高中数学经典高考难题集锦解析版
高中数学经典高考难题集锦(解析版)

考点 :直 线与圆的位置关系;二阶矩阵;绝对值不等式的解法.
专题 :计 算题;压轴题;转化思想.
分析: ( 1)由矩阵的线性变换列出关于 x 和 y 的一元二次方程组,求出方程组的解集即可
得到点 A 的坐标;可设出矩阵 M 的逆矩阵,根据逆矩阵的定义得到逆矩阵与矩阵
M
的乘积等于单位矩阵,得到一个一元二次方程组,求出方程组的解集即可得到
或
,于是 r2=2b2=2,
所求圆的方程是:
(
x+1
)
2
+
(
y+1
)
2=2,或(
x﹣
1)
2+(
y﹣
1)
2
=2
.
点评: 本 小题主要考查轨迹的思想, 考查综合运用知识建立曲线方程的能力, 是一道中档题.
4.( 2013?柯城区校级三模) 已知抛物线的顶点在坐标原点, 焦点在 y 轴上, 且过点 ( 2,1).
专题 :压 轴题;圆锥曲线的定义、性质与方程. 分析: ( Ⅰ) 设抛物线方程为 x 2=2py ,把点( 2, 1)代入运算求得
线的标准方程.
p 的值,即可求得抛物
6 / 22
( Ⅱ) 由直线与圆相切可得
.把直线方程代入抛物线方程
并整理,由 △ >0 求得 t 的范围.利用根与系数的关系及
,求得
M的
逆矩阵;
( 2)把圆的参数方程化为普通方程后,找出圆心坐标与半径,然后利用点到直线的
距离公式求出圆心到直线的距离 d 与半径 r 比较大小得到直线与圆的位置关系,即可
得到交点的个数;
( 3)分三种情况 x 大于等于 ,x 大于等于 0 小于 和 x 小于 0,分别化简绝对值后,
高中数学经典高考难题集锦

《高中数学经典高考难题集锦》一、集合问题1. 已知集合A={x|x^25x+6=0},求集合A的元素。
解答思路:我们需要解方程x^25x+6=0,找出满足条件的x的值。
然后,将这些值组成集合A。
2. 已知集合A={x|x^25x+6=0},集合B={x|x^24x+3=0},求集合A∩B。
解答思路:我们需要解方程x^25x+6=0和x^24x+3=0,找出满足条件的x的值。
然后,找出同时属于集合A和集合B的元素,即求出集合A∩B。
3. 已知集合A={x|x^25x+6=0},集合B={x|x^24x+3=0},求集合A∪B。
解答思路:我们需要解方程x^25x+6=0和x^24x+3=0,找出满足条件的x的值。
然后,找出属于集合A或集合B的元素,即求出集合A∪B。
二、函数问题1. 已知函数f(x)=x^25x+6,求函数f(x)的零点。
解答思路:函数的零点即函数图像与x轴的交点,也就是使函数值为0的x的值。
因此,我们需要解方程x^25x+6=0,找出满足条件的x的值,这些值即为函数f(x)的零点。
2. 已知函数f(x)=x^25x+6,求函数f(x)的单调区间。
解答思路:函数的单调性是指函数在其定义域内是否单调递增或单调递减。
我们可以通过求函数的一阶导数f'(x),然后判断f'(x)的符号来确定函数的单调性。
当f'(x)>0时,函数单调递增;当f'(x)<0时,函数单调递减。
3. 已知函数f(x)=x^25x+6,求函数f(x)的极值。
解答思路:函数的极值是指函数在其定义域内的最大值或最小值。
我们可以通过求函数的一阶导数f'(x)和二阶导数f''(x),然后判断f'(x)和f''(x)的符号来确定函数的极值。
当f'(x)=0且f''(x)>0时,函数在该点取得极小值;当f'(x)=0且f''(x)<0时,函数在该点取得极大值。
高中数学经典高考难题集锦(解析版)1

2021年10月18日姚杰的高中数学组卷一.选择题〔共17小题〕1.〔2021•浙江〕设△ABC,P0是边AB上一定点,满足,且对于边AB上任一点P,恒有那么〔〕A.∠ABC=90°B.∠BAC=90°C.AB=AC D.AC=BC2.〔2021•广东〕对任意两个非零的平面向量和,定义○=,假设平面向量、满足||≥||>0,与的夹角,且○和○都在集合中,那么○=〔〕A.B.1 C.D.3.〔2007•天津〕设两个向量和,其中λ,m,α为实数.假设,那么的取值范围是〔〕A.[﹣6,1]B.[4,8]C.〔﹣∞,1]D.[﹣1,6]4.〔2021•广东〕对任意两个非零的平面向量和,定义°=.假设两个非零的平面向量,满足与的夹角,且•和•都在集合中,那么•=〔〕A.B.C.1 D.5.〔2021•山东〕设A1,A2,A3,A4是平面直角坐标系中两两不同的四点,假设〔λ∈R〕,〔μ∈R〕,且,那么称A3,A4调和分割A1,A2,点C〔c,0〕,D〔d,O〕〔c,d∈R〕调和分割点A〔0,0〕,B〔1,0〕,那么下面说法正确的选项是〔〕A.C可能是线段AB的中点B.D可能是线段AB的中点C.C,D可能同时在线段AB上D.C,D不可能同时在线段AB的延长线上6.〔2021•福建〕设,,为同一平面内具有相同起点的任意三个非零向量,且满足与不共线,⊥,||=||,那么|•|的值一定等于〔〕A.以,为邻边的平行四边形的面积B.以,为两边的三角形面积C.,为两边的三角形面积D.以,为邻边的平行四边形的面积7.〔2021•浙江〕,是平面内两个互相垂直的单位向量,假设向量满足〔﹣〕•〔﹣〕=0,那么||的最大值是〔〕A.1 B.2 C.D.8.〔2007•山东〕在直角△ABC中,CD是斜边AB上的高,那么以下等式不成立的是〔〕A.B.C.D.9.〔2007•湖北〕连掷两次骰子得到的点数分别为m和n,记向量与向量的夹角为θ,那么的概率是〔〕A.B.C.D.10.〔2006•福建〕||=1,||=,•=0,点C在∠AOB内,且∠AOC=30°,设=m+n〔m、n∈R〕,那么等于〔〕A.B.3 C.D.11.〔2005•湖南〕P是△ABC所在平面上一点,假设,那么P是△ABC的〔〕A.外心 B.内心 C.重心 D.垂心12.〔2005•江西〕在△OAB中,O为坐标原点,,那么当△OAB的面积达最大值时,θ=〔〕A.B.C.D.13.〔2005•安徽〕点O是三角形ABC所在平面内的一点,满足,那么点O是△ABC的〔〕A.三个内角的角平分线的交点 B.三条边的垂直平分线的交点C.三条中线的交点D.三条高的交点14.平面上一点P在原坐标系中的坐标为〔0,m〕〔m≠0〕,而在平移后所得到的新坐标系中的坐标为〔m,0〕,那么新坐标系的原点O′在原坐标系中的坐标为〔A 〕A.〔﹣m,m〕B.〔m,﹣m〕C.〔m,m〕 D.〔﹣m,﹣m〕15.〔2021•桃城区校级模拟〕设向量,满足,,<>=60°,那么||的最大值等于〔〕A.2 B.C.D.116.〔2021•安徽〕在平面直角坐标系中,O是坐标原点,两定点A,B满足||=||=•=2,那么点集{P|=λ+μ,|λ|+|μ|≤1,λ,μ∈R}所表示的区域的面积是〔〕A.B. C. D.17.〔2021•上海〕在边长为1的正六边形ABCDEF中,记以A为起点,其余顶点为终点的向量分别为、、、、;以D为起点,其余顶点为终点的向量分别为、、、、.假设m、M分别为〔++〕•〔++〕的最小值、最大值,其中{i,j,k}⊆{1,2,3,4,5},{r,s,t}⊆{1,2,3,4,5},那么m、M满足〔〕A.m=0,M>0 B.m<0,M>0 C.m<0,M=0 D.m<0,M<0二.解答题〔共13小题〕18.〔2005•上海〕在直角坐标平面中,点P1〔1,2〕,P2〔2,22〕,P3〔3,23〕,…,P n〔n,2n〕,其中n是正整数.对平面上任一点A0,记A1为A0关于点P1的对称点,A2为A1关于点P2的对称点,…,A n为A n﹣1关于点P n的对称点.〔1〕求向量的坐标;〔2〕当点A0在曲线C上移动时,点A2的轨迹是函数y=f〔x〕的图象,其中f〔x〕是以3位周期的周期函数,且当x∈〔0,3]时,f〔x〕=lgx.求以曲线C为图象的函数在〔1,4]上的解析式;〔3〕对任意偶数n,用n表示向量的坐标.19.〔2021•上海〕定义向量=〔a,b〕的“相伴函数〞为f〔x〕=asinx+bcosx,函数f〔x〕=asinx+bcosx的“相伴向量〞为=〔a,b〕〔其中O为坐标原点〕.记平面内所有向量的“相伴函数〞构成的集合为S.〔1〕设g〔x〕=3sin〔x+〕+4sinx,求证:g〔x〕∈S;〔2〕h〔x〕=cos〔x+α〕+2cosx,且h〔x〕∈S,求其“相伴向量〞的模;〔3〕M〔a,b〕〔b≠0〕为圆C:〔x﹣2〕2+y2=1上一点,向量的“相伴函数〞f〔x〕在x=x0处取得最大值.当点M在圆C上运动时,求tan2x0的取值范围.20.〔2021•江苏〕如图,在正四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1中,AA1=2,AB=1,点N是BC 的中点,点M在CC1上.设二面角A1﹣DN﹣M的大小为θ,〔1〕当θ=90°时,求AM的长;〔2〕当时,求CM的长.21.〔2021•山东〕设m∈R,在平面直角坐标系中,向量a=〔mx,y+1〕,向量b=〔x,y﹣1〕,a⊥b,动点M〔x,y〕的轨迹为E.〔Ⅰ〕求轨迹E的方程,并说明该方程所表示曲线的形状;〔Ⅱ〕m=.证明:存在圆心在原点的圆,使得该圆的任意一条切线与轨迹E恒有两个交点A,B,且OA⊥OB〔O为坐标原点〕,并求该圆的方程;〔Ⅲ〕m=.设直线l与圆C:x2+y2=R2〔1<R<2〕相切于A1,且l与轨迹E只有一个公共点B1.当R为何值时,|A1B1|取得最大值?并求最大值.22.〔2007•四川〕设F1、F2分别是椭圆=1的左、右焦点.〔Ⅰ〕假设P是第一象限内该椭圆上的一点,且,求点P的作标;〔Ⅱ〕设过定点M〔0,﹣2〕的直线l与椭圆交于不同的两点A、B,且∠AOB为锐角〔其中O为坐标原点〕,求直线l的斜率k的取值范围.23.〔2021•丰台区校级一模〕如图,△OFP的面积为m,且=1.〔I〕假设,求向量与的夹角θ的取值范围;〔II〕设,且.假设以O为中心,F为焦点的椭圆经过点P,当取得最小值时,求此椭圆的方程.24.设、为平面向量,假设存在不全为零的实数λ,μ使得λ+μ=0,那么称、线性相关,下面的命题中,、、均为平面M上的向量.①假设=2,那么、线性相关;②假设、为非零向量,且⊥,那么、线性相关;③假设、线性相关,、线性相关,那么、线性相关;④向量、线性相关的充要条件是、共线.上述命题中正确的选项是〔写出所有正确命题的编号〕25.〔2005•安徽〕椭圆的中心为坐标原点O,焦点在x轴上,斜率为1且过椭圆右焦点F 的直线交椭圆于A、B两点,与=〔3,﹣1〕共线.〔Ⅰ〕求椭圆的离心率;〔Ⅱ〕设M为椭圆上任意一点,且,证明λ2+μ2为定值.26.〔2021•江苏模拟〕如图,D是△ABC的中点,,那么λ1+λ2=.27.〔2021•泗县校级模拟〕单位圆⊙O:x2+y2=1,A〔1,0〕,B是圆上的动点,∥,.〔1〕求点P的轨迹E的方程;〔2〕求过A作直线l被E截得的弦长的最小值.28.