1、第 1 页(共 22 页) 2020-2021 学年福建省泉州市高二(上)期末数学试卷学年福建省泉州市高二(上)期末数学试卷 一、选择题:本题共一、选择题:本题共 8 小题,每小题小题,每小题 5 分,共分,共 40 分。在每小题给出的四个选项中,只有一分。在每小题给出的四个选项中,只有一 项是符合题目要求的。项是符合题目要求的。 1 (5 分)数列 n a中,若 162 n n a n ,则 4 (a ) A 1 2 B2 C2 2 D8 2 (5 分)已知(1,3,5)a ,(2,6, )bx,0a b,则x的取值范围为( ) A(, 4) B(,10) C( 4,) D(10,) 3 (
2、5 分)若直线210 xy 与直线30 xay垂直,则(a ) A2 B 1 2 C 1 2 D2 4 (5 分)若椭圆 22 22 :1(0) xy Cab ab 的短轴长是焦距的 2 倍,则C的离心率为( ) A 1 2 B 5 5 C 2 2 D5 5 (5 分)记正项等比数列 n a的前n项和为 n S,若 3 4a , 42 5SS,则 6 (S ) A2 B21 C32 D63 6 (5 分)已知抛物线 2 :4E yx的焦点为F,准线为l,过E上一点P作l的垂线,垂足为 M,MF交E于点N,若 6 PFM ,则 | ( | MN NF ) A 1 2 B 3 2 C 2 3 3
3、D2 7 (5 分)三棱锥PABC中,6AB ,8AC ,90BAC,若5 2PAPBPC, 则点B到平面PAC的距离为( ) A3 2 B 30 41 41 C15 34 17 D6 8 (5 分)若( , ,0)OAm n, 4 (0, )OBp n ,(0F,1,0),|1AFm,|1BFp,则 mp的最小值为( ) A1 B2 C3 D6 二、选择题:本题共二、选择题:本题共 4 小题,每小题小题,每小题 5 分,共分,共 20 分分.在每小题给出的选项中,有多项符合题在每小题给出的选项中,有多项符合题 目要求目要求.全部选对的得全部选对的得 5 分,有选错的得分,有选错的得 0 分,
4、部分选对的得分,部分选对的得 3 分分. 9 (5 分)在无穷数列 n a中,若 * ( ,) pq aap qN,总有 11pq aa ,此时定义 n a为“阶 第 2 页(共 22 页) 梯数列” 设 n a为“阶梯数列” ,且 14 1aa, 5 3a , 89 2 3a a ,则( ) A 7 1a B 84 2aa C 10 103 3S D 2020 1a 10(5 分) 若双曲线 22 1 2 :1(0) 2 xy Cb b 与椭圆 22 2: 1 84 xy C有相同的左、 右焦点 1 F, 2 F, 且 1 C, 2 C在第一象限相交于点P,则( ) A 1 |2PF B 1
5、 C的渐近线方程为yx C直线2yx与 1 C有两个公共点 D 12 PFF的面积为2 2 11 (5 分)已知(1,0)A,(4,0)B,圆 22 :4C xy,则以下选项正确的有( ) A圆C上到B的距离为 2 的点有两个 B圆C上任意一点P都满足| 2|PBPA C若过A的直线被圆C所截得的弦为MN,则|MN的最小值为2 3 D若点D满足过D作圆C的两条切线互相垂直,则|BD的最小值为42 2 12 (5 分) 已知图 1 中,A,B,C,D是正方形EFGH各边的中点, 分别沿着AB,BC, CD,DA把ABF,BCG,CDH,DAE向上折起,使得每个三角形所在的平面都与 平面ABCD垂
6、直,再顺次连接EFGH,得到一个如图 2 所示的多面体,则( ) AAEF是正三角形 B平面AEF 平面CGH C直线CG与平面AEF所成角的正切值为2 D当2AB 时,多面体ABCDEFGH的体积为 8 3 三、填空题:本题共三、填空题:本题共 4 小题,每小题小题,每小题 5 分,共分,共 20 分分. 第 3 页(共 22 页) 13 (5 分)圆心为(1,0),半径为 2 的圆的标准方程是 14 (5 分)已知( 2, 1,3)a ,(1, 3,2)b ,则cosa,b 15 (5 分)已知双曲线 22 2 :1(0) 2 3 xy Ea a 的左焦点为F,点P在E上且在第一象限, 线
