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压轴题(六)
12.已知点F为抛物线E:x2=4y的焦点,C(0,-2),过点F且斜率为1的直线交抛物线于A,B两点,点P为抛物线上任意一点,若=m+n,则m+n的最小值为( )
A. B.
C. D.
答案 A
解析 由题可得F(0,1),则直线AB的方程为y=x+1,设A(x1,x1+1),B(x2,x2+1),设P,则=,=(x1,x1+3),=(x2,x2+3),由=m+n,可得=m(x1,x1+3)+n(x2,x2+3),则两式相减得+2-x=3m+3n,则可得m+n=(x-2)2+,则当x=2时,m+n取得最小值,为.
16.(2022·河南平顶山、许昌、济源高三第二次质量检测)设Sn为数列{an}的前n项和,满足S1=1,Sn+1=Sn,n∈N+,数列{bn}的前n项和为Tn,满足bn=,则T2022=________.
答案 -
解析 由Sn+1=Sn,n∈N+,得=,因为S1=1,所以···…··=···…·×(n≥2), 所以Sn=(n≥2),又S1=1满足上式,则Sn=,当n≥2时,an=Sn-Sn-1=-=n,又a1=1满足上式,所以an=n,所以bn==·(-1)n·=,所以T2022=b1+b2+b3+…+b2021+b2022=×+×+×+…+×+×=×=-.
20.如图,在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是菱形,PA⊥平面ABCD,∠ABC=,M是PC的中点.
(1)求证:平面PAC⊥平面MBD;
(2)若PB⊥PD,三棱锥P-ABD的体积为,求四棱锥P-ABCD的侧面积.
解 (1)证明:∵PA⊥平面ABCD,BD⊂平面ABCD,
∴PA⊥BD,
又底面ABCD是菱形,∴BD⊥AC,
又PA∩AC=A,PA⊂平面PAC,AC⊂平面PAC,
∴BD⊥平面PAC,
又BD⊂平面MBD,
∴平面PAC⊥平面MBD.
(2)设菱形ABCD的边长为x,
∵∠ABC=,∴∠BAD=,
在△ABD中,
BD2=AD2+AB2-2AD·ABcos ∠BAD
=2x2-2x2=3x2,
∴BD=x.
∵PA⊥平面ABCD,∴PA⊥AD,PA⊥AB,
又AB=AD,PB⊥PD,
∴△PBD为等腰直角三角形,PB=PD=x,
∴PA== =x,
又S△ABD=AB·AD sin ∠BAD=·x2·sin =x2,
∴V三棱锥P-ABD=·S△ABD·PA=·x2·x=,
∴x=2,
∴PA=,PB=PD=,
∵∠ABC=,∴AC=AB=2.
又PA⊥平面ABCD,
∴PC=PB=,
∴四棱锥P-ABCD的侧面积为2S△PAB+2S△PBC=2×××2+2×× ×2=2+2.
21.(2022·四川成都高中毕业班第二次诊断性检测)已知函数f(x)=ex-ax2-2ax,其中a∈R.
(1)若函数f(x)在[0,+∞)上单调递增,求a的取值范围;
(2)若函数f(x)存在两个极值点x1,x2(x1<x2),当x1+x2∈时,求的取值范围.
解 (1)因为f(x)=ex-ax2-2ax,
所以f′(x)=ex-ax-2a,
因为函数f(x)在[0,+∞)上单调递增,
所以f′(x)=ex-ax-2a≥0在[0,+∞)上恒成立,
所以≥a在[0,+∞)上恒成立.
令g(x)=,x∈[0,+∞),因为g′(x)=>0在[0,+∞)上恒成立,
所以g(x)=在[0,+∞)上单调递增,故g(x)min=g(0)=,
所以a≤,即a的取值范围是.
(2)若函数f(x)存在两个极值点,则f′(x)=ex-ax-2a存在两个零点,即函数y=ex与y=ax+2a的图象有两个交点,
令h(x)=ex,则h′(x)=ex,设h(x)图象上一点为(x0,ex0),
过点(x0,ex0)的切线方程为y-ex0=ex0(x-x0),
将(-2,0)代入上式得-ex0=ex0(-2-x0)⇒x0=-1,
所以过(-2,0)的h(x)图象的切线方程为y-=(x+1),即y=x+.
所以要使y=ex与y=ax+2a的图象有两个交点,则a>,
此时f(x)有两个极值点x1,x2,且-2<x1<-1<x2.
由得则=ex2-x1,
令t=,则t∈(1,+∞),所以etx1-x1+2t-2=t,
所以tx1-x1+2t-2=ln t,即x1+2=,x2+2=,
所以x1+x2=-4.
令m(t)=-4,m′(t)=,
令n(t)=t-2ln t-,n′(t)=1-+=>0,
所以n(t)在(1,+∞)上单调递增.
因为n(1)=0,所以n(t)>0在(1,+∞)上恒成立.
所以m′(t)>0在(1,+∞)上恒成立.
所以m(t)在(1,+∞)上单调递增.
m(2)=3ln 2-4,m(e)=,
所以当m(t)∈时,t∈[2,e],
所以的