第23期 核心素养阶段测评(四)-【数理报】2024-2025学年高二数学选择性必修第二册同步学案(人教A版2019)

2024-12-27
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内容正文:

书书书 17. (15 分 ) 如 图 4 ,在 四 棱 锥 P - ABCD 中 ,四 边 形 ABCD 为 直 角 梯 形 ,其 中 AB ⊥ BC ,AB ∥ CD ,CD = 2AB = 2BC = 2 ,平 面 PAC ⊥ 平 面 ABCD . (1 ) 证 明 :平 面 PAD ⊥ 平 面 PAC ; (2 ) 若 CD ⊥ PA , 且 异 面 直 线 PB 与 CD 所 成 角 为 45°, 求 平 面 PBC 与 平 面 PAD 的 夹 角 . 18. (17 分 ) 已 知 各 项 均 为 正 数 的 数 列 {a n } 满 足 a 1 = 1 ,a 2n+1 - 2a n = λ . (1 ) 若 λ = 0 ,求 a 2 ,a 3 的 值 . (2 ) 若 λ = 3 ,证 明 :3 ( - ) 12 n-2≤ a n < 3. 19. (17 分 ) “ 工 艺 折 纸 ” 是 一 种 把 纸 张 折 成 各 种 不 同 形 状 物 品 的 艺 术 活 动 ,在 我 国 源 远 流 长 .某 些 折 纸 活 动 蕴 含 丰 富 的 数 学 内 容 , 例 如 :用 一 张 圆 形 纸 片 ,按 如 下 步 骤 折 纸 ( 如 图 5 ). 步 骤 1 :设 圆 心 是 E ,在 圆 内 异 于 圆 心 处 取 一 点 ,标 记 为 F ; 步 骤 2 :把 纸 片 折 叠 ,使 圆 周 正 好 通 过 点 F ; 步 骤 3 :把 纸 片 展 开 ,并 留 下 一 道 折 痕 ; 步 骤 4 :不 停 重 复 步 骤 2 和 3 ,就 能 得 到 越 来 越 多 的 折 痕 ( 如 图 6 ). 已 知 这 些 折 痕 所 围 成 的 图 形 是 一 个 椭 圆 . 若 取 半 径 为 4 的 圆 形 纸 片 ,设 定 点 F 到 圆 心 E 的 距 离 为 槡 2 3 ,按 上 述 方 法 折 纸 . (1 ) 以 点 F ,E 所 在 的 直 线 为 x 轴 ,建 立 适 当 的 坐 标 系 ,求 折 痕 围 成 的 椭 圆 C 的 标 准 方 程 ; (2 ) 设 椭 圆 C 的 下 顶 点 为 D ,过 点 D 作 两 条 互 相 垂 直 的 直 线 l1 , l2 ,这 两 条 直 线 与 椭 圆 C 的 另 一 个 交 点 分 别 为 M ,N . 设 l1 的 斜 率 为 k(k ≠ 0 ) ,△ D M N 的 面 积 为 S ,当 S | k | > 1 69 时 ,求 k 的 取 值 范 围 . !"#$%&'()*+,-./0 ! 12!"#$%&'( !"3$4&'(5*+,-678 ! 92)"#$%&'( : ; < = > ? @ A B C D E < F + ! G ! " # $ % ! " ! ! & ' ! ! & ' # ! # ! $ ( 书 一、利用法向量求线面角 例1在棱长为1的正方体 ABCD-A1B1C1D1中,求 A1B1 与平面 A1C1B所成角的正弦 值. 解析:建立如图1所示的 空间直角坐标系 Dxyz,则 A1(1,0,1),B1(1,1, 1),C1(0,1,1),B(1,1,0),于是A1 →B =(0,1, -1),A1 →C1 =(-1,1,0),A1 →B1 =(0,1,0). 设平面A1C1B的法向量为n=(x,y,z),则 n·A1 →B=0, n·A1 →C1 = { 0 y-z=0,-x+y={ 0 y=z,{y=x. 取y=1,得n=(1,1,1). 设直线A1B1与平面A1C1B所成的角为θ, 则sinθ=|cos〈n,A1 →B1〉|= |n·A1 →B1| |n||A1 →B1| =|0+1+0| 槡3×1 =槡33, 即直线A1B1与平面A1C1B所成角的正弦值 为槡 3 3. 二、利用法向量求二面角 例2在四棱锥V-ABCD中,底面ABCD是 正方形,侧面VAD是正三角形,平面VAD⊥底面 ABCD.求平面 VAD与平面 VDB的夹角的余弦 值. 解析:取 AD的中点 O, 则VO⊥底面ABCD.建立如 图2所示的空间直角坐标系 Oxyz. 设正方形ABCD的边长 为 1, 则 A 1 2,0,( )0, B 1 2,1,( )0, (D -12,0, )0 ,V0,0,槡3( )2 . 可知 →AB=(0,1,0)是平面VAD的法向量. 设n=(1,y,z)是平面VDB的法向量,则 n· →VB=0, n· →BD={ 0 (1,y,z)· 1 2,1,- 槡3( )2 =0, (1,y,z)·(-1,-1,0)= { 0  y=-1, z=-槡3{ 3n= 1,-1,-槡3( )3 . 所以 |cos〈→AB,n〉|= |0-1+0| 1×槡213 = 槡21 7 . 所以平面VAD与平面VDB夹角的余弦值为 槡21 7 . 三、利用法向量证面面垂直 例3如图3,在棱长为1的正方体ABCD- A′B′C′D′中,AP=BQ=b(0<b<1),截面 PQEF∥ A′D,截面 PQGH∥ AD′.证明:平面 PQEF⊥平面PQGH. 证明:以 D为原点,射线 DA,DC,DD′分别 为x,y,z轴的正半轴建立如图4所示的空间直角坐 标系Dxyz. 由题意得DF=1-b, 则有D(0,0,0),A(1,0,0),A′(1,0,1), D′(0,0,1),P(1,0,b),Q(1,1,b),E(1-b,1,0), F(1-b,0,0),G(b,1,1),H(b,0,1). 于是 →PQ=(0,1,0),→PF=(-b,0,-b), →PH=(b-1,0,1-b),→AD′=(-1,0,1), →A′D=(-1,0,-1). 因为 →AD′· →PQ=0,→AD′· →PF=0, 所以 →AD′是平面PQEF的法向量. 因为 →A′D· →PQ=0,→A′D· →PH=0, 所以 →A′D是平面PQGH的法向量. 因为 →AD′· →A′D=0,所以 →AD′⊥ →A′D, 即平面PQEF⊥平面PQGH. 书 例 1 如右图,过点 C(0,1)的椭圆x 2 a2 +y 2 b2 = 1(a>b>0)的离心率为 槡3 2,椭圆与 x轴交于两点 A(a,0),B(-a,0),过点C的直线l与椭圆交于 另一点D,并与x轴交于点P,直线AC与直线BD 交于点Q. (1)当直线 l过椭圆右焦点时,求线段 CD 的长; (2)当点P异于点B时,证明:→OP·→OQ为定值. (1)解:由题意知b=1,ca= 槡3 2,解得a=2, 所以椭圆的方程为 x2 4+y 2 =1. 椭圆的右焦点为(槡3,0), 此时直线l的方程为y=-槡33x+1, 代入椭圆方程得7x2- 槡83x=0, 解得x1 =0,x2 = 槡 83 7, 代入直线l的方程得y1 =1,y2 =- 1 7, 所以点D的坐标为 槡83 7,-( )17 , 故|CD|= 槡83 7 -( )0 2 + -17-( )1槡 2 =167. (2)证明:当直线l与x轴垂直时与题意不 符,故直线l与x轴不垂直,即直线l的斜率存在. 设直线l的方程为y=kx+ (1 k≠0且k≠ )12 , 代入椭圆方程得(4k2+1)x2+8kx=0, 解得x1 =0,x2 = -8k 4k2+1 , 代入直线l的方程得y1 =1,y2 = 1-4k2 4k2+1 , 所以点D的坐标为 -8k 4k2+1 , 1-4k2 4k2+( )1. 又直线AC的方程为x2+y=1, 直线BD的方程为y=1+2k2-4k(x+2), 联立解得x=-4k,y=2k+1, 因此Q(-4k,2k+1). 又点P的坐标为 -1k,( )0. 所以 →OP· →OQ= -1( )k ×(-4k)=4. 故 →OP· →OQ为定值. 