〔2021•西安校级模拟〕向量,动点M到定直线y=1的距离等于d,并且满足,其中O是坐标原点,k是参数.〔1〕求动点M的轨迹方程,并判断曲线类型;〔2〕当时,求的最大值和最小值;〔3〕如果动点M的轨迹是圆锥曲线,其离心率e满足,求实数k的取值范围.29.〔2021•上海〕在直角坐标平面xOy上的一列点A1〔1,a1〕,A2〔2,a2〕,…,A n〔n,a n〕,…,简记为{A n}、假设由构成的数列{b n}满足b n+1>b n,n=1,2,…,其中为方向与y轴正方向相同的单位向量,那么称{A n}为T点列,〔1〕判断,,是否为T点列,并说明理由;〔2〕假设{A n}为T点列,且点A2在点A1的右上方、任取其中连续三点A k、A k+1、A k+2,判断△A k A k+1A k+2的形状〔锐角三角形、直角三角形、钝角三角形〕,并予以证明;〔3〕假设{A n}为T点列,正整数1≤m<n<p<q满足m+q=n+p,求证:.30.〔2021•临川区校级一模〕设点F〔,0〕〔p为正常数〕,点M在x轴的负半轴上,点P 在y轴上,且,.〔Ⅰ〕当点P在y轴上运动时,求点N的轨迹C的方程;〔Ⅱ〕直线l过点F且与曲线C相交于不同两点A,B,分别过点A,B作直线l1:x=﹣的垂线,对应的垂足分别为A1,B1,求的值;〔Ⅲ〕在〔Ⅱ〕的条件下,记,,,λ=,求λ的值.2021年10月18日姚杰的高中数学组卷参考答案与试题解析一.选择题〔共17小题〕1.〔2021•浙江〕设△ABC,P0是边AB上一定点,满足,且对于边AB上任一点P,恒有那么〔〕A.∠ABC=90°B.∠BAC=90°C.AB=AC D.AC=BC考点:平面向量数量积的运算.专题:平面向量及应用.分析:设||=4,那么||=1,过点C作AB的垂线,垂足为H,在AB上任取一点P,设HP0=a,那么由数量积的几何意义可得||2﹣〔a+1〕||+a≥0恒成立,只需△=〔a+1〕2﹣4a=〔a﹣1〕2≤0即可,由此能求出△ABC是等腰三角形,AC=BC.解答:解:设||=4,那么||=1,过点C作AB的垂线,垂足为H,在AB上任取一点P,设HP0=a,那么由数量积的几何意义可得,=||•||=||2﹣〔a+1〕〕||,•=﹣a,于是•≥••恒成立,整理得||2﹣〔a+1〕||+a≥0恒成立,只需△=〔a+1〕2﹣4a=〔a﹣1〕2≤0即可,于是a=1,因此我们得到HB=2,即H是AB的中点,故△ABC是等腰三角形,所以AC=BC.应选:D.点评:此题主要考查了平面向量的运算,向量的模及向量的数量积的概念,向量运算的几何意义的应用,还考查了利用向量解决简单的几何问题的能力2.〔2021•广东〕对任意两个非零的平面向量和,定义○=,假设平面向量、满足||≥||>0,与的夹角,且○和○都在集合中,那么○=〔〕A.B.1 C.D.考点:平面向量数量积的运算.专题:空间向量及应用.分析:由题意可得•==,同理可得•==,故有n≥m 且m、n∈z.再由cos2θ=,与的夹角θ∈〔0,〕,可得cos2θ∈〔,1〕,即∈〔,1〕,由此求得n=3,m=1,从而得到•==的值.解答:解:由题意可得•====.同理可得•====.由于||≥||>0,∴n≥m 且m、n∈z.∴cos2θ=.再由与的夹角θ∈〔0,〕,可得cos2θ∈〔,1〕,即∈〔,1〕.故有n=3,m=1,∴•==,应选C.点评:此题主要考查两个向量的数量积的定义,得到n≥m 且m、n∈z,且∈〔,1〕,是解题的关键,属于中档题.3.〔2007•天津〕设两个向量和,其中λ,m,α为实数.假设,那么的取值范围是〔〕A.[﹣6,1]B.[4,8]C.〔﹣∞,1]D.[﹣1,6]考点:相等向量与相反向量;平面向量共线〔平行〕的坐标表示.专题:压轴题.分析:利用,得到λ,m的关系,然后用三角函数的有界性求解的比值,为了简化,把换元.解答:解:由,,,可得,设代入方程组可得消去m化简得,再化简得再令代入上式得〔sinα﹣1〕2+〔16t2+18t+2〕=0可得﹣〔16t2+18t+2〕∈[0,4]解不等式得因而解得﹣6≤k≤1.应选A.点评:此题难度较大,题目涉及到向量、三角函数的有界性、还用到了换元和解不等式等知识,表达了化归的思想方法.4.〔2021•广东〕对任意两个非零的平面向量和,定义°=.假设两个非零的平面向量,满足与的夹角,且•和•都在集合中,那么•=〔〕A.B.C.1 D.考点:平面向量数量积的运算.专题:平面向量及应用.分析:先求出•=,n∈N,•=,m∈N,再由cos2θ=∈〔0,〕,故m=n=1,从而求得•=的值.解答:解:∵°•=====,n∈N.同理可得°•====,m∈N.再由与的夹角,可得cosθ∈〔0,〕,∴cos2θ=∈〔0,〕,故m=n=1,∴•==,应选:D.点评:此题主要考查两个向量的数量积的定义,求得m=n=1,是解题的关键,属于中档题.5.〔2021•山东〕设A1,A2,A3,A4是平面直角坐标系中两两不同的四点,假设〔λ∈R〕,〔μ∈R〕,且,那么称A3,A4调和分割A1,A2,点C〔c,0〕,D〔d,O〕〔c,d∈R〕调和分割点A〔0,0〕,B〔1,0〕,那么下面说法正确的选项是〔〕A.C可能是线段AB的中点B.D可能是线段AB的中点C.C,D可能同时在线段AB上D.C,D不可能同时在线段AB的延长线上考点:平面向量坐标表示的应用.专题:平面向量及应用.分析:由题意可得到c和d的关系,,只需结合答案考查方程的解的问题即可.A和B中方程无解,C中由c和d的范围可推出C和D点重合,由排除法选择答案即可.解答:解:由可得〔c,0〕=λ〔1,0〕,〔d,0〕=μ〔1,0〕,所以λ=c,μ=d,代入得〔1〕假设C是线段AB的中点,那么c=,代入〔1〕d不存在,故C不可能是线段AB 的中点,A错误;同理B错误;假设C,D同时在线段AB上,那么0≤c≤1,0≤d≤1,代入〔1〕得c=d=1,此时C和D点重合,与条件矛盾,故C错误.应选D点评:此题为新定义问题,考查信息的处理能力.正确理解新定义的含义是解决此题的关键.6.〔2021•福建〕设,,为同一平面内具有相同起点的任意三个非零向量,且满足与不共线,⊥,||=||,那么|•|的值一定等于〔〕A.以,为邻边的平行四边形的面积B.以,为两边的三角形面积C.,为两边的三角形面积D.以,为邻边的平行四边形的面积考点:平面向量数量积的运算.专题:计算题;压轴题.分析:利用向量的数量积公式表示出,有得到的夹角与夹角的关系,利用三角函数的诱导公式和条件表示成的模及夹角形式,利用平行四边形的面积公式得到选项.解答:解:假设与的夹角为θ,|•|=||•||•|cos<,>|=||•||•|cos〔90°±θ〕|=||•||•sinθ,即为以,为邻边的平行四边形的面积.应选A.点评:此题考查向量的数量积公式、三角函数的诱导公式、平行四边形的面积公式.7.〔2021•浙江〕,是平面内两个互相垂直的单位向量,假设向量满足〔﹣〕•〔﹣〕=0,那么||的最大值是〔〕A.1 B.2 C.D.考点:平面向量数量积的坐标表示、模、夹角.专题:压轴题.分析:本小题主要考查向量的数量积及向量模的相关运算问题,所给出的两个向量是互相垂直的单位向量,这给运算带来很大方便,利用数量积为零的条件时要移项变化.解答:解:.∵,∵,∴,∵cosθ∈[﹣1,1],∴的最大值是.应选C.点评:启发学生在理解数量积的运算特点的根底上,逐步把握数量积的运算律,引导学生注意数量积性质的相关问题的特点,以熟练地应用数量积的性质,此题也可以利用数形结合,,对应的点A,B在圆x2+y2=1上,对应的点C在圆x2+y2=2上即可.8.〔2007•山东〕在直角△ABC中,CD是斜边AB上的高,那么以下等式不成立的是〔〕A.B.C.D.考点:平面向量数量积的性质及其运算律.专题:压轴题.分析:根据,∴A是正确的,同理B也正确,再由D答案可变形为,通过等积变换判断为正确,从而得到答案.解答:解:∵,∴A是正确的,同理B也正确,对于D答案可变形为,通过等积变换判断为正确应选C.点评:此题主要考查平面向量的数量积的定义.要会巧妙变形和等积变换.9.〔2007•湖北〕连掷两次骰子得到的点数分别为m和n,记向量与向量的夹角为θ,那么的概率是〔〕A.B.C.D.考点:数量积表示两个向量的夹角;等可能事件的概率.专题:计算题;压轴题.分析:由题意知此题是一个古典概型,根据分步计数原理可以得到试验发生包含的所有事件数,满足条件的事件数要通过列举得到,题目大局部内容考查的是向量的问题,这是一个综合题.解答:解:由题意知此题是一个古典概型,试验发生包含的所有事件数6×6,∵m>0,n>0,∴=〔m,n〕与=〔1,﹣1〕不可能同向.∴夹角θ≠0.∵θ∈〔0,】•≥0,∴m﹣n≥0,即m≥n.当m=6时,n=6,5,4,3,2,1;当m=5时,n=5,4,3,2,1;当m=4时,n=4,3,2,1;当m=3时,n=3,2,1;当m=2时,n=2,1;当m=1时,n=1.∴满足条件的事件数6+5+4+3+2+1∴概率P==.应选C.点评:向量知识,向量观点在数学.物理等学科的很多分支有着广泛的应用,而它具有代数形式和几何形式的“双重身份〞能融数形于一体,能与中学数学教学内容的许多主干知识综合,形成知识交汇点.10.〔2006•福建〕||=1,||=,•=0,点C在∠AOB内,且∠AOC=30°,设=m+n〔m、n∈R〕,那么等于〔〕A.B.3 C.D.考点:向量的共线定理;向量的模.专题:计算题;压轴题.分析:将向量沿与方向利用平行四边形原那么进行分解,构造出三角形,由题目,可得三角形中三边长及三个角,然后利用正弦定理解三角形即可得到答案.此题如果没有点C在∠AOB内的限制,应该有两种情况,即也可能为OC在OA顺时针方向30°角的位置,请大家注意分类讨论,防止出错.解答:解:法一:如下图:=+,设=x,那么=.=∴==3.法二:如下图,建立直角坐标系.那么=〔1,0〕,=〔0,〕,∴=m+n=〔m,n〕,∴tan30°==,∴=3.应选B点评:对一个向量根据平面向量根本定理进行分解,关键是要根据平行四边形法那么,找出向量在基底两个向量方向上的分量,再根据条件构造三角形,解三角形即可得到分解结果.11.〔2005•湖南〕P是△ABC所在平面上一点,假设,那么P是△ABC的〔〕A.外心 B.内心 C.重心 D.垂心考点:平面向量数量积的运算;数量积判断两个平面向量的垂直关系.专题:计算题;压轴题.分析:此题考查的知识点是平面向量的数量积运算,由,我们任取其中两个相等的量,如,根据平面向量乘法分配律,及减法法那么,我们可得,同理我们也可以得到PA⊥BC,PC⊥AB,由三角形垂心的性质,我们不难得到结论.解答:解:∵,那么由得:,∴PB⊥AC同理PA⊥BC,PC⊥AB,即P是垂心应选D点评:重心定理:三角形的三条中线交于一点,这点到顶点的距离是它到对边中点距离的2倍.