江苏省09高考数学附加题教学案(选修部分, 40分)
一、圆锥曲线与方程
1、θ取一切实数时,连接A(4sinθ,6cosθ)和B(-4cosθ, 6sinθ)两点的线段的中点为M,求点M的轨迹.
简答:轨迹为焦点在y轴上的椭圆。
2、已知平面上一个定点C(-1,0)和一条定直线L:x=-4,P为该平面上一动点,作
PQ⊥L,垂足为,(1)求点P的轨迹方程;(2)求 的取值范围.
解:(Ⅰ)由, 2分
设P(x,y),得,,
∴ 点P的轨迹方程为. 3分
(Ⅱ)设P(x,y),,
2分
由,故有 3分
内 容
要 求
A
B
C
二、空间向量与立体几何
2.空间向
量与立体几何
空间向量的有关概念
√
空间向量共线、共面的充分必要条件
√
空间向量的线性运算
√
空间向量的坐标表示
√
空间向量的数量积
√
空间向量的共线与垂直
√
直线的方向向量与平面的法向量
√
空间向量的应用
√
1.(本小题满分12分) 如图,已知直二面角,, ,,,,直线和平面所成的角为.
(I)证明;
(II)求二面角的所成角的余弦值.
(Ⅲ)在线段AC上是否存在一点M使得直线BM与平面所成角为。
证明:
(1)因为,,,所以,
又因为,所以.
而,所以,
,, ……………………………4分
(2)为原点,分别以直线为轴,轴,轴建立空间直角坐标系(如图).因为,所以是和平面所成的角,则.
不妨设,则,.
在中,,
所以.
则相关各点的坐标分别是
,,,,OA=(0,,0)
所以,.=(,0,1)………6分
设是平面的一个法向量,由得
取,得. ………8分
易知是平面的一个法向量. ………10分
设二面角的平面角为,由图可知,.
所以.故二面角B-AC-P所成角的余弦值为
2.如图,直三棱柱ABC―A1B
(1)求
(2)求
(3)(14分)
解:(1)以射线建立坐标系, ……1分
则B(0,1,0)
……4分
……7分
……10分
3、右图是一个直三棱柱(以为底面)被一平面所截得到的几何体,
截面为.已知,,,,.
(1)设点是的中点,证明:平面;
(2)求二面角的大小;
(3)求此几何体的体积.
解法一:
(1)证明:作交于,连.
则.
因为是的中点,
所以.
则是平行四边形,因此有.
平面且平面,
则面.
(2)如图,过作截面面,分别交,于,.
作于,连.
因为面,所以,则平面.
又因为,,.
所以,根据三垂线定理知,所以就是所求二面角的平面角.
因为,所以,故,
即:所求二面角的大小为.
(3)因为,所以
.
.
所求几何体体积为
.
解法二:
(1)如图,以为原点建立空间直角坐标系,
则,,,因为是的中点,所以,
.
易知,是平面的一个法向量.
因为,平面,所以平面.
(2),,
设是平面的一个法向量,则
则,得:
取,.
显然,为平面的一个法向量.
则,结合图形可知所求二面角为锐角.
所以二面角的大小是.
4(10分)、如图,在四棱锥中,底面为矩形,侧棱底面,,,, 为的中点.
(Ⅰ)求直线与所成角的余弦值;
(Ⅱ)在侧面内找一点,使面,
并求出点到和的距离.
解:(Ⅰ)建立如图所示的空间直角坐标系,
则的坐标为、
、、、
、,
从而
设的夹角为,则
∴与所成角的余弦值为.
(Ⅱ)由于点在侧面内,故可设点坐标为,则
,由面可得,
∴
即点的坐标为,从而点到和的距离分别为.
三、导数与应用
内 容
要 求
A
B
C
3.导数及其应用
简单的复合函数的导数
√
定积分
√
1.(本小题满分8分)求曲线及直线所围封闭区域的面积.
