- 直线、平面垂直的综合应用
- 共97题
已知向量m=(sinx,1),函数f(x)=m·n的最大值为6.
(1)求A;
(2)将函数y=f(x)的图象像左平移个单位,再将所得图象各点的横坐标缩短为原来的
倍,纵坐标不变,得到函数y=g(x)的图象。求g(x)在
上的值域。
正确答案
(1)A=6
(2)函数g(x)在上的值域为
.
解析
(1),
则;
(Ⅱ)函数y=f(x)的图象像左平移个单位得到函数
的图象,
再将所得图象各点的横坐标缩短为原来的倍,纵坐标不变,得到函数
.
当时,
,
.
故函数g(x)在上的值域为
.
另解:由可得
,令
,
则,而
,则
,
于是,
故,即函数g(x)在
上的值域为
.
知识点
如图5,在棱长为的正方体
中,点
是棱
的
中点,点在棱
上,且满足
(1)求证:;
(2)在棱上确定一点
, 使
,
,
,
四点共面,并求
此时的长;
(3)求平面与平面
所成二面角的余弦值。
正确答案
见解析。
解析
(1)
证明:连结,
,
因为四边形是正方形,所以
,
在正方体中,
平面
,
平面
,所以
,
因为,
,
平面
,
所以平面
,
因为平面
,所以
。
(2)
取的中点
,连结
,则
,
在平面中,过点
作
,则
。
连结,则
,
,
,
四点共面,
因为,
,
所以。
故当时,
,
,
,
四点共面,
(3)
延长,
,设
,连结
,
则是平面
与平面
的交线。
过点作
,垂足为
,连结
,
因为,
,
所以平面
。
因为平面
,所以
。
所以为平面
与平面
所成
二面角的平面角,
因为,
即,
所以,
在△中,
,
,
所以
。
即,
因为,
所以。
所以。
所以。
故平面与平面
所成二面角的余弦值为
。
(1)
证明:以点为坐标原点,
,
,
所在的直线
分别为轴,
轴,
轴,建立如图的空间直角坐标系,
则,
,
,
,
,
所以,
,
因为,
所以。
所以。
(2)解:设,因为平面
平面
,
平面平面
,平面
平面
,
所以。
所以存在实数,使得
。
因为,
,
所以。
所以,
。
所以。
故当时,
,
,
,
四点共面。
(3)解:由(1)知,
。
设是平面
的法向量,
则
即
取,则
,
。
所以是平面
的一个法向量。
而是平面
的一个法向量,
设平面与平面
所成的二面角为
,
则…1
。
故平面与平面
所成二面角的余弦值为
。
(3)
以点为坐标原点,
,
,
所在的直线
分别为轴,
轴,
轴,建立如图的空间直角坐标系,
则,
,
,
则,
。
设是平面
的法向量,
则即
取,则
,
。
所以是平面
的一个法向量。
而是平面
的一个法向量,
设平面与平面
所成的二面角为
,
则…1
。
故平面与平面
所成二面角的余弦值为
。
知识点
如图4,已知三棱柱ABC—A1B1C1的侧棱与底面垂直,且∠ACB=90°,
∠BAC=30°,BC=1,AA1=,点P、M、N分别为BC1、CC1、AB1
的中点。
(1)求证:PN//平面ABC;
(2)求证:AB1⊥A1M;
(3)求二面角C1—A B1—A1的余弦值,
正确答案
见解析。
解析
(1)
证明:连结CB1,∵P是BC1的中点 ,∴CB1过点P,
∵N为AB1的中点,∴PN//AC,-
又∵面
,
面
,
∴PN//平面ABC.
(2)证法一:
在直角ΔABC中,∵BC=1,∠BAC=30°,
∴ AC=A1C1=
∵棱柱ABC—A1B1C1的侧棱与底面垂直,且,以点C1为
原点,以C1B1所在的直线为x轴建立如图所示空间直角坐标系如图示,则
,
,
,
,
∴,
∵
∴ A1M⊥AB1
【证法二:
连结AC1,在直角ΔABC中,∵BC=1,∠BAC=30°,
∴ AC=A1C1=
∵=
,
∴
,
即AC1⊥A1M.
∵B1C1⊥C1A1,CC1⊥B1C1,且
∴B1C1⊥平面AA1CC1,
∴B1C1⊥A1M,又,故A1M⊥A B1C1,
面A B1C1, ∴ A1M⊥AB1.
【证法三:连结AC1,在直角ΔABC中,∵BC=1,∠BAC=30°,
∴ AC=A1C1=,设∠AC1A1=α,∠MA1C1=β
∵,
∴α+β=90° 即AC1⊥A1M.
∵B1C1⊥C1A1,CC1⊥B1C1,且
∴B1C1⊥平面AA1CC1,
∴B1C1⊥A1M,又
故A1M⊥面A B1C1,
面A B1C1, ∴ A1M⊥AB1.
(3)解法一:
∵棱柱ABC—A1B1C1的侧棱与底面垂直,且,
以点C1为原点,以C1B1所在的直线为x轴建立如图所示空间直角坐标系,
依题意得,
,
,
,
,
,
设面的一个法向量为
由得
,令
得
.
同理可得面的一个法向量为
故二面角的平面角的余弦值为
【解法二:
过C1作C1E⊥A1B1交A1B1于点E,过E作EF⊥AB1交AB1于F,连结C1 F,
∵平面AA1BB1⊥底面A1B1C1,∴ C1E⊥平面AA1BB1,
∴ C1E⊥AB1,∴ AB1⊥平面C1EF,∴ AB1⊥C1F,
故为二面角C1—A B1—A1的平面角,
在中,
,
,
,
又故
知识点
已知函数f(x) = (k为常数,e=2.71828……是自然对数的底数),曲线y= f(x)在点(1,f(1))处的切线与x轴平行。
(1)求k的值;
(2)求f(x)的单调区间;
(3)设g(x)=(x2+x) ,其中
为f(x)的导函数,证明:对任意x>0,
。
正确答案
见解析。
解析
(1)由f(x) = 可得
,而
,即
,解得
;
(2),令
可得
,
当时,
;当
时,
。
于是在区间
内为增函数;在
内为减函数。
简证(3),
当时,
,
.
当时,要证
。
只需证,然后构造函数即可证明。
知识点
若复数是纯虚数,则实数
的值为( )
正确答案
解析
略
知识点
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