- 平面与圆锥面的截线
- 共736题
(选做题)在A、B、C、D四小题中只能选做2题,每小题10分,共计20分.请在答卷纸指定区域内作答.解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.
(B)(选修4-2:矩阵与变换)
二阶矩阵M有特征值λ=8,其对应的一个特征向量e=,并且矩阵M对应的变换将点(-1,2)变换成点(-2,4),求矩阵M2.
(C)(选修4-4:坐标系与参数方程)
已知极坐标系的极点在直角坐标系的原点,极轴与x轴的正半轴重合,曲线C的极坐标方程为ρ2cos2θ+3ρ2sin2θ=3,直线l的参数方程为(t为参数,t∈R).试在曲线C上一点M,使它到直线l的距离最大.
正确答案
(B)设M=,则由
=
,得
,
即a+b=8,c+d=8.
由=
,得
=
,
从而-a+2b=-2,-c+2d=4.
由a+b=8,-a+2b=-2,c+d=8,-c+2d=4解得a=6,b=2,c=4,d=4
∴M=,M2=
=
.
(C)由曲线C的极坐标方程为ρ2cos2θ+3ρ2sin2θ=3,
可得C的普通方程是x2+3y2=3,
即+y2=1.
由直线l的参数方程为(t为参数,t∈R)消去参数td得
直线l的普通方程是x+y-
=0.
设点M的坐标是(cosθ,sinθ),则点M到直线l的距离是
d==
.
当sin(θ+)=-1时,
即θ+=2kπ+
,k∈Z,解得θ=2kπ+
,k∈Zd取得最大值,
此时cosθ=-
,sinθ=-
,
综上,点M的坐标是(-,-
)时,M到直线l的距离最大.
(1)选修4-2矩阵与变换:
已知矩阵M=,其中a∈R,若点P(1,-2)在矩阵M的变换下得到点P′(-4,0).
①求实数a的值;
②求矩阵M的特征值及其对应的特征向量.
(2)选修4-4参数方程与极坐标:
已知曲线C的极坐标方程是ρ=4cosθ.以极点为平面直角坐标系的原点,极轴为x轴的正半轴,建立平面直角坐标系,直线l的参数方程是(t是参数).若l与C相交于AB两点,且AB=
.
①求圆的普通方程,并求出圆心与半径;
②求实数m的值.
正确答案
(1)①∵点P(1,-2)在矩阵M的变换下得到点P′(-4,0).
∴=
,∴2-2a=-4,∴a=3.(3分)
②由①知M=,则矩阵M的特征多项式为f(λ)=|
|=λ2-3λ-4(5分)
令f(λ)=0,得矩阵M的特征值为-1与4.(6分)
当λ=-1时,∵,∴x+y=0
∴矩阵M的属于特征值-1的一个特征向量为; (8分)
当λ=4时,∵,∴2x-3y=0
∴矩阵M的属于特征值4的一个特征向量为. (10分)
(2)①曲线C的极坐标方程化为直角坐标方程为x2+y2-4x=0,圆心坐标为(2,0),半径R=2.
②直线l的普通方程为y=x-m,则圆心到直线l的距离d==
所以=
,可得|m-2|=1,解得m=1或m=3.
(1)选修4-2:矩阵与变换
已知矩阵A=,若矩阵A属于特征值6的一个特征向量为
=
,属于特征值1的一个特征向量为
=
,求矩阵A.
(2)选修4-4:坐标与参数方程
以直角坐标系的原点为极点,x轴正半轴为极轴,并在两种坐标系中取相同的长度单位.已知直线l的极坐标方程为psin(θ-)=6,圆C的参数方程为
,(θ为参数),求直线l被圆C截得的弦长.
(3)选修4-5:不等式选讲
已知实数a,b,c,d满足a+b+c+d=3,a2+2b2+3c2+6d2=5试求a的最值.
正确答案
(1)依题意得,即
所以解得
∴A=
(2)由ρsin(θ-)=ρ(
sinθ-
cosθ)=6,∴y-
x=12
将圆的参数方程化为普通方程为x2+y2=10圆心为C(0,0),半径为10.
∴点C到直线的距离为d==6,
直线l被圆截得的弦长为2=16
(3)由柯西不等式得,有(2b2+3c2+6d2)(+
+
)≥(b+c+d)2
即2b2+3c2+6d2≥(b+c+d)2,由条件可得,5-a2≥(3-a)2
解得,1≤a≤2,代入b=1,c=,d=
时,amax=2;b=1,c=
,d=
时,amin=1
若三条直线ax+y+3=0,x+y+2=0和2x-y+1=0相交于一点,则行列式的值为______.
正确答案
解方程组得交点坐标为(-1,-1),
代入ax+y+3=0,得a=2.
行列式=2+4-3-6+4-1=0.
故答案为:0.
本题有(1)、(2)、(3)三个选择题,每题7分,请考生任选2题作答,满分14分.如果多做,则按所做的前两题记分.
