内容正文:
高二数学
一、单选题:本题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的选项中,只有一项是符合题目要求的.
1. 在空间直角坐标系中,点关于平面对称的点的坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】根据关于平面对称,值变为相反数,其它不变这一结论直接写结论即可.
【详解】由题意知点关于对称的点的坐标为.
故选:.
2. 直线的倾斜角是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】先求直线的斜率,再由即可求解.
【详解】由,所以,
设倾斜角为,所以,所以,
故选:A.
3. 两条平行直线与间的距离为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】根据直线平行的充要条件求出,再由平行线间的距离公式求解.
【详解】因为直线与平行,
所以且,解得,
所以直线方程为与,
故,
故选:C
4. 已知圆C的圆心坐标为,且过坐标原点,则圆C的方程为( )
A. B.
C D.
【答案】B
【解析】
【分析】由圆C过原点可得半径,结合圆的标准方程即得解.
【详解】由题意,圆心,半径,
故圆C方程.
故选:B
5. 若圆与轴相切,则这个圆截轴所得弦长为( )
A. 4 B. C. 8 D.
【答案】C
【解析】
【分析】根据题意,求得,结合圆的弦长公式,即可求解.
【详解】由圆,可得圆的圆心坐标为,半径为,
因为圆与轴相切,所以,
所以截轴所得弦长为.
故选:C.
6. 在空间直角坐标系中,已知点,向量平面,则点到平面的距离为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】直接利用空间向量中点到平面的距离公式求解即可.
【详解】由题意,平面的一个法向量为,点,
所以,
所以点到平面的距离为.
故选:A
7. 已知点,若圆上存在点,使得为坐标原点,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】设点,由得,即点在以为圆心,半径为的圆上,又点在圆上,得圆与圆有公共点,利用圆心距与半径的关系即可求解.
【详解】设点,又,由,
所以,化简得,
所以点在以为圆心,半径为的圆上,
又点在圆上,
所以圆与圆有公共点,
所以,即,
所以,即,
又,,所以的解集为,
由,
所以,
故选:B.
8. 已知,点在轴上,且使得取最小值,则点的坐标为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】作图,找到M关于x轴对称点是,连结M’N,求出M’N的方程,则M’N与x轴交于P点,此时,取最小值,且,此时根据直线方程求出P点即可
【详解】
如图,M关于x轴对称点是,M’和N在x轴两侧,则当M’N成一直线,此时,M’N与x轴交于P点,有取最小值,此时,,而直线M’N的方程为,化简得,,则直线M’N交x轴于P点,所以,P点坐标为
答案选:C
【点睛】本题考查点关于直线对称的问题,属于简单题
二、多选题:本题共3小题,共18分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.
9. 如图所示四面体中,,,,且,,为的中点,点是线段上动点,则下列说法正确的是( )
A. ;
B. 当是靠近的三等分点时,,,共面;
C. 当时,;
D. 的最小值为.
【答案】BCD
【解析】
【分析】以为基底,表示出相关向量,可直接判断A的真假,借助空间向量共面的判定方法可判断B的真假,利用空间向量数量积的有关运算可判断CD的真假.
【详解】以为基底,则,,,.
对A:因为.
所以,故A错误;
对B:当是靠近的三等分点,即时,
,
又,所以.故,,共面.故B正确;
对C:因为,
所以:,
所以,故,故C正确;
对D:设,.
因为:.
所以,.
当时,有最小值,为:,故D正确.
故选:BCD
10. 已知直线,则( )
A. 直线恒过点 B. 点到直线的最大距离为.
C. 直线的斜率可以为任意负数 D. 当时,直线与坐标轴所围成的三角形面积的最小值为4
【答案】ABD
【解析】
【分析】A选项,变形得到直线方程为,得到方程组,求出直线恒过点;B选项,根据直线所过定点,得到点到直线的最大距离为,求出答案;C选项,变形得到直线的斜率不等于;D选项,得到直线与两坐标轴的交点坐标,表达出三角形面积,得到最值.
