- 三角函数与三角恒等变换
- 共3475题
已知椭圆C的中心在原点,焦点在x轴上,离心率为,短轴长为4
.
(1)求椭圆C的标准方程;
(2)直线x=2与椭圆C交于P、Q两点,A、B是椭圆O上位于直线PQ两侧的动点,且直线AB的斜率为。
①求四边形APBQ面积的最大值;
②设直线PA的斜率为,直线PB的斜率为
,判断
+
的值是否为常数,并说明理由。
正确答案
见解析。
解析
(1)设椭圆C的方程为 。 ………………………………1分
由已知b= 离心率
,得
所以,椭圆C的方程为. ……………………………………………………………4分
(2)①由(1)可求得点P、Q的坐标为 ,
,则
, ……………5分
设AB(
),直线AB的方程为
,代人
得:.
由△>0,解得,由根与系数的关系得
………………………7分
四边形APBQ的面积
故当 …②由题意知,直线PA的斜率
,直线PB的斜率
则 ………………………10分
=
=,由①知
可得
所以的值为常数0. ……………………………………………………………………13分
知识点
已知α,β∈(0,π),且tanα=2,cosβ=﹣。
(1)求cos2α的值;
(2)求2α﹣β的值。
正确答案
见解析
解析
(1)cos2α=cos2α﹣sin2α==
,
因为tanα=2,所以,
所以cos2α=。
(2)因为α∈(0,π),且tanα=2,所以
又cos2α=,∴
,
,
因为β∈(0,π),cosβ=﹣。
所以,
,
所以sin(2α﹣β)=sin2αcosβ﹣cos2αsinβ
=
=﹣,
又,
∴2α﹣β=﹣。
知识点
如图,已知、
是抛物线
:
上的两个不同的点,且
,
,直线
是线段
的垂直平分线,设椭圆
的方程为
。
(1)当、
在
上移动时,求直线
的斜率
的取值范围;
(2)已知直线与抛物线
交于
、
两点,与椭圆
交于
、
两点,设线段
的中点为
,线段
的中点为
,若
,求椭圆
的离心率的取值范围。
正确答案
(1)(2)
解析
解析:(1)由题意知,直线的斜率为
,
又,
,∴直线
的斜率为
。 (2分)
∵,由
,得
,即
(当
时,等号成立),∴
。
∵、
是不同的两点,即
,∴
,∴
,
即或
。
∴直线的斜率
的取值范围为
。 (4分)
(2)由题意易得,线段的中点坐标为
。
∵直线是线段
的垂直平分线,
∴直线的方程为
, (5分)
又∵,
,即
,
∴直线的方程为
。 (6分)
将直线的方程分别代入抛物线方程和椭圆方程并整理得,
, ①
,②
易知方程①的判别式,
方程②的判别式,
由(1)易知,又
,∴
,∴
恒成立。
设,则
,
∴线段的中点
的坐标为
,
又∵,
∴线段的中点
的坐标为
。 (9分)
∴,
,由
得,
,即
, ∴
。 (10分)
∵,∴
,
,
∴,由题易知,椭圆
的离心率
,
,
∴,∴
,∴
。
故椭圆的离心率的取值范围为
。 (13分)
知识点
将参数方程(
为参数,
为常数)化为普通方程(结果可保留
)。
正确答案
见解析。
解析
当t0时,y
0,x
cos
,即y
0,且
;
当t0时,
,
所以.
知识点
如图,三棱锥P﹣ABC中,已知PA⊥平面ABC,△ABC是边长为2的正三角形,D,E分别为PB,PC中点。
(1)若PA=2,求直线AE与PB所成角的余弦值;
(2)若平面ADE⊥平面PBC,求PA的长。
正确答案
见解析
解析
(1)如图,取AC的中点F,连接BF,则BF⊥AC,以A为坐标原点,过A且与FB平行的直线为x轴,AC为y轴,AP为z轴建立空间直角坐标系,如图所示
则A(0,0,0),B(,1,0),C(0,2,0),P(0,0,2),E(0,1,1)
∴=(
,1,﹣2),
=(0,1,1)
设直线AE、PB所成的角为θ,则cosθ==
即直线AE与PB所成角的余弦值为;
(2)
设PA=a,则P(0,0,a),可得=(
,1,﹣a),
=(0,2,﹣a)
设平面PBC的法向量为=(x,y,z),则
•
=0且
•
=0
∴,令z=2,得y=a,x=
。
可得=(
a,a,2)是平面PBC的一个法向量
∵D、E分别为PB、PC中点,∴D(,
,
),E(0,1,
)
因此,=(
,
,
),
=(0,1,
),
类似求平面PBC法向量的方法,可得平面ADE的一个法向量
=(﹣
a,﹣a,2)
∵平面ADE⊥平面PBC,
∴⊥
,可得
•
=﹣
a2﹣a2+4=0,解之得a=
因此,线段PA的长等于。
知识点
如图甲,在等腰中,
分别是
,
,
边的中点,
,现将
沿
翻折成直二面角
,如图乙。
(1)试判断直线与平面
的位置关系,并说明理由;
(2)求二面角的余弦值;
(3)在线段上是否存在一点
,使
?证明你的结论。
正确答案
见解析
解析
解析:(1)如题图乙,在中,由于点
、
分别是
,
的中点,
∴,又
平面
,
平面
,∴
平面
,(4分)
(2)由题意易知、
、
两两互相垂直,以点
为坐标原点,分别以直线
、
、
为
轴、
轴、
轴,建立如图所示的空间直角坐标系
。
设,则
,
则,
,
,
,
,
,(5分)
取平面的一个法向量为
。
设平面的一个法向量为
,
又,
则即
令
,得
∴,(6分)
∴,(7分)
即二面角的余弦值为
,(8分)
(3)假设在线段上存在一点
,使
。
不妨设,由
,
。(9分)
由(2)得,
。
∵,∴
,即
,解得
,(11分)
∵,∴在线段
上不存在一点
,使
,(12分)
知识点
已知函数
(1)若函数;
(2)设,若p是q的充分条件,求实数m的取值范围。
正确答案
(1)(2)
解析
解析:(1)∵-
∴,(3分)
∴
又已知点为
的图像的一个对称中心。∴
而 (6分)
(2)若,
(9分)
∵,∴
即m的取值范围是 (12分)
知识点
在中,角
所对的边为
,且满足
(1)求角的值;
(2)若且
,求
的取值范围。
正确答案
见解析
解析
(1)由已知得
···························4分
化简得·······················6分
(2)由正弦定理,得
故
----------8分
因为,所以
,
,----------10分
所以。 ----------12
知识点
17,在长方体中,
点
是
上的动点,点
为
的中点.