(1).选修4-2:矩阵与变换
已知矩阵A=,A的一个特征值λ=2,其对应的特征向量是α1=
.
(Ⅰ)求矩阵A;
(Ⅱ)若向量β=,计算A2β的值.
(2).选修4-4:坐标系与参数方程
已知椭圆C的极坐标方程为ρ2=,点F1,F2为其左、右焦点,直线l的参数方程为
(t为参数,t∈R).求点F1,F2到直线l的距离之和.
(3).选修4-5:不等式选讲
已知x,y,z均为正数.求证:+
+
≥
+
+
.
正确答案
(A)(1)∵矩阵A=,A的一个特征值λ=2,其对应的特征向量是α1=
.
∴(2E-A)α1=,即
=
,∴
,解得
,
∴矩阵A=.
(2)∵A2=
=
,
A2β=
=
.
(2)由直线l的参数方程为(t为参数,t∈R),消去参数t得直线l普通方程为y=x-2;
由椭圆C的极坐标方程为ρ2=,化为3ρ2cos2θ+4ρ2sin2θ=12,
∴3x2+4y2=12,化为普通方程+
=1.
∴c2=4-3=1,∴c=1.
∴焦点F1(-1,0),F2(1,0),∴点F1到直线l的距离d1==
;
F2到直线l的距离d2==
.
∴d1+d2=2.
(C)证明:∵x,y,z都是为正数,
∴xyz(+
+
)=x2+y2+z2≥2(xy+xz+xy)≥xy+xz+yz,当且仅当x=y=z>0时取等号;
∴+
+
≥
+
+
.
选修4-2:矩阵与变换
已知矩阵M=对应的变换将点A(1,1)变为A′(0,2),将曲线C:xy=1变为曲线C′.
(1)求实数a,b的值;
(2)求曲线C′的方程.
正确答案
(1)由已知得M=
,即
=
,∴
∴.
(2)设点P(x',y')是曲线C:xy=1上的任意一点,变换后的点为P'(x,y)
则=
,即
,解得
,
因为x′y′=1,所以×
=1,即
-
=1.即曲线C′的方程为
-
=1.
(A)4-2矩阵与变换
已知二阶矩阵M的特征值是λ1=1,λ2=2,属于λ1的一个特征向量是e1=,属于λ2的一个特征向量是e2=
,点A对应的列向量是a=
.
(Ⅰ)设a=me1+ne2,求实数m,n的值.
(Ⅱ)求点A在M5作用下的点的坐标.
(B)4-2极坐标与参数方程
已知直线l的极坐标方程为ρsin(θ-)=3,曲线C的参数方程为
,设P点是曲线C上的任意一点,求P到直线l的距离的最大值.
正确答案
(A)4-2矩阵与变换
(Ⅰ)由a=me1+ne2得:=m
+n
,即
⇒
.
(Ⅱ)二阶矩阵M对应的变换是线性变换
所以M5a=M5(2e1+e2)=2M5e1+M5e2=2λ15e1+λ25e2=2e1+25e2
=2+25=
=
所以点A在M5作用下的点的坐标(-30,66).
(B)4-2极坐标与参数方程
由ρsin(θ-)=3,得:ρ(
sinθ-
cosθ)=3,∴y-
x=6,即:
x-y+6=0
又曲线C的参数方程是,设点P坐标为(cosθ,3sinθ),
则点P到直线l的距离是d==
=
≤
=
+3
所以,P到直线l的距离的最大值为+3.
(1)自圆O外一点P引切线与圆切于点A,M为PA中点,过M引割线交圆于B,C两点.求证:∠MCP=∠MPB.
(2)在平面直角坐标系xOy中,已知四边形ABCD的四个顶点A(0,1),B(2,1),C(2,3),D(0,2),经矩阵M=表示的变换作用后,四边形ABCD变为四边形A1B1C1D1,问:四边形ABCD与四边形A1B1C1D1的面积是否相等?试证明你的结论.
(3)已知A是曲线ρ=12sinθ上的动点,B是曲线ρ=12cos(θ-)上的动点,试求AB的最大值.
(4)设p是△ABC内的一点,x,y,z是p到三边a,b,c的距离,R是△ABC外接圆的半径,证明+
+
≤
.
正确答案
(1)证明:∵AM切圆于点A,∴AM2=MB•MC
又∵M为PA中点,AM=MP,∴MP2=MB•MC,∴=
∵∠BMP=∠PMC,∴△BMP∽△PMC,∴∠MCP=∠MPB.
(2)四个顶点A(0,1),B(2,1),C(2,3),D(0,2),经矩阵M=表示的变换作用后,四边形ABCD变为四边形A1B1C1D1顶点坐标为A1(0,1),B1(2,2k+1),C1(2,2k+3),D1(0,2),四边形A1B1C1D1仍为梯形,且上、下底及高都不变,故面积相等;
(3)曲线ρ=12sinθ化为直角坐标方程为 x2+(y-6)2=36,表示以(0,6)为圆心,以6为半径的圆.
