夜雨聆风学习资料网 资料列表 开通 VIP 用登录 / 注册 ⌄
PDF

江西省景德镇一中2024-2025学年19班高一(下)期末数学试卷(含答案)_2024-2026高一(7-7月题库)(1)_2025年06月试卷_0904江西省景德镇一中2024-2025学年高一下学期期末考试

查看资料信息、公开预览和下载状态。

共 11 页PDF · 684.0KB
下载

文档在线预览

公开展示前 6 页
100%
1
《江西省景德镇一中2024-2025学年19班高一(下)期末数学试卷(含答案)_2024-2026高一(7-7月题库)(1)_2025年06月试卷_0904江西省景德镇一中2024-2025学年高一下学期期末考试》第1页预览
2
《江西省景德镇一中2024-2025学年19班高一(下)期末数学试卷(含答案)_2024-2026高一(7-7月题库)(1)_2025年06月试卷_0904江西省景德镇一中2024-2025学年高一下学期期末考试》第2页预览
3
《江西省景德镇一中2024-2025学年19班高一(下)期末数学试卷(含答案)_2024-2026高一(7-7月题库)(1)_2025年06月试卷_0904江西省景德镇一中2024-2025学年高一下学期期末考试》第3页预览
4
《江西省景德镇一中2024-2025学年19班高一(下)期末数学试卷(含答案)_2024-2026高一(7-7月题库)(1)_2025年06月试卷_0904江西省景德镇一中2024-2025学年高一下学期期末考试》第4页预览
5
《江西省景德镇一中2024-2025学年19班高一(下)期末数学试卷(含答案)_2024-2026高一(7-7月题库)(1)_2025年06月试卷_0904江西省景德镇一中2024-2025学年高一下学期期末考试》第5页预览
6
《江西省景德镇一中2024-2025学年19班高一(下)期末数学试卷(含答案)_2024-2026高一(7-7月题库)(1)_2025年06月试卷_0904江西省景德镇一中2024-2025学年高一下学期期末考试》第6页预览

本文档共 11 页 剩余 5 页未展示,请下载后查阅

下载

文档文本内容

第1 页,共11 页
2024-2025 学年江西省景德镇一中19 班高一(下)期末数学试卷
一、单选题:本题共8 小题,每小题2 分,共16 分。在每小题给出的选项中,只有一项是符合题目要求
的。
1.已知𝑚,𝑛是两条不同的直线,𝛼,𝛽是两个不同的平面,下列说法正确的是(    )
A. 若𝑚//𝛼,𝑛⊂𝛼,则𝑚//𝑛
B. 若𝑚//𝑛,𝑚⊥𝛼,则𝑛⊥𝛼
C. 若𝑚⊥𝑛,𝑚//𝛼,则𝑛//𝛼
D. 若𝛼⊥𝛽,𝑚⊥𝛼,则𝑚//𝛽
2.若过点(0,4)且与圆(𝑥−2)2 + 𝑦2 = 2相切的两条直线的夹角为𝜃,则𝑡𝑎𝑛𝜃= (    )
A. 4
3
B. 3
5
C. 3
4
D. 1
3
3.已知过抛物线𝑦2 = 2𝑝𝑥(𝑝> 0)焦点𝐹的直线与该抛物线交于𝐴,𝐵两点,若|𝐴𝐹| + 4|𝐵𝐹| = 9,则𝑝的最大
值为(    )
A. 2
B. 3
C. 4
D. 6
4.已知双曲线𝛤:𝑥2−𝑦2
3 = 1的左焦点为𝐹,点𝐴,𝐵在𝛤的右支上,且|𝐴𝐵| = 6,则|𝐹𝐴| + |𝐹𝐵|的最小值为
(    )
A. 4
B. 6
C. 10
D. 14
5.如图,在棱长均为2的直三棱柱𝐴𝐵𝐶−𝐴1𝐵1𝐶1中,𝐷是𝐴1𝐵1的中点,过𝐵,𝐶,𝐷三点的平面将该三棱柱截
成两部分,则顶点𝐵1所在部分的体积为(    )
A. 2
 3
3
B. 5
 3
6
C. 