7、段PF的中点在以原点O为圆心,|OF为半径的圆上,若 6 PFO ,则E的离心率 为 ;E的标准方程为 16 (5 分)设正项数列 n a的前n项和 1 (3) 6 nnn Sa a,则 n a ;若对任意的 * nN, 不等式248 ( 1)n nn Sa卥恒成立,则k的取值范围是 四、解答题:本题共四、解答题:本题共 6 小题,共小题,共 70 分分.解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤. 17 (10 分)已知等差数列 n a中, 2 2a , 15 6aa (1)求 n a的通项公式; (2)若2 n a n b ,求数列 n b的前n项和 n
8、S 18 (12 分)已知直线:220()l mxymmR,圆 22 :2680C xyxy (1)若l与圆C相切,求切点坐标; (2)若l与圆C交于A,B,且| |OAOB,求ABC的面积 19 (12 分)已知抛物线 2 :2(0)E ypx p的焦点为F,直线3x 与E相交所得线段的长 为6 2 (1)求E的方程; (2)若不过点F的直线l与E相交于A,B两点,请从下列三个条件中任选两个作为补充 条件, 并尝试依据补充条件, 求l的方程 (若因条件选择不当而无法求出, 需分析具体原因) AB中点的纵坐标为 3; ABF的重心在直线2y 上; | 13AFBF 20 (12 分)如图,正方
9、体 1111 ABCDABC D的棱长为 3,E,F,G分别为棱 11 AD, 11 D C, AB上的点,且 11 1AED FBG (1)求直线EG与平面DEF所成角的正弦值; 第 4 页(共 22 页) (2)设直线 1 AA与平面EFG交于点H,求 1 HA HA 的值 21(12 分) 在数列 n a, n b中, 21 65 nnn aaa , * 1 3() nnn baa nN , 且 2 1a ,22b (1)求 3 a, 1 b的值; (2)求 n b的通项公式; (3)设 1 13 (1)(1) n n nn b c bb ,记 n c的前n项和为 n S,证明: 24
10、79 n S 22 (12 分)已知圆 22 :(3)16Exy,圆E的弦AB过点(3,0)F ,连接AE,BE, 过点F且与BE平行的直线与AE交于点P,记点P的轨迹为曲线M (1)求M的方程; (2) 过点(1,0)N的直线l交M于C,D两点, 试探究是否存在定点Q, 使得 2 QCQC CD 为定值 第 5 页(共 22 页) 2020-2021 学年福建省泉州市高二(上)期末数学试卷学年福建省泉州市高二(上)期末数学试卷 参考答案与试题解析参考答案与试题解析 一、选择题:本题共一、选择题:本题共 8 小题,每小题小题,每小题 5 分,共分,共 40 分。在每小题给出的四个选项中,只有一
11、分。在每小题给出的四个选项中,只有一 项是符合题目要求的。项是符合题目要求的。 1 (5 分)数列 n a中,若 162 n n a n ,则 4 (a ) A 1 2 B2 C2 2 D8 【解答】解:因为数列 n a中, 162 n n a n , 所以 4 4 2 168 a , 故选:B 2 (5 分)已知(1,3,5)a ,(2,6, )bx,0a b,则x的取值范围为( ) A(, 4) B(,10) C( 4,) D(10,) 【解答】解:(1,3,5)a ,(2,6, )bx,0a b, 21850a bx,解得4x , x的取值范围是(, 4) 故选:A 3 (5 分)若直线
12、210 xy 与直线30 xay垂直,则(a ) A2 B 1 2 C 1 2 D2 【解答】解:因为直线210 xy 与直线30 xay垂直, 所以2 1( 1)0a ,解得2a 故选:D 4 (5 分)若椭圆 22 22 :1(0) xy Cab ab 的短轴长是焦距的 2 倍,则C的离心率为( ) A 1 2 B 5 5 C 2 2 D5 【解答】解:依题意可知2cb,而 22 5abcc 椭圆的离心率 5 5 c e a 故选:B 第 6 页(共 22 页) 5 (5 分)记正项等比数列 n a的前n项和为 n S,若 3 4a , 42 5SS,则 6 (S ) A2 B21 C32