解方程组,得或,
∴面积22、已知,求的值,使
2、如图,过点A(6,4)作曲线的切线l.
(1)求切线l的方程;
(2)求切线l,x轴及曲线所围成的封闭图形的面积S.
2、解:(1)∵,∴,∴切线l的方程为:,即材.
(2)令=0,则x=2.令=0,则x= -2。
∴A===.
内 容
要 求
A
B
C
四、推理与证明
4.推理与证明
数学归纳法的原理
√
数学归纳法的简单应用
√
1.已知数列满足,且()
(1)求的值
(2)由(1)猜想的通项公式,并给出证明。
解:(1)由得,
求得 ……3分
(2)猜想 ……5分
证明:①当n=1时,猜想成立。 ……6分
②设当n=k时时,猜想成立,即, ……7分
则当n=k+1时,有,
所以当n=k+1时猜想也成立 ……9分
③综合①②,猜想对任何都成立。 ……10分
2、已知数列
(1)求;(2)证明.
解:(1) 4分
方法一 用数学归纳法证明:
1°当n=0时, ∴,命题正确.
2°假设n=k时有
则
而
又 ∴时命题正确.
由1°、2°知,对一切n∈N时有 6分
方法二:用数学归纳法证明:
1°当n=0时,∴;
2°假设n=k时有成立,
令,在[0,2]上单调递增,所以由假设
有:即
也即当n=k+1时 成立,所以对一切。 6分
五、计数原理
内 容
要 求
A
B
C
5.计数原理
分类加法计数原理、分步乘法计数原理
√
排列与组合
√
二项式定理
√
1.已知的展开式中含xn项的系数相等,求实数m的取值范围.
解:设的展开式为Tr+1,则Tr+1=,令2n+1-r=n
得r=n+1,所以xn的系数为. 5分
由=,得m=是关于n的减函数,∵n∈N+,∴
所以的取值范围是
六、概率统计
内 容
要 求
A
B
C
6.概率统计
离散型随机变量及其分布列
√
超几何分布
√
条件概率及相互独立事件
√
次独立重复试验的模型及二项分布
√
离散型随机变量的均值和方差
√
1.(本小题满分12分)假定某射手每次射击命中的概率为 ,且只有3发子弹。该射手一旦射中目标,就停止射击,否则就一直独立地射击到子弹用完。设耗用子弹数为X,求:
(Ⅰ)目标被击中的概率;
(Ⅱ)X的概率分布;
(Ⅲ)均值E(X)
解:①第一次击中
第二次击中
第三次击中……………………………………………………………6分
②
1
2
3
2.(本小题满分12分)假定某射手每次射击命中的概率为,且只有发子弹.该射手一旦射中目标,就停止射击,否则就一直独立地射击到子弹用完.设耗用子弹数为,求:
⑴目标被击中的概率;
⑵的概率分布;
⑶均值.
解:⑴目标被击中的概率为;
⑵的分布列为
()
⑶均值.
3.某地机动车驾照考试规定:每位考试者一年之内最多有4次参加考试的机会,某次考试通过,便可领取驾照,不再参加以后的考试,否则就一直考到第4次为止。如果李明决定参加驾照考试,假若他每次参加考试通过的概率依次为0.6,0.7,0.8,0.9,求在一年内李明参加驾照考试次数X的分布列和X的期望,并求李明在一年内领到驾照的概率.
解:X的取值分别为1,2,3,4.
X=1,表明李明第一次参加驾照考试就通过了,故P(X=1)=0.6.
X=2,表明李明在第一次考试未通过,第二次通过了,故P(X=2)=(1-0.6) ×0.7=0.28
X=3,表明李明在第一、二次考试未通过,第三次通过了,故
P(X=3)=(1-0.6) (1-0.7)×0.8=0.096
X=4表明李明第一、二、三次考试都未通过,故P(X=4)=(1-0.6) (1-0.7) (1-0.8)=0.024
∴李明实际参加考试次数ξ的分布列为
ξ
1
2
3
4
P
0.6
0.28
0.096
0.024
∴ξ的期望Eξ=1×0.6+2×0.28+3×0.096+4×0.024=1.544.