 3
D. 7
 3
6
6.已知点𝐹1、𝐹2是双曲线𝐶:𝑥2
𝑎2−𝑦2
𝑏2 = 1(𝑎> 0,𝑏> 0)的左、右焦点,𝑂为坐标原点,点𝑃在双曲线𝐶的右支
上,且满足|𝐹1𝐹2| = 2|𝑂𝑃|,|𝑃𝐹1| ≥3|𝑃𝐹2|,则双曲线𝐶的离心率的取值范围为(    )
A. [5
2, + ∞)
B. [
 10
2 , + ∞)
C. (1,
 10
2 ]
D. (1,5
2]
7.设椭圆𝐶:𝑥2
4 + 𝑦2
3 = 1的左右焦点分别为𝐹1,𝐹2,点𝑃在椭圆上,cos∠𝐹1𝑃𝐹2 = 3
5,∠𝐹1𝑃𝐹2的平分线与𝑥轴
交于点𝐴,则|𝑃𝐴| = (    )
A. 
 3
B. 2
 3
C. 3
 10
4
D. 3
 5
4
第2 页,共11 页
8.如图,正方形𝐴𝐵𝐶𝐷和正方形𝐴𝐵𝐸𝐹的边长均为2,且它们所在的平面互相垂直,点𝑁在线段𝐵𝐹上运动,
点𝑀在正方形𝐴𝐵𝐶𝐷内运动,𝑀𝑁= 2,且始终保持𝑀𝑁⊥𝐴𝐵,则𝐷𝑀的最小值为(    )
A. 
 2−1
B. 2
 2−2
C. 
 2
2
D. 
 3
2
二、多选题:本题共4 小题,共12 分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求。
9.下列选项正确的是(    )
A. 若直线𝑙1:𝑥+ 2𝑦+ 1 = 0与𝑙2:2𝑥+ 𝑎𝑦−2 = 0平行,则𝑙1与𝑙2的距离为2
 5
5
B. 过点(−1,1)且和直线2𝑥−𝑦+ 7 = 0平行的直线方程是2𝑥−𝑦−6 = 0
C. “𝑎= −1”是“直线𝑎2𝑥−𝑦+ 1 = 0与直线𝑥−𝑎𝑦−2 = 0互相垂直”的必要不充分条件
D. 直线𝑥𝑠𝑖𝑛𝛼+ 𝑦+ 2 = 0的倾斜角𝜃的取值范围是[0,𝜋
4] ∪[3𝜋
4 ,𝜋)
10.已知抛物线𝐶:𝑦2 = 8𝑥的焦点为𝐹,过点𝐹的直线𝑙与𝐶交于𝐴,𝐵两点,𝐷是𝐶的准线与𝑥轴的交点,则下
列说法正确的是(    )
A. 若|𝐵𝐹| = 4|𝐴𝐹|,则直线𝑙的斜率为± 4
3            B. |𝐴𝐹| + 4|𝐵𝐹| ≥18
C. 0° < ∠𝐴𝑂𝐵< 90°(𝑂为坐标原点)                      D. 当|𝐴𝐹|
|𝐴𝐷|取最小值时,|𝐴𝐹| = 4
11.如图,在正方体𝐴𝐵𝐶𝐷−𝐴1𝐵1𝐶1𝐷1中,点𝑃在线段𝐵𝐶1上运动,有下列判断,其中正确的是(    )
A. 异面直线𝐴1𝑃与𝐴𝐷1所成角的取值范围是(0,
𝜋
3]
B. 三棱锥𝐷1−𝐴𝑃𝐶的体积不变
C. 平面𝑃𝐵1𝐷⊥平面𝐴𝐶𝐷1
D. 若𝐴𝐵= 1,则𝐶𝑃+ 𝑃𝐷1的最小值为
 2 +
 2
