(三)解答题

17.如图,三角形ABC中,点M是BC的中点,点N在边AC上,AN=2NC,AM与BN相交于点P,求AP:PM的值.

解:设,则 又设 则由得 ∴  Þ  ∴AP:PM=4∶1

18.设平面内两个向量a、b互相垂直,且|a|=2,|b|=1,又k与t是两个不同时为0的实数,

(1)若x=a+(t-3)b与y=-ka+tb垂直,求k关于t的函数关系式k=f(t)

(2)求函数k=f(t)的最小值.

解:(1)因为a、b互相垂直,故a·b=0,

又x、y互相垂直,故x·y=0,即(a+(t-3)b)·(-ka+tb)=0

Þ  -ka2-k(t-3)a·b+ta·b+t(t-3)b2=0

∵|a|=2,|b|=1,a·b=0,

∴-4k+t2-3t=0

即k=f(t)=(t2-3t)

(2)由(1)知,k=(t-)2

∴当t=时,函数的最小值为-.

19.如图:在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别是BB1、CD的中点,棱长AA1=a.

(1)证明:AD⊥D1F;

(2)求AE与D1F所成的角;

(3)求四面体A1D1EF的体积。

解法一:设基底{}

∵ ABCD-A1B1C1D1是正方体,棱长为a

∴ =a

且  

(1)∵

        =

        =0

即 AD⊥D1F

(2)∵ cos<

  =

  =

  =0

∴ <>=90º

也就是AE与D1F所成角为90º.

(3)取CC1中点G,因为EG∥平面A1D1F,则四面体A1D1EF的体积等于四面体A1D1GF的体积.

即VA1D1EF=VA1D1FG=SD1FG·A1D1=×a2×a=a3.

解法二:以D为坐标原点,DA、DC、DD1分别为x、y、z轴建立空间直角坐标系。

于是有:D(0,0,0),A(a,0,0),D1(0,0,a),E(a,a,),F(0,,0)

∴  =(0,0,0)-(a,0,0)=(-a,0,0)

   =(0,,0)-(0,0,a)=(0,,-a)

   =(a,a,)-(a,0,0)=(0,a,)

   =(0,,0)-(a,a,)=(-a,-,-)

(1)∵  =(-a,0,0)·(0,,-a)=0

即 AD⊥D1F

(2)∵ cos<=0

∴ <>=90º

(3)设平面A1D1F的一个法向量为=(x,y,z)

由且=(a,0,0)

∴x=0

由且=(0,,-a)

得y-2z=0

不妨设y=2,z=1,则=(0,2,1)

于是面A1D1F上的高为d=||==

而SA1D1F=A1D1×D1F=a×a=a2

∴V=×a2×=a3.

20.已知两点M(-1,0),N(1,0),且点P使成公差小于零的等差数列.

(1)点P的轨迹是什么曲线?

(2)若点P坐标为(x0,y0),θ为的夹角,求tanθ.

解:(1)记P(x,y),由M(-1,0),N(1,0)得=-=(-1-x,-y),

=-=(1-x,-y),=-=(2,0)

·=2(1+x),·=x2+y2-1,·=2(1-x).

于是,···是公差小于零的等差数列等价于

 

所以,点P的轨迹是以原点为圆心,为半径的右半圆.

(2)点P的坐标为(x0,y0).

·=x02+y02-1=2.

||·||=.

∴cosθ=

由θ∈[0,π],sinθ=

所以tanθ==|y0|

21.如图,在四棱锥E-ABCD中,

AB⊥平面BCE,CD⊥平面BCE,

AB=BC=CE=2CD= 2, ∠BCE=1200

(1)求证:平面ADE⊥平面ABE ;

(2)求点C到平面ADE的距离.

解法一:取BE的中点O,连OC.

∵BC=CE, ∴OC⊥BE.又AB⊥平面BCE.

以O为原点建立空间直角坐标系O-xyz如图,

则由已知条件有:,,

,

设平面ADE的法向量为n=

则由n·

及n·

可取n

又AB⊥平面BCE. ∴AB⊥OC.OC⊥平面ABE

∴平面ABE的法向量可取为m=.

∵n·m·=0,

∴n⊥m∴平面ADE⊥平面ABE.

⑵点C到平面ADE的距离为

22.已知=(x,0),=(1,y),且(.

(1)求点P(x,y)的轨迹C的方程;

(2)若直线l:y=kx+m(m≠0)与曲线C交于A、B两点,D(0,-1),且有|AD|=|BD|,试求m的取值范围.

解:(1)由(

2-32=0,即x2-3y2=0 故点P(x,y)的轨迹C的方程为-y2=1

(2)由方程组消去y得:(1-3k2)x2-6kmx-3m2-3=0

显然1-3m2≠0,△=(6km)2-4(1-3k2)(-3m2-3)=12(m2+1-3k2)>0  (*)

设x1、x2为方程(*)的两个根,则x1+x2

∴x0=,y0=kx0+m=

即AB的中点坐标为()

∴线段AB的垂直平分线方程为:y-=(-)(x-)

将D(0,-1)代入并化简得:4m=3k2-1

故m、k满足

消去k2得:m2-4m>0

∴m<0或m>4

又∵4m=3k2-1>-1,∴m>-

所以 m∈(-,0)∪(4,+∞).

 0  52138  52146  52152  52156  52162  52164  52168  52174  52176  52182  52188  52192  52194  52198  52204  52206  52212  52216  52218  52222  52224  52228  52230  52232  52233  52234  52236  52237  52238  52240  52242  52246  52248  52252  52254  52258  52264  52266  52272  52276  52278  52282  52288  52294  52296  52302  52306  52308  52314  52318  52324  52332  447348 

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