13、 D63 【解答】解:根据题意,设等比数列 n a的公比为q,(0)q 若 42 5SS,则1q ,则 42 11 (1)(1) 5 11 aqaq qq ,解可得 2 4q , 又由0q ,则2q , 又由 3 4a ,则 3 1 2 1 a a q , 则 6 1 6 (1) 63 1 aq S q , 故选:D 6 (5 分)已知抛物线 2 :4E yx的焦点为F,准线为l,过E上一点P作l的垂线,垂足为 M,MF交E于点N,若 6 PFM ,则 | ( | MN NF ) A 1 2 B 3 2 C 2 3 3 D2 【解答】解:过点N作NAl交l于点A, 因为| |PMPF,所以 6
14、 PFMPMF , 又因为/ /PMx轴,所以 6 MNA ,所以 |22 3 |33 MN NA , 因为| |NANF, 所以 |2 3 |3 MN NF , 故选:C 7 (5 分)三棱锥PABC中,6AB ,8AC ,90BAC,若5 2PAPBPC, 第 7 页(共 22 页) 则点B到平面PAC的距离为( ) A3 2 B 30 41 41 C15 34 17 D6 【解答】解:如图,取AB中点O,则O为三角形ABC的外心, 连接PO,由PAPBPC,可得PO 平面ABC, 6AB ,8AC ,90BAC,10BC,则5OC , 又5 2PC ,5PO, 1 6824 2 ABC
15、S , 在PAC中,由5 2PAPC,8AC ,得 22 1 8(5 2)44 34 2 PAC S 设B到平面PAC的距离为h, 再由 P ABCB PAC VV ,可得 11 2454 34 33 h, 解得: 15 34 17 h 故选:C 8 (5 分)若( , ,0)OAm n, 4 (0, )OBp n ,(0F,1,0),|1AFm,|1BFp,则 mp的最小值为( ) A1 B2 C3 D6 【解答】解:( , ,0)OAm n, 4 (0, )OBp n ,(0F,1,0),|1AFm,|1BFp, 222 222 (1)21 4 (1)21 mnmm ppp n , 整理得
16、: 2 2 164 2()()8()30mpnn nn , 令 4 tn n ,则 22 2 16 8nt n ,且(t ,44,), 第 8 页(共 22 页) 222 2()822(4)6 6mpttt , 3mp mp的最小值为 3 故选:C 二、选择题:本题共二、选择题:本题共 4 小题,每小题小题,每小题 5 分,共分,共 20 分分.在每小题给出的选项中,有多项符合题在每小题给出的选项中,有多项符合题 目要求目要求.全部选对的得全部选对的得 5 分,有选错的得分,有选错的得 0 分,部分选对的得分,部分选对的得 3 分分. 9 (5 分)在无穷数列 n a中,若 * ( ,) pq
17、 aap qN,总有 11pq aa ,此时定义 n a为“阶 梯数列” 设 n a为“阶梯数列” ,且 14 1aa, 5 3a , 89 2 3a a ,则( ) A 7 1a B 84 2aa C 10 103 3S D 2020 1a 【解答】解:根据“阶梯数列”的定义可知, 因为 14 1aa, 所以 25 3aa, 36 aa, 47 1aa, 58 3aa, 69 aa, 又因为 89 2 3a a ,且 8 3a ,故 9 2a , 所以 14732 1 n aaaa , 25831 3 n aaaa , 3693 2 n aaaa, 结合选项可知A正确,B错误; 101210
18、 1321 103 3Saaa ,故C正确; 因为367422020,所以 20201 1aa,故D正确 故选:ACD 10(5 分) 若双曲线 22 1 2 :1(0) 2 xy Cb b 与椭圆 22 2: 1 84 xy C有相同的左、 右焦点 1 F, 2 F, 且 1 C, 2 C在第一象限相交于点P,则( ) A 1 |2PF B 1 C的渐近线方程为yx 第 9 页(共 22 页) C直线2yx与 1 C有两个公共点 D 12 PFF的面积为2 2 【解答】解:由题意知, 2 2844b, 2 2b,且 12 | 4FF , 双曲线 1 C的方程为 22 1 22 xy , 1
19、C的渐近线方程为yx ,即选项B正确; 由椭圆的定义知, 12 | 4 2PFPF, 由双曲线的定义知, 12 | 2 2PFPF, 解得, 1 | 3 2PF , 2 |2PF ,即选项A错误; 联立 22 2 2 xy yx ,得 3 2 x ,只有唯一解, 直线2yx与 1 C有一个公共点,即选项C错误; 在 12 PFF中,有 222 1212 |PFPFFF, 212 PFFF, 1 2 212 11 | |242 2 22 PF F SPFFF,即选项D正确 故选:BD 11 (5 分)已知(1,0)A,(4,0)B,圆 22 :4C xy,则以下选项正确的有( ) A圆C上到B的