【详解】A选项,变形得到,
令,解得,故直线恒过点,A正确;
B选项,由于直线恒过点,
故点到直线的最大距离为,B正确;
C选项,当时,此时直线的斜率为,
由于,故,C错误;
D选项,当时,,,
中令得,令得,
故直线与坐标轴所围成的三角形面积为,
因为,所以当时,所围成的三角形面积最小,最小值为4,D正确.
故选:ABD
11. 数学美的表现形式不同于自然美或艺术美那样直观,它蕴藏于特有的抽象概念、公式符号、推理论证、思维方法等之中,揭示了规律性,是一种科学的真实美.在平面直角坐标系中,曲线就是一条形状优美的曲线,对于此曲线,下列说法正确的有( )
A. 曲线围成的图形有4条对称轴
B. 曲线围成的图形的周长是
C. 曲线上的任意两点间的距离不超过5
D. 若是曲线上任意一点,的最小值是
【答案】ABD
【解析】
【分析】分类讨论去掉绝对值可得曲线的四段关系式,从而作出曲线的图象,由曲线图象判断各选项即可.
详解】曲线,
当时,曲线的方程可化为,
当时,曲线的方程可化为,
当时,曲线的方程可化为,
当时,曲线的方程可化为,
所以曲线的图象如图所示,
对于A:由图可知曲线围成的图形有4条对称轴,故A正确;
对于B:曲线由4个半圆组成,其周长为,故B正确;
对于C:由图可知曲线上任意两点间的最大距离为,故C错误;
对于D:到直线的距离,
而到直线的距离为,由圆的性质得曲线上一点到直线的距离最小为,
故的最小值为,故D正确;
故选:ABD
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 已知直线与曲线有两个不同的交点,则实数的取值范围是______.
【答案】
【解析】
【分析】首先分和两种情况去绝对值,两边平方后,可得曲线方程,再利用数形结合,求直线斜率的取值范围.
【详解】当时,曲线即,
两边平方,整理得,
表示以为圆心,半径的圆的右半圆;
当时,曲线即,
两边平方,整理得,
表示以为圆心,半径的圆的左半圆,
直线表示经过定点、斜率为的直线,
因此,直线与曲线有两个不同的交点,
就是直线与两个半圆组成的图形有两个交点,
当直线与右半圆有两个交点时,记点,
可得圆心到直线的距离小于半径,且直线的斜率小于或等于的斜率,
且,解得;
当直线与左半圆有两个交点时,由对称性可得;
综上所述,实数的取值范围是.
故答案为:.
13. 达•芬奇认为:和音乐一样,数学和几何“包含了宇宙的一切”,从年轻时起,他就本能地把这些主题运用在作品中,布达佩斯的伊帕姆维泽蒂博物馆收藏的达•芬奇方砖,在正六边形上画了具有视觉效果的正方体图案(如图1),把三片这样的达•芬奇方砖形成图2的组合,这个组合表达了图3所示的几何体.若图3中每个正方体的边长为1,则点到直线的距离是__________.
【答案】
【解析】
【分析】根据题意,求得△的三条边长,在三角形中求边边上的高线即可.
【详解】根据题意,延长交于点,连接,如下所示:
在△中,容易知:;
同理,,
满足,设点到直线的距离为,由等面积法可知:
,解得,即点到直线的距离是.
故答案为:.
14. 圆与圆的公切线共有__________条
【答案】4
【解析】
【分析】由两圆的位置关系,判断两圆的公切线.
【详解】由,
所以该圆的圆心坐标为,半径为2,
,
所以该圆的圆心坐标为,半径为1,
所以该两圆圆心距为4,两圆半径和为3,
因为,所以两圆的位置关系是外离,
故两圆的公切线共有4条.
故答案为:4.
四、解答题:本题共5小题,共77分.解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤.
15. 如图,在直三棱柱中,,,,.
(1)证明:;
(2)求二面角的余弦值大小.