第3 页,共11 页
12.如图是数学家𝐺𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙𝐷𝑎𝑛𝑑𝑒𝑙𝑖𝑛用来证明一个平面截圆锥侧面得到的截口
曲线是椭圆的模型(称为“𝐷𝑎𝑛𝑑𝑒𝑙𝑖𝑛双球”).在圆锥内放两个大小不同的小球,
使得它们分别与圆锥的侧面、截面相切,截面分别与球𝑂1,球𝑂2切于点𝐸,
𝐹(𝐸,𝐹是截口椭圆𝐶的焦点).设图中球𝑂1,球𝑂2的半径分别为3和1,球心距|𝑂1𝑂2
| = 4 2,则(    )
A. 椭圆𝐶的中心在直线𝑂1𝑂2上                                        B. |𝐸𝐹| = 4
C. 直线𝑂1𝑂2与椭圆𝐶所在平面所成的角为
𝜋
3               D. 椭圆𝐶的离心率为2
 7
7
三、填空题:本题共4 小题,每小题3 分,共12 分。
13.已知抛物线𝐶:𝑦2 = 4𝑥焦点为𝐹,过点𝐹的直线𝑙交𝐶于𝐴、𝐵两点,交𝐶的
准线于点𝑀,若𝐹为𝐴𝑀的中点,则|𝐴𝐵| = ______.
14.已知点𝑃是双曲线𝐶:𝑥2
𝑎2−𝑦2
𝑏2 = 1(𝑎> 0,𝑏> 0)左支上一点𝐹1,𝐹2是双曲
线的左、右两个焦点,且𝑃𝐹1 ⊥𝑃𝐹2,𝑃𝐹2与两条渐近线相交于𝑀,𝑁两点(
如图),点𝑁恰好平分线段𝑃𝐹2,则双曲线的离心率是______.
15.设𝐹1,𝐹2分别为椭圆𝐶:𝑥2
𝑎2 + 𝑦2
𝑏2 = 1(𝑎> 𝑏> 0)的左、右焦点,过点𝐹1且倾斜角为60°的直线与椭圆𝐶交
于𝐴,𝐵两点,若|𝐴𝐵| = 3|𝐹1𝐵|,则椭圆𝐶的离心率为           .
16.三棱锥𝐴−𝐵𝐶𝐷中,𝐴𝐵= 4,𝐵𝐶= 𝐵𝐷= 3,𝐴𝐶= 𝐴𝐷= 5,∠𝐶𝐵𝐷= 60°,则三棱锥𝐴−𝐵𝐶𝐷外接球的表
面积为______.
四、解答题:本题共5 小题,共60 分。解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤。
17.(本小题12分)
已知△𝐴𝐵𝐶的三个顶点的坐标为𝐴(1,0),𝐵(3,2),𝐶(2,4).求:
(1)点𝐷的坐标,使四边形𝐴𝐵𝐶𝐷是平行四边形;
(2)点𝐶关于直线𝐴𝐵对称点的坐标;
(3) △𝐴𝐵𝐶的面积.
18.(本小题12分)
如图,梯形𝐵𝐶𝐷𝑃中,𝐵𝐶//𝑃𝐷,𝐵𝐴⊥𝑃𝐷于点𝐴,𝑃𝐴= 2,且𝐴𝐵= 𝐵𝐶= 1 = 1
2𝐴𝐷.沿𝐴𝐵把△𝑃𝐴𝐵折起到
△𝑃′𝐴𝐵的位置,使𝑃′𝐷=
 6.
第4 页,共11 页
(1)求异面直线𝐶𝐷与𝑃′𝐵所成角的余弦值;
(2)若𝐸为𝑃′𝐶的中点,𝐹为𝑃′𝐷上一点,证明𝐶𝐹⊥𝐴𝐸.