(1)当点在何处时,直线
//平面
,并证明你的结论;
(2)在(1)成立的条件下,求二面角的大小.
正确答案
见
解析
解析:(1)当为
的中点时,
∥平面
.
证明:(方法一)取的中点N,连结MN、AN、ME,
MN∥
,AE∥
,
四边形MNAE为平行四边形,可知 ME∥AN
在平面
内
∥平面
.
(方法二)延长交
延长线于
,连结
.
∥
,又
为
的中点,
∥
平面
∥平面
.
(2)当为
的中点时,
,
,又
,
可知,所以
,平面
平面
,
所以二面角的大小为
;
又二面角的大小为二面角
与二面角
大小的和,
只需求二面角的大小即可;
过A点作交DE于F,则
平面
,
,
过F作于H,连结AH,
则AHF即为二面角
的平面角,
,
,
,
所以二面角的大小为
。
知识点
已知为正数,且满足
,求证:
。
正确答案
见解析
解析
由柯西不等式,得
知识点
为如图所示的程序框图中输出的结果,则化简
的结果是( )
正确答案
解析
由程序框图知,,直到
,故
,
,选A.
知识点
如图1,是直角△
斜边上的高,沿
把△
的两部分折成直二面角(如图2),
于
.
(1)证明:;
(2)设,
与平面
所成的角为
,二面角
的大小为
,求证:
;
(3)设,
为
的中点,在线段
上是否存在一点
,使得
∥平面
?若存在,求
的值;若不存在,请说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)∵,∴
是二面角
的平面角.又∵二面角
是直二面角,∴
,∴
平面
,∴
,又
,∴
平面
,∴
.…………………4分
(2)由(1)
,
.
又,
∴.………………………8分
(3)连接交
于点
,连接
,则
∥
.
∵,∴
,∴
为
的中点,
而为
的中点,∴
为
的重心,
∴,∴
.
即在线段上是否存在一点
,使得
∥
,
此时.……………………12分
知识点
如图,某观测站C在城A的南偏西的方向,从城A出发有一条走向为南偏东
的公路,在C处观测到距离C处31km的公路上的B处有一辆汽车正沿公路向A城驶去,行驶了20km后到达D处,测得C,D两处的距离为21km,这时此车距离A城多少千米?
正确答案
见解析。
解析
在中,
,由余弦定理
…………………3分
所以,
,…………………………………………5分
在
中,由条件知
,
所以………………8分
由正弦定理
所以 ………………………………………………………11分
故这时此车距离A城15千米………………………………………………………12分
知识点
如图,在多面体中,上、下两个底面
和
互相平行,且都是正方形,
底面
,
。
(1)求异面直线与
所成的角的余弦值;
(2)试在平面内确定一个点
,使得
平面
;
(3)在(2)条件下,求二面角的余弦值。
正确答案
见解析
解析
解法1:
(1)过,且
,则
为异面直线
与
所成的角。
,……3分
(2)为
的中点。
∵为
的中点,∴
平面
,从而
。……5分
∵,……6分
∴平面
,………7分
(3)由平面
,得
。
又由(2)平面
,∴由三垂线定理得,
,∴
是二面角
的平面角,…………10分
∵,∴
,即二面角
的余弦值为
,…………12分
解法2:以为坐标原点,
所在直线分别为
轴建立直角坐标系,…2分
(1)∵,
,∴
,……3分
(2)设,∵
,
,
,……
……6分
由平面
得,
∴
∴
,即
为
的中点。
…………7分
(3)由(2)知,为平面
的一个法向量。
设为平面
的一个法向量,则
,
。
由令
,∴
,……10分
∴,即二面角
的余弦值为
,…………12分
知识点
如图,已知O为的外心,
角A、B、C的对边,且满足
。
(1)证明:;
(2)求的值。
正确答案
见解析
解析
(1)取AB、AC的中点E、F,
则………3分
同理;
所以。………5分
(2)……10分
知识点
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