【答案】(1)见解析(2)
【解析】
【分析】(1)根据,,两两垂直,建立如图以为坐标原点,建立空间直角坐标系,写出点的坐标,根据两个向量的数量积等于0,证出两条直线互相垂直.
(2)求出两个面的法向量,求两个法向量的夹角的余弦值,即可得到答案.
【详解】直三棱柱,底面三边长,,,,,两两垂直.
如图以为坐标原点,建立空间直角坐标系,则
(1),,
,故。
(2)平面的一个法向量为,
设平面的一个法向量为,
,,
由得:
令,则,则.
故,.
所求二面角的余弦值。
【点睛】本题考查线面垂直、二面角大小的向量求解,考查空间想象能力和运算求解能力.
16. 已知的三个顶点是,,.
(1)求边上的高所在直线的方程;
(2)若直线过点,且点,到直线的距离相等,求直线的方程.
【答案】(1)
(2)或.
【解析】
【分析】(1)求出直线的斜率,则可求出直线的斜率,再利用点斜式可求出直线的方程;
(2)由题意分直线与平行和直线通过的中点两种情况求解.
【小问1详解】
因为,所以边上高所在直线的斜率为.
由于直线过点,所以的直线方程为,即.
【小问2详解】
因为点,到直线的距离相等,所以直线与平行或过线段的中点.
①当直线与平行时,因为,且过点,
所以的直线方程为,即.
②直线过线段的中点时,有,
所以的直线方程为,即.
综上所述:直线方程为或.
17. 如图,在直四棱柱中,四边形是矩形,,,点,分别为,的中点.
(1)求证:平面;
(2)求点到平面的距离;
(3)求二面角的正弦值.
【答案】(1)证明见解析
(2)
(3)
【解析】
【分析】(1)先建立空间直角坐标系,写出直线的方向向量,并求出平面的法向量,从而证明线面平行;
(2)用点到面的距离公式,求出点到面的距离;
(3)先求出两平面夹角的余弦,再用同角三角函数的关系,求出二面角的正弦值.
【小问1详解】
证明:以为坐标原点,,,所在的直线分别为,,轴建立空间直角坐标系,如图所示,则,,,,.
设平面的一个法向量为,
又,,所以
令,解得,所以平面的一个法向量为,
又,所以,
又平面,所以平面.
【小问2详解】
解:由(1)知,,.
设平面的一个法向量为,所以
令,解得,,
所以平面的一个法向量为,
所以点到平面的距离,
即点到平面的距离为.
【小问3详解】
解:由(1)知平面的一个法向量为,
由(2)知平面的一个法向量为,设二面角的大小为,
又,
所以,即二面角的正弦值为.
18. 已知直线,直线,设直线与的交点为,点的坐标为.
(1)求经过点且与直线垂直的直线方程;
(2)求以线段为直径的圆的方程.
【答案】(1)
(2)
【解析】
【分析】(1)根据垂直可得直线斜率,再利用点斜式可得直线方程;
(2)联立直线可得点,进而确定中点以及,即可得圆心与半径,进而可圆的方程.
【小问1详解】
易知的斜率为,故所求直线斜率是,
所求直线过点,
所求直线方程为,
即;
【小问2详解】
联立方程组,解得,
故,又,
由中点坐标公式得线段的中点坐标为,
由两点间距离公式得,
即圆心为,半径,
故所求圆的方程为.
19. 已知点,,且点满足直线与直线的斜率乘积为.
(1)求点的轨迹方程.
(2)若是直线上的动点,为坐标原点,
(i)过点作曲线的一条切线,切点为,求的最大值;
(ii)连接,,直线与曲线的交点为,直线与曲线的交点为.证明:直线过定点.
【答案】(1)
(2)(i);(ii)证明见解析
【解析】
【分析】(1)设出点,结合斜率乘积计算即可得;
(2)(i)结合圆的切线的性质可得取最小值时有最大值,计算即可得;(ii)设出点坐标后表示出直线、,即可通过计算表示出、坐标,结合圆的对称性分直线斜率存在与斜率不存在计算即可得.
【小问1详解】
设点,则有.