19.(本小题12分)
已知双曲线𝐶:𝑥2
𝑎2−𝑦2
𝑏2 = 1(𝑎> 0,𝑏> 0)的离心率为
 2,𝑂为坐标原点,过𝐶的右焦点的直线𝑙交𝐶的右支于
𝑃,𝑄两点,当𝑙⊥𝑥轴时,|𝑃𝑄| = 2
 2.
(1)求𝐶的方程;
(2)过𝑃作直线𝑥= 1的垂线,垂足为𝑁.
(𝑖)证明:直线𝑄𝑁过定点;
(𝑖𝑖)求△𝑂𝑄𝑁面积的最小值.
20.(本小题12分)
如图,在四棱锥𝑃−𝐴𝐵𝐶𝐷中,底面𝐴𝐵𝐶𝐷是矩形,𝑃𝐴⊥平面𝐴𝐵𝐶𝐷,𝐸,𝐹,𝐺分别是𝐴𝐵,𝑃𝐷,𝑃𝐶的中点.
(1)若𝐴𝐷= 𝑃𝐴,求证:𝐴𝐹⊥平面𝑃𝐷𝐶;
(2)若二面角𝑃−𝐸𝐶−𝐷的正切值为
 2,且𝐴𝐷=
 2,𝐴𝐵= 2
 2,求𝐸𝐺与平面𝑃𝐷𝐸所成角的正弦值.
21.(本小题12分)
已知圆𝐴:(𝑥+ 1)2 + 𝑦2 = 16和点𝐵(1,0),点𝑃是圆上任意一点,线段𝑃𝐵的垂直平分线与线段𝑃𝐴相交于点
𝑄,记点𝑄的轨迹为曲线𝐶.
(1)求曲线𝐶的方程;
(2)点𝐷在直线𝑥= 4上运动,过点𝐷的动直线𝑙与曲线𝐶相交于点𝑀,𝑁.
(ⅰ)若线段𝑀𝑁上一点𝐸,满足|𝑀𝐸|
|𝐸𝑁| = |𝑀𝐷|
|𝐷𝑁|,求证:当𝐷的坐标为(4,1)时,点𝐸在定直线上;
第5 页,共11 页
(ⅱ)过点𝑀作𝑥轴的垂线,垂足为𝐺,设直线𝐺𝑁,𝐺𝐷的斜率分别为𝑘1,𝑘2,当直线𝑙过点(1,0)时,是否存在实
数𝜆,使得𝑘1 = 𝜆𝑘2?若存在,求出𝜆的值;若不存在,请说明理由.
第6 页,共11 页
参考答案
1.𝐵 
2.𝐶 
3.𝐴 
4.𝐶 
5.𝐵 
6.𝐶 
7.𝐷 
8.𝐵 
9.𝐴𝐷 
10.𝐴𝐵𝐷 
11.𝐵𝐶𝐷 
12.𝐵𝐷 
13.16
3 
14.
 5 
15.2
3 
16.28𝜋 
17.解:(1)设𝐴𝐶中点为𝑀,则𝑀(3
2,2),
由𝐴𝐵𝐶𝐷为平行四边形知𝑀为𝐵𝐷中点,而𝐵(3,2),
故D(0,2).
(2)直线𝐴𝐵方程为𝑦= 𝑥−1,
过点𝐶且与𝐴𝐵垂直的直线方程为𝑦= −𝑥+ 6,
由𝑦= 𝑥−1
𝑦= −𝑥+ 6,得交点𝐸为(7
2,5
2),
设点𝐶关于直线𝐴𝐵的对称点为𝐶′,
则𝐸为𝐶,𝐶′的中点,故C′点坐标为(5,1).
(3)𝐴𝐵=
 (1−3)2 + (0−2)2 = 2
 2,
第7 页,共11 页
点𝐶(2,4)到直线𝐴𝐵:𝑥−𝑦−1 = 0的距离为𝑑= |2−4−1|
 2
= 3
 2
2 ,
∴𝑆△𝐴𝐵𝐶= 1
2 × 2
 2 × 3
 2
2 = 3. 