李明在一年内领到驾照的概率为 1-(1-0.6)(1-0.7)(1-0.8)(1-0.9)=0.9976.
4、某陶瓷厂准备烧制甲、乙、丙三件不同的工艺品,制作过程必须先后经过两次烧制,当第一次烧制合格后方可进入第二次烧制,两次烧制过程相互独立.根据该厂现有的技术水平,经过第一次烧制后,甲、乙、丙三件产品合格的概率依次为,,,经过第二次烧制后,甲、乙、丙三件产品合格的概率依次为,,.
(1)求第一次烧制后恰有一件产品合格的概率;
(2)经过前后两次烧制后,合格工艺品的个数为,求随机变量的期望.
解:分别记甲、乙、丙经第一次烧制后合格为事件,,,
(1)设表示第一次烧制后恰好有一件合格,则
.
(2)解法一:因为每件工艺品经过两次烧制后合格的概率均为,
所以,
故.
解法二:分别记甲、乙、丙经过两次烧制后合格为事件,则
,
所以,
,
,
.
于是,
5、在一次抗洪抢险中,准备用射击的方法引爆从桥上游漂流而下的一巨大汽油罐.已知只有5发子弹备用,且首次命中只能使汽油流出,再次命中才能引爆成功,每次射击命中率都是.,每次命中与否互相独立.
(1) 求油罐被引爆的概率.
(2) 如果引爆或子弹打光则停止射击,设射击次数为ξ,求ξ的分布列及ξ的数学期望
解:(1)“油罐被引爆”的事件为事件A,其对立事件为,则P()=C
∴P(A)=1- 答:油罐被引爆的概率为
(2)射击次数ξ的可能取值为2,3,4,5,
P(ξ=2)=, P(ξ=3)=C ,
P(ξ=4)=C, P(ξ=5)=C
ξ
2
3
4
5
故ξ的分布列为:
Eξ=2×+3×+4×+5×=.
6、在一个盒子中,放有标号分别为,,的三张卡片,现从这个盒子中,有放回地先后抽得两张卡片的标号分别为、,记.
(1)求随机变量的最大值,并求事件“取得最大值”的概率;
(2)求随机变量的分布列和数学期望.
解:(1)、可能的取值为、、,
,,
,且当或时,.
因此,随机变量的最大值为.
有放回抽两张卡片的所有情况有种,
.
答:随机变量的最大值为,事件“取得最大值”的概率为.
(2)的所有取值为.
时,只有这一种情况,
时,有或或或四种情况,
时,有或两种情况.
,,.
则随机变量的分布列为:
因此,数学期望.
7、学校文娱队的每位队员唱歌、跳舞至少会一项,已知会唱歌的有2人,会跳舞的有5人,现从中选2人.设为选出的人中既会唱歌又会跳舞的人数,且.
(I) 求文娱队的人数;
(II) 写出的概率分布列并计算.
解:设既会唱歌又会跳舞的有x人,则文娱队中共有(7-x)人,那么只会一项的人数是
(7-2 x)人.
(I)∵,
∴.……………………………………3分
即.
∴.
∴x=2. ……………………………………5分
故文娱队共有5人.……………………………………7分
(II) 的概率分布列为
0
1
2
P
,……………………………………9分
,……………………………………11分
∴ =1. …………………………14分
七、矩阵与变换
内 容
要 求
A
B
C
8.矩阵与变换
矩阵的有关概念
√
二阶矩阵与平面向量
√
常见的平面变换
√
矩阵的复合与矩阵的乘法
√
二阶逆矩阵
√
二阶矩阵的特征值和特征向量
√
二阶矩阵的简单应用
√
1.求出矩阵A= 的特征值和特征向量。
.矩阵A的特征多项式为
…………………………3分
令得A的特征值为1或-1
将1代入二元一次方程组
解得:
令且
于是矩阵A的属于特征值1的一个特征向量为…………………………………………6分
同理可得矩阵A的属于特征值-1的一个特征向量为…………………………………8分
2.已知,,求二阶方阵,使.
