2)【分析】(1)取 中点 ,连接 ,要证 平面 ,只需平面 平
面 ,结合已知条件即可得证.
(2)当 时并结合已知条件即可建立如图所示坐标系,根据 以及中
点关系、 即可写出各个点的坐标,进而求出法向量即可求解.
【详解】(1)如图所示:
取 中点 ,连接 ,
分别为 的中点,且底面 为矩形,
所以 ,且 ,
又因为 平面 , 平面 , 平面 , 平面 ,
所以 平面 ,且 平面 ,
又因为 , 平面 , 平面 ,
所以平面 平面 ,
因为 平面 ,
所以由面面平行的性质可知 平面
(2)如图所示:注意到侧面 为正三角形以及 为 的中点,所以由等边三角形三线合一得
,
又因为 ,且 面 , 面 , ,
所以 面 ,又因为 面 ,所以 ,
又因为底面 为矩形,所以 ,
因为 , 面 , 面 ,
所以 面 ,因为 面 ,
所以 ,又 ,
所以 ,又由三线合一 ,又 ,
所以建立上图所示的空间直角坐标系;
因为 ,
所以 ,
又因为 为 的中点, ,
所以 ,
所以 , , ,
不妨设平面 与平面 的法向量分别为 ,
所以有 以及 ,即分别有 以及 ,
分别令 ,并解得 ,
不妨设平面 与平面 的夹角为 ,
所以 ;
综上所述:平面 与平面 的夹角的余弦值为 .
9.(1)
(2)存在 ,使得 恒成立.
【分析】(1)根据椭圆的离心率和三角形的面积可求基本量,从而可得椭圆的标准方程.
(2)设该直线方程为: , , 联立直线方程和椭圆方
程并消元,结合韦达定理和向量数量积的坐标运算可用 表示 ,再根据
可求 的范围.
【详解】(1)因为椭圆的离心率为 ,故 , ,其中 为半焦距,
所以 ,故 ,
故 ,所以 , ,故椭圆方程为: .
(2)若过点 的动直线的斜率存在,则可设该直线方程为: ,
设 ,
由 可得 ,
故 且
而 ,
故
,
因为 恒成立,故 ,解得 .
若过点 的动直线的斜率不存在,则 或 ,此时需 ,两者结合可得 .
综上,存在 ,使得 恒成立.
【点睛】思路点睛:圆锥曲线中的范围问题,往往需要用合适的参数表示目标代数式,表
示过程中需要借助韦达定理,此时注意直线方程的合理假设.
10.(1)
(2)
【分析】(1)根据椭圆中 之间的关系求解即可;
(2)利用直线方程表示出 的坐标,进而表示出 ,利用韦达定理将 表示为关于
的表达式,结合直线与椭圆的位置关系确定 的范围,进而可求解.
【详解】(1)由题可知 解得 ,
所以椭圆 的标准方程为 .
(2)设直线 , ,
由 得
解得 或 (舍),
且的直线方程为 , 的直线方程为 ,
令 解得 ,所以 ,同理 ,
所以 ,
由 ,可得
所以
即
,
因为 ,所以 ,所以 ,
所以 .
的取值范围为 .
11.(1)
(2)(i) (ii)
【分析】(1)利用菱形的面积和椭圆的性质列方程组即可得出;(2)(i)设直线 的方程为 ,与椭圆的方程联立可得根与系数的关系、再利用
斜率的计算公式、数量积运算即可得出;
(ii)利用弦长公式和点到直线的距离公式及三角形的面积公式即可得出.
【详解】(1)由已知可得 ,解得 ,
所以椭圆的方程为 .
(2)(i)设直线 的方程为 ,设 ,
联立 ,得 ,
,即 ,
, .
, .
,
,即 ,,
, ,
,
又直线 的斜率不存在时 ,
的取值范围是 .
(ii)设原点到直线 的距离为 ,
则
,
由 化简可得 .
的面积为 .