化简得;
【小问2详解】
(i)记为,则,因为为锐角,即求最大值,
即求最大值,又,故只需取最小值即可,
则当时,最小,此时取,则,
所以的最大值为;
(ii)设,,,
则,,
联立,则,
则,即,故,
联立,则,
则,即,故,
即,,
由图形的对称性可知,直线的定点在轴上,
记直线与轴交点坐标为,当直线斜率不存在时,
即,得,即,此时直线过点;
当直线斜率存在时,即时,有,
即,化简得,
又,故,即,故此时直线过点;
综上所述直线过定点.
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高二数学
一、单选题:本题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的选项中,只有一项是符合题目要求的.
1. 在空间直角坐标系中,点关于平面对称的点的坐标为( )
A. B. C. D.
2. 直线的倾斜角是( )
A. B. C. D.
3. 两条平行直线与间的距离为( )
A. B. C. D.
4. 已知圆C的圆心坐标为,且过坐标原点,则圆C的方程为( )
A. B.
C. D.
5. 若圆与轴相切,则这个圆截轴所得的弦长为( )
A. 4 B. C. 8 D.
6. 在空间直角坐标系中,已知点,向量平面,则点到平面的距离为( )
A. B. C. D.
7. 已知点,若圆上存在点,使得为坐标原点,则实数的取值范围为( )
A. B.
C. D.
8. 已知,点在轴上,且使得取最小值,则点的坐标为( )
A. B. C. D.
二、多选题:本题共3小题,共18分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.
9. 如图所示四面体中,,,,且,,为的中点,点是线段上动点,则下列说法正确的是( )
A ;
B. 当是靠近三等分点时,,,共面;
C. 当时,;
D. 的最小值为.
10. 已知直线,则( )
A. 直线恒过点 B. 点到直线最大距离为.
C. 直线的斜率可以为任意负数 D. 当时,直线与坐标轴所围成的三角形面积的最小值为4
11. 数学美的表现形式不同于自然美或艺术美那样直观,它蕴藏于特有的抽象概念、公式符号、推理论证、思维方法等之中,揭示了规律性,是一种科学的真实美.在平面直角坐标系中,曲线就是一条形状优美的曲线,对于此曲线,下列说法正确的有( )
A. 曲线围成的图形有4条对称轴
B. 曲线围成的图形的周长是
C. 曲线上的任意两点间的距离不超过5
D. 若是曲线上任意一点,的最小值是
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分.
12. 已知直线与曲线有两个不同的交点,则实数的取值范围是______.
13. 达•芬奇认为:和音乐一样,数学和几何“包含了宇宙的一切”,从年轻时起,他就本能地把这些主题运用在作品中,布达佩斯的伊帕姆维泽蒂博物馆收藏的达•芬奇方砖,在正六边形上画了具有视觉效果的正方体图案(如图1),把三片这样的达•芬奇方砖形成图2的组合,这个组合表达了图3所示的几何体.若图3中每个正方体的边长为1,则点到直线的距离是__________.
14. 圆与圆的公切线共有__________条
四、解答题:本题共5小题,共77分.解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤.
15. 如图,在直三棱柱中,,,,.
(1)证明:;
(2)求二面角的余弦值大小.
16. 已知的三个顶点是,,.
(1)求边上的高所在直线的方程;
(2)若直线过点,且点,到直线的距离相等,求直线的方程.
17. 如图,在直四棱柱中,四边形是矩形,,,点,分别为,的中点.
(1)求证:平面;
(2)求点到平面的距离;
(3)求二面角的正弦值.
18. 已知直线,直线,设直线与的交点为,点的坐标为.
(1)求经过点且与直线垂直的直线方程;
(2)求以线段为直径圆的方程.
19. 已知点,,且点满足直线与直线的斜率乘积为.
(1)求点轨迹方程.
(2)若是直线上的动点,为坐标原点,
(i)过点作曲线的一条切线,切点为,求的最大值;
(ii)连接,,直线与曲线的交点为,直线与曲线的交点为.证明:直线过定点.
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