例2已知椭圆C过点A1,( )32 ,两个焦点分 别为(-1,0),(1,0). (1)求椭圆C的标准方程; (2)E,F是椭圆C上的两个动点,如果直线 AE的斜率与 AF的斜率互为相反数,证明直线 EF的斜率为定值,并求出这个定值. (1)解:椭圆的标准方程为x 2 4+ y2 3=1.(过 程略) ① (2)证明:设直线AE方程为y=k(x-1)+ 3 2,代入 ① 得(3+4k 2)x2 +4k(3-2k)x+ 4 3 2( )-k 2 -12=0. 设E(xE,yE),F(xF,yF), 因为点A1,( )32 在椭圆上,所以 xE = 4 3 2( )-k 2 -12 3+4k2 ,yE =kxE+ 3 2-k. 又直线AE的斜率与 AF的斜率互为相反 数,在 上 式 中 以 -k代 k, 可 得 xF = 4 3 2( )+k 2 -12 3+4k2 ,yF =-kxF+ 3 2+k, 所以直线EF的斜率 kEF = yF-yE xF-xE = -k(xF+xE)+2k xF-xE =12. 即直线EF的斜率为定值,其值为12. !"#$%&'()*+ %&'()#*!+*$, !",-%&'()*+ %&#+)#*!+!"# !"#$ %& - ./012345 3 63 !!!"7 #$%&8 '%9 !(:;<7= 3 7 !" HIJKL$MN HIJL8OPQRSTUMV 3WXYZ[\9 Y]^_`a bcdefg\9hi^"#$%&'()(*j+k lmnio,$-,./ ! pq rst ) * + , - $ " # ! % ! " # $ # + " + ! + % + . % & ! $ ! " ' # $ / . % & ! * !( "( #( $( 0 ) ! " # $ * ' & 1 ! " . % & !( "( #( $( 0 ) ! " # $ * ' & ! & 1 ! uq v` w !"!# xyzo "#$ %&$'($)* +% +,-../ 012.3456/ 7889: *%;<=>?@ A$ BCDEFG HI ;<=JKL M$BCDNOPQ/ 88RS &% TUVW5 XYZ$ [\]1 ^I _`5abc$ [\d1E/ 88efghijkl "%mn+opq r@stuvwx yz${|}~€/ 88‚ƒ-„ '%…†|‡$B ˆ~yI …†^‡$ Bˆ~b/ 88‰: $% @vŠ‹Œ $1Ž‘’“” •–—˜™/~• –$šs›iœ… žI~˜™$šs Ÿ ¡5¢/ 88£¤£ !%¥‡5¦§¨. ©ª5¦«¬.­t5 ¦® .̄°±5¦²³ ´µ~F¶.·¸¹º »–5¼. ½¾¿5 ¦€<ÀÁ5Â/ 77ÃÄÅgÆ­Çl ,% @¦UÈÉ …ž$5¦UÈʅ ž/77Ë̽gÍÎ ÏÐl 0%…¦Ñ$`¦ Ò$ÓW¦¯ //Ô ÕÖ$5¦×Ø/ 77ÙÚÛ (1%Ü}ÝÞv @$ß5àáÅâ2 Wãväåæç’ èÂéêvëì/ 88íîï 书 一、单项选择题 1~4 DBBC  5~8 CADC 二、多项选择题 9.ACD; 10.ACD; 11.AC. 三、填空题 12.an = 0, 2n-1{ , n=1, n≥2;  13.3n-1; 14.56. 四、解答题 15.(1)an =10-2n. (2){n|1≤n≤10,n∈N}. 16.(1)an =3 n-2.证明略. (2 [) 57,+ )∞ . 17.解:(1)当n=1时,2a1 =3a1-4,即a1 =4, 所以a1+2=6, 由2Sn =3an-4n, ① 当n≥2时,2Sn-1 =3an-1-4(n-1), ② ① -②得2an =3an-3an-1-4,即an =3an-1+4, 所以an+2=3(an-1+2), 所以当λ=2时,{an+λ}是等比数列,首项为6,公比 为3. (2)由(1)得an+2=6×3 n-1 =2×3n, 所以bn = n(an+2) 2 =n×3 n, 所以Tn =1×3+2×3 2+3×33+… +n×3n, 3Tn =1×3 2+2×33+… +(n-1)×3n+n×3n+1, 故2Tn =n×3 n+1-(3+32+… +3n)=n×3n+1- 3(1-3n) 1-3 (= n- )12 ×3n+1+32, 所以Tn = (2n-1)3n+1+3 4 . 18.解:(1)依题意 a1+a1q+a1q 2 =14, 2(a1q+1)=a1+a1q 2{ , 而q>1,解得a1 =2,q=2,则an =2 n, 等差数列{bn}中,由4b1 =a2 =4,得b1 =1, 又b8 =a3 =8,则公差d= b8-b1 8-1 =1, bn =b1+(n-1)d=n, 所以数列{an},{bn}的通项公式是an =2 n,bn =n. (2)由(1)知,数列{an}与数列{bn}都是递增数列, a5 =32<50,a6 =64>50, 因此新数列前50项中,有5项是数列{an}的前5项, 另45项为数列{bn}的前45项, 而a1+a2+a3+a4+a5 = 2-26 1-2=62, b1+b2+… +b45 = 45×(1+45) 2 =1035, 所以新数列的前50项和为62+1035=1097. 19.解:(1)因为数列{an}是“指数型数列”,所以对于 任意的n,m∈N+,都有an+m =an·am.因为a1 =2, 所以a2 =a1·a1 =2×2=4, a3 =a1·a2 =2×4=8. (2) {数列 1an + }1 是“指数型数列”. 证明:由an =2anan+1+3an+1得 1 an+1 = 3an +2, 即 1 an+1 +1= (3 1an + )1 , {所以数列 1an + }1 是等比数列,且 1a1 +1=3. 则 1 an +1 (= 1a1 + )1 ×3n-1 =3·3n-1 =3n ( , 1 an + ) (1 1am + )1 =3n·3m =3n+m, 1 an+m +1=3n+m, {所以数列 1an + }1 是“指数型数列”. (3)因为数列{an}是“指数型数列”, 故对任意的n,m∈N+, 有an+m =an·am,则an+1 =an·a1, 所以an =an-1·a1 =… =a n 1 (= a+2a+ )3 n ,n≥2, a1 = a+2 a+3适合该式. 假设数列{an}中存在三项au,av,aw构成等差数列, 不妨设u<v<w, 则有2av=au+aw, 则 (2 a+2a+ )3 v (= a+2a+ )3 u (+ a+2a+ )3 w . 故2(a+3)w-v(a+2)v-u =(a+3)w-u+(a+2)w-u, 当a为偶数且a∈N+时,2(a+3) w-v(a+2)v-u是偶 数,而(a+3)w-u是奇数,(a+2)w-u是偶数, 故2(a+3)w-v(a+2)v-u =(a+3)w-u+(a+2)w-u不 能成立; 当a为奇数且a∈N+时,2(a+3) w-v(a+2)v-u是偶 数,而(a+3)w-u是偶数,(a+2)w-u是奇数, 故2(a+3)w-v(a+2)v-u =(a+3)w-u+(a+2)w-u不 能成立; 所以对任意的 a∈ N+,2(a+ 3)w-v(a+2)v-u =(a+3)w-u+(a+ 2)w-u不能成立. 即数列{an}中任意三项都不能 构成等差数列. 书 一、位置关系的判定 例1已知圆C:(x-1)2+(y-1)2=r2,直线 l:x+y-10=0,则当r满足什么条件时,圆C与直 线l(1)相交;(2)相切;(3)相离. 解:圆心为C(1,1), 圆心C到直线l的距离 d=|1+1-10| 12+1槡 2 = 槡42. 则(1)当r> 槡42时,圆与直线相交; (2)当r= 槡42时,圆与直线相切; (3)当r< 槡42时,圆与直线相离. 点评:直线与圆的位置关系,共有三种,可利 用圆心到直线的距离与半径的关系求解,也可联 立直线与圆的方程,但较为复杂. 例2求两圆C1:x 2+y2-2x-35=0,C2:x 2+ y2-26x-10y+145=0的公切线的条数. 解:先把两圆的一般方程化为标准方程: C1:(x-1) 2+y2 =36, C2:(x-13) 2+(y-5)2 =49. 因为|C1C2|=13=|r1+r2|,所以两圆外切. 