18.(1)解:取𝐴𝐷中点𝐺,连接𝐵𝐺、𝑃′𝐺,
因为𝐵𝐶//𝐺𝐷,𝐵𝐶= 𝐺𝐷,
可得四边形𝐺𝐷𝐶𝐵是平行四边形,则𝐺𝐵//𝐷𝐶,
所以∠𝑃′𝐵𝐺或其补角为异面直线𝐶𝐷与𝑃′𝐵所成角,
翻折前𝐵𝐴⊥𝑃𝐷,即𝐴𝐵⊥𝐴𝐷,𝐴𝐵⊥𝑃𝐴,
翻折后,则有𝐴𝐵⊥𝐴𝐷,𝐴𝐵⊥𝑃′𝐴,且有𝑃′𝐴= 𝑃𝐴= 2,
因为𝑃′𝐷2 = 6 = 𝑃′𝐴2 +𝐴𝐷2,所以𝑃′𝐴⊥𝐴𝐷,
又因为𝐴𝐵∩𝐴𝐷= 𝐴,𝐴𝐵、𝐴𝐷⊂平面𝐴𝐵𝐶𝐷,
可得𝑃′𝐴⊥面𝐴𝐵𝐶𝐷,
在△𝑃′𝐵𝐺中,𝑃′𝐵= 𝑃′𝐴2 + 𝐴𝐵2 =
 2 + 1 =
 3,𝐵𝐺= 𝐴𝐵2 + 𝐴𝐺2 =
 1 + 1 = 2,
𝑃′𝐺= 𝑃′𝐴2 + 𝐴𝐺2 =
 2 + 1 =
 3,
由余弦定理可得cos∠𝑃′𝐵𝐺= 𝑃′𝐵2+𝐵𝐺2−𝑃′𝐺2
2𝑃′𝐵⋅𝐵𝐺
=
 6
6 ,
因此异面直线𝐶𝐷与𝑃′𝐵所成角的余弦值为
 6
6 ;
(2)证明:𝑃′𝐴⊥面𝐴𝐵𝐶𝐷,𝐶𝐷⊂平面𝐴𝐵𝐶𝐷,
所以𝑃′𝐴⊥𝐶𝐷,
又因为𝐴𝐵= 𝐵𝐶= 1,𝐴𝐵⊥𝐴𝐷,𝐵𝐶//𝐴𝐷,
所以𝐴𝐵⊥𝐵𝐶,故△𝐴𝐵𝐶为等腰直角三角形,
所以∠𝐶𝐴𝐷= ∠𝐴𝐶𝐵= 45°,
因为𝐴𝐶= 2𝐴𝐵= 2,𝐴𝐷= 2,
由余弦定理得𝐶𝐷2 = 𝐴𝐶2 +𝐴𝐷2−2𝐴𝐶⋅𝐴𝐷𝑐𝑜𝑠∠𝐶𝐴𝐷= 2 + 4−2 × 2 × 2 ×
 2
2 = 2,
所以𝐴𝐷2 = 𝐶𝐴2 +𝐶𝐷2,即𝐴𝐶⊥𝐶𝐷,
第8 页,共11 页
因为𝑃′𝐴∩𝐶𝐴= 𝐴,𝑃′𝐴、𝐴𝐶⊂平面𝑃′𝐴𝐶,
所以𝐶𝐷⊥面𝑃′𝐴𝐶,
因为𝐴𝐸⊂平面𝑃′𝐴𝐶,所以𝐶𝐷⊥𝐴𝐸,
又因为𝑃′𝐴= 𝐴𝐶,𝐸为𝑃′𝐶的中点,所以𝐴𝐸⊥𝑃′𝐶,
因为𝐶𝐷∩𝑃′𝐶= 𝐶,𝐶𝐷、𝑃′𝐶⊂平面𝑃′𝐶𝐷,
所以𝐴𝐸⊥面𝑃′𝐶𝐷,
又因为𝐶𝐹⊂平面𝑃′𝐶𝐷,
所以𝐴𝐸⊥𝐶𝐹.