12.(1)
(2)
【分析】(1)由题意可知,以短轴端点和焦点为定点的四边形为正方形,进而可求出 ,
,由此能求出椭圆 的方程;
(2)先研究直线 的斜率不存在时,点 在椭圆内,再研究直线 的斜率存在时,以 为
直径的圆的圆心为 ,联立直线方程与椭圆方程,结合根的判别式、韦达定理、弦长公式
及 ,由此能求出 的取值范围.
【详解】(1)如图所示,由题意知, ,即 ,
故以短轴端点和焦点为定点的四边形为正方形,且边长为 ,
所以 ,解得 ,
所以 ,
所以椭圆C的方程为 .
(2)当直线 的斜率不存在时,由题意知 的方程为 ,
如图所示,
此时 为椭圆的上下顶点,且 ,
因为点 总在以线段 为直径的圆内,且 ,
所以 .
当直线 的斜率存在时,设 的方程为 .
如图所示,由方程组 得 ,
因为直线 与椭圆 有两个公共点,即 ,得 ;
设 ,则 , .
设 的中点 ,则 , ,
所以 .所以 ,
,
因为点 总在以线段 为直径的圆内,所以 对于 恒成立,
所以 ,
化简,得 ,整理得 ,
而 (当且仅当 时等号成立)所以 ,
由 ,得 ,
综上, 的取值范围是 .
【点睛】方法点睛:(1)解答直线与椭圆的题目时,时常把两个曲线的方程联立,消去x(或y)建立一元二次方程,然后借助根与系数的关系,并结合题设条件建立有关参变量的
等量关系.
(2)涉及到直线方程的设法时,务必考虑全面,不要忽略直线斜率为0或不存在等特殊情
形.
13.(1)
(2)①证明见详解;②
【分析】(1)设等比数列 的公比为 ,根据题意结合等比数列通项公式求 ,再
结合等比数列求和公式分析求解;
(2)①根据题意分析可知 , ,利用作差法分析证明;②根
据题意结合等差数列求和公式可得 ,再结合裂项相消法
分析求解.
【详解】(1)设等比数列 的公比为 ,
因为 ,即 ,
可得 ,整理得 ,解得 或 (舍去),
所以 .
(2)(i)由(1)可知 ,且 ,
当 时,则 ,即
可知 ,,
可得 ,
当且仅当 时,等号成立,
所以 ;
(ii)由(1)可知: ,
若 ,则 ;
若 ,则 ,
当 时, ,可知 为等差数列,
可得 ,
所以 ,
且 ,符合上式,综上所述: .
【点睛】关键点点睛:1.分析可知当 时, ,可知 为等差数列;
2.根据等差数列求和分析可得 .
14.(1) , ;
(2) .
【分析】(1)设等差数列 的公差为d,等比数列 的公比为 ( ),根据等差等比数列通项公式基本量的计算可得结果.
(2)求出 ,代入求出 ,再分组求和,利用裂项求和方法和等比数列的求和
公式可求得结果.
【详解】(1)设等差数列 的公差为 ,等比数列 的公比为 ( ),
由 , , , ,
得 ,解得 , ,
所以 , .
(2)由(1)知, ,
因此当 为奇数时, ,当 为偶数时, ,
所以
.
15.(1)证明见解析
(2)证明见解析
(3)证明见解析
【分析】(1)根据等比数列的定义,结合递推公式,即可证明;
(2)根据条件求 和 ,再代入不等式,利用作差法,即可化简证明;
(3)根据数列 的通项公式,分别求奇数项和偶数项的和,再分别利用裂项相消法和错
位相减法求和,即可证明.【详解】(1)由 ,得 ,所以 是以2为首项,2为公比
的等比数列, .
(2)设等差数列的公差为 ,
,得 ,
所以 , ,
, ,
,得证.
(3)当n为奇数时, ,
,
当n为偶数时, ,
,
设 ,
,
两式相减得得 ,
所以 ,
所以 .
16.(1) ;
(2) ;
(3)证明见解析.
【分析】(1)根据给定条件,利用等差中项列式求出公比q,再求出通项公式作答.