所以两圆有3条公切线. 点评:求到两定点A,B的距离分别为定长 r1, r2的直线的条数问题,可转化为求两圆公切线的条 数问题,即转化为两圆位置关系问题. 二、线圆方程的应用之对称性 例 3在物理放射性实验中,一粒子从点 A(-3,3)发出,射到临界面x轴上,反射以后经过 的路线与圆C:x2+y2-4x-4y+7=0相切进入 铅制收集箱.求粒子从点A发出时经过的路线所在 的直线l的方程. 解:将圆C的方程写成标准方程为 (x-2)2+(y-2)2 =1. 因为路线经x轴后反射, 所以粒子从点A发出时经 过的路线所在的直线l一定与 圆C关于 x轴的对称圆 C1相 切.如图1. 因为C(2,2),所以C1(2,-2),半径r=1. 设l的方程为y-3=k(x+3), 即kx-y+3k+3=0. 因为直线l与圆C1相切,则点C1到l的距离等 于圆的半径,即 |2k+2+3k+3| k2+槡 1 =1. 解得k=-43或k=- 3 4. 分别代入直线方程,整理得直线l的方程为 4x+3y+3=0或3x+4y-3=0. 点评:解决与圆有关的对称问题,要注意题中 隐含的信息,本例中“反射”是一个常见的与对称 有关的词. 三、线圆方程的应用之几何意义 例4如果实数x,y满足x2+y2-4x+1=0, (1)求yx的最大值; (2)求y-x的最小值. 解:(1)x2+y2-4x+1=0可以化为 (x-2)2+y2 =3.则 yx表示 圆上的点与原点连线的斜率.由图 2可知,当直线OA和圆相切时,且 切点在第一象限时,kOA即为所求 的最大值. 由OC=2,AC=槡3,∠OAC=90°, 可得∠AOC=60°,所以kOA =槡3. 即 y x的最大值是槡3. (2)设y-x=b,则y=x+b, 所以b为直线y=x+b在y轴上的截距. 当直线与圆相切且切点在 第四象限时,b最小,如图3. 由 |2+b| 槡2 =槡3, 解得b=-槡6-2或b=槡6-2(舍去). 所以y-x的最小值为 -槡6-2. 点评:此类问题涉及的知识点包括斜率,相 切,线距,点距,最值等,比较综合,同学们重点在 于掌握其包含的基础知识. ! !"#$% ! " # $ % ! ' ! $ % ! ) ! " ! ! ! ! ' ) ! ' ) "!"'") "! "' ") " # $ #*+,-). ! / ! ./ 011 书书书 核 心 素 养 阶 段 测 评 ( 四 ) 测 试 范 围 : 选 择 性 必 修 1 ~ 4 章 ◎ 数 理 报 社 试 题 研 究 中 心 第 Ⅰ 卷 选 择 题 ( 共 58 分 ) 一 、 单 项 选 择 题 : 本 大 题 共 8 小 题 , 每 小 题 5 分 , 共 40 分 .                                           1. 已 知 数 列 { a n } 的 通 项 公 式 是 a n = n2 + ( - 1) n × 2, 则 其 第 3, 4 项 分 别 是 (     ) ( A ) 9, 14 ( B) 9, 18 ( C) 7, 18 ( D ) 7, 14 2. 设 a ∈ R ,则 “ 直 线 ax + y - 1 = 0 与 直 线 x + ay + 1 = 0 平 行 ” 是 “ a = 1” 的 (     ) ( A ) 充 分 不 必 要 条 件 ( B) 充 要 条 件 ( C) 必 要 不 充 分 条 件 ( D ) 既 不 充 分 也 不 必 要 条 件 3. 若 向 量 p 在 空 间 的 一 组 基 底 { a, b, c} 下 的 坐 标 是 ( 1, 3, 2) ,则 p 在 基 底 { a + b, a - b, c} 下 的 坐 标 是 (     ) ( A ) ( 4, - 2, 2) ( B) ( 2, 1, 2) ( C) ( 2, - 1, 2) ( D ) ( 1, 3, 2) 4. 等 差 数 列 { a n } 中 ,若 S 9 = 18 ,S n = 24 0, a n -4 = 30 ,则 n = (     ) ( A ) 14 ( B) 15 ( C) 16 ( D ) 17 5. 在 坐 标 平 面 内 ,与 点 A( 1, 2) 距 离 为 3, 且 与 点 B( 3, 2) 距 离 为 1 的 直 线 共 有 (     ) ( A ) 1 条 ( B) 2 条 ( C) 3 条 ( D ) 4 条 6. 如 图 1 所 示 的 多 面 体 是 由 底 面 为 AB CD 的 长 方 体 被 截 面 AE C 1 F 所 截 得 到 的 , 其 中 AB = 3, BC = 2, CC 1 = 4, BE = 2, 则 BC 中 点 G 到 平 面 AE C 1 F 的 距 离 为 (     ) ( A ) 槡 2 11 ( B) 槡3 2 11 ( C) 槡 3 2 2 22 ( D ) 槡 9 22 22 7 . 设 F 为 双 曲 线 x2 a2 - y2 b2 = 1( a > b > 0) 的 右 焦 点 ,O 为 坐 标 原 点 ,若 O F 的 垂 直 平 分 线 与 渐 近 线 在 第 一 象 限 内 的 交 点 到 另 一 条 渐 近 线 的 距 离 为 2 3 | O F |, 则 双 曲 线 的 离 心 率 为 (     ) ( A ) 槡2 3 ( B) 槡3 5 5 ( C) 槡2 5 ( D ) 5 8. 设 抛 物 线 T: y2 = 4x 的 焦 点 为 F, A 为 抛 物 线 上 一 点 且 A 在 第 一 象 限 , | AF | = 4, 若 将 直 线 AF 绕 点 F 逆 时 针 旋 转 45 °得 到 直 线 l, 且 直 线 l与 抛 物 线 交 于 C, D 两 点 ,则 | C D | = (     ) ( A ) 槡 32 - 16 3 ( B) 槡 32 - 1 6 2 ( C) 槡 16 - 8 3 ( D ) 槡 16 - 8 2 二 、 多 项 选 择 题 : 本 题 共 3 小 题 , 每 小 题 6 分 , 共 18 分 . 9. 已 知 等 比 数 列 { a n } 的 公 比 为 q( q > 0) ,前 n 项 积 为 T n ,若 T 3 > T 2 > T 4 ,则 (     ) ( A ) a 1 > 0 ( B) 0 < q < 1 ( C) T 5 > 1 ( D ) T 6 > 1 10 .曲 线 C 的 方 程 为 x2 - y2 λ - 4 = 0, 则 (     ) ( A ) 当 λ > 0 时 ,曲 线 C 是 焦 距 为 4 1 + 槡 λ 的 双 曲 线 ( B) 当 λ < - 1 时 ,曲 线 C 是 焦 距 为 4 1 - 槡 λ 的 双 曲 线 ( C) 曲 线 C 不 可 能 为 圆 ( D ) 当 - 1 < λ < 0 时 ,曲 线 C 是 焦 距 为 4 1 + 槡 λ 的 椭 圆 11 .如 图 2, 在 菱 形 AB CD 中 ,A B = 槡4 3 3 , ∠ BA D = 60 °, 沿 对 角 线 BD 将 △ AB D 折 起 ,使 点 A, C 之 间 的 距 离 为 槡2 2( 如 图 3) .若 P, Q 分 别 为 线 段 BD ,C A 上 的 动 点 ,则 下 列 说 法 正 确 的 是 (     ) ( A ) 平 面 AB D ⊥ 平 面 BC D ( B) 线 段 PQ 长 度 的 最 小 值 为 槡 2 ( C) 当 AQ = Q C, 4P D = D B 时 ,点 D 到 直 线 PQ 的 距 离 为 槡 14 14 ( D ) 当 P, Q 分 别 为 线 段 BD ,C A 的 中 点 时 ,P Q 与 AD 所 成 角 的 余 弦 值 为 槡 6 4 第 Ⅱ 卷 非 选 择 题 ( 共 92 分 ) 三 、 填 空 题 : 本 题 共 3 小 题 , 每 小 题 5 分 , 共 15 分 . 12 .若 圆 C 的 半 径 为 1, 圆 心 在 第 三 象 限 ,且 与 直 线 4x - 3y = 0 和 y 轴 都 相 切 ,则 该 圆 的 标 准 方 程 是 . 