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[大题规范练]
大题规范练一
1.(2023·青岛三模)记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,已知2csin B=(2a-c)tan C.
(1)求角B;
(2)若c=3a,D为AC中点,BD=,求△ABC的周长.
解:(1)∵2csin B=(2a-c)tan C,所以2sin Csin B=(2sin A-sin C)·,sin C≠0,
则2sin Bcos C=2sin A-sin C=2sin(B+C)-sin C=2(sin Bcos C+cos Bsin C)-sin C,
整理得2sin Ccos B=sin C,
又sin C≠0,∴cos B=,而B∈(0,π),∴B=.
(2)c=3a,由余弦定理得b2=a2+c2-2accos B=a2+9a2-2a×3a×cos=7a2,b=a,
D是AC中点,则AD=CD=a,
在△ABD中由余弦定理得,cos∠ADB=,
在△CBD中由余弦定理得,cos∠CDB=,
∠CDB+∠ADB=π,cos∠CDB+cos∠ADB=0,
∴+=0,解得a=2,
所以△ABC的周长为
a+b+c=a+a+3a=8+2.
2.(2023·邯郸三模)已知数列{an}的前n项和为Sn,且a1=1,an+1=3Sn+1(n∈N*).
(1)求{an}通项公式;
(2)设bn=,在数列{bn}中是否存在三项bm,bk,bp(其中2k=m+p)成等比数列?若存在,求出这三项;若不存在,说明理由.
解:(1)由题意,n∈N*,在数列{an}中,
an+1=3Sn+1(n∈N*),
an=3Sn-1+1(n∈N*,n≥2),
两式相减可得,an+1-an=3an,an+1=4an,n≥2,
由条件,a2=3a1+1=4a1,故an+1=4an(n∈N*).
∴{an}是以1为首项,4为公比的等比数列.
∴an=4n-1(n∈N*).
(2)由题意及(1)得,n∈N*,
在数列{an}中,an=4n-1(n∈N*),
在数列{bn}中,bn=,
如果满足条件的bm,bk,bp存在,
则b=bmbp,其中2k=m+p,
∴=·,
∵2k=m+p,
∴(k+1)2=(m+1)(p+1),解得k2=mp,
∵2k=m+p,
∴k=m=p,与已知矛盾,所以不存在满足条件的三项.
3.(2023·衢州二模)如图,在三棱柱ABC-A1B1C1中,底面ABC⊥平面AA1B1B,△ABC是正三角形,D是棱BC上一点,且CD=3DB,A1A=A1B.
(1)求证:B1C1⊥A1D;
(2)若AB=2且二面角A1-BC-B1的余弦值为,求点A1到侧面BB1C1C的距离.
解:(1)取AB,BC的中点O,E,连接A1O,A1D,OD,AE,
∵△ABC为等边三角形,∴AE⊥BC,
∵A1A=A1B,O为AB中点,∴A1O⊥AB,
∵CD=3DB,E为BC中点,∴D为BE中点,
又O为AB中点,∴OD∥AE,∴OD⊥BC,
∵平面ABC⊥平面AA1B1B,平面ABC∩平面AA1B1B=AB,A1O⊂平面AA1B1B,
∴A1O⊥平面ABC,
又BC⊂平面ABC,∴A1O⊥BC,
∵A1O∩OD=O,A1O,OD⊂平面A1OD,
∴BC⊥平面A1OD,
∵A1D⊂平面A1OD,∴BC⊥A1D,又BC∥B1C1,∴B1C1⊥A1D.
(2)取B1C1中点F,连接A1F,DF,
由三棱柱结构特征知:A1F∥AE,又OD∥AE,
∴OD∥A1F,即A1,O,D,F四点共面,
由(1)知:BC⊥平面A1ODF,
∵A1D,DF⊂平面A1ODF,∴BC⊥DF,BC⊥A1D,
∴∠A1DF是二面角A1-BC-B1的平面角,
∴cos∠A1DF=,
作A1G⊥DF,垂足为G,
∵BC⊥A1G,DF⊥A1G,BC∩DF=D,BC,DF⊂平面BCC1B1,
∴A1G⊥平面BCC1B1,
设A1O=h,则AA1=,
又AE=A1F==,∴OD=AE=,
∴A1D=,DF==,
∴cos∠A1DF===,解得h=,
又sin∠A1DF=,
∴S△A1DF=A1D·DFsin∠A1DF=DF·A1G,
即×××=×·A1G,
解得A1G=,
即点A1到侧面BB1C1C的距离为.
4.(2023·长春三模)国学小组有编号为1,2,3,…,n的n位同学,现在有两个选择题,每人答对第一题的概率为、答对第二题的概率为,每个同学的答题过程都是相互独立的,比赛规则如下:①按编号由小到大的顺序依次进行,第1号同学开始第1轮比赛,先答第一题;②若第i(i=1,2,3,…,n-1)号同学未答对第一题,则第i轮比赛失败,由第i+1号同学继续比赛;③若第i(i=1,2,3,…,n-1)号同学答对第一题,则再答第二题,若该生答对第二题,则比赛在第i轮