该点叫做三角形的重心.外心定理:三角形的三边的垂直平分线交于一点.该点叫做三角形的外心.垂心定理:三角形的三条高交于一点.该点叫做三角形的垂心.内心定理:三角形的三内角平分线交于一点.该点叫做三角形的内心.12.〔2005•江西〕在△OAB中,O为坐标原点,,那么当△OAB的面积达最大值时,θ=〔〕A.B.C.D.考点:数量积表示两个向量的夹角;向量在几何中的应用.专题:压轴题.分析:在边长为1的正方形中,减去要求的三角形以外的三角形的面积,把要求的结果表示为有三角函数的代数式,后面题目变为求三角函数的最值问题,逆用二倍角公式得到结果.解答:解:在直角坐标系里△OAB的面积=1﹣==∵θ∈〔0,],∴2θ∈〔0,π]∴当2θ=π时取得最大,即θ=应选D.点评:此题考查简单的图形面积和三角函数的最值问题,用三角函数表示的式子,因此代入后,还要进行简单的三角函数变换,二倍角公式逆用.13.〔2005•安徽〕点O是三角形ABC所在平面内的一点,满足,那么点O是△ABC的〔〕A.三个内角的角平分线的交点 B.三条边的垂直平分线的交点C.三条中线的交点D.三条高的交点考点:平面向量数量积的运算;向量在几何中的应用.专题:计算题;压轴题.分析:由得到,从而所以OB⊥AC,同理得到OA⊥BC,所以点O是△ABC的三条高的交点解答:解;∵∴;∴;∴OB⊥AC,同理由得到OA⊥BC∴点O是△ABC的三条高的交点应选D点评:此题考查向量的数量积及向量的运算,对学生有一定的能力要求14.平面上一点P在原坐标系中的坐标为〔0,m〕〔m≠0〕,而在平移后所得到的新坐标系中的坐标为〔m,0〕,那么新坐标系的原点O′在原坐标系中的坐标为〔A 〕A.〔﹣m,m〕B.〔m,﹣m〕C.〔m,m〕 D.〔﹣m,﹣m〕考点:向量在几何中的应用.专题:压轴题;阅读型.分析:利用平移公式求出平移向量,再利用平移公式求出新坐标系的原点O′在原坐标系中的坐标.解答:解:设按向量,那么新坐标系的原点O′在原坐标系中的坐标为〔k,l〕那么据平移公式故∴解得即新坐标系的原点O′在原坐标系中的坐标为〔﹣m,m〕应选项为A点评:此题考查平移公式的应用.15.〔2021•桃城区校级模拟〕设向量,满足,,<>=60°,那么||的最大值等于〔〕A.2 B.C.D.1考点:平面向量数量积的坐标表示、模、夹角.专题:计算题;压轴题.分析:利用向量的数量积求出的夹角;利用向量的运算法那么作出图;结合图,判断出四点共圆;利用正弦定理求出外接圆的直径,求出最大值.解答:解:∵,∴的夹角为120°,设,那么;=如下图那么∠AOB=120°;∠ACB=60°∴∠AOB+∠ACB=180°∴A,O,B,C四点共圆∵∴∴由三角形的正弦定理得外接圆的直径2R=当OC为直径时,模最大,最大为2应选A点评:此题考查向量的数量积公式、向量的运算法那么、四点共圆的判断定理、三角形的正弦定理.16.〔2021•安徽〕在平面直角坐标系中,O是坐标原点,两定点A,B满足||=||=•=2,那么点集{P|=λ+μ,|λ|+|μ|≤1,λ,μ∈R}所表示的区域的面积是〔〕A.B. C. D.考点:平面向量的根本定理及其意义;二元一次不等式〔组〕与平面区域;向量的模.专题:压轴题;平面向量及应用.分析:由两定点A,B满足==2,说明O,A,B三点构成边长为2的等边三角形,设出两个定点的坐标,再设出P点坐标,由平面向量根本定理,把P的坐标用A,B的坐标及λ,μ表示,把不等式|λ|+|μ|≤1去绝对值后可得线性约束条件,画出可行域可求点集P所表示区域的面积.解答:解:由两定点A,B满足==2,说明O,A,B三点构成边长为2的等边三角形.不妨设A〔〕,B〔〕.再设P〔x,y〕.由,得:.所以,解得①.由|λ|+|μ|≤1.所以①等价于或或或.可行域如图中矩形ABCD及其内部区域,那么区域面积为.应选D.点评:此题考查了平面向量的根本定理及其意义,考查了二元一次不等式〔组〕所表示的平面区域,考查了数学转化思想方法,解答此题的关键在于读懂题意,属中档题.17.〔2021•上海〕在边长为1的正六边形ABCDEF中,记以A为起点,其余顶点为终点的向量分别为、、、、;以D为起点,其余顶点为终点的向量分别为、、、、.假设m、M分别为〔++〕•〔++〕的最小值、最大值,其中{i,j,k}⊆{1,2,3,4,5},{r,s,t}⊆{1,2,3,4,5},那么m、M满足〔〕A.m=0,M>0 B.m<0,M>0 C.m<0,M=0 D.m<0,M<0考点:平面向量数量积的运算;进行简单的合情推理.专题:压轴题;平面向量及应用.分析:利用向量的数量积公式,可知只有,其余数量积均小于等于0,从而可结论.解答:解:由题意,以A为起点,其余顶点为终点的向量分别为、、、、;以D为起点,其余顶点为终点的向量分别为、、、、,∴利用向量的数量积公式,可知只有,其余数量积均小于等于0,∵m、M分别为〔++〕•〔++〕的最小值、最大值,∴m<0,M<0应选D.点评:此题考查向量的数量积运算,考查学生分析解决问题的能力,分析出向量数量积的正负是关键.二.解答题〔共13小题〕18.〔2005•上海〕在直角坐标平面中,点P1〔1,2〕,P2〔2,22〕,P3〔3,23〕,…,P n〔n,2n〕,其中n是正整数.对平面上任一点A0,记A1为A0关于点P1的对称点,A2为A1关于点P2的对称点,…,A n为A n﹣1关于点P n的对称点.〔1〕求向量的坐标;〔2〕当点A0在曲线C上移动时,点A2的轨迹是函数y=f〔x〕的图象,其中f〔x〕是以3位周期的周期函数,且当x∈〔0,3]时,f〔x〕=lgx.求以曲线C为图象的函数在〔1,4]上的解析式;〔3〕对任意偶数n,用n表示向量的坐标.考点:平面向量的综合题.专题:综合题;压轴题;平面向量及应用;圆锥曲线的定义、性质与方程.分析:〔1〕利用中点坐标公式求出点A1,A2的坐标,再利用向量的坐标公式求出的坐标.〔2〕由判断出y=f〔x〕的图象是由C按平移得到的;得到C是由f〔x〕左移两个单位,下移4个单位得到,利用图象变换求出C的解析式.〔3〕利用向量的运算法那么将有以P n为起点终点的向量表示,利用向量的坐标公式求出各向量的坐标,利用等比数列的前n项和公式求出向量的坐标.解答:解:〔1〕设点A0〔x,y〕,A1为A0关于点P1的对称点,A1的坐标为〔2﹣x,4﹣y〕,A1为P2关于点的对称点A2的坐标为〔2+x,4+y〕,∴={2,4}.〔2〕∵={2,4},∴f〔x〕的图象由曲线C向右平移2个单位,再向上平移4个单位得到.因此,设曲线C是函数y=g〔x〕的图象,其中g〔x〕是以3为周期的周期函数,且当x∈〔﹣2,1]时,g〔x〕=lg〔x+2〕﹣4.于是,当x∈〔1,4]时,g〔x〕=lg〔x﹣1〕﹣4.〔3〕=++…+,由于=,得=2〔++…+〕=2〔{1,2}+{1,23}+…+{1,2n﹣1}〕=2{,}={n,}点评:此题考查中点坐标公式、向量的坐标公式、图象的平移变换、等比数列的前n项和公式.19.〔2021•上海〕定义向量=〔a,b〕的“相伴函数〞为f〔x〕=asinx+bcosx,函数f〔x〕=asinx+bcosx的“相伴向量〞为=〔a,b〕〔其中O为坐标原点〕.记平面内所有向量的“相伴函数〞构成的集合为S.〔1〕设g〔x〕=3sin〔x+〕+4sinx,求证:g〔x〕∈S;〔2〕h〔x〕=cos〔x+α〕+2cosx,且h〔x〕∈S,求其“相伴向量〞的模;〔3〕M〔a,b〕〔b≠0〕为圆C:〔x﹣2〕2+y2=1上一点,向量的“相伴函数〞f〔x〕在x=x0处取得最大值.当点M在圆C上运动时,求tan2x0的取值范围.考点:平面向量的综合题;复合三角函数的单调性.专题:计算题;压轴题;新定义.分析:〔1〕先利用诱导公式对其化简,再结合定义即可得到证明;〔2〕先根据定义求出其相伴向量,再代入模长计算公式即可;〔3〕先根据定义得到函数f〔x〕取得最大值时对应的自变量x0;再结合几何意义求出的范围,最后利用二倍角的正切公式即可得到结论.解答:解:〔1〕g〔x〕=3sin〔x+〕+4sinx=4sinx+3cosx,其‘相伴向量’=〔4,3〕,g〔x〕∈S.〔2〕h〔x〕=cos〔x+α〕+2cosx=〔cosxcosα﹣sinxsinα〕+2cosx=﹣sinαsinx+〔cosα+2〕cosx∴函数h〔x〕的‘相伴向量’=〔﹣sinα,cosα+2〕.那么||==.〔3〕的‘相伴函数’f〔x〕=asinx+bcosx=sin〔x+φ〕,其中cosφ=,sinφ=.当x+φ=2kπ+,k∈Z时,f〔x〕取到最大值,故x0=2kπ+﹣φ,k∈Z.∴tanx0=tan〔2kπ+﹣φ〕=cotφ=,tan2x0===.为直线OM的斜率,由几何意义知:∈[﹣,0〕∪〔0,].令m=,那么tan2x0=,m∈[﹣,0〕∪〔0,}.当﹣≤m<0时,函数tan2x0=单调递减,∴0<tan2x0≤;当0<m≤时,函数tan2x0=单调递减,∴﹣≤tan2x0<0.综上所述,tan2x0∈[﹣,0〕∪〔0,].点评:本体主要在新定义下考查平面向量的根本运算性质以及三角函数的有关知识.是对根底知识的综合考查,需要有比拟扎实的根本功.20.〔2021•江苏〕如图,在正四棱柱ABCD﹣A1B1C1D1中,AA1=2,AB=1,点N是BC 的中点,点M在CC1上.设二面角A1﹣DN﹣M的大小为θ,〔1〕当θ=90°时,求AM的长;〔2〕当时,求CM的长.考点:向量在几何中的应用.专题:立体几何.分析:〔1〕建立如下图的空间直角坐标系,D﹣xyz,设CM=t〔0≤t≤2〕,通过,求出平面DMN的法向量为,,求出平面A1DN 的法向量为,推出〔1〕利用θ=90°求出M的坐标,然后求出AM 的长.〔2〕利用cos=以及,求出CM 的长.解答:解:建立如下图的空间直角坐标系,D﹣xyz,设CM=t〔0≤t≤2〕,那么各点的坐标为A〔1,0,0〕,A1〔1,0,2〕,N〔,1,0〕,M〔0,1,t〕;所以=〔,1,0〕.=〔1,0,2〕,=〔0,1,t〕设平面DMN的法向量为=〔x1,y1,z1〕,那么,,即x1+2y1=0,y1+tz1=0,令z1=1,那么y1=﹣t,x1=2t所以=〔2t,﹣t,1〕,设平面A1DN的法向量为=〔x2,y2,z2〕,那么,,即x2+2z2=0,x2+2y2=0,令z2=1那么y2=1,x2=﹣2所以=〔﹣2,1,1〕,〔1〕因为θ=90°,所以解得t=从而M〔0,1,〕,所以AM=〔2〕因为,所以,cos==因为=θ或π﹣θ,所以=解得t=0或t=根据图形和〔1〕的结论,可知t=,从而CM的长为.点评:此题是中档题,考查直线与平面,直线与直线的位置关系,考查转化思想的应用,向量法解答立体几何问题,方便简洁,但是注意向量的夹角,计算数据的准确性.21.〔2021•山东〕设m∈R,在平面直角坐标系中,向量a=〔mx,y+1〕,向量b=〔x,y﹣1〕,a⊥b,动点M〔x,y〕的轨迹为E.