19.解:(1)由题设𝑐
𝑎= 2且𝑎2 + 𝑏2 = 𝑐2,则𝑎= 𝑏,𝑐= 2𝑎,
由𝑙⊥𝑥轴时,|𝑃𝑄| = 2 2,不妨令𝑃( 2𝑎, 2),代入双曲线得2𝑎2
𝑎2 −2
𝑏2 = 1,
所以𝑎2 = 𝑏2 = 2,则所求方程为𝑥2
2 −𝑦2
2 = 1;
(2)(𝑖)证明:设𝑃(𝑥1,𝑦1),𝑄(𝑥2,𝑦2),则𝑁(1,𝑦1),由𝑙斜率不为0,设𝑙:𝑥= 𝑚𝑦+ 2,
联立双曲线并整理得(𝑚2−1)𝑦2 +4𝑚𝑦+ 2 = 0,则𝑚2−1 ≠0,𝛥= 8𝑚2 +8 > 0,
所以𝑦1 + 𝑦2 = −4𝑚
𝑚2−1,𝑦1𝑦2 =
2
𝑚2−1,
由𝑥2 ≠1,直线𝑁𝑄:𝑦=
𝑦2−𝑦1
𝑥2−1 (𝑥−1) + 𝑦1,
根据双曲线的对称性,直线𝑁𝑄所过定点必在𝑥轴上,
令𝑦= 0,则
𝑦2−𝑦1
𝑥2−1 (𝑥−1) + 𝑦1 = 0⇒𝑥=
𝑦2−𝑦1𝑥2
𝑦2−𝑦1 ,
因为𝑥2 = 𝑚𝑦2 +2,所以𝑥= 𝑦2−𝑚𝑦1𝑦2−2𝑦1
𝑦2−𝑦1
,
而𝑦1+𝑦2
𝑦1𝑦2 = −2𝑚⇒𝑦1+𝑦2
−2
= 𝑚𝑦1𝑦2,则𝑥= 𝑦2+
𝑦1+𝑦2
2
−2𝑦1
𝑦2−𝑦1
= 3
2,
所以𝑁𝑄过定点𝑀(3
2,0);
第9 页,共11 页
由𝑆𝛥𝑂𝑄𝑁= 1
2|𝑂𝑀||𝑦1−𝑦2| = 3
4
 (𝑦1 + 𝑦2)2−4𝑦1𝑦2 = 3
 2
2 ⋅
 
𝑚2+1
(𝑚2−1)2,
由(𝑖),
𝑚2−1 ≠0
8(𝑚2 + 1) > 0
𝑦1𝑦2 =
2
𝑚2−1 < 0
,可得0 ≤𝑚2 < 1,
令𝑡= 𝑚2−1 ∈[−1,0),则𝑆𝛥𝑂𝑄𝑁= 3
 2
2 ⋅
 
𝑡+2
𝑡2 = 3
 2
2 ⋅
 
1
𝑡+ 2
𝑡2 = 3
 2
2 ⋅
 2( 1
𝑡+ 1
4 )2−1
8,
由1
𝑡∈(−∞,−1],故𝑆𝛥𝑂𝑄𝑁≥3
 2
2 ,当𝑡= −1时取等号.
综上,𝑆𝛥𝑂𝑄𝑁的最小值为3
 2
2 .