13 .已 知 空 间 直 角 坐 标 系 xO y 中 ,过 点 P( x 0 ,y 0 ,z 0 ) 且 一 个 法 向 量 为 m = ( a, b, c) 的 平 面 α 的 方 程 为 a( x - x 0 ) + b( y - y 0 ) + c( z - z 0 ) = 0, 过 点 P( x 0 ,y 0 ,z 0 ) 且 方 向 向 量 为 n = ( u, v, w) ( uv w ≠ 0) 的 直 线 l的 方 程 为 x - x 0 u = y - y 0 v = z - z 0 w .用 以 上 知 识 解 决 下 面 问 题 : 已 知 平 面 α 的 方 程 为 x - 2y + 3z + 3 = 0, 直 线 l是 两 个 平 面 2x - y + 2 = 0 与 x - 2z + 1 = 0 的 交 线 ,则 直 线 l与 平 面 α 所 成 角 的 正 弦 值 为 . 14 .已 知 数 列 { a n } 是 递 增 的 等 比 数 列 ,a 1 + a 4 = 18 ,a 2 a 3 = 3 2 . 若 { a n } 的 前 n 项 和 为 S n , 且 S k +6 - S k = 21 1 - 25 , 则 正 整 数 k 等 于 . 四 、 解 答 题 : 本 题 共 5 小 题 , 共 77 分 . 15 .( 13 分 ) 已 知 △ AB C 的 顶 点 C( 1 ,0 ) , BC 边 上 的 高 所 在 直 线 的 方 程 为 x - y + 1 = 0. ( 1) 求 直 线 BC 的 一 般 式 方 程 ; ( 2) 若 AC 边 上 的 中 线 所 在 直 线 的 方 程 为 y = 3, 求 顶 点 A 的 坐 标 . 16 .( 15 分 ) 已 知 数 列 { a n } 是 等 差 数 列 , 且 a p = q, a q = p( p < q ) ,a p+ q = p + q - 3. ( 1) 求 p, q 的 值 及 数 列 { a n } 的 通 项 公 式 ; ( 2) 若 a 4 ,a 5 ,a b 1 ,a b 2 ,… ,a b n 成 等 比 数 列 ,求 数 列 { b n } 的 通 项 公 式 . 2 3 4 5 6 7 8 9 : ; < = > ? @ A ! B C ! " # $ % & ' ( 2 3 4 5 6 7 8 9 : ; < = > D @ A ! E F ) " # $ % & ' ( ! & " " / ' ( ) * + ! / " ,) # " - ) . + , ! ' ! ) !! "GHIJIE 0 "KQRSB "TUV*WX2)1/+1'3/'14 "GHYZX./[\]^_`abcd 52' efgQhij /' k4lhmTUV "noT'O2)2224 "^pVqhrsO2)1/"1'3/'46 /11)44)4773tuvwex "qyXz{Gh^pVZ|}~€n‚ƒ„… "noqyrsX///71 "†‡ˆ‰qŠ‹qŒq " G H Ž ~  € [^… A‘ ’ “ H " G H ” • – — ˜ ™ š › œ  ž Ÿ  ¡ ¢ ^ = £ a ¤ ¥ ¦ § ¨ © ª « // e…¬ › ­ ®  › ¯ ° ± ² ³ ­ z { ´ h ^ p V Z | µ ¶ 书 第22期3,4版 数列核心素养综合测评 一、单项选择题 1~4 DBBC  5~8 CADC 提示: 1.因为根据数列1,槡3,槡5,槡7,3,…, 所以an = 2n-槡 1(n∈N+), 又 槡33=槡27, 所以 2n-槡 1=槡27,解得n=14. 2.a3 = a3 a2 × a2 a1 ×a1 = 32 22 ×2 2 12 ×a1 =9a1 =3. 3.设九只茶壶按容积从小到大依次记为a1,a2,…,a9, 由题意可得a1+a2+a3 =0.5,a7+a8+a9 =2.5, 所以3a2 =0.5,3a8 =2.5a2+a8 =1, 所以a5 = a2+a8 2 =05. 4.设等差数列{an}的公差为d(d≠0), 由题意知a24 =a2a8,a4 =4, 所以(4-2d)(4+4d)=16, 解得d=1或d=0(舍去),所以a1 =1, 所以S10 =10×1+ 10×9 2 ×1=55. 5.a2 =a1a3a1q=1a1 = 1 q, S3+T3 =122q+3+ 4 q =12, 则2q2-9q+4=(2q-1)(q-4)=0 q1 = 1 2,q2 =4, 由于{an}为递增数列,则q=4,a1 = 1 4, 所以{an}的通项公式为an =4 n-2, 所以Sn = 1 4(1-4 n) 1-4 = 1 12(4 n-1). 6.根据题意得a2n+1-a 2 n =2(n≥1,n∈N+), 故{a2n}是公差为2的等差数列, 所以a2n =a 2 9+2(n-9)=2n, 又{an}各项为正,则an = 2槡n, 所以 2 an+an+1 = 2 2n+槡 2+ 2槡n = 2( 2n+槡 2- 2槡n) ( 2n+槡 2+ 2槡n)( 2n+槡 2- 2槡n) = 2n+槡 2- 2槡n, {故数列 2an+an+ }1 的前24项和为(槡4-槡2)+(槡6 -槡4)+… +(槡50-槡48)=槡50-槡2= 槡42. 7.设数列{an}的公差为d, 由已知得 a1+d=-7, 2a1 =5a1+ 5×4 2 d { ,解得 a1 =-10,d=3{ , 则Sn =-10n+ n(n-1) 2 ×3= 3n2-23n 2 . 因为f(x)=12(3x 2-23x)的零点为x=0,x=233, 所以|f(x)|(x∈N+)的最小值是靠近零点处的函 数值. 又|S1|=10,|S7|=7,|S8|=4, 所以n=8时,|Sn|最小. 8.设等比数列{an}的公比为q,q>0,且an >0. 由题意得 a1(1+q 2)=20, a3(1+q 2)=5{ ,两式相除得q2 = 14, 所以q= 12,所以a1 =16,故an =2 5-n. 显然当n≤5时,a1a2…an <1不成立, 所 以 n > 5 且 n ∈ N+, 则 a1a2…an = 24+3+2+1+0+(-1)+(-2)+…+(5-n) =2 n(9-n) 2 <1, 即 n(9-n) 2 <0,则n>9, 故正整数n的最小值为10. 二、多项选择题 9.ACD; 10.ACD; 11.AC. 提示: 9.根据题意,等比数列{an}的首项为3,公比为q,(q ∈Z), 若243是该数列中的一项,设243是该数列的第n项, 则a1q n-1 =243,变形可得qn-1 =81, 又由q∈Z,当n=2时,q=81, 当n=3时,q=±9,当n=5时,q=±3. 故选(A)(C)(D). 10.{an}的前若干项依次为1,2,1,1,0,1,1,0,1,1, 0,..., 所以a5 =0,故(A)正确; 由a1 =1>0,an≥0,可得Sn >0,故(B)错误; 由a5 =0,可得S4 =S5,故(C)正确; S32 =1+2+10×(1+1+0)=23,故(D)正确. 故选(A)(C)(D). 11.设等差数列的公差为d,因为a1+3a5 =S7, 所以a1+3(a1+4d)=7a1+21d, 解得a1 =-3d. 又an =a1+(n-1)d=(n-4)d, 所以a4 =0,所以(A)正确; 因为公差d的正负不能确定,所以S3可能为最大值, 也可能为最小值,故(B)不正确; 因为S6-S1 =a2+a3+a4+a5+a6 =5a4 =0, 所以S6 =S1,所以(C)正确; 因为a3+a5 =2a4 =0,所以a3 =-a5, 即|a3|=|a5|,所以(D)错误. 故选(A)(C). 三、填空题 12.an = 0, 2n-1{ , n=1, n≥2;  13.3n-1; 14.56. 提示: 12.由Sn+1 =n 2-1+an+1得 n≥2时,Sn =(n-1) 2-1+an, 两式相减得an =n 2-(n-1)2 =2n-1(n≥2), 当n=1时,S2 =1 2-1+a2 =a1+a2a1 =0, 故an = 0, 2n-1{ , n=1, n≥2. 