〔Ⅰ〕求轨迹E的方程,并说明该方程所表示曲线的形状;〔Ⅱ〕m=.证明:存在圆心在原点的圆,使得该圆的任意一条切线与轨迹E恒有两个交点A,B,且OA⊥OB〔O为坐标原点〕,并求该圆的方程;〔Ⅲ〕m=.设直线l与圆C:x2+y2=R2〔1<R<2〕相切于A1,且l与轨迹E只有一个公共点B1.当R为何值时,|A1B1|取得最大值?并求最大值.考点:平面向量数量积的运算;圆的标准方程;轨迹方程;直线和圆的方程的应用.专题:平面向量及应用;直线与圆;圆锥曲线的定义、性质与方程;圆锥曲线中的最值与范围问题.分析:〔1〕由a⊥b,所以a•b=0,代入坐标化简整理即得轨迹E的方程mx2+y2=1.此为二元二次曲线,可分m=0、m=1、m>0且m≠1和m<0四种情况讨论;〔2〕当m=时,轨迹E的方程为=1,表示椭圆,设圆的方程为x2+y2=r2〔0<r<1〕,当切线斜率存在时,可设圆的任一切线方程为y=kx+t,由直线和圆相切可得k和t的关系,由OA⊥OB,所以x1x2+y1y1=0,只需联立直线和圆的方程,消元,维达定理,又可以得到k和t的关系,这样就可解出r.当切线斜率不存在时,代入检验即可.〔3〕因为l与圆C相切,故△OA1B1为直角△,故|A1B1|2=|OB1|2﹣|OA1|2,只需求出OB1和OA1的长度即可,直线l与圆C相切,且与椭圆相切找出关系,将|A1B1|表示为R的函数,转化为函数求最值.解答:解:〔Ⅰ〕因为a⊥b,所以a•b=0,即〔mx,y+1〕•〔x,y﹣1〕=0,故mx2+y2﹣1=0,即mx2+y2=1.当m=0时,该方程表示两条直线;当m=1时,该方程表示圆;当m>0且m≠1时,该方程表示椭圆;当m<0时,该方程表示双曲线.〔Ⅱ〕当时,轨迹E的方程为,设圆的方程为x2+y2=r2〔0<r<1〕,当切线斜率存在时,可设圆的任一切线方程为y=kx+t,A〔x1,y1〕,B〔x2,y2〕,所以,即t2=r2〔1+k2〕.①因为OA⊥OB,所以x1x2+y1y1=0,即x1x2+〔kx1+t〕〔kx2+t〕=0,整理得〔1+k2〕x1x2+kt〔x1+x2〕+t2=0.②由方程组消去y得〔1+4k2〕x2+8ktx+4t2﹣4=0.③由韦达定理代入②式并整理得〔1+k2〕,即5t2=4+4k2.结合①式有5r2=4,r=,当切线斜率不存在时,x2+y2=也满足题意,故所求圆的方程为x2+y2=.〔Ⅲ〕显然,直线l的斜率存在,设l的方程y=k1x+t1,B1〔x3,y3〕轨迹E的方程为.由直线l与圆相切得t12=R2〔1+k12〕,且对应③式有△=〔8k1t1〕2﹣4〔1+4k12〕〔4t12﹣4〕=0,即t12=1+4k12,由方程组,解得当l与轨迹E只有一个公共点时,对应的方程③应有两个相等的.由韦达定理x32===,又B1在椭圆上,所以,因为l与圆C相切,所以|A1B1|2=|OB1|2﹣|OA1|2=x32+y32﹣R2===≤,其中,等号成立的条件,。
高考数学数列求和错位相减裂项相消(解析版)全

数列求和-错位相减、裂项相消◆错位相减法错位相减法是求解由等差数列a n 和等比数列b n 对应项之积组成的数列c n (即c n =a n b n )的前n 项和的方法.这种方法运算量较大,要重视解题过程的训练.在讲等比数列的时候, 我们推导过等比数列的求和公式,其过程正是利用错位相减的原理, 等比数列的通项b n 其实可以看成等差数列通项a n a n =1 与等比数列通项b n 的积.公式秒杀:S n =(A ⋅n +B )q n -B (错位相减都可化简为这种形式,对于求解参数A 与B ,可以采用将前1项和与前2项和代入式中,建立二元一次方程求解.此方法可以快速求解出结果或者作为检验对错的依据.)【经典例题1】设数列a n 的前n 项和为S n ,若a 1=1,S n =a n +1-1.(1)求数列a n 的通项公式;(2)设b n =na n +1,求数列b n 的前n 项和T n .【答案】(1)a n =2n -1n ∈N ∗ ; (2)T n =2-n +22n.【解析】(1)因为a 1=1,S n =a n +1-1.所以S 1=a 2-1,解得a 2=2.当n ≥2时,S n -1=a n -1,所以a n =S n -S n -1=a n +1-a n ,所以2a n =a n +1,即a n +1a n=2.因为a 2a 1=2也满足上式,所以a n 是首项为1,公比为2的等比数列,所以a n =2n -1n ∈N ∗ .(2)由(1)知a n +1=2n ,所以b n =n2n ,所以T n =1×12+2×12 2+3×12 3+⋯+n ×12 n⋯①12T n =1×12 2+2×12 3+⋯+(n -1)×12 n +n ×12n +1⋯②①-②得12T n =12+12 2+12 3+⋯+12 n -n ×12 n +1=121-12 n1-12-n ×12 n +1=1-1+n 2 12 n ,所以T n =2-n +22n.【经典例题2】已知等差数列a n 的前n 项和为S n ,数列b n 为等比数列,且a 1=b 1=1,S 3=3b 2=12.(1)求数列a n ,b n 的通项公式;(2)若c n =a n b n +1,求数列c n 的前n 项和T n .【答案】(1)a n =3n -2,b n =4n -1(2)T n =4+n -1 4n +1【解析】(1)设等差数列a n 的公差为d ,等比数列b n 的公比为q ,由题意得:3a 1+3d =12,解得:d =3,所以a n =1+3n -1 =3n -2,由3b 2=12得:b 2=4,所以q =a2a 1=4,所以b n =4n -1(2)c n =a n b n +1=3n -2 ⋅4n ,则T n =4+4×42+7×43+⋯+3n -2 4n ①,4T n =42+4×43+7×44+⋯+3n -2 4n +1②,两式相减得:-3T n =4+3×42+3×43+3×44+⋯+3×4n -3n -2 4n +1=4+3×16-4n +11-4-3n -2 4n +1=-12+3-3n 4n +1,所以T n =4+n -1 4n +1【经典例题3】已知各项均为正数的等比数列a n 的前n 项和为S n ,且S 2=6,S 3=14.(1)求数列a n 的通项公式;(2)若b n =2n -1a n,求数列b n 的前n 项和T n .【答案】(1)a n =2n n ∈N * (2)T n =3-2n +32n 【解析】(1)设等比数列a n 的公比为q ,当q =1时,S n =na 1,所以S 2=2a 1=6,S 3=3a 1=14,无解.当q ≠1时,S n =a 11-q n 1-q ,所以S 2=a 11-q 21-q =6,S 3=a 11-q 31-q=14.解得a 1=2,q =2或a 1=18,q =-23(舍).所以a n =2×2n -1=2n n ∈N * .(2)b n =2n -1a n =2n -12n .所以T n =12+322+523+⋯+2n -32n -1+2n -12n ①,则12T n=122+323+524+⋯+2n -32n+2n -12n +1②,①-②得,12T n =12+222+223+224+⋯+22n -2n -12n +1=12+2122+123+124+⋯+12n -2n -12n +1=12+2×141-12n -1 1-12-2n -12n +1=32-2n +32n +1.所以T n =3-2n +32n.【练习1】已知数列a n 满足a 1=1,a n +1=2a n +1n ∈N ∗ .(1)求数列a n 的通项公式;(2)求数列n a n +1 的前n 项和S n .【答案】(1)a n =2n -1(2)S n =n -1 ⋅2n +1+2【解析】(1)由a n +1=2a n +1得:a n +1+1=2a n +1 ,又a 1+1=2,∴数列a n +1 是以2为首项,2为公比的等比数列,∴a n +1=2n ,∴a n =2n -1.(2)由(1)得:n a n +1 =n ⋅2n ;∴S n =1×21+2×22+3×23+⋅⋅⋅+n -1 ⋅2n -1+n ⋅2n ,2S n =1×22+2×23+3×24+⋅⋅⋅+n -1 ⋅2n +n ⋅2n +1,∴-S n =2+22+23++2n-n ⋅2n +1=21-2n1-2-n ⋅2n +1=1-n ⋅2n +1-2,∴S n =n -1 ⋅2n +1+2.【练习2】已知数列a n 的前n 项和为S n ,且S n =2a n -1.(1)求a n 的通项公式;(2)设b n =na n ,求数列b n 的前n 项和T n .【答案】(1)a n =2n -1(2)T n =(n -1)⋅2n +1【解析】(1)令n =1得S 1=a 1=2a 1-1,∴a 1=1,当n ≥2时,S n -1=2a n -1-1,则a n =S n -S n -1=2a n -2a n -1,整理得a n =2a n -1,∴an a n -1=2,∴数列a n 是首项为1,公比为2的等比数列,∴a n =2n -1;(2)由(1)得b n =na n =n ⋅2n -1,则T n =1⋅20+2⋅21+3⋅22+⋅⋅⋅+n ⋅2n -1,2T n =1⋅21+2⋅22+3⋅23+⋅⋅⋅+n ⋅2n ,两式相减得-T n =20+21+22+23+⋅⋅⋅+2n -1-n ⋅2n =1-2n1-2-n ⋅2n ,化简得T n =1-2n +n ⋅2n =(n -1)⋅2n +1.【练习3】已知数列a n 的前n 项和为S n ,且3S n =4a n -2.(1)求a n 的通项公式;(2)设b n =a n +1⋅log 2a n ,求数列b n 的前n 项和T n .【答案】(1)a n =22n -1(2)T n =409+6n -59×22n +3【解析】(1)当n =1时,3S 1=4a 1-2=3a 1,解得a 1=2.当n ≥2时,3a n =3S n -3S n -1=4a n -2-4a n -1-2 ,整理得a n =4a n -1,所以a n 是以2为首项,4为公比的等比数列,故a n =2×4n -1=22n -1.(2)由(1)可知,b n =a n +1⋅log 2a n =2n -1 ×22n +1,则T n =1×23+3×25+⋯+2n -1 ×22n +1,4T n =1×25+3×27+⋯+2n -1 ×22n +3,则-3T n =23+26+28+⋯+22n +2-2n -1 ×22n +3=23+26-22n +41-4-2n -1 ×22n +3=-403-6n -53×22n +3.故T n =409+6n -59×22n +3.