曲线ρ=12cos(θ-)化为直角坐标方程为 x2+y2=6
x+6y,即 (x-3
)2+(y-3)2=36,
表示以(3,3 )为圆心,以6为半径的圆.
两圆的圆心距的平方为 (0-3 )2+(6-3)2 =36,故两圆相交,线段AB长的最大值为6+r+r′=18.
(4)连接P与三角形的三个顶点,分成的三个小三角形面积的和等于大三角形,即(ax+by+cz)=S,∴ax+by+cz=2S=
∴+
+
=
×
+
×
+
×
≤×[(
1
a
)2+(
1
b
)2+(
1
c
)2]
=×(
+
+
)=
×
=
≤
即+
+
≤
已知M=,α=
,试计算:M10α
选修4-4 参数方程与极坐标
过点P(-3,0)且倾斜角为30°直线和曲线 (t为参数)相交于A、B两点.求线段AB的长.
正确答案
(1)矩阵M的特征多项式为:f(λ)=λ2-λ-2=0,λ1=-1,λ2=2.
λ1=-1对应的一个特征向量为:=
,λ2=2对应的一个特征向量为:
=
.(4分)
设a=m +n
,即
=m
+n
,∴
解得
.(5分)
M10α=3(λ1)10+(-2)(λ2)10
=3(-1)10
+(-2)10
=
或
.
(2)直线的参数方程为 (s 为参数),曲线
可以化为 x2-y2=4.
将直线的参数方程代入上式,得 s2-6+ 10 = 0.
设A、B对应的参数分别为 s1,s2,∴s1+ s2= 6 ,s1•s2=10.
∴AB=|s1-s2|==2
.
本题(1)、(2)、(3)三个选答题,每小题7分,请考生任选2题作答,满分14分,如果多做,则按所做的前两题计分.作答时,先用2B铅笔在答题卡上把所选题目对应的题号涂黑,并将所选题号填入括号中。
(1)(本小题满分7分)选修4-2:矩阵与变换
已知向量=
,变换T的矩阵为A=
,平面上的点P(1,1)在变换T
作用下得到点P′(3,3),求A4.
(2)(本小题满分7分)选修4-4:坐标系与参数方程
直线与圆
(
>0)相交于A、B两点,设
P(-1,0),且|PA|:|PB|=1:2,求实数的值
(3)(本小题满分7分)选修4-5:不等式选讲
对于x∈R,不等式|x-1|+|x-2|≥2+
2恒成立,试求2
+
的最大值。
正确答案
(Ⅰ).
(Ⅱ)=3.
(Ⅲ)(2+
)max=
.
(1)(本小题满分7分)选修4-2:矩阵与变换
本题主要考查矩阵、矩阵与变换等基础知识,考查运算求解能力。
法1:=
即
=2,
故A= . ------------------------------------ 2分
由λ1=-1,λ2="3."
当λ1=-1时,矩阵A的特征向量为=
.
当λ2=3时,矩阵A的特征向量为=
. -----------------------------4分
故A4=A4(
+2
)
=A4+2A4
=(-1)4+2·34
=. -
-----------------------------------7分
法2:由=
,
即
,
故A=. ------------------------------------2分
A2=,
A3=,
A4 , ------------------------------------5分
A4=
. -----------------------------------7分
(2)选修4-4:坐标系与参数方程
本题主要考查直线的参数方程,直线与圆的位置关系,考查运算求解能力.
法1:直线参数方程可化为:y=(x+1) --------------------------------1分
联立方程
,
消去,得:4
+6
+3-r="0" . ------------------------------------2分
设A(x1,y1)、B(x2,y2)(不妨设x1<x2),则
Δ=36-16(3-)>0 , …………①
x1+x2=, …………②
x1·x2=, …………③-----------------------------------3分
, …………④-----------------------------------5分
由①②③④解得="3. " -----------------------------------7分
法2:将直线参数方程代入圆方程得
t2-t+1-="0 " -----------------------------------1分
设方程两根为t1、t2,则
Δ=1-4(1-)
>0
>
.
t1+t2=1,t1·t2=1- .…………(*)-----------------------------------3分
由参数t的几何意义知
或
. ---------------------------5分
由,解得
=3,
由,代入(*)得
=
3,
故所求实数r的值为3. -----------------------------------7分
(3)选修4-5:不等式选讲
本题主要考查柯西不等式、绝对值不等式及其应用,考查推理论证与运算求解能力
解:|-1|+|
-2|=|
-1|+|2-
|≥|
-1+2-
|="1" , -------------2分
故2+
2≤1.
(2+
)2≤(22+12)(
2+
2) ≤5. ---------------------------------4分
由
,
即取=
,
时等号成立. --------------------------------6分
故(2+
)max=
. -----------------------------------7分
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