20.解:(1)证明:∵𝐴𝐷= 𝑃𝐴,又𝐹是𝑃𝐷的中点,∴𝐴𝐹⊥𝑃𝐷,
又𝑃𝐴⊥平面𝐴𝐵𝐶𝐷,𝐶𝐷⊂平面𝐴𝐵𝐶𝐷,∴𝑃𝐴⊥𝐶𝐷,
又底面𝐴𝐵𝐶𝐷是矩形,∴𝐴𝐷⊥𝐷𝐶,又𝐴𝐷∩𝑃𝐴= 𝐴,
𝐴𝐷,𝑃𝐴⊂平面𝑃𝐴𝐷,
∴𝐶𝐷⊥平面𝑃𝐴𝐷,又𝐴𝐹⊂平面𝑃𝐴𝐷,∴𝐶𝐷⊥𝐴𝐹,
又𝐶𝐷∩𝑃𝐷= 𝐷,𝐶𝐷,𝑃𝐷⊂平面𝑃𝐷𝐶,
∴𝐴𝐹⊥平面𝑃𝐷𝐶.
(2)连接𝐺𝐹,∵𝐹,𝐺分别是𝑃𝐷,𝑃𝐶的中点,∴𝐺𝐹= 1
2𝐶𝐷,𝐺𝐹//𝐶𝐷,
又𝐸是𝐴𝐵的中点,底面𝐴𝐵𝐶𝐷是矩形,∴𝐴𝐸= 1
2𝐶𝐷,𝐴𝐸//𝐶𝐷,
∴𝐴𝐸= 𝐺𝐹且𝐴𝐸//𝐺𝐹,∴四边形𝐴𝐸𝐺𝐹是平行四边形,
∴𝐺𝐸//𝐴𝐹,
∴𝐴𝐹与平面𝑃𝐷𝐸所成角即为𝐸𝐺与平面𝑃𝐷𝐸所成角,
∵又𝑃𝐴⊥平面𝐴𝐵𝐶𝐷,𝐸𝐶⊂平面𝐴𝐵𝐶𝐷,∴𝑃𝐴⊥𝐸𝐶,
过𝐴作𝐴𝑀⊥𝐸𝐶于𝑀,连接𝑃𝑀,
第10 页,共11 页
又𝐴𝑀∩𝑃𝐴= 𝐴,𝐴𝑀,𝑃𝐴⊂平面𝑃𝐴𝑀,
∴𝐶𝐸⊥平面𝑃𝐴𝑀,又𝑃𝑀⊂平面𝑃𝐴𝑀,∴𝐶𝐸⊥𝑃𝑀,
∴∠𝑃𝑀𝐴为二面角𝑃−𝐸𝐶−𝐷的平面角,
∴tan∠𝑃𝑀𝐴= 2,即𝑃𝐴
𝐴𝑀= 2,
由𝐴𝐵= 2 2,𝐴𝐷= 2,可得𝐴𝑀= 1,∴𝑃𝐴= 2,
设𝐴到平面𝑃𝐷𝐸的距离为𝑑,
由𝑉𝑃−𝐴𝐷𝐸= 𝑉𝐴−𝑃𝐷𝐸,
∴1
3 × 1
2 × 2 × 2 × 2 = 1
3 × 𝑆△𝑃𝐷𝐸× 𝑑,
又𝑃𝐷= 𝑃𝐸= 𝐷𝐸= 2,
∴𝑆△𝑃𝐷𝐸= 1
2 × 2 × 2 × 𝑠𝑖𝑛60° =
 3,
∴1
3 × 1
2 × 2 × 2 × 2 = 1
3 ×
 3𝑑,
解得𝑑=
 6
3 ,
又𝐴𝐹= 1
2𝑃𝐷= 1,
∴𝐴𝐹与平面𝑃𝐷𝐸所成角的正弦值为𝑑
𝐴𝐹=
 6
3 ,
∴𝐸𝐺与平面𝑃𝐷𝐸所成角的正弦值为
 6
3 .