【练习4】已知数列a n 满足a 1=1,a n +1=2n +1a na n +2n(n ∈N +).(1)求证数列2n a n 为等差数列;(2)设b n =n n +1 a n ,求数列b n 的前n 项和S n .【答案】(1)证明见解析 (2)S n =n -1 ⋅2n +1+2【解析】(1)由已知可得a n +12n +1=a n a n +2n ,即2n +1a n +1=2n a n +1,即2n +1a n +1-2n a n =1,∴2n a n 是等差数列.(2)由(1)知,2n a n =2a 1+n -1 ×1=n +1,∴a n =2nn +1,∴b n =n ⋅2nS n =1⋅2+2⋅22+3⋅23+⋅⋅⋅+n ⋅2n2S n =1⋅22+2⋅23+⋅⋅⋅+n -1 ⋅2n +n ⋅2n +1相减得,-S n=2+22+23+⋅⋅⋅+2n-n⋅2n+1=21-2n1-2-n⋅2n+1=2n+1-2-n⋅2n+1∴S n=n-1⋅2n+1+2◆裂项相消法把数列的通项拆成相邻两项之差,在求和时中间的一些项可以相互抵消,从而求得其和.在消项时要注意前面保留第几项,最后也要保留相对应的倒数几项.例如消项时保留第一项和第3项,相应的也要保留最后一项和倒数第三项.常见的裂项形式:(1)1n(n+k)=1k1n-1n+k;(2)1(2n-1)(2n+1)=1212n-1-12n+1;(3)1n+k+n=1k(n+k-n);(4)2n+1n2(n+1)2=1n2-1(n+1)2;(5)2n2n-12n+1-1=12n-1-12n+1-1;(6)2n(4n-1)n(n+1)=2n+1n+1-2nn;(7)n+1(2n-1)(2n+1)2n =1(2n-1)2n+1-1(2n+1)2n+2;(8)(-1)n(n+1)(2n+1)(2n+3)=14(-1)n2n+1-(-1)n+12n+3(9)(-1)nn-n-1=(-1)n(n+n-1)=(-1)n n-(-1)n-1n-1(10)1n(n+1)(n+2)=121n(n+1)-1(n+1)(n+2).(11)n⋅n!=n+1!-n!(12)kk+1!=1k!-1k+1!【经典例题1】已知正项数列a n中,a1=1,a2n+1-a2n=1,则数列1a n+1+a n的前99项和为( )A.4950B.10C.9D.14950【答案】C【解析】因为a2n+1-a2n=1且a21=1,所以,数列a2n是以1为首项,1为公差的等差数列,所以,a2n=1+n-1=n,因为数列a n为正项数列,则a n=n,则1a n+1+a n=1n+1+n=n+1-nn+1+nn+1-n=-n+n+1,所以,数列1a n+1+a n的前99项和为-1+2-2+3-⋯-99+100=10-1=9.故选:C.【经典例题2】数列a n 的通项公式为a n =2n +1n 2n +12n ∈N *,该数列的前8项和为__________.【答案】8081【解析】因为a n =2n +1n 2n +12=1n 2-1(n +1)2,所以S 8=1-122+122-132 +⋯+182-192 =1-181=8081.故答案为:8081.【经典例题3】已知数列a n 的前n 项和为S n =n 2,若b n =1a n a n +1,则数列{b n }的前n 项和为________.【答案】n 2n +1【解析】当n =1时,a 1=S 1=12=1,当n ≥2时,a n =S n -S n -1=n 2-n -1 2=2n -1,且当n =1时,2n -1=1=a 1,故数列a n 的通项公式为a n =2n -1,b n =1a n a n +1=1(2n -1)(2n +1)=1212n -1-12n +1 ,则数列{b n }的前n 项和为:121-13 +13-15 +15-17 +⋯+12n -1-12n +1 =121-12n +1 =n 2n +1.故答案为:n2n +1【练习1】数列12n +1+2n -1的前2022项和为( )A.4043-12B.4045-12C.4043-1D.4045-1【答案】B 【解析】解:12n +1+2n -1=2n +1-2n -12n +1+2n -1 2n +1-2n -1=2n +1-2n -12记12n +1+2n -1 的前n 项和为T n ,则T 2022=123-1+5-3+7-5+⋯+4045-4043=124045-1 ;故选:B 【练习2】数列a n 的各项均为正数,S n 为其前n 项和,对于任意的n ∈N *,总有a n ,S n ,a 2n 成等差数列,又记b n =1a 2n +1⋅a 2n +3,数列b n 的前n 项和T n =______.【答案】n6n +9【解析】由对于任意的n ∈N *,总有a n ,S n ,a 2n 成等差数列可得:2S n =a 2n +a n ,当n ≥2时可得2S n -1=a 2n -1+a n -1,所以2a n =2S n -2S n -1=a 2n +a n -a 2n -1-a n -1,所以a 2n -a n -a 2n -1-a n -1=0,所以(a n +a n -1)(a n -a n -1-1)=0,由数列a n 的各项均为正数,所以a n -a n -1=1,又n =1时a 2n -a n =0,所以a 1=1,所以a n =n ,b n =1a 2n +1⋅a 2n +3=1(2n +1)(2n +3)=1212n +1-12n +3 ,T n =1213-15+15-17+⋯12n +1-12n +3 =1213-12n +3 =n 6n +9.故答案为:n6n +9.【练习3】12!+23!+34!+⋅⋅⋅+nn +1 !=_______.【答案】1-1n +1 !【解析】∵k k +1 !=k +1-1k +1 !=1k !-1k +1 !,∴12!+23!+34!+⋅⋅⋅+n n +1 !=1-12!+12!-13!+13!-14!+⋅⋅⋅+1n -1 !-1n !+1n !-1n +1 !=1-1n +1 !.故答案为:1-1n +1 !.【练习4】设数列a n 满足a 1+4a 2+⋯+(3n -2)a n =3n .(1)求a n 的通项公式;(2)求数列a n3n +1 的前n 项和T n .【答案】(1)a n =33n -2(2)T n =3n3n +1【解析】(1)解:数列a n 满足a 1+4a 2+⋯+(3n -2)a n =3n ,当n =1时,得a 1=3,n ≥2时,a 1+4a 2+⋯+(3n -5)a n -1=3(n -1),两式相减得:(3n -2)a n =3,∴a n =33n -2,当n =1时,a 1=3,上式也成立.∴a n =33n -2;(2)因为a n 3n +1=3(3n -2)(3n +1),=13n -2-13n +1,∴T n =11-14+14-17+⋯+13n -2-13n +1,=1-13n +1=3n3n +1.【练习5】已知数列a n 的前n 项和为S n ,且2S n =1-a n n ∈N ∗ .(1)求数列a n 的通项公式;(2)设b n =log 13a n ,C n =n +1-nb n b n +1,求数列C n 的前n 项和T n【答案】(1)a n =13n (2)T n =1-1n +1【解析】(1)当n =1时,2a 1=2S 1=1-a 1,解得:a 1=13;当n ≥2时,2a n =2S n -2S n -1=1-a n -1+a n -1,即a n =13a n -1,∴数列a n 是以13为首项,13为公比的等比数列,∴a n =13 n =13n .(2)由(1)得:b n =log 1313 n =n ,∴C n =n +1-n n n +1=1n -1n +1,∴T n =1-12+12-13+13-14+⋅⋅⋅+1n -1-1n +1n -1n +1=1-1n +1.【练习6】已知数列a n 中,2n a 1+2n -1a 2+⋯+2a n =n ⋅2n .(1)证明:a n 为等比数列,并求a n 的通项公式;(2)设b n =(n -1)a nn (n +1),求数列b n 的前n 项和S n .【答案】(1)证明见解析;a n =2n -1n ∈N *(2)2n n +1-1【解析】(1)解:2n a 1+2n -1a 2+⋯+2a n =n ⋅2n ,即为a 1+a 22+⋯+a n2n -1=n ·······①,又a 1+a 22+⋯+a n -12n -2=n -1,········②,①-②得a n2n -1=1,即a n =2n -1(n ≥2),又当n =1时,a 1=1=21-1,故a n =2n -1n ∈N * ;从而a n +1a n =2n2n -1=2n ∈N * ,所以a n 是首项为1,公比为2的等比数列;(2)由(1)得b n =(n -1)2n -1n (n +1)=2n n +1-2n -1n ,所以S n =212-201 +223-212 +⋯+2n n +1-2n -1n =2nn +1-1.【练习7】记S n 是公差不为零的等差数列a n 的前n 项和,若S 3=6,a 3是a 1和a 9的等比中项.(1)求数列a n 的通项公式;(2)记b n =1a n ⋅a n +1⋅a n +2,求数列b n 的前20项和.【答案】(1)a n =n ,n ∈N *(2)115462【解析】(1)由题意知a 23=a 1⋅a 9,设等差数列a n 的公差为d ,则a 1a 1+8d =a 1+2d 2,因为d ≠0,解得a 1=d又S 3=3a 1+3d =6,可得a 1=d =1,所以数列a n 是以1为首项和公差为1的等差数列,所以a n =a 1+n -1 d =n ,n ∈N *(2)由(1)可知b n =1n n +1 n +2 =121n n +1 -1n +1 n +2,设数列b n 的前n 和为T n ,则T n =1211×2-12×3+12×3-13×4+⋅⋅⋅+1n n +1 -1n +1 n +2=1212-1n +1 n +2,所以T 20=12×12-121×22 =115462所以数列b n 的前20和为115462【练习8】已知等差数列a n 满足a 3=7,a 5+a 7=26,b n =1a 2n -1(n ∈N +).(1)求数列a n ,b n 的通项公式;(2)数列b n 的前n 项和为S n ,求S n .【答案】(1)a n =2n +1,b n =14n n +1(2)S n =n 4n +1【解析】(1)由题意,可设等差数列a n 的公差为d ,则a 1+2d =72a 1+10d =26,解得a 1=3,d =2,∴a n =3+2n -1 =2n +1;∴b n =1a 2n -1=12n +1 2-1=14n 2+4n =14n n +1 ;(2)∵b n =14n n +1=141n -1n +1 ,S n =141-12+12-13+⋯+1n -1n +1 =141-1n +1 =n 4n +1.【练习9】已知正项数列a n 的前n 项和为S n ,且4、a n +1、S n 成等比数列,其中n ∈N ∗.(1)求数列a n 的通项公式;(2)设b n =4S na n a n +1,求数列b n 的前n 项和T n .【答案】(1)a n =2n -1(2)T n =n +n2n +1【解析】(1)解:对任意的n ∈N ∗,a n >0,由题意可得4S n =a n +1 2=a 2n +2a n +1.当n =1时,则4a 1=4S 1=a 21+2a 1+1,解得a 1=1,当n ≥2时,由4S n =a 2n +2a n +1可得4S n -1=a 2n -1+2a n -1+1,上述两个等式作差得4a n =a 2n -a 2n -1+2a n -2a n -1,即a n +a n -1 a n -a n -1-2 =0,因为a n +a n -1>0,所以,a n -a n -1=2,所以,数列a n 为等差数列,且首项为1,公差为2,则a n =1+2n -1 =2n -1.(2)解:S n =n 1+2n -12=n 2,则b n =4S n a n a n +1=4n 22n -1 2n +1 =4n 2-1+12n -1 2n +1 =1+12n -1 2n +1=1+1212n -1-12n +1,因此,T n =n +121-13+13-15+⋯+12n -1-12n +1 =n +n2n +1.【练习10】已知S n 是数列a n 的前n 项和,a 1=1,___________.①∀n ∈N ∗,a n +a n +1=4n ;②数列S n n 为等差数列,且S nn 的前3项和为6.从以上两个条件中任选一个补充在横线处,并求解:(1)求a n ;(2)设b n =a n +a n +1a n ⋅a n +1 2,求数列b n 的前n 项和T n .【答案】(1)条件选择见解析,a n =2n -1(2)T n =2n n +12n +12【解析】(1)解:选条件①:∀n ∈N ∗,a n +a n +1=4n ,得a n +1+a n +2=4n +1 ,所以,a n +2-a n =4n +1 -4n =4,即数列a 2k -1 、a 2k k ∈N ∗ 均为公差为4的等差数列,于是a 2k -1=a 1+4k -1 =4k -3=22k -1 -1,又a 1+a 2=4,a 2=3,a 2k =a 2+4k -1 =4k -1=2⋅2k -1,所以a n =2n -1;选条件②:因为数列S n n 为等差数列,且S nn 的前3项和为6,得S 11+S 22+S 33=3×S 22=6,所以S 22=2,所以S n n 的公差为d=S 22-S 11=2-1=1,得到Sn n =1+n -1 =n ,则S n =n 2,当n ≥2,a n =S n -S n -1=n 2-n -1 2=2n -1.又a 1=1满足a n =2n -1,所以,对任意的n ∈N ∗,a n =2n -1.(2)解:因为b n =a n +a n +1a n ⋅a n +1 2=4n 2n -1 22n +1 2=1212n -1 2-12n +1 2,所以T n =b 1+b 2+⋅⋅⋅+b n =12112-132+132-152+⋅⋅⋅+12n -1 2-12n +1 2 =121-12n +1 2 =2n n +1 2n +12.【过关检测】一、单选题1.S n=12+24+38+⋯+n2n=( )A.2n-n2n B.2n+1-n-22nC.2n-n+12n+1D.2n+1-n+22n【答案】B 【解析】由S n=12+24+38+⋯+n2n,得12S n=1×122+2×123+3×124+⋯+n⋅12n+1,两式相减得12S n=12+122+123+124+⋯+12n-n⋅12n+1=121-12n1-12-n12 n+1=1-12n-n⋅12 n+1=2n+1-n-22n+1.所以S n=2n+1-n-22n.故选:B.2.数列n⋅2n的前n项和等于( ).A.n⋅2n-2n+2B.n⋅2n+1-2n+1+2C.n⋅2n+1-2nD.n⋅2n+1-2n+1【答案】B【解析】解:设n⋅2n的前n项和为S n,则S n=1×21+2×22+3×23+⋯+n⋅2n, ①所以2S n=1×22+2×23+⋯+n-1⋅2n+n⋅2n+1, ②①-②,得-S n=2+22+23+⋯+2n-n⋅2n+1=21-2n1-2-n⋅2n+1,所以S n=n⋅2n+1-2n+1+2.故选:B.3.已知等比数列{an}的前n项和为Sn,若S3=7,S6=63,则数列{nan}的前n项和为( )A.-3+(n+1)×2nB.3+(n+1)×2nC.1+(n+1)×2nD.1+(n-1)×2n【答案】D【解析】设等比数列{an}的公比为q,易知q≠1,所以由题设得S3=a11-q31-q=7S6=a11-q61-q=63 ,两式相除得1+q3=9,解得q=2,进而可得a1=1,所以an=a1qn-1=2n-1,所以nan=n×2n-1.设数列{nan }的前n 项和为Tn ,则Tn =1×20+2×21+3×22+⋯+n ×2n -1,2Tn =1×21+2×22+3×23+⋯+n ×2n ,两式作差得-Tn =1+2+22+⋯+2n -1-n ×2n =1-2n1-2-n ×2n =-1+(1-n )×2n ,故Tn =1+(n -1)×2n .故选:D .4.已知等差数列a n ,a 2=3,a 5=6,则数列1a n a n +1的前8项和为( ).A.15B.25C.35D.45【答案】B 【解析】由a 2=3,a 5=6可得公差d =a 5-a 23=1 ,所以a n =a 2+n -2 d =n +1,因此1a n a n +1=1n +1 n +2 =1n +1-1n +2 ,所以前8项和为12-13 +13-14 +⋯+19-110 =12-110=25故选:B 5.已知数列a n 的前n 项和为S n ,S n +4=a n +n +1 2.记b n =8a n +1a n +2,数列的前n 项和为T n ,则T n 的取值范围为( )A.863,47 B.19,17C.47,+∞D.19,17【答案】A 【解析】因为数列a n 中,S n +4=a n +(n +1)2,所以S n +1+4=a n +1+n +2 2,所以S n +1+4-S n +4 =a n +1-a n +2n +3,所以a n =2n +3.因为b n =8a n +1a n +2,所以b n =82n +5 2n +7=412n +5-12n +7 ,所以T n =417-19+19-111+⋅⋅⋅+12n +5-12n +7=417-12n +7 .因为数列T n 是递增数列,当n =1时,T n =863,当n →+∞时,12n +7→0,T n →47,所以863≤T n <47,所以T n 的取值范围为863,47 .故选:A .6.已知数列满足a 1+2a 2+3a 3+⋯+na n =n 2,设b n =na n ,则数列1b n b n +1的前2022项和为( )A.40424043B.20214043C.40444045D.20224045【答案】D【解析】因为a 1+2a 2+3a 3+⋯+na n =n 2①,当n =1时,a 1=1;当n ≥2时,a 1+2a 2+3a 3+⋯+n -1 a n -1=(n -1)2②,①-②化简得a n =2n -1n ,当n =1时:a 1=2×1-11=1=1,也满足a n =2n -1n,所以a n =2n -1n ,b n =na n =2n -1,1b n b n +1=1(2n -1)(2n +1)=1212n -1-12n +1 所以1b n b n +1的前2022项和121-13+13-15+⋯+12×2022-1-12×2022+1 =121-12×2022+1 =20224045.故选:D .7.已知数列a n 满足a 1=1,且a n =1+a n a n +1,n ∈N *,则a 1a 2+a 2a 3+a 3a 4+⋯⋯+a 2020a 2021=( )A.2021 B.20202021C.122021D.22021【答案】B 【解析】∵a n =1+a n a n +1,即a n +1=a n 1+a n ,则1a n +1=1+a n a n =1a n +1∴数列1a n是以首项1a 1=1,公差d =1的等差数列则1a n =1+n -1=n ,即a n =1n∴a n a n +1=1n n +1=1n -1n +1则a 1a 2+a 2a 3+a 3a 4+⋯⋯+a 2020a 2021=1-12+12-13+...+12020-12021=20202021故选:B .8.等差数列a n 中,a 3=5,a 7=9,设b n =1a n +1+a n,则数列b n 的前61项和为( )A.7-3B.7C.8-3D.8【答案】C 【解析】解:因为等差数列满足a 3=5,a 7=9,所以d =a 7-a 37-3=1,所以a n =a 3+n -3 d =n +2,所以b n =1n +3+n +2=n +3-n +2,令数列b n 的前n 项和为S n ,所以数列b n 的前n 项和S n =4-3+5-4+⋯+n +3-n +2=n +3-3,所以S 61=8-3.故选:C .9.设数列n 22n -1 2n +1的前n 项和为S n ,则( )A.25<S 100<25.5B.25.5<S 100<26C.26<S 100<27D.27<S 100<27.5【答案】A 【解析】由n 2(2n -1)(2n +1)=14⋅4n 24n 2-1=141+14n 2-1 =141+121(2n -1)(2n +1)=14+1812n -1-12n +1,∴S n =n 4+181-13+13-15+⋅⋅⋅+12n -1-12n +1 =n 4+181-12n +1 =n (n +1)2(2n +1),∴S 100=100×1012(2×100+1)≈25.12,故选:A .10.已知数列a n 满足a n =1+2+4+⋯+2n -1,则数列2n a n a n +1 的前5项和为( )A.131B.163C.3031D.6263【答案】D 【解析】因为a n =1+2+4+⋯+2n -1=2n -1,a n +1=2n +1-1,所以2n a n a n +1=2n 2n -1 2n +1-1 =2n +1-1 -2n-1 2n -1 2n +1-1=12n -1-12n +1-1.所以2n a n a n +1 前5项和为121-1-122-1 +122-1-123-1 +⋯+125-1-126-1 =121-1-126-1=1-163=6263故选:D 11.已知数列a n 的首项a 1=1,且满足a n +1-a n =2n n ∈N * ,记数列a n +1a n +2 a n +1+2的前n 项和为T n ,若对于任意n ∈N *,不等式λ>T n 恒成立,则实数λ的取值范围为( )A.12,+∞ B.12,+∞C.13,+∞D.13,+∞【答案】C 【解析】解:因为a n +1-a n =2n n ∈N * ,所以a 2-a 1=21,a 3-a 2=22,a 4-a 3=23,⋯⋯,a n -a n -1=2n -1,所以a n -a 1=21+22+⋯+2n -1=21-2n -1 1-2=2n -2,n ≥2 ,又a 1=1,即a n =2n -1,所以a n +1=2n ,所以a n +1a n +2 a n +1+2 =2n 2n +1 2n +1+1=12n +1-12n +1+1,所以T n =121+1-122+1+122+1-123+1+⋯+12n +1-12n +1+1=13-12n +1+1<13所以λ的取值范围是13,+∞ .故选:C 12.在数列a n 中,a 2=3,其前n 项和S n 满足S n =n a n +12 ,若对任意n ∈N +总有14S 1-1+14S 2-1+⋯+14S n -1≤λ恒成立,则实数λ的最小值为( )A.1B.23C.12D.13【答案】C 【解析】当n ≥2时,2S n =na n +n ,2S n -1=n -1 a n -1+n -1 ,两式相减,整理得n -2 a n =(n -1)a n -1-1①,又当n ≥3时,n -3 a n -1=n -2 a n -2-1②,①-②,整理得n -2 a n +a n -2 =2n -4 a n -1,又因n -2≠0,得a n +a n -2=2a n -1,从而数列a n 为等差数列,当n =1时,S 1=a 1+12即a 1=a 1+12,解得a 1=1,所以公差d =a 2-a 1=2,则a n =2n -1,S n =na 1+n (n -1)2d =n 2,故当n ≥2时,14S 1-1+14S 2-1+⋯+14S n -1=122-1+142-1+⋯+12n 2-1=11×3+13×5+⋯+12n -1 2n +1=121-13+13-15+⋯+12n -1-12n +1 =121-12n +1 ,易见121-12n +1 随n 的增大而增大,从而121-12n +1 <12恒成立,所以λ≥12,故λ的最小值为12,故选:C .二、填空题13.已知正项数列{an }满足a 1=2且an +12-2an 2-anan +1=0,令bn =(n +2)an ,则数列{bn }的前8项的和等于__.【答案】4094【解析】由a 2n +1-2a 2n -a n a n +1=0,得(an +1+an )(an +1-2an )=0,又an >0,所以an +1+an >0,所以an +1-2an =0,所以an +1a n=2,所以数列{an }是以2为首项,2为公比的等比数列,所以a n =2×2n -1=2n ,所以b n =n +2 a n =n +2 ⋅2n ,令数列{bn }的前n 项的和为Tn ,T 8=3×21+4×22+⋯+9×28,则2T 8=3×22+4×23+⋯+9×29,-T 8=6+22+23+⋯+28 -9×29=6+221-271-2-9×29=2-8×29=-4094,则T 8=4094,故答案为:4094.14.已知数列{an }的前n 项和为Sn ,且Sn =2an -2,则数列n a n的前n 项和Tn =__.【答案】2-n +22n.【解析】解:∵Sn =2an -2,∴Sn -1=2an -1-2(n ≥2),设公比为q ,两式相减得:an =2an -2an -1,即an =2an -1,n ≥2,又当n =1时,有S 1=2a 1-2,解得:a 1=2,∴数列{an }是首项、公比均为2的等比数列,∴an =2n ,n a n =n2n ,又Tn =121+222+323+⋯+n2n ,12Tn =122+223+⋯+n -12n +n 2n +1,两式相减得:12Tn =12+122+123+⋯+12n -n 2n +1=121-12n1-12-n2n +1,整理得:Tn =2-n +22n.故答案为:Tn =2-n +22n .15.将1+x n (n ∈Ν+)的展开式中x 2的系数记为a n ,则1a 2+1a 3+⋅⋅⋅+1a 2015=__________.【答案】40282015【解析】1+xn的展开式的通项公式为T k +1=C k n x k ,令k =2可得a n =C 2n =n n -12;1a n =2n n -1=21n -1-1n ;所以1a 2+1a 3+⋅⋅⋅+1a 2015=21-12 +212-13 +⋯+212014-12015=21-12015 =40282015.故答案为:40282015.16.数列a n 的前项n 和为S n ,满足a 1=-12,且a n +a n +1=2n 2+2nn ∈N * ,则S 2n =______.【答案】2n 2n +1【解析】由题意,数列{a n }满足a n +a n +1=2n 2+2n,可得a 2n -1+a 2n =2(2n -1)2+2(2n -1)=2(2n -1)(2n +1)=12n -1-12n +1,所以S 2n =11-13+13-15+⋯+12n -1-12n +1=1-12n +1=2n2n +1,故答案为:2n2n +1三、解答题17.已知数列a n 满足a 1=1,2a n +1a n +a n +1-a n =0.(1)求证:数列1a n 为等差数列;(2)求数列a n a n +1 的前n 项和S n .【答案】(1)证明见解析;(2)S n =n2n +1.【解析】(1)令b n =1a n ,因为b n +1-b n =1a n +1-1a n =a n -a n +1a n ⋅a n +1=2,所以数列b n 为等差数列,首项为1,公差为2;(2)由(1)知:b n =2n -1;故a n =12n -1;所以a n a n +1=12n -1 2n +1=1212n -1-12n +1 ;所以S n =a 1a 2+a 2a 3+⋯+a n a n +1=11×3+13×5+⋯+12n -1 2n +1=121-13+13-15+⋯+12n -1-12n +1 =n 2n +1;18.已知正项数列a n 的前n 项和为S n ,a n +1-a n =3n ∈N * ,且S 3=18.(1)求数列a n 的通项公式;(2)若b n =1a n a n +1,求数列b n 的前n 项和T n .【答案】(1)a n =3n (2)T n =n9n +9【解析】(1)∵a n +1-a n =3,∴数列a n 是以公差为3的等差数列.又S 3=18,∴3a 1+9=18,a 1=3,∴a n =3n .(2)由(1)知b n =13n ×3n +1=19×1n -1n +1 ,于是T n =b 1+b 2+b 3+⋅⋅⋅+b n =191-12 +12-13 +13-14 +⋅⋅⋅+1n -1n +1 =191-1n +1 =n 9n +919.已知数列a n 的首项为3,且a n -a n +1=a n +1-2 a n -2 .(1)证明数列1a n -2 是等差数列,并求a n 的通项公式;(2)若b n =-1 n an n +1,求数列b n 的前n 项和S n .【答案】(1)证明见解析;a n =1n+2(2)-1+-1 n1n +1【解析】(1)因为a n -a n +1=a n +1-2 a n -2 ,所a n -2 -a n +1-2 =a n +1-2 a n -2 ,则1a n +1-2-1a n -2=1,所以数列1a n -2 是以13-2=1 为首项,公差等于1的等差数列,∴1a n -2=1+n -1 =n ,即a n =1n+2;(2)b n =-1 n a n n +1=-1 n 1n n +1+2n +1 =-1 n 1n +1n +1 ,则S n =-1+12 +12+13 -13+14 +⋅⋅⋅+-1 n 1n +1n +1 =-1+-1 n 1n +1;综上,a n =1n +2,S n =-1+-1 n 1n +1 .20.已知数列a n 中,a 1=-1,且满足a n +1=2a n -1.(1)求证:数列a n -1 是等比数列,并求a n 的通项公式;(2)若b n =n +11-a n +1,求数列b n 的前n 项和为T n .【答案】(1)证明见解析,a n=-2n+1(2)T n=32-n+32n+1【解析】(1)解:对任意的n∈N∗,a n+1=2a n-1,所以a n+1-1=2a n-1,且a1-1=-2,所以数列a n-1是以-2为首项,2为公比的等比数列.所以a n-1=-2n,所以a n=-2n+1.(2)解:由已知可得b n=n+11-a n+1=n+12n+1,则T n=222+323+424+⋯+n+12n+1,所以,12T n=223+324+⋯+n 2n+1+n+12n+2,两式相减得12T n=222+123+⋯+12n+1-n+12n+2=12+181-12n-11-12-n+12n+2=34-1 2n+1-n+12n+2=34-n+32n+2,因此,T n=32-n+32n+1.21.已知等比数列a n,a1=2,a5=32.(1)求数列a n的通项公式;(2)若数列a n为正项数列(各项均为正),求数列(2n+1)⋅a n的前n项和T n.【答案】(1)a n=2n或a n=2·-2n-1;(2)T n=2+(2n-1)⋅2n+1.【解析】(1)等比数列a n的公比为q,a1=2,a5=32,则q4=a5a1=16,解得q=±2,所以当q=2时,a n=2n,当q=-2时,a n=2⋅(-2)n-1.(2)由(1)知,a n=2n,则有(2n+1)⋅a n=(2n+1)⋅2n,则T n=3×21+5×22+7×23+⋯+(2n+1)⋅2n,于是得2T n=3×22+5×23+⋯+(2n-1)⋅2n+(2n+1)⋅2n+1,两式相减,得-T n=6+2×(22+23+⋯+2n)-(2n+1)⋅2n+1=6+2×22×(1-2n-1)1-2-(2n+1)⋅2n+1=-2-(2n-1)⋅2n+1,所以T n=2+(2n-1)⋅2n+1.22.已知等差数列a n满足a1=1,a2⋅a3=a1⋅a8,数列b n的前n项和为S n,且S n=32b n.(1)求数列a n,b n的通项公式;(2)求数列a n b n的前n项和T n.【答案】(1)a n=1或a n=2n-1;b n=3n;(2)若a n=1,则T n=33n-13;若a n=2n-1,则T n=n-13n+1+3.【解析】(1)设等差数列a n的公差为d,∵a1=1,a2⋅a3=a1⋅a8,∴1+d1+2d=1+7d,化简得2d2-4d=0,解得:d=0或d=2,若d=0,则a n=1;若d=2,则a n=2n-1;由数列b n的前n项和为S n=32b n-32①,当n=1时,得b1=3,当n≥2时,有S n-1=32b n-1-32②;①-②有b n=32b n-32b n-1,即b nb n-1=3,n≥2,所以数列b n是首项为3,公比为3的等比数列,所以b n=3n,综上所述:a n=1或a n=2n-1;b n=3n;(2)若a n=1,则a n b n=b n=3n,则T n=3+32+⋯+3n=31-3n1-3=33n-12,若a n=2n-1,则a n b n=2n-13n,则T n=1×3+3×32+⋯+2n-1×3n③;③×3得3T n=1×32+3×33+⋯+2n-1×3n+1④;③-④得:-2T n=3+2×32+2×33+⋯+2×3n-2n-1×3n+1=3+2×32(1-3n-1)1-3-(2n-1)×3n+1整理化简得:T n=n-13n+1+3,综上所述:若a n=1,则T n=33n-13;若a n=2n-1,则T n=n-13n+1+3.。
高中数学经典高考难题集锦(解析版)

2015年10月18日姚杰的高中数学组卷一.选择题(共11小题)1.(2014•湖南)若0<x1<x2<1,则()A.﹣>lnx2﹣lnx1B.﹣<lnx2﹣lnx1C.x2>x1D.x2<x12.(2005•天津)若函数f(x)=log a(x3﹣ax)(a>0,a≠1)在区间内单调递增,则a的取值范围是()A.B.C.D.3.(2009•上海)函数的反函数图象是()A.B.C.D.4.(2008•天津)设a>1,若对于任意的x∈[a,2a],都有y∈[a,a2]满足方程log a x+log a y=3,这时a的取值集合为()A.{a|1<a≤2}B.{a|a≥2} C.{a|2≤a≤3}D.{2,3}5.(2005•山东)0<a<1,下列不等式一定成立的是()A.|log(1+a)(1﹣a)|+|log(1﹣a)(1+a)|>2;B.|log(1+a)(1﹣a)|<|log(1﹣a)(1+a)|;C.|log(1+a)(1﹣a)+log(1﹣a)(1+a)|<|log(1+a)(1﹣a)|+|log(1﹣a)(1+a)|;D.|log(1+a)(1﹣a)﹣log(1﹣a)(1+a)|>|log(1+a)(1﹣a)|﹣|log(1﹣a)(1+a)|6.(2005•天津)设f﹣1(x)是函数f(x)=(a x﹣a﹣x)(a>1)的反函数,则使f﹣1(x)>1成立的x的取值范围为()A.(,+∞)B.(﹣∞,)C.(,a)D.[a,+∞)7.(2004•天津)函数(﹣1≤x<0)的反函数是()A.B.C.D.8.(2004•江苏)设k>1,f(x)=k(x﹣1)(x∈R).在平面直角坐标系xOy中,函数y=f (x)的图象与x轴交于A点,它的反函数y=f﹣1(x)的图象与y轴交于B点,并且这两个函数的图象交于P点.已知四边形OAPB的面积是3,则k等于()A.3 B.C.D.9.(2006•天津)已知函数y=f(x)的图象与函数y=a x(a>0且a≠1)的图象关于直线y=x 对称,记g(x)=f(x)[f(x)+f(2)﹣1].若y=g(x)在区间上是增函数,则实数a的取值范围是()A.[2,+∞)B.(0,1)∪(1,2)C.D.10.(2011•湖北)放射性元素由于不断有原子放射出微粒子而变成其他元素,其含量不断减少,这种现象称为衰变.假设在放射性同位素铯137的衰变过程中,其含量M(单位:太贝克)与时间t(单位:年)满足函数关系:M(t)=M0,其中M0为t=0时铯137的含量.已知t=30时,铯137含量的变化率是﹣10In2(太贝克/年),则M(60)=()A.5太贝克B.75In2太贝克C.150In2太贝克D.150太贝克11.(2014•湖南)某市生产总值连续两年持续增加,第一年的增长率为p,第二年的增长率为q,则该市这两年生产总值的年平均增长率为()A.B.C. D.﹣1二.填空题(共12小题)12.(2013•北京)函数的值域为.13.(2011•湖北)里氏震级M的计算公式为:M=lgA﹣lgA0,其中A是测震仪记录的地震曲线的最大振幅,A0是相应的标准地震的振幅,假设在一次地震中,测震仪记录的最大振幅是1000,此时标准地震的振幅A0为0.001,则此次地震的震级为级;9级地震的最大的振幅是5级地震最大振幅的倍.14.(2007•上海)函数的反函数是.15.(2006•江苏)不等式的解集为.16.(2005•北京)设函数f(x)=2x,对于任意的x1,x2(x1≠x2),有下列命题①f(x1+x2)=f(x1)•f(x2);②f(x1•x2)=f(x1)+f(x2);③;④.其中正确的命题序号是.17.(2004•广东)函数的反函数f﹣1(x)= .18.(2011秋•岳阳楼区校级期末)已知0<a<1,0<b<1,如果<1,那么x的取值范围为.19.(2005•天津)设,则的定义域为.20.(2008•天津)设a>1,若仅有一个常数c使得对于任意的x∈[a,2a],都有y∈[a,a2]满足方程log a x+log a y=c,这时a的取值的集合为.21.(2002•上海)已知函数y=f(x)(定义域为D,值域为A)有反函数y=f﹣1(x),则方程f(x)=0有解x=a,且f(x)>x(x∈D)的充要条件是y=f﹣1(x)满足.22.(2013•上海)对区间I上有定义的函数g(x),记g(I)={y|y=g(x),x∈I}.已知定义域为[0,3]的函数y=f(x)有反函数y=f﹣1(x),且f﹣1([0,1))=[1,2),f﹣1((2,4])=[0,1).若方程f(x)﹣x=0有解x0,则x0= .23.(2004•湖南)若直线y=2a与函数y=|a x﹣1|(a>0且a≠1)的图象有两个公共点,则a的取值范围是.三.解答题(共7小题)24.(2014秋•沙河口区校级期中)21、设的大小,并证明你的结论.25.解不等式26.(2006•重庆)已知定义域为R的函数是奇函数.(Ⅰ)求a,b的值;(Ⅱ)若对任意的t∈R,不等式f(t2﹣2t)+f(2t2﹣k)<0恒成立,求k的取值范围.27.如果正实数a,b满足a b=b a.且a<1,证明a=b.28.(2011•上海模拟)已知n为自然数,实数a>1,解关于x的不等式.29.(2010•荔湾区校级模拟)f(x)=lg,其中a是实数,n是任意自然数且n≥2.(Ⅰ)如果f(x)当x∈(﹣∞,1]时有意义,求a的取值范围;(Ⅱ)如果a∈(0,1],证明2f(x)<f(2x)当x≠0时成立.30.(2010•四川)设,a>0且a≠1),g(x)是f(x)的反函数.(Ⅰ)设关于x的方程求在区间[2,6]上有实数解,求t的取值范围;(Ⅱ)当a=e,e为自然对数的底数)时,证明:;(Ⅲ)当0<a≤时,试比较||与4的大小,并说明理由.2015年10月18日姚杰的高中数学组卷参考答案与试题解析一.选择题(共11小题)1.(2014•湖南)若0<x1<x2<1,则()A.﹣>lnx2﹣lnx1B.﹣<lnx2﹣lnx1C.x2>x1D.x2<x1,由导数判断其在(.2.(2005•天津)若函数f(x)=log a(x3﹣ax)(a>0,a≠1)在区间内单调递增,则a的取值范围是()A.B.C.D.(﹣(解答:解:设g(x)=x3﹣ax,g(x)>0,得x∈(﹣,0)∪(,+∞),g′(x)=3x2﹣a,x∈(﹣,0)时,g(x)递减,x∈(﹣,﹣)或x∈(,+∞)时,g(x)递增.∴当a>1时,减区间为(﹣,0),不合题意,当0<a<1时,(﹣,0)为增区间.∴﹣≥﹣.∴a∈[,1)故选B.3.(2009•上海)函数的反函数图象是()A.B.C.D.先画出条件中函数式的图象,如图,的反函数图象是:4.(2008•天津)设a>1,若对于任意的x∈[a,2a],都有y∈[a,a2]满足方程log a x+log a y=3,这时a的取值集合为()解:易得,5.(2005•山东)0<a<1,下列不等式一定成立的是()A.|log(1+a)(1﹣a)|+|log(1﹣a)(1+a)|>2;B.|log(1+a)(1﹣a)|<|log(1﹣a)(1+a)|;C.|log(1+a)(1﹣a)+log(1﹣a)(1+a)|<|log(1+a)(1﹣a)|+|log(1﹣a)(1+a)|;,<=>6.(2005•天津)设f﹣1(x)是函数f(x)=(a x﹣a﹣x)(a>1)的反函数,则使f﹣1(x)>1成立的x的取值范围为()A.(,+∞)B.(﹣∞,)C.(,a)D.[a,+∞)(y=,y+x+x+,∴x+由此解得:7.(2004•天津)函数(﹣1≤x<0)的反函数是()A.B.C.D.,根据解:函数,可得,∴所以函数(﹣1≤x<)的反函数是:8.(2004•江苏)设k>1,f(x)=k(x﹣1)(x∈R).在平面直角坐标系xOy中,函数y=f (x)的图象与x轴交于A点,它的反函数y=f﹣1(x)的图象与y轴交于B点,并且这两个函数的图象交于P点.已知四边形OAPB的面积是3,则k等于()A.3 B.C.D.AB×OP,求得AB×OP=×.9.(2006•天津)已知函数y=f(x)的图象与函数y=a x(a>0且a≠1)的图象关于直线y=x 对称,记g(x)=f(x)[f(x)+f(2)﹣1].若y=g(x)在区间上是增函数,则实数a的取值范围是()A.[2,+∞)B.(0,1)∪(1,2)C.D.)在区间,要求对称轴)在区间,要求对称轴,,10.(2011•湖北)放射性元素由于不断有原子放射出微粒子而变成其他元素,其含量不断减少,这种现象称为衰变.假设在放射性同位素铯137的衰变过程中,其含量M(单位:太贝克)与时间t(单位:年)满足函数关系:M(t)=M0,其中M0为t=0时铯137的含量.已知t=30时,铯137含量的变化率是﹣10In2(太贝克/年),则M(60)=(),0××11.(2014•湖南)某市生产总值连续两年持续增加,第一年的增长率为p,第二年的增长率为q,则该市这两年生产总值的年平均增长率为()A.B.C. D.﹣11+x=﹣二.填空题(共12小题)12.(2013•北京)函数的值域为(﹣∞,2).;所以函数13.(2011•湖北)里氏震级M的计算公式为:M=lgA﹣lgA0,其中A是测震仪记录的地震曲