题目内容

(2012•福建模拟)(1)选修4-2:矩阵与变换
已知向量
1
-1
在矩阵M=
1m
01
变换下得到的向量是
0
-1
.
(Ⅰ)求m的值;
(Ⅱ)求曲线y2-x+y=0在矩阵M-1对应的线性变换作用下得到的曲线方程.
(2)选修4-4:极坐标与参数方程
在直角坐标平面内,以坐标原点O为极点,x轴的非负半轴为极轴建立极坐标系.已知点M的极坐标为(4
2
,
π
4
)
,曲线C的参数方程为
x=1+
2
cosα
y=
2
sinα
(α为参数).
(Ⅰ)求直线OM的直角坐标方程;
(Ⅱ)求点M到曲线C上的点的距离的最小值.
(3)选修4-5:不等式选讲
设实数a,b满足2a+b=9.
(Ⅰ)若|9-b|+|a|<3,求a的取值范围;
(Ⅱ)若a,b>0,且z=a2b,求z的最大值.
分析:(1)(Ⅰ)由条件求得
1-m
-1
=
0
-1
,从而求得m 的值.
(Ⅱ)先求得,M-1=
1-1
01
,设曲线y2-x+y=0上任意一点(x,y)在矩阵M-1所对应的线性变换作用下的像是(x',y'),由矩阵变换的法则得
x=x′+y′
y=y′
代入曲线y2-x+y=0得y'2=x',由此得出结论.
(2)(Ⅰ)由点M的极坐标为(4
2
,
π
4
)
得点M的直角坐标为(4,4),由此求得直线OM的直角坐标方程.
(Ⅱ)由曲线C的参数方程化为普通方程,可得表示一个圆,求出M到圆心的距离,减去半径,即得所求.
(3)(Ⅰ)由2a+b=9得|6-b|=2|a|.不等式化为3|a|<3,即|a|<1,从而解得a的取值范围.
(Ⅱ)由 a,b>0,且z=a2b,利用平均值不等式求得z的最大值.
解答:(1)解:(Ⅰ)因为
1m
01
1
-1
=
1-m
-1
,
所以,
1-m
-1
=
0
-1
,即m=1.…(3分)
(Ⅱ)因为M=
11
01
,所以M-1=
1-1
01
.…(4分)
设曲线y2-x+y=0上任意一点(x,y)在矩阵M-1所对应的线性变换作用下的像是(x',y').
由
x′
y′
=
1-1
01
x
y
=
x-y
y
,…(5分)
所以
x-y=x′
y=y′
得
x=x′+y′
y=y′
代入曲线y2-x+y=0得y'2=x'.…(6分)
由(x,y)的任意性可知,曲线y2-x+y=0在矩阵M-1对应的线性变换作用下的曲线方程为y2=x.…(7分)
(2)解:(Ⅰ)由点M的极坐标为(4
2
,
π
4
)
得点M的直角坐标为(4,4),
所以直线OM的直角坐标方程为y=x.…(3分)
(Ⅱ)由曲线C的参数方程
x=1+
2
cosα
y=
2
sinα
(α为参数)
化为普通方程为(x-1)2+y2=2,…(5分)
圆心为A(1,0),半径为r=
2
.
由于点M在曲线C外,故点M到曲线C上的点的距离最小值为MA-r=5-
2
.…(7分)
(3)解:(Ⅰ)由2a+b=9得9-b=2a,即|6-b|=2|a|.
所以|9-b|+|a|<3可化为3|a|<3,即|a|<1,解得-1<a<1.
所以a的取值范围-1<a<1.…(4分)
(Ⅱ)因为a,b>0,所以z=a2b=a•a•b≤(
a+a+b
3
)3=(
2a+b
3
)3=33
=27,…(6分)
当且仅当a=b=3时,等号成立.
故z的最大值为27.…(7分)
点评:本小题主要考查矩阵与变换等基础知识;考查参数方程、极坐标方程等基础知识;考查绝对不等式、不等式证明等基础知识.考查数形结合思想考查运算求解能力,考查化归与转化思想,属于基础题.
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