21.解:(1)由题意知圆心𝐴(−1,0),半径为4,且|𝑄𝑃| = |𝑄𝐵|,|𝐴𝐵| = 2,则
|𝑄𝐴| + |𝑄𝐵| = |𝑄𝐴| + |𝑄𝑃| = |𝑃𝐴| = 4 > |𝐴𝐵| = 2,所以点𝑄的轨迹为以𝐴,𝐵为焦点的椭圆,
设曲线的方程为𝑥2
𝑎2 + 𝑦2
𝑏2 = 1(𝑎> 𝑏> 0),则2𝑎= 4,2𝑐= 2,解得𝑎= 2,𝑐= 1,
所以𝑏2 = 𝑎2−𝑐2 = 3,
所以曲线𝐶的方程为𝑥2
4 + 𝑦2
3 = 1;
 
第11 页,共11 页
(2)(ⅰ)证明:因为直线𝑙的斜率一定存在,设直线𝑙的方程为𝑦= 𝑘𝑥+ 𝑚,
因为𝐷(4,1)在𝑙上,所以4𝑘+ 𝑚= 1,
由
𝑦= 𝑘𝑥+ 𝑚
𝑥2
4 + 𝑦2
3 = 1得(3 + 4𝑘2)𝑥2 +8𝑘𝑚𝑥+ 4(𝑚2−3) = 0,
𝛥= (8𝑘𝑚)2−16(3 + 4𝑘2)(𝑚2−3) = 48(4𝑘2−𝑚2 +3) > 0,设𝑀(𝑥1,𝑦1),𝑁(𝑥2,𝑦2),𝐸(𝑥0,𝑦0),
则𝑥1 + 𝑥2 = −8𝑘𝑚
3+4𝑘2,𝑥1𝑥2 = 4(𝑚2−3)
3+4𝑘2 ,由|𝑀𝐸|
|𝐸𝑁| = |𝑀𝐷|
|𝐷𝑁|得
𝑥1−𝑥0
𝑥0−𝑥2 = 4−𝑥1
4−𝑥2,
化简得4(𝑥1 + 𝑥2)−2𝑥1𝑥2 = [8−(𝑥1 + 𝑥2)]𝑥0,则4 × (−8𝑘𝑚
3+4𝑘2)−2 × 4(𝑚2−3)
3+4𝑘2 = (8 + 8𝑘𝑚
3+4𝑘2)𝑥0,
化简得𝑘𝑥0 +𝑚+ 3𝑥0−3 = 0,又因为𝑦0 = 𝑘𝑥0 +𝑚,所以3𝑥0 + 𝑦0−3 = 0,
所以点𝐸在定直线3𝑥+ 𝑦−3 = 0上.
(ⅱ)因为直线𝑦= 𝑘𝑥+ 𝑚过(1,0),所以𝑘+ 𝑚= 0,直线方程为𝑦= 𝑘𝑥−𝑘,
从而得𝐷(4,3𝑘),𝐺(𝑥1,0),
由(ⅰ)知,𝑥1 + 𝑥2 =
8𝑘2
3+4𝑘2,𝑥1𝑥2 = 4(𝑘2−3)
3+4𝑘2 ,𝑘1 =
𝑦2
𝑥2−𝑥1,𝑘2 =
3𝑘
4−𝑥1,
所以𝑘1
𝑘2 =
𝑦2
𝑥2−𝑥1 × 4−𝑥1
3𝑘= (4−𝑥1)(𝑘𝑥2−𝑘)
3(𝑥2−𝑥1)𝑘
= 4𝑥2−4−𝑥1𝑥2+𝑥1
3(𝑥2−𝑥1)
 
=
4𝑥2−4−4(𝑘2−3)
3+4𝑘2 + 8𝑘2
3+4𝑘2 −𝑥2
3[𝑥2−(
8𝑘2
3+4𝑘2 −𝑥2)]
=
(3+4𝑘2)𝑥2−4𝑘2
2[(3+4𝑘2)𝑥2−4𝑘2] = 1
2,
所以存在实数𝜆= 1
2,使得𝑘1 = 1
2𝑘2.