13.“追梦数列”{an}满足 1 an+1 -3an =0(n∈N+), 即an =3an+1,则数列{an}是公比为 1 3的等比数列. {若数列 1bn+ }1 为“追梦数列”, 则 1 bn+1 = 1b1+1 (× )13 n-1 = 1 3n , 则bn+1=3 n,则bn =3 n-1. 14.当n=1时,a1 = 2 3, 当n≥2时,由a1+3a2+9a3+… +3 n-1an = n+1 3 可得a1+3a2+9a3+… +3 n-2an-1 = n 3, 两式相减,可得3n-1an = n+1 3 - n 3 = 1 3, 解得an = 1 3n . 因为当n=1时,a1 = 2 3不满足上式. 所以an = 2 3, 1 3n { , n=1, n≥2, 则当n=1时,S1 =a1 = 2 3, 当n≥2时,Sn =a1+a2+a3+… +an = 23+ 1 32 +1 33 +… +1 3n = 23+ 1 32 - 1 3n+1 1-13 = 56- 1 2·3n , 因为当n=1时,S1 = 2 3也满足上式, 所以Sn = 5 6- 1 2·3n ,n∈N+. 因为Sn = 5 6- 1 2·3n < 56, 且Sn <k对任意n∈N+恒成立, 所以k≥ 56,即实数k的最小值为 5 6. 四、解答题 15.解:(1)设{an}的公差为d. 由S9 =-a5得a5 =a1+4d=0. 由a3 =4得a1+2d=4.于是a1 =8,d=-2. 因此{an}的通项公式为an =10-2n. (2)由(1)得a1 =-4d, 故an =(n-5)d,Sn = n(n-9)d 2 . 由a1 >0知d<0, 故Sn≥an等价于n 2-11n+10≤0, 解得1≤n≤10. 所以n的取值范围是{n|1≤n≤10,n∈N}. 16.(1)证明:由a1 =1,an =3an-1+4(n≥2) 可得an+2=3an-1+6=3(an-1+2),a1+2=3., 即数列{an+2}是首项和公比均为3的等比数列, 则an+2=3 n,即an =3 n-2. (2)解:数列cn= 3bn an·an+1 = an+2 an·an+1 = 3 n (3n-2)(3n+1-2) , 则 cn+1 cn = 3 n+1 (3n+1-2)(3n+2-2) · (3n-2)(3n+1-2) 3n =3 n+1-6 3n+2-2 <1, 所以{cn}为递减数列,可得cn≤c1 = 3 7. 若任意正整数n,不等式cn≤2λ-1恒成立, 则2λ-1≥ 37,即有λ≥ 5 7, 即λ [的取值范围是 57,+ )∞ . 17.解:(1)当n=1时,2a1 =3a1-4,即a1 =4, 所以a1+2=6, 由2Sn =3an-4n, ① 当n≥2时,2Sn-1 =3an-1-4(n-1), ② ① -②得2an =3an-3an-1-4,即an =3an-1+4, 所以an+2=3(an-1+2), 所以当λ=2时,{an+λ}是等比数列,首项为6,公 比为3. (2)由(1)得an+2=6×3 n-1 =2×3n, 所以bn = n(an+2) 2 =n×3 n, 所以Tn =1×3+2×3 2+3×33+… +n×3n, 3Tn =1×3 2+2×33+… +(n-1)×3n+n×3n+1, 故2Tn =n×3 n+1-(3+32+… +3n)=n×3n+1- !"#$%& ! '()*+,-./- " ' !"# !!"!#$%&'( )*+,-./ # $$01 %&$2 ! " # $ %& ! 34567#89 书 3(1-3n) 1-3 (= n- )12 ×3n+1+32, 所以Tn = (2n-1)3n+1+3 4 . 18.解:(1)依题意 a1+a1q+a1q 2 =14, 2(a1q+1)=a1+a1q 2{ , 而q>1,解得a1 =2,q=2,则an =2 n, 等差数列{bn}中,由4b1 =a2 =4,得b1 =1, 又b8 =a3 =8,则公差d= b8-b1 8-1 =1, bn =b1+(n-1)d=n, 所以数列{an},{bn}的通项公式是an =2 n,bn =n. (2)由(1)知,数列{an}与数列{bn}都是递增数列, a5 =32<50,a6 =64>50, 因此新数列前50项中,有5项是数列{an}的前5项, 另45项为数列{bn}的前45项, 而a1+a2+a3+a4+a5 = 2-26 1-2=62, b1+b2+… +b45 = 45×(1+45) 2 =1035, 所以新数列的前50项和为62+1035=1097. 19.解:(1)因为数列{an}是“指数型数列”,所以对 于任意的n,m∈N+,都有an+m =an·am.因为a1 =2, 所以a2 =a1·a1 =2×2=4, a3 =a1·a2 =2×4=8. (2) {数列 1an + }1 是“指数型数列”. 证明:由an =2anan+1+3an+1得 1 an+1 = 3an +2, 即 1 an+1 +1= (3 1an + )1 , {所以数列 1an + }1 是等比数列,且 1a1 +1=3. 则 1 an +1 (= 1a1 + )1 ×3n-1 =3·3n-1 =3n ( , 1 an + ) (1 1am + )1 =3n·3m =3n+m, 1 an+m +1=3n+m, {所以数列 1an + }1 是“指数型数列”. (3)因为数列{an}是“指数型数列”, 故对任意的n,m∈N+, 有an+m =an·am,则an+1 =an·a1, 所以an =an-1·a1 =… =a n 1 (= a+2a+ )3 n ,n≥2, a1 = a+2 a+3适合该式. 假设数列{an}中存在三项au,av,aw构成等差数列, 不妨设u<v<w, 则有2av=au+aw, 则 (2 a+2a+ )3 v (= a+2a+ )3 u (+ a+2a+ )3 w . 故2(a+3)w-v(a+2)v-u =(a+3)w-u+(a+2)w-u, 当a为偶数且a∈N+时,2(a+3) w-v(a+2)v-u是偶 数,而(a+3)w-u是奇数,(a+2)w-u是偶数, 故2(a+3)w-v(a+2)v-u =(a+3)w-u+(a+2)w-u 不能成立; 当a为奇数且a∈N+时,2(a+3) w-v(a+2)v-u是偶 数,而(a+3)w-u是偶数,(a+2)w-u是奇数, 故2(a+3)w-v(a+2)v-u =(a+3)w-u+(a+2)w-u 不能成立; 所以对任意的a∈N+,2(a+3) w-v(a+2)v-u =(a+ 3)w-u+(a+2)w-u不能成立. 即数列{an}中任意三项都不能构成等差数列. 第23期3,4版 核心素养阶段测评(四) 一、单项选择题 1~4 CBCB 5~8 ADBA 提示: 1.由an =n 2+(-1)n×2得, a3 =3 2-2=7,a4 =4 2+2=18. 2.若直线ax+y-1=0与直线x+ay+1=0平行, 则 a2-1=0, a+1≠{ 0 a=1; 若a=1,则直线x+y-1=0与直线x+y+1=0 平行, 所以直线ax+y-1=0与直线x+ay+1=0平行 是a=1的充要条件. 3.因为p在基底{a,b,c}下的坐标是(1,3,2), 所以p=a+3b+2c, 设p在基底{a+b,a-b,c}下的坐标为(x,y,z), 则p=x(a+b)+y(a-b)+zc =(x+y)a+(x-y)b+zc, 因此a+3b+2c=(x+y)a+(x-y)b+zc, 所以x+y=1,x-y=3,z=2, 即x=2,y=-1,z=2, 即向量p在基底{a+b,a-b,c}下的坐标为(2,-1,2). 4.由等差数列的性质知 a1+a9 =2a5,a1+an =a5+an-4, 因为S9 = 9(a1+a9) 2 =9a5 =18,故a5 =2, 又Sn = n(a1+an) 2 = n(a5+an-4) 2 =240, 故 n(2+30) 2 =240,所以n=15. 