(2)由(1)的结论求出 ,再利用等比数列前n项和公式、裂项相消法分组求和作答.
(2)求出 ,验证当 时不等式成立,当 时,证得 ,再利用放缩的方法
结合裂项相消法求和推理作答.
【详解】(1)设正项等比数列 的公比为 ,因为 , , 成等
差数列,
则 ,即有 ,
即 ,因此 , ,而 ,解得 ,又 ,
所以数列 的通项公式是 .
(2)由(1)知, ,当 时, ,
当 时,,
,
所以数列 的前 项和 .
(3)由(1)知, ,则 ,有 , ,
,
当 时, ,当 时, ,当 时, ,
即当 时,不等式 成立,
当 时,
,
则 ,
,
综上得: , .
【点睛】易错点睛:裂项相消法求和时,要注意正负项相消时消去了哪些项,保留了哪些项,切不可漏写未被消去的项,未被消去的项有前后对称的特点,实质上造成正负相消是
此法的根源与目的.
17.(1)
(2)2
(3)证明过程见解析
【分析】(1)直接使用导数的几何意义;
(2)先由题设条件得到 ,再证明 时条件满足;
(3)先确定 的单调性,再对 分类讨论.
【详解】(1)由于 ,故 .
所以 , ,所以所求的切线经过 ,且斜率为 ,故其方程为 .
(2)设 ,则 ,从而当 时 ,当 时
.
所以 在 上递减,在 上递增,这就说明 ,即 ,且等号成
立当且仅当 .
设 ,则
.
当 时, 的取值范围是 ,所以命题等价于对任意 ,都有
.
一方面,若对任意 ,都有 ,则对 有
,取 ,得 ,故 .
再取 ,得 ,所以 .
另一方面,若 ,则对任意 都有 ,满足条件.
综合以上两个方面,知 的值是2.
(3)先证明一个结论:对 ,有 .
证明:前面已经证明不等式 ,故
,
且 ,
所以 ,即 .
由 ,可知当 时 ,当 时 .
所以 在 上递减,在 上递增.
不妨设 ,下面分三种情况(其中有重合部分)证明本题结论.
情况一:当 时,有
,结论成立;
情况二:当 时,有 .对任意的 ,设 ,则 .
由于 单调递增,且有
,
且当 , 时,由 可知
.
所以 在 上存在零点 ,再结合 单调递增,即知 时 ,
时 .
故 在 上递减,在 上递增.
①当 时,有 ;
②当 时,由于 ,故我们可以取 .
从而当 时,由 ,可得
.
再根据 在 上递减,即知对 都有 ;
综合①②可知对任意 ,都有 ,即 .
根据 和 的任意性,取 , ,就得到 .所以 .
情况三:当 时,根据情况一和情况二的讨论,可得
, .
而根据 的单调性,知 或 .
故一定有 成立.
综上,结论成立.
【点睛】关键点点睛:本题的关键在于第3小问中,需要结合 的单调性进行分类讨论.
18.(1) ;
(2)0;
(3)证明见解析.
【分析】(1)根据导数的几何意义,求得 ,即可求得切线方程;
(2)利用导数判断 的单调性,即可求得函数最小值;
(3)由 ,求得 与 的关系;对目标不等式分离参数,构造函数
求得其最大值;再结合 关系,即可证明.
【详解】(1) , ,切线斜率为
故切线方程为 ,即 .
(2) ,令 ,可得 ,
当 , ; , ,故 在区间 上单调递减,在区间 上单调递增,
故函数 的最小值 .
(3) ,由 ①
欲证明 ,只需要 ,
令 ,
令
在区间 上单调递增,则 ,故 ;
则 在区间 上单调递增,只需证明 ,
由①可知 ,
由(2)可知 ,
只需证明 ,
化简为: 成立即可,令 ,
则 在区间 上单调递增,
故 ,所以 得证.
【点睛】关键点点睛:本题第三问处理的关键是:对目标式分离参数,转化为求解的最大值,结合 关系,消去参数 后,构造函数 ,进
而利用导数求其最小值即可证明.