20、距离为 2 的点有两个 B圆C上任意一点P都满足| 2|PBPA C若过A的直线被圆C所截得的弦为MN,则|MN的最小值为2 3 D若点D满足过D作圆C的两条切线互相垂直,则|BD的最小值为42 2 【解答】解:如图, 第 10 页(共 22 页) 圆C的圆心坐标为(0,0),半径2r ,则圆C上到B的距离为 2 的点 1 个,为(2,0),故A错 误; 设圆C上任意一点( , )P x y,则 22 4xy, 22 |(4)PBxy, 22 2| 2 (1)PAxy, 若| 2|PBPA, 则 2222 (4 )4 (1 )4xyxy, 即 22 4xy, 此式显然成立, 故B正确; 若过A
21、的直线被圆C所截得的弦为MN,则当MNx轴时,|MN的最小值为 2 412 3,故C正确; 若点D满足过D作圆C的两条切线互相垂直,则| 2 2OD , 可得D的轨迹是以O为圆心, 以2 2为半径的圆, 而B在圆外, 则|BD的最小值为42 2, 故D正确 故选:BCD 12 (5 分) 已知图 1 中,A,B,C,D是正方形EFGH各边的中点, 分别沿着AB,BC, CD,DA把ABF,BCG,CDH,DAE向上折起,使得每个三角形所在的平面都与 平面ABCD垂直,再顺次连接EFGH,得到一个如图 2 所示的多面体,则( ) AAEF是正三角形 B平面AEF 平面CGH C直线CG与平面AE
22、F所成角的正切值为2 第 11 页(共 22 页) D当2AB 时,多面体ABCDEFGH的体积为 8 3 【解答】解:取CD,AB的中点O,M,连结OH,OM, 在图 1 中,因为A,B,C,D是正方形EFGH各边的中点, 则 11 22 CHGHEHDH, 因为O为CD的中点, 所以OHCD,因为平面CDH 平面ABCD,平面CDH平面ABCDCD, 所以OH 平面CDH, 所以OH 平面ABCD, 在图 1 中,设正方形EFGH的边长为2 2 (0)a a ,可得四边形ABCD的边长为2a, 在图 1 中,ADE和ABF均为等腰直角三角形,可得45BAFDAE , 所以90BAD,故四边
23、形ABCD是边长为2a的正方形, 因为O,M分别为CD,AB的中点, 则/ /OCBM且OCBM,90OCB, 所以四边形为矩形,所以OMCD, 以O为坐标原点,OM,OC,OH所在直线分别为x轴,y轴,z轴建立空间直角坐标系, 则(2Aa,a,0),(2Ba,a,0),(0C,a,0),(0D,a,0), (E a,a,)a,(2Fa,0,)a,(G a,a,)a,(0H,0,)a, 对于选项A,由空间中两点间的距离公式可得2AEAFEFa, 所以AEF是正三角形, 故选项A正确; 对于选项B,(,0, ),(0, , )AEaa AFa a , 设平面AEF的法向量为( , , )mx y
24、 z, 则由 0 0 m AEaxaz m AFayaz , 取1z ,则(1, 1,1)m , ( ,0, ),(0, )CGaa CHa a, 设平面CGH的法向量为 111 (,)nx y z, 第 12 页(共 22 页) 则有 11 11 0 0 n CGaxaz n CHayaz , 取 1 1z ,则(1, 1, 1)n , 所以 222 1( 1)110m n , 所以平面AEF与平面CGH不垂直, 故选项B错误; 对于选项C, 26 cos, 3|23 CG ma CG m CG ma , 设直线CG与平面AEF所成的角为,则 6 sin 3 , 所以 2 3 cos1 3
25、sin, 故 sin tan2 cos , 故选项C正确; 对于选项D,以ABCD为底面,以OH为高将几何体ABCDEFGH补成长方体 1111 ABCDABC D, 则E,F,G,H分别为 11 AD, 11 A B, 11 BC, 11 C D的中点, 因为2AB ,即1a ,则1OH , 长方体 1111 ABCDABC D的体积为 2 214V , 11 2 1 1111 11 3326 A A EFA EF VSAA , 因此多面体ABCDEFGH的体积为 1 110 444 63 ABCD EFGHA A EF VVV , 故选项D错误 故选:AC 第 13 页(共 22 页) 三