5.当直线的斜率不存在时,直线x=4满足与点A(1, 2)距离为3,且与点B(3,2)距离为1, 以点A(1,2)为圆心,r1 =3为半径的圆的方程为 (x-1)2+(y-2)2 =9, 以点 B(3,2)为圆心,r2 =1为半径的圆的方程为 (x-3)2+(y-2)2 =1, 因为|AB|=2=r1-r2,则两圆相内切, 故两圆的公切线有且仅有1条,即x=4, 故在坐标平面内,与点A(1,2)距离为3,且与点B(3, 2)距离为1的直线共有1条. 6.如图1,以D为原点,以 DA,DC,DF所在直线为x轴, y轴,z轴建立空间直角坐标 系, 则 A(2,0,0),E(2,3, 2),C1(0,3,4),G(1,3,0), 所以AC→ 1 =(-2,3,4),→AE=(0,3,2), →GE=(1,0,2), 设n=(x,y,z)为平面AEC1F的法向量, 则 n·→AE=0, n·AC→ 1 =0 { , 所以 3y+2z=0, -2x+3y+4z=0{ , 令z=1,所以n (= 1,-23, )1 , 所以点C到平面AEC1F的距离为 d= →|GE·n| |n| = 槡9 22 22 . 7.双曲线x 2 a2 -y 2 b2 =1(a>0,b>0)渐近线方程为 y=±bax, 由OF的垂直平分线为x= c2, 将x= c2,代入y= b ax,则y= bc 2a, 则交点坐标为 (M c2,bc2 )a , 则点M到y=-bax(即bx+ay=0)的距离为 d= bc 2+ bc 2 a2+b槡 2 = 23|OF|= 2c 3, 解得9a2 =5c2,则双曲线的离心率e= ca = 槡35 5. 8.如图2,由题可知F(1,0), 设A(x0,y0),x0 >0,y0 >0, 则|AF|=x0+1=4,所以x0 =3,则y0 = 槡23,A(3,槡23), 故kAF = 槡 23-0 3-1 =槡3, 所以∠AFx=60°, 则直线l的倾斜角 α=60°+45°, 所以直线l的斜率 k=tan(60°+45°)=槡3+1 1-槡3 =-2-槡3, 所以直线l的方程为y=(-2-槡3)(x-1), 联立 y=(-2-槡3)(x-1), y2 =4x{ , 可得(7+ 槡43)x 2-(18+ 槡83)x+7+ 槡43=0. 设C(x1,y1),D(x2,y2), 则x1+x2 = 18+ 槡83 7+ 槡43 =30- 槡163, 所以|CD|=x1+x2+2=32- 槡163. 二、多项选择题 9.ABC; 10.AD; 11.ABD. 提示: 9.由题可得T2 =a1a2 =a 2 1q>0, 则a3 = T3 T2 >1,a3a4 = T4 T2 <1,即a3 >1>a3a4, 所以a3 =a1q 2 >1,a4 < 1 a3 <1, 所以a1 >0,0<q= a4 a3 <1,故(A),(B)正确; 所以T5 =a1·a2·a3·a4·a5 =a 5 3 >1, T6 =a1·a2·a3·a4·a5·a6=(a3·a4) 3<1,故(C) 正确,(D)错误. 故选(A)(B)(C). 10.当λ>0时,方程x2-y 2 λ -4=0化为x 2 4- y2 4λ =1, 曲线C是焦距为2 4+4槡 λ=4 1+槡 λ的双曲线,(A) 正确; 当λ<-1时,方程x2-y 2 λ -4=0化为x 2 4+ y2 4(-λ) =1, 曲线C是焦点在 y轴上,焦距为2 4(-λ)-槡 4= 4 -1-槡 λ的椭圆,(B)错误; 当λ=-1时,曲线C表示圆x2+y2 =4,(C)错误; 当 -1<λ<0时,方程x2-y 2 λ -4=0化为x 2 4 + y2 4(-λ) = 1,曲线 C是焦点在 x轴上,焦距为 2 4-4(-槡 λ)=4 1+槡 λ的椭圆,(D)正确. 故选(A)(D). 11.取BD的中点O,连接OA,OC. 在菱形ABCD中,AB= 槡433,∠BAD=60°, 所以OA=OC=ABsin60°= 槡433 × 槡3 2 =2. 因为AC= 槡22,所以OA 2+OC2 =AC2, 所以OA⊥OC. 又因为AB=AD,O为BD的中点,所以OA⊥BD, 同理可得OC⊥BD. 因为OA⊥OC,OA⊥BD,OC∩BD=O,OC,BD平 面BCD,所以OA⊥平面BCD.因为OA平面ABD, 所以平面ABD⊥平面BCD,故(A)正确; 又OA⊥BD,OA⊥OC,OC⊥BD, 故以 O为原点,OB,OC,OA 所在直线分别为x,y,z轴建立如 图3所示的空间直角坐标系, 则 (B 槡233,0, )0 ,C(0,2, 0),A(0,0,2), (D - 槡233,0, )0 . !"#$%& ! '()*+,-./- " ' ! ! " " ! # $ % & ' ! ! ( ) * % ' " & + ) ( ! " " , % + ' # ! # * ( ) - 书 当AQ=QC,4PD=DB时, Q(0,1,1), (P -槡33,0, )0 , → (PQ= 槡33,1, )1 ,→ (DP= 槡33,0, )0 , 所 以 点 D 到 直 线 PQ 的 距 离 为 →|DP|2 (- →|PQ·→DP|→ )|PQ|槡 2 = 13 (- 1 3 槡21 ) 3槡 2 = 槡14 7 ,故(C)错误; 设P(a,0,0 () - 槡233 ≤a≤ 槡23)3 ,Q(x,y,z), 设 →CQ=λ→CA,λ∈[0,1],得Q(0,2-2λ,2λ), |PQ|= (-a)2+(2-2λ)2+(2λ)槡 2 = a2+ (8 λ- )12 2 +槡 2, 当a=0且λ=12时,|PQ|min=槡2,故(B)正确; 当 P,Q分别为线段 BD,CA的中点时,P(0,0,0), Q(0,1,1),→PQ=(0,1,1),→ (AD= - 槡233,0,- )2 , 设PQ与AD所成的角为θ, 则cosθ= →|PQ·→AD| → →|PQ||AD| = 2 槡2× 16 槡3 =槡64, 所以PQ与AD所成角的余弦值为槡64,故(D)正确. 故选(A)(B)(D). 三、填空题 12.(x+1)2+(y+3)2 =1; 13.槡614; 14.4. 提示: 12.设圆心C(a,b)(a<0,b<0), 圆C:(x-a)2+(y-b)2 =1, 依题意有a=-1,圆心C(a,b)到直线4x-3y=0的 距离为 |-4-3b| 5 =1, 解得b=-3或b= 13(舍去). 所以圆C的标准方程为(x+1)2+(y+3)2 =1. 13.平面α的方程为x-2y+3z+3=0, 所以平面α的法向量为m =(1,-2,3), 平面2x-y+2=0与平面x-2z+1=0的法向量 分别为m1 =(2,-1,0),m2 =(1,0,-2), 设直线l的方向向量为n=(x0,y0,z0), 则 n·m1 =0, n·m2 =0 { , 即 2x0-y0 =0, x0-2z0 =0 { , 取n=(2,4,1), 设直线l与平面α所成的角为θ, 则sinθ=|cos〈m,n〉|= |m·n||m|·|n| = 3 槡14×槡21 =槡614. 14.联立 a1+a4 =18, a2a3 =a1a4 =32 { , 可得 a1 =2, a4 = { 16或 a1 =16, a4 =2 { . 又因为数列{an}是递增的等比数列, 所以 a1 =2, a4 =16 { , 则公比q=2,an=2 n,Sk+6-Sk=ak+1 +ak+2+… +ak+6 = 2k+1(1-26) 1-2 =2 k+7-2k+1,所以Sk+6 -Sk =2 k+7-2k+1 =211-25,所以k=4. 四、解答题 15.解:(1)由题意得边BC上的高所在直线的斜率为1, 则直线BC的斜率为 -1, 所以直线BC的方程为y=-(x-1),即x+y-1=0. (2)设A(x0,y0),因为AC边上的中线所在直线的方 程为y=3,且C(1,0),所以 y0+0 2 =3,则y0 =6. 因为BC边上高所在直线经过点A, 所以x0-y0+1=0,则x0 =y0-1=5, 故A的坐标为(5,6). 16.