解:设,按题意有 ……2分
根据矩阵乘法法则有 ……6分
解之得 ……8分
∴ ……10分
3.(本小题满分10分)设是把坐标平面上的点的横坐标伸长到倍,纵坐标伸长到倍的伸压变换.
(1)求矩阵的特征值及相应的特征向量;
(2)求逆矩阵以及椭圆在的作用下的新曲线的方程.
4.(1)由条件得矩阵,
它的特征值为和,对应的特征向量为及;
(2),
椭圆在的作用下的新曲线的方程为.
5.已知变换A:平面上的点P(2,-1)、Q(-1,2)分别变换成点P1(3,-4)、
Q1(0,5)
(1)求变换矩阵A;
(2)判断变换A是否可逆,如果可逆,求矩阵A的逆矩阵A-1;如不可逆,说明理由.
(1)解:假设所求的变换矩阵A=,依题意,可得
及
即 解得所以所求的变换矩阵。 6分
(2) 4分
6、已知矩阵,其中,若点P(1,1)在矩阵A的变换下得到点,
(1)求实数a的值; (2)求矩阵A的特征值及特征向量
解:(1)由 =,得
(2)由(1)知 ,则矩阵A的特征多项式为
令,得矩阵A的特征值为-1或3
当时 二元一次方程
∴矩阵A的属于特征值-1的一个特征向量为
当时,二元一次方程
∴矩阵A的属于特征值3的一个特征向量为
7、在直角坐标系中,已知△ABC的顶点坐标为A(0,0)、B(1,1)、C(0,2),
求△ABC在矩阵MN作用下变换所得到的图形的面积
这里M= N=
解:在矩阵N= 的作用下,一个图形变换为其绕原点逆时针旋转得到的图形,在矩阵M= 的作用下,一个图形变换为与之关于直线对称的图形。因此
△ABC在矩阵MN作用下变换所得到的图形与△ABC全等,从而其面积等于△ABC的面积,即为1
八、坐标系与参数方程
内 容
要 求
A
B
C
9.坐标系与参数方程
坐标系的有关概念
√
简单图形的极坐标方程
√
极坐标方程与直角坐标方程的互化
√
直线、圆和椭圆的参数方程
√
参数方程与普通方程的互化
√
参数方程的简单应用
√
1.(本小题满分8分)求直线 ()被曲线所截的弦长。
解:把化为普通方程为, ……3分
把化为直角坐标系中的方程为,……6分
∴圆心到直线的距离为, ……8分
∴弦长为. ……10分
由
得直线方程为…………………………………………3分
∴
………………………………………………………6分
即
圆心到直线的距离
∴弦长=
=…………………………………………………………8分
2.已知某圆的极坐标方程为:ρ2 -4ρcos(θ-)+6=0.
(1)将极坐标方程化为普通方程;并选择恰当的参数写出它的参数方程;
(2)若点P(x,y)在该圆上,求x+y的最大值和最小值.
解:(1)x2+y2-4x-4y+6=0; 6分
(2)x+y=4+2sin() 最大值6,最小值2 4分
3、在极坐标系中,设圆上的点到直线的距离为d,求d的最大值;
简答:d的最大值为7。
4、⊙和⊙的极坐标方程分别为.
(1)把⊙和⊙的极坐标方程化为直角坐标方程;
(2)求经过⊙和⊙交点的直线的直角坐标方程.
解:以极点为原点,极轴为轴正半轴,建立平面直角坐标系,两坐标系中取相同的长度单位.
(1),,由得.
所以.
即为⊙的直角坐标方程.
同理为⊙的直角坐标方程.
(2)由解得.
即⊙,⊙交于点和.过交点的直线的直角坐标方程为.