内容正文:
二、解答题规范练
解答题规范练1
1.(2025·河北邯郸二模)为考察国产14纳米光刻机和进口14纳米光刻机的光刻效果,随机抽取了500台14纳米光刻机,对两种光刻机的良品、次品进行对比,得到如下列联表:
单位:台
14纳米光刻机 质量 合计
良品 次品
国产 170 80 n
进口 150 100 250
合计 m 180 500
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3.(2025·河北沧州二模)在三棱柱ABC-A1B1C1中,AA1=AB=AC=BC=2,∠A1AC=∠A1AB=60°,D为CA延长线上一点,且满足DA=AC.
(1)从A,B,C,B1,C1这5个点中任取4个点,可以构成多少个不同的三棱锥?并列举所有符合条件的三棱锥;
(2)证明:BC⊥AA1;
(3)求直线A1B与平面DBB1所成的角.
解: (1)可以构成4个不同的三棱锥,
分别是三棱锥B1-ABC,三棱锥C1-ABC,三棱锥B1-C1AB,三棱锥B1-C1AC.
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(2)证明:连接A1C,因为AB=AA1=2,∠A1AB=60°,所以A1B=2.
同理,A1C=2.
取BC的中点E,连接AE,A1E,由等腰三角形三线合一,得AE⊥BC,A1E⊥BC,
又AE∩A1E=E,AE,A1E⊂平面AEA1,
所以BC⊥平面AEA1,
又AA1⊂平面AEA1,所以BC⊥AA1.
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解法三:由(2),知BC⊥平面AEA1,
又BC⊂平面ABC,可得平面ABC⊥平面AEA1,
在平面AEA1内,过点A1作A1F⊥AE,垂足为F.
因为平面ABC⊥平面AEA1,平面ABC∩平面AEA1=AE,
所以A1F⊥平面ABC,过点E作EP∥A1F,
可知EP⊥平面ABC,由此可知EP,EA,EB两两垂直.
以E为坐标原点,EA,EB,EP所在直线分别为x轴、y轴、z轴,建立空间直角坐标系,如图所示.
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R
(1)求m,n的值;
(2)以频率估计概率,估计国产14纳米光刻机的次品率;
(3)根据小概率值α=0.01的独立性检验,判断国产14纳米光刻机与进口14纳米光刻机质量有无差异.
附:χ2=eq \f(n(ad-bc)2,(a+b)(c+d)(a+c)(b+d)),其中n=a+b+c+d.
α
0.05
0.01
0.001
xα
3.841
6.635
10.828
解:(1)由题意,得m=170+150=320,n=170+80=250.
(2)样本中,国产14纳米光刻机次品的频率为eq \f(80,250)=eq \f(8,25),
所以国产14纳米光刻机的次品率约为P=eq \f(8,25).
(3)零假设为H0:国产14纳米光刻机与进口14纳米光刻机质量无差异,
χ2=eq \f(500×(170×100-80×150)2,250×250×320×180)=eq \f(125,36)≈3.472<6.635,依据α=0.01的独立性检验,没有充分证据推断H0不成立,因此可以认为H0成立,即认为国产14纳米光刻机与进口14纳米光刻机质量无差异.
2.(2025·辽宁葫芦岛一模)设数列{an}是公差大于1的等差数列,{an},{bn}满足eq \f(1,anbn)=eq \f(1,n)-eq \f(1,n+1),记Sn,Tn分别为数列{an},{bn}的前n项和,且2a1=a2,S2+T2=16.
(1)求{an}的通项公式;
(2)若存在n∈N*,使得10Tn-9n+t+t2<3,求实数t的取值范围.
解:(1)∵2a1=a2,∴2a1=a1+d,
解得a1=d,a2=2d,
S2=a1+a2=3d,由eq \f(1,anbn)=eq \f(1,n)-eq \f(1,n+1),
可知eq \f(1,a1b1)=eq \f(1,2),b1=eq \f(2,a1)=eq \f(2,d),eq \f(1,a2b2)=eq \f(1,6),b2=eq \f(6,a2)=eq \f(6,2d)=eq \f(3,d),
又T2=b1+b2=eq \f(2,d)+eq \f(3,d)=eq \f(5,d),
∴S2+T2=3d+eq \f(5,d)=16,即3d2-16d+5=0,解得d=5或d=eq \f(1,3)(舍去),
∴an=a1+(n-1)d=5n.
(2)由(1)知an=5n,又eq \f(1,anbn)=eq \f(1,n)-eq \f(1,n+1),
得eq \f(1,5nbn)=eq \f(1,n(n+1)),解得bn=eq \f(1,5)n+eq \f(1,5),
∴{bn}为等差数列,故Tn=eq \f(n\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,5)+\f(n+1,5))),2)=eq \f(n2+3n,10),
存在n∈N*,使得10Tn-9n+t+t2<3,
即(10Tn-9n)min+t+t2<3,
又10Tn-9n=n2-6n=(n-3)2-9,
∴(10Tn-9n)min=-9,
故-9+t+t2<3,整理,得t2+t-12<0,解得-4<t<3,
∴实数t的取值范围是(-4,3).
(3)解法一:依题意,得BA=eq \f(1,2)CD,可知点B在以DC为直径的圆上,所以BC⊥BD,
由(2),知BC⊥AA1,
又AA1∥BB1,所以BC⊥BB1,
又BD∩BB1=B,BD,BB1⊂平面DBB1,
所以BC⊥平面DBB1,eq \o(BC,\s\up16(→))为平面DBB1的一个法向量.