解:设{an}的公差为d, 由ap =q,aq =p得ap-a9 =(p-q)d=q-p, 因为p<q,所以p-q≠0, 所以d=-1,ap+q =ap+qd=q-q=0, 所以p+q-3=0,p+q=3, 因为p<q,所以p=1,q=2, 由ap =q得a1 =2, 所以an =a1+(n-1)d=2-(n-1)=-n+3. (2)由(1)得an =-n+3,所以a4 =-1,a5 =-2, 故a4,a5,ab1,ab2,…,abn是首项为 -1,公比为2的等 比数列. 所以abn =-1×2 n+1 =-2n+1, 由an =-n+3得abn =-bn+3, 所以 -bn+3=-2 n+1,所以bn =2 n+1+3. 17.(1)证明:因为AB⊥BC,2AB=2BC=2,AB∥CD, 所以AB=BC=1,∠ACD=∠BAC=45°, AC= AB2+BC槡 2 =槡2. 在△ACD中,CD=2.由余弦定理可知 AD2 =AC2+CD2-2AC·CDcos∠ACD =(槡2) 2+22-2×槡2×2×槡 2 2 =2, 故AD2+AC2 =CD2,所以AD⊥AC. 因为平面PAC⊥平面ABCD,平面PAC∩平面ABCD =AC,AD平面ABCD,所以AD⊥平面PAC, 又因为AD平面PAD,所以平面PAD⊥平面PAC. (2)解:因为AD⊥平面PAC,PA平面PAC, 所以AD⊥PA.又因为CD⊥PA, CD∩AD=D,所以PA⊥平面ABCD. 因为AB∥CD,所以∠PBA是异面直线PB与CD所成 角,即∠PBA=45°, 所以tan∠PBA=PAAB=1,所以PA=AB=1. 以点A为坐标原点,AD, AC,AP所在的直线分别为 x, y,z轴建立如图4所示的空间 直角坐标系. 则 (B -槡22,槡22, )0 , C(0,槡2,0),P(0,0,1),所以 → (PB= -槡22,槡22,- )1 ,→PC=(0,槡2,-1). 设平面PBC的法向量为n1 =(x,y,z), 则 n1· →PB=-槡22x+ 槡2 2y-z=0, n1· →PC=槡2y-z=0 { , 令y=1,则x=-1,z=槡2,得n1 =(-1,1,槡2), 由题意得n2 =(0,1,0)为平面PAD的一个法向量, 所以|cos〈n1,n2〉|= |n1·n2| |n1||n2| =|1×1|2×1 = 1 2, 则〈n1,n2〉=60°, 故平面PBC与平面PAD的夹角为60°. 18.(1)解:若λ=0,则a2n+1 =2an. 因为a1 =1,且数列{an}各项为正, 所以a22 =2a1 =2,则a2 =槡2, 所以a23 =2a2 = 槡22=2 3 2,则a3 =2 3 4. (2)证明:若λ=3,则a2n+1-2an =3. 因为a2n+1-9=2(an-3), 即(an+1-3)(an+1+3)=2(an-3). 一方面,an+1-3与an-3显然同号. 因为a1-3<0,所以an-3<0,即an <3. 另一方面, 3-an+1 3-an = 2an+1+3 . 由a2n+1 =2an+3>3,得an+1 >槡3>1, 所以 3-an+1 3-an < 24 = 1 2, 所以3-an <(3-an-1)× 1 2 <… <(3-a1) ( × )12 n-1 (= )12 n-2 (n≥2), 所以an >3 (- )12 n-2 (n≥2), 又因为a1 =1,所以an≥3 (- )12 n-2 . 综上可得3 (- )12 n-2 ≤an <3. 19.解:(1)如图5,以FE所在的直线为x轴,FE的中 点O为原点建立平面直角坐标系, 设 M(x,y)为椭圆上一 点,由题意可知 |MF|+ |ME|=|AE|=4>|EF|= 槡23, 所以点M的轨迹是以 F, E为焦点,长轴长2a=4的椭 圆,因为2c= 槡23,2a=4, 所以c=槡3,a=2, 则b2 =a2-c2 =1,所以椭圆C的方程为x 2 4+y 2=1. (2)由(1)知D(0,-1), 所以直线l1:y=kx-1(k ≠0),l2:y=- 1 kx-1,如图 6所示, 设M(x1,y1),N(x2,y2), 联立 x2 4+y 2 =1, y=kx-1 { , 整理 得(1+4k2)x2-8kx=0, 所以x1 = 8k 1+4k2 ,所以y1 = 8k2 1+4k2 -1, 所以|DM|= x21+(y1+1)槡 2 = 64k 2 (1+4k2)2 + 64k 4 (1+4k2)槡 2 =8|k| 1+4k2 1+k槡 2. 联立 x2 4+y 2 =1, y=-1kx-1 { ,整理得(4+k2)x2+8kx=0, 所以x2 = -8k k2+4 ,所以y2 = 8 k2+4 -1, 所以|DN|= x22+(y2+1)槡 2 = 64k 2 (4+k2)2 + 64 (4+k2)槡 2 = 8 4+k2 1+k槡 2, 所以S△DMN = 1 2|DM|·|DN| =12× 8|k| 1+4k2 1+k槡 2× 8 4+k2 1+k槡 2 = 32|k|(1+k 2) (1+4k2)(4+k2) , 由 S |k|> 16 9得 32(1+k2) (1+4k2)(4+k2) >169, 整理得4k4-k2-14<0,得 -74 <k 2 <2, 又k2 >0,所以0<k2 <2, 所以 -槡2<k<0或0<k<槡2, 所以k的取值范围为(-槡2,0)∪(0,槡2). 第24期2版 专项小练一 1.A; 2.D; 3.ABC. 4.9; 5.f(3)3 < f(2) 2 <f(1). 6.解:(1)Δs=s(20+Δt)-s(20)=10×(20+Δt) +5(20+Δt)2-10×20-5×202=10Δt+200Δt+5Δt2 =1+20+005=2105,Δs Δt =210501 =2105. (2)由(1)知Δs Δt =10Δt+200Δt+5Δt 2 Δt =210+5Δt, !"#$%& ! '()*+,-./- " ' ! " # $ % ! ! & ' ( ( % ) * " + & , * # ! $ ! ! - . # ! % + ( & ) 书 当Δt趋于0时,ΔsΔt 趋于210, 所以赛车在t=20时的瞬时速度为210m/s. 专项小练二 1.A; 2.D; 3.BC. 4.3; 5.y=(2+ 槡22)x-(2+ 槡22)或 y=(2- 槡22)x-(2- 槡22). 6.解:点P(1,1)处的切线的斜率 k=lim h→0 f(1+h)-f(1) h =limh→0 1 1+h-1 h =lim h→0 -1 1+h=-1, 故切线方程为y-1=-(x-1),即x+y-2=0, 令x=0,y=2,则B(0,2), 令y=0,x=2,则A(2,0),则S△OAB = 1 2×2×2=2. 第24期3,4版 导数的概念及其意义同步核心素养测评 一、单项选择题 1~4 CBBA 5~8 ABBA 提示: 1.根据平均变化率的定义,在35m范围内,当水深每 增加5m时,水库储水量的平均变化率依次为: 水深(m) 0 5 10 15 20 25 30 35 平均变化率 (104m2) 0 2 4 12 14 23 32 43 平均变化率越来越大. 2.因为lim Δx→0 f(x0+Δx)-f(x0-3Δx) Δx =4lim 4Δx→0 f(x0+Δx)-f(x0-3Δx) 4Δx =2, 所以lim 4Δx→0 f(x0+Δx)-f(x0-3Δx) 4Δx = 12, 即f′(x0)=lim4Δx→0 f(x0+Δx)-f(x0-3Δx) 4Δx = 12. 3.根据平均速度定义可知, 在t∈[2,3]内的平均速度为 v1 = Δs Δt =3 2+2×3-22-2×2 3-2 =7; 在t=3时的瞬时速度为 v2 =lim Δt→0 (3+Δt)2+2×(3+Δt)-32-2×3 Δt =lim Δt→0 (8+Δt)=8; 所以 v1 v2 = 78. 4.因为v1 =kOA,v2 =kAB,v3 =kBC,由图象知kOA < kAB <kBC,所以v1 <v2 <v3. 5.