19.(1) 在 上单调递增;
(2)① ;②证明见解析
【分析】(1)求得 ,设 ,得到 ,再
令 ,求得 为 上的增函数,且 ,进而求得 单调区
间;
(2)①求得 ,令 ,解得 ,设 ,根据题意转
化为直线 与函数 的图象有两个不同的交点,利用导数求得函数 的单调性与
极值,作出函数的图象,结合图象,即可求解;
②由函数 有两个零点 ,得到 ,令 ,转化为证
明 ,不妨令 ,只需证明 ,化简得到 ,令 ,
转化为证明 ,令 ,利用导数求得函数的单
调性与最值,即可求解.
【详解】(1)解:当 时,可得 ,其中 ,则,
设 ,则 ,
令 ,可得 恒成立,
所以 为 上的增函数,且 ,
所以 在 上单调递减,在 上单调递增,所以 ,
所以 ,所以 ,所以 在 上单调递增.
(2)解:①因为函数 ,可得 ,
令 ,解得 ,
设 ,可得 ,
因为 有两个极值点 ,则直线 与函数 的图象有两个不同的交点,
当 时, ;当 时, ,
所以 在 上单调递增,在 上单调递减,所以 .
又当 时, ,故可作出 的大致图象,如图所示,
结合图象可得, ,即实数 的取值范围为 .
②由函数 有两个零点 ,所以 ,令 ,则等价于关于 的方程 有两个不相等的实数根 ,
只需证明 ,
不妨令 ,由 得 ,
要证 ,只需证明 ,
即证 ,
即证 ,即证 ,
令 ,则 ,只需证明 ,
令 ,则 ,
所以 在 上单调递增,所以 ,
综上所述,原不等式成立.
【点睛】方法总结:利用导数证明或判定不等式问题:
1、通常要构造新函数,利用导数研究函数的单调性与极值(最值),从而得出不等关系;
2、利用可分离变量,构造新函数,直接把问题转化为函数的最值问题,从而判定不等关系;
3、适当放缩构造法:根据已知条件适当放缩或利用常见放缩结论,从而判定不等关系;
4、构造“形似”函数,变形再构造,对原不等式同解变形,根据相似结构构造辅助函数.
20.(1)
(2)(i)证明见解析;(ii)证明见解析
【分析】(1)分析可得原题意等价于 对 恒成立,构建 ,利用导数求最值结合恒成立问题运算求解;
(2)(i)取 ,根据题意分析可得 ,构建 ,结合导
数证明 即可;
(ii)根据题意分析可得 , , ,构建
,结合导数证明 ,即可得结果.
【详解】(1)∵ ,则 ,
若 是增函数,则 ,且 ,可得 ,
故原题意等价于 对 恒成立,
构建 ,则 ,
令 ,解得 ;令 ,解得 ;
则 在 上递增,在 递减,
故 ,∴ 的取值范围为 .
(2)(i)由(1)可知:当 时, 单调递增,
∵ ,则 ,即 ,
整理得 ,
构建 ,则 ,
令 ,解得 ;令 ,解得 ;则 在 上递减,在 递增,
故 ,
即 ,当且仅当 时等号成立,
令 ,可得 ,
综上 ;
(ii)∵ ,则 ,
可知 有两个不同实数根 ,由(1)知 ,
可得 ,
同理可得 ,
构建 ,则 ,
当 时, ;当 时, ;
当 时, ;
且 ,故 对 恒成立,故 在 上单调递减,
∵ ,则 ,即 ,
且 ,则 ,故 ,
可得 ;
又∵ ,由(i)可得 ,即 ,
则 ,且 ,则 ,可得 ;
综上所述: .
可得 ,则
故 .
【点睛】方法定睛:利用导数证明不等式的基本步骤
(1)作差或变形.
(2)构造新的函数h(x).
(3)利用导数研究h(x)的单调性或最值.
(4)根据单调性及最值,得到所证不等式.
特别地:当作差或变形构造的新函数不能利用导数求解时,一般转化为分别求左、右两端
两个函数的最值问题.