直线A1B与平面DBB1所成的角即直线A1B与直线BC所成角的余角,
由(2),知A1B=A1C=BC=2,所以△A1BC为等边三角形,
故∠A1BC=60°,故直线A1B与平面DBB1所成的角为30°.
解法二:依题意,得BA=eq \f(1,2)CD,可知点B在以DC为直径的圆上,所以BC⊥BD,
由(2),知BC⊥AA1,又AA1∥BB1,所以BC⊥BB1,
又BD∩BB1=B,BD,BB1⊂平面DBB1,所以BC⊥平面DBB1.
因为AA1∥BB1,AA1⊄平面DBB1,BB1⊂平面DBB1,所以AA1∥平面DBB1,点A1到平面DBB1的距离等于点A到平面DBB1的距离,也就是点C到平面DBB1的距离的eq \f(1,2),
因为BC=2,所以点A1到平面DBB1的距离为1,
由(2),知△A1AB为等边三角形,
又A1B=2,所以直线A1B与平面DBB1所成角的正弦值是eq \f(1,2),
所以直线A1B与平面DBB1所成的角为30°.
在等边三角形ABC和等边三角形A1BC中,可求得AE=A1E=eq \r(3),
则在△A1AE中,cos∠A1AE=eq \f(\f(AA1,2),AE)=eq \f(\r(3),3),AF=AA1cos∠A1AE=eq \f(2\r(3),3),
A1F=AA1sin∠A1AE=eq \f(2\r(6),3),
可知A1eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),3),0,\f(2\r(6),3))),B(0,1,0),C(0,-1,0),eq \o(A1B,\s\up16(→))=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(\r(3),3),1,-\f(2\r(6),3))).
依题意,得BA=eq \f(1,2)CD,可知点B在以DC为直径的圆上,所以BC⊥BD,
由(2),知BC⊥AA1,又AA1∥BB1,所以BC⊥BB1,
又BD∩BB1=B,BD,BB1⊂平面DBB1,所以BC⊥平面DBB1,所以eq \o(BC,\s\up16(→))为平面DBB1的一个法向量,eq \o(BC,\s\up16(→))=(0,-2,0).
设直线A1B与平面DBB1所成的角为θ,
则sinθ=|cos〈eq \o(BC,\s\up16(→)),eq \o(A1B,\s\up16(→))〉|=eq \f(|\o(BC,\s\up16(→))·\o(A1B,\s\up16(→))|,|\o(BC,\s\up16(→))||\o(A1B,\s\up16(→))|)=eq \f(2,2×2)=eq \f(1,2),
所以直线A1B与平面DBB1所成的角为30°.
4.(2025·湖北华大质量测评)已知椭圆C:eq \f(x2,a2)+eq \f(y2,b2)=1(a>b>0)过点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-1,\f(\r(3),2))),eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),-\f(\r(15),4))),过点A(1,0)的直线l与C交于M(x1,y1),N(x2,y2)两点,其中y1>0.
(1)求椭圆C的方程;
(2)若直线l的斜率为eq \f(1,2),求|MN|的值;
(3)已知M′(4,y1),直线M′N交x轴于点P,若四边形MAPM′为等腰梯形,求直线l的方程.
解:(1)由已知,椭圆C过点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-1,\f(\r(3),2))),eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2),-\f(\r(15),4))),
则eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(1,a2)+\f(3,4b2)=1,,\f(1,4a2)+\f(15,16b2)=1,))解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a2=4,,b2=1,))故椭圆C的方程为eq \f(x2,4)+y2=1.
(2)依题意,得直线l的方程为y=eq \f(1,2)(x-1),
联立eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(x2,4)+y2=1,,y=\f(1,2)(x-1),))整理,得2x2-2x-3=0,
故x1+x2=1,x1x2=-eq \f(3,2),
故|MN|=eq \r(1+k2)|x1-x2|=eq \r(1+k2)·eq \r((x1+x2)2-4x1x2)
=eq \r(1+\f(1,4))×eq \r(1+6)=eq \f(\r(35),2).
(3)因为四边形MAPM′为等腰梯形,所以∠NAP=∠NPA,所以|NA|=|NP|,
不妨设点P的坐标为(xP,yP),AP的中点为G,则NG⊥AP,要求直线l的斜率,只需要转化为求点N的坐标,则x2=xG=eq \f(1+xP,2).
而M′(4,y1),则直线NM′的方程为y-y1=eq \f(y1-y2,4-x2)(x-4),
令y=0,则xP=eq \f(x2y1-4y1,y1-y2)+4,不妨设直线l的方程为x=my+1,
则x2=my2+1,则xP=eq \f(my1y2-3y1,y1-y2)+4,
联立方程eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x2+4y2=4,,x=my+1,))消去x,得(m2+4)y2+2my-3=0,Δ=(2m)2+12(m2+4)=16m2+48>0,则y1+y2=eq \f(-2m,m2+4),y1y2=eq \f(-3,m2+4),
则my1y2=eq \f(3,2)(y1+y2),则xP=eq \f(\f(3,2)(y1+y2)-3y1,y1-y2)+4=eq \f(5,2),
所以x2=xG=eq \f(1+xP,2)=eq \f(1+\f(5,2),2)=eq \f(7,4),
所以y2=-2,2)eq \r(1-\f(x,4))
=-eq \r(1-\f(1,4)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(7,4)))\s\up12(2))=-eq \f(\r(15),8),
所以m=eq \f(\f(7,4)-1,-\f(\r(15),8))=-eq \f(2\r(15),5),
故直线l的方程为x+eq \f(2\r(15),5)y-1=0.
$