由图可知,甲厂污水排放量逐渐减少,故①正确; 乙厂的污水排放量比甲厂减少得更多,故②正确, 在接近t0时,甲工厂污水排放量减少得比乙的更加 快,故③错误.故选(A). 6.由题意得f′(1)=2, 所 以 lim d→0 f(1+d)-f(1) d = limd→0 a(1+d)2+b-a-b d =limd→0(2a+ad)=2a=2, 解得a=1,又f(1)=a+b=3,则b=2,所以 ba=2. 7.因为 f(2024+Δx)=(2024+Δx)(2023+ Δx)…(1+Δx)Δx(-1+Δx), f(2024+Δx)-f(2024) Δx =(2024+Δx)(2023+ Δx)…(1+Δx)(-1+Δx), 所以 f′(2024)=lim Δx→0 f(2024+Δx)-f(2024) Δx = lim Δx→0 [(2024+Δx)(2023+Δx)…(1+Δx)(-1+Δx)] =-2024! 8.由图可知,f(-14),f′(8) 为负数,f(3),3f′(3)为正数,故 不选f(-14),f′(8), 设f(x)在x=3处的点为A,显然OA的斜率kOA大于 f′(3), 则 f(3)-0 3-0 >f′(3),可转化为f(3)>3f′(3),所以 f(3)的值最大. 二、多项选择题 9.AC; 10.ABD; 11.ABC. 提示: 9. lim Δx→0 f(x0)-f(x0-2Δx) 2Δx = lim Δx→0 f(x0-2Δx+2Δx)-f(x0-2Δx) 2Δx =f′(x0),(A)满足; lim Δx→0 f(x0+Δx)-f(x0-Δx) Δx = 2 lim 2Δx→0 f(x0-Δx+2Δx)-f(x0-Δx) 2Δx =2f′(x0),(B)不满足; lim Δx→0 f(x0+2Δx)-f(x0+Δx) Δx =f′(x0),(C)满足; lim Δx→0 f(x0+Δx)-f(x0-2Δx) Δx = 3 lim 3Δx→0 f(x0-2Δx+3Δx)-f(x0-2Δx) 3Δx =3f′(x0),(D)不满 足. 故选(A)(C). 10.该物体在1≤t≤3时的平均速度是s(3)-s(1)3-1 =71-152 =28,(A)正确; lim Δt→0 7×(4+Δt)2+8-7×42-8 Δt = lim Δt→0 56·Δt+7(Δt)2 Δt =lim Δt→0 (56+7·Δt)=56,(B)正确; 当t=5时,s(5)=7×52+8=183,(C)错误; lim Δt→0 7×(5+Δt)2+8-7×52-8 Δt = lim Δt→0 70·Δt+7·(Δt)2 Δt =lim Δt→0 (70+7·Δt)=70,(D)正确. 故选(A)(B)(D). 11.在t1时刻,甲、乙两人血管中的药物浓度相同, (A)正确; 在t2时刻,甲、乙两人血管中药物浓度的瞬时变化率 不同,(B)正确; 在[t2,t3]这个时间段内,甲、乙两人血管中药物浓度 的平均变化率相同,(C)正确; 在[t1,t2]这个时间段内甲血管中药物浓度的平均变 化率大于在[t2,t3]这个时间段内甲血管中药物浓度的平 均变化率,(D)错误.故选(A)(B)(C). 三、填空题 12.e 3-2 e-1; 13. 3π 4; 14.[-2,2]. 提示: 12.因为f(x)=x3-lnx, 所以f(e)=e3-lne=e3-1,f(1)=13-ln1=1, 所以f(x)=x3-lnx在区间[1,e]上的平均变化率 为 f(e)-f(1) e-1 = e3-1-1 e-1 = e3-2 e-1. 13.f′(2)=lim h→0 f(2+h)-f(2) h =-lim h→0 f(2)-f(2+h) h =-1, 设其倾斜角为α,则有tanα=-1, 又α∈[0,π),故α=3π4. 14.依题意,Fx(x,y)=lim Δx→0 Δz Δx =lim Δx→0 (x+Δx)2+y2-(x+Δx)y-x2-y2+xy Δx =lim Δx→0 (2x-y+Δx)=2x-y, 同理可求得Fy(x,y)=2y-x, 所以Fx(x,y)+Fy(x,y)=x+y,设z=x+y, 则y=-x+z,由F(x,y)=x2+y2-xy=1, 得x2+(-x+z)2-x(-x+z)-1=0, 即3x2-3zx+z2-1=0,此方程有解, 所以Δ=9z2-12(z2-1)=-3z2+12≥0, 即z2≤4,-2≤z≤2. 故Fx(x,y)+Fy(x,y)的取值范围为[-2,2]. 四、解答题 15.解:(1)Δy=f(t1+Δt)-f(t1) =3t21·Δt+3t1·(Δt) 2+(Δt)3, 故当t1 =4,Δt=001时, Δy=0481201,ΔyΔt =481201. (2)由(1)得lim Δt→0 =Δy Δt =lim Δt→0 [3t21+3t1·Δt+(Δt) 2] =3t21 =48, 故函数y=f(t)在t1 =4处的导数是48. 16.解:(1)物体在第1s内的平均变化率(即平均速 度)为 f(1)-f(0) 1-0 = 11 3(m/s); (2)Δy Δx =f(x+Δx)-f(x) Δx = 2 3(x+Δx) 3+(x+Δx)2+2(x+Δx) (- 23x3+x2+2 )x Δx =2x2+2x+2+23(Δx) 2+2x·Δx+Δx, 当Δx→0时,Δ y Δx→ 2x2+2x+2, 当x=1时,Δy Δx =6, 所以物体在第1s末的瞬时速度为6m/s. (3)由(2)得2x2+2x+2=14,解得x=2, 即经过2s该物体的运动速度达到14m/s. 17.解:(1)设人从C点运动到B点位移为xm,AB为 身影长度,为ym, 由于CD∥BE,则ABAC= BE CD,即 y x+y= 16 8, 所以y=025x. (2)设人离开C点的时间为ts, 而84m/min=14m/s,而x=14t,所以y=035t. 在[0,10]内自变量的增量为t2-t1 =10-0=10, 函数值的增量为 f(t2)-f(t1)=035×10-035×0=35, 所以 f(t2)-f(t1) t2-t1 =3510 =035, 即人离开 C点 10s内身影长度的平均变化率为 035m/s. 18.解:(1)由题意得,割线AB的斜率 k=-(2+Δx) 2+(2+Δx)-(-4+2) Δx =-4Δx+Δx-(Δx) 2 Δx =-3-Δx, 由 -3-Δx≤-1,得Δx≥-2,又Δx≠0, 所以Δx的取值范围是[-2,0)∪(0,+∞). (2)由(1)知函数f(x)=-x2+x在x=2时的导数 为f′(2)=-3, 又f(2)=-22+2=-2, 所以函数f(x)在点A处的切线斜率为 -3, 所以函数f(x)在点A处的切线的方程为y-(-2) =-3(x-2),即3x+y-4=0. 19.解:设切点坐标为(x0,y0),则y0 =x 3 0-3x 2 0+x0, 因为Δy=f(x0+Δx)-f(x0)=(x0+Δx) 3-3(x0 +Δx)2+(x0+Δx)-(x 3 0-3x 2 0+x0)=3x 2 0Δx+3x0(Δx) 2 +(Δx)3-6x0Δx-3(Δx) 2+Δx, 所以 Δy Δx =3x20+3x0Δx+(Δx) 2-6x0-3Δx+1, 所以f′(x0)=lim Δx→0 Δy Δx =3x20-6x0+1, 所以切线方程为y-(x30-3x 2 0+x0)=(3x 2 0-6x0+ 1)(x-x0). 因为切线过原点,所以x30-3x 2 0+x0=3x 3 0-6x 2 0+x0, 即2x30-3x 2 0 =0,解得x0 =0或x0 = 3 2, 所以切线方程为x-y=0或5x+4y=0. !"#$%& ! '()*+,-./- " ' ! ! " #" #$% " # $

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第23期 核心素养阶段测评(四)-【数理报】2024-2025学年高二数学选择性必修第二册同步学案(人教A版2019)
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