26、、填空题:本题共三、填空题:本题共 4 小题,每小题小题,每小题 5 分,共分,共 20 分分. 13 (5 分)圆心为(1,0),半径为 2 的圆的标准方程是 22 (1)4xy 【解答】解:圆的圆心在点(1,0),半径为 2, 圆的标准方程为: 22 (1)4xy 故答案为: 22 (1)4xy 14 (5 分)已知( 2, 1,3)a ,(1, 3,2)b ,则cosa,b 1 2 【解答】解:( 2, 1,3)a ,(1, 3,2)b , cosa, 71 2| |1414 a b b ab 故答案为: 1 2 15 (5 分)已知双曲线 22 2 :1(0) 2 3 xy Ea a
27、的左焦点为F,点P在E上且在第一象限, 线段PF的中点在以原点O为圆心,|OF为半径的圆上,若 6 PFO ,则E的离心率为 31 2 ;E的标准方程为 【解答】解:由题意知,(,0)Fc,|OFc, 设双曲线E的右焦点为Q,连接PQ,设PF的中点为M,连接OM,则| |OMOFc, 6 PFO ,|3|3FMOFc, O,M分别为QF,PF的中点, | 2| 2PQOMc,| 2| 2 3PFFMc, 由双曲线的定义知,| 2PFPQa,2 322cca, 离心率 131 231 c e a 第 14 页(共 22 页) 6 PFO ,| |OMOFc,点(2 c M, 3 ) 2 c ,
28、M为PF的中点,(2 , 3 )Pcc, 将其代入双曲线的方程中,有 22 2 43 1 2 3 cc a , 由,解得 2 42 3c , 22 2 34ac, 双曲线的标准方程为 22 1 42 3 xy 故答案为: 31 2 ; 22 1 42 3 xy 16(5 分) 设正项数列 n a的前n项和 1 (3) 6 nnn Sa a, 则 n a 3n ; 若对任意的 * nN, 不等式248 ( 1)n nn Sa卥恒成立,则k的取值范围是 【解答】解:因为正项数列 n a的前n项和 2 111 (3) 662 nnnnn Sa aaa, 所以 2 111 11 (2) 62 nnn
29、Saan , 由可得, 22 11 11 (1 )()(2) 62 nnnnnn SSaaaan , 则有 22 1111 111 ()()()()(2) 266 nnnnnnnn aaaaaaaan , 因为 n a为正项数列,所以 1 0 nn aa , 则有 1 3(2) nn aan , 又 1111 1 (3) 6 aSa a,解得 1 3a , 因此数列 n a是首项为 3,公差为 3 的等差数列, 第 15 页(共 22 页) 所以3 n an; 则有 13 (1) 3(33) 62 n n n Snn , 由对任意的 * nN,不等式248 ( 1)n nn Sa卥恒成立, 则
30、对任意的 * nN,不等式3 (1)48 ( 1)3n nn卥恒成立, 等价于对任意的 * nN,不等式 16 1( 1)nn n 卥恒成立, 令 16 ( )1f nn n ,则 161616 (1)( )11 1(1) f nf n nnn n , 当4n时, 16 (1)( )10 (1) f nf n n n ,此时(1)( )f nf n,即( )f n递增, 当3n时, 16 (1)( )10 (1) f nf n n n ,此时(1)( )f nf n,即( )f n递减, 又f(3) 161 49 33 , 161646 (4)59,(5)6 455 ff, 所以( )minf
31、 nf(4)9,f(5)f(3) , 当n为偶数时, 16 1n n 卥,即( )f nk?,因此只需fk?(4)9; 当n为奇数时, 16 1n n 刱,即( )f nk?, 因为n为奇数时, 46 ( )(5) 5 min f nf,因此只需 46 5 k?; 综上可得,k的取值范围为 46 9 5 刱 ? 故答案为:3n; 46 9 5 刱 ? 四、解答题:本题共四、解答题:本题共 6 小题,共小题,共 70 分分.解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤. 17 (10 分)已知等差数列 n a中, 2 2a , 15 6aa (1)求 n a的通项
32、公式; (2)若2 n a n b ,求数列 n b的前n项和 n S 【解答】解: (1)由题意,设等差数列 n a的公差为d, 则 1 1 2 246 ad ad , 第 16 页(共 22 页) 解得 1 1 1 a d , 1 1 (1) n ann ,*nN, (2)由(1) ,可得22 n an n b , 12nn Sbbb 12 222n 1 22 12 n 1 22 n 18 (12 分)已知直线:220()l mxymmR,圆 22 :2680C xyxy (1)若l与圆C相切,求切点坐标; (2)若l与圆C交于A,B,且| |OAOB,求ABC的面积 【解答】解: (1)
33、由 22 :2680C xyxy ,得 22 (1)(3)2xy, 可得圆心坐标为(1,3),半径为2r 若l与圆C相切,则 2 |322| 2 1 mm m ,解得1m 直线l的方程为0 xy, 联立 22 0 2680 xy xyxy ,解得 2 2 x y 切点坐标为(2,2); (2)A,B为直线与圆的交点,| |CACB, 取AB的中点D,则有CDAB,又| |OAOB,ODAB, O、C、D三点共线, 又直线OC的斜率为 3,直线AB的斜率为 1 3 ,则 1 3 m 直线l的方程为 12 20 33 xy,即 18 33 yx , 圆心到直线l的距离为 22 1 |1| 10 3
34、 51 1() 3 , 第 17 页(共 22 页) 在Rt CAD中,2CAr, 10 5 CD , 22 10 2 55 AD 2 10 5 AB 12 10102 2555 ABC S 19 (12 分)已知抛物线 2 :2(0)E ypx p的焦点为F,直线3x 与E相交所得线段的长 为6 2 (1)求E的方程; (2)若不过点F的直线l与E相交于A,B两点,请从下列三个条件中任选两个作为补充 条件, 并尝试依据补充条件, 求l的方程 (若因条件选择不当而无法求出, 需分析具体原因) AB中点的纵坐标为 3; ABF的重心在直线2y 上; | 13AFBF 【解答】解: (1)因为直线
35、3x 与E相交所得线段的长为6 2, 所以E过点(3,3 2),则186p,所以3p , 所以E的标准方程为 2 6yx; (2)当直线l的斜率不存在时,l与E相交于A,B两点,AB的中点的纵坐标为 0, 不管选中哪两个,均布符合题意,故直线l的斜率一定存在, 设直线l的方程为:(0)yxbkk, 1 (A x, 1) y, 2 (B x, 2) y, 联立方程 2 6 yxb yx k ,消去x整理可得: 2 660yybk, 所以 12 6 yy k , 第 18 页(共 22 页) 若选:因为AB的中点的纵坐标为 3,所以 12 3 2 yy ,所以 12 6yy, 则 6 6 k ,解
36、得1k,所以直线方程为:yxb, 则 1212 262xxyybb, 所以 12 |62313AFBFxxpb,所以2b , 故直线l的方程为:2yx,即20 xy 若选:由(1)可得 3 ( ,0) 2 F, 因为三角形ABF的重心在直线2y 上,所以 12 0 2 3 yy , 则 12 6yy,所以 6 6 k ,即1k, 又因为 1212 |313AFBFxxpxx, 所以 12 10 xx,所以直线AB的中点坐标为(5,3), 则直线l的方程为:35yx,即20 xy 若选:无法得到直线l的方程,理由如下: 根据条件,得 12 12 3 2 0 2 3 yy yy ,化简可得 12
37、6yy, 所以 6 6 k ,解得1k, 两个条件等价, 所以相当于只有一个条件, 只能求出直线l的斜率, 条件不够, 无法求出b的 值, 故选无法得到直线l的方程 20 (12 分)如图,正方体 1111 ABCDABC D的棱长为 3,E,F,G分别为棱 11 AD, 11 D C, AB上的点,且 11 1AED FBG (1)求直线EG与平面DEF所成角的正弦值; (2)设直线 1 AA与平面EFG交于点H,求 1 HA HA 的值 第 19 页(共 22 页) 【解答】解: (1)分别以DA,DC, 1 DD所在的直线为x,y,z轴建立空间直角坐标系 如图所示, 则(0D,0,0),
38、(2E,0,3),(0F,1,3),(3G,2,0), 所以(2,0,3),(0,1,3),(1,2, 3)DEDFEG, 设平面DEF的一个法向量为( , , )mx y z, 则 0 0 m DE m DF ,即 230 30 xz yz , 令2z ,则(3,6, 2)m , 设直线EG与平面DEF所成的角为 则 |21|3 14 sin|cos,| 14|1449 m EG m EG m EG , 故直线EG与平面DEF所成角的正弦值为 3 14 14 ; (2)设(3H,0,)h, 则( 2,1,0),(1,2, 3),(1,0,3)EFEGEHh , 设EHEFEG, 则有 12
39、02 303h ,解得 2 5 1 5 12 5 h , 故 12 5 HA ,则 1 123 3 55 HA , 所以 1 12 5 4 3 5 HA HA 第 20 页(共 22 页) 21(12 分) 在数列 n a, n b中, 21 65 nnn aaa , * 1 3() nnn baa nN , 且 2 1a ,22b (1)求 3 a, 1 b的值; (2)求 n b的通项公式; (3)设 1 13 (1)(1) n n nn b c bb ,记 n c的前n项和为 n S,证明: 24 79 n S 【解答】解: (1)数列 n a, n b中, * 1 3() nnn ba
40、a nN ,且 2 1a , 2 2b , 当2n 时, 232 3baa,所以 3 5a 根据 312 121 65& 3& aaa baa ,解得 1 1 0& 1& a b 所以 3 5a , 1 1b (2)由于 121 1 3 3 nnn nnn baa baa , 故2得: 121 2560 nnnnn bbaab , 故 1 2 n n b b (常数) , 所以数列 n b是以 1 为首项,2 为公比的等比数列; 所以 1 2n n b (3)证明: 1 2 13 111 () (1)(1)3 2121 n n nn nn b c bb , 所以 13242 1111111 (
41、) 3212121212121 n nn S 第 21 页(共 22 页) 12 1411144 () 332121339 nn 由 n S的每一项都为正数, 所以 1 22 (21)(8 1)7 n SS , 故 24 79 n S 22 (12 分)已知圆 22 :(3)16Exy,圆E的弦AB过点(3,0)F ,连接AE,BE, 过点F且与BE平行的直线与AE交于点P,记点P的轨迹为曲线M (1)求M的方程; (2) 过点(1,0)N的直线l交M于C,D两点, 试探究是否存在定点Q, 使得 2 QCQC CD 为定值 【解答】解: (1)因为/ /BEFP,所以 | | APPF AEB
42、E ,因为| | 4AEBE, 所以| |APPF,又因为| 4 | 2 3PFPEEF, 由椭圆的定义可知点P的轨迹是以E,F,为焦点的椭圆, 则24a ,22 3c ,所以2a ,3c ,1b , 所以M的方程为 2 2 1(0) 4 x yy, (2)假设存在点 0 (Q x, 0) y满足题意, 设直线l的方程为:1xmy, 1 (C x, 1) y, 2 (D x, 2) y, 联立方程 2 2 1 1 4 xmy x y ,消去x整理可得: 22 (4)230mymy , 所以 12 2 2 4 m yy m , 12 2 3 4 y y m , 所以 1212 2 8 ()2 4
43、 xxmyy m , 2 2 12121212 2 44 (1)(1)()1 4 m x xmymym y ym yy m , 所以 2 ()QCQC CDQCQCCDQC QD 10 (xx, 1020 ) (yyxx, 22 201 20120120120 )()()yyx xx xxxy yy yyy 第 22 页(共 22 页) 22 22220000 0000 22222 8241 82443 44444 xmymxmym xyxy mmmmm , 因为 2 QCQC CD为定值,所以 2 2200 00 2 41 82 4 mxmy xy m 与m无关, 所以 0 0 20 1 84 14 y x ,解得 00 17 ,0 8 xy,此时 233 64 QCQC CD, 所以存在点 17 (,0) 8 Q,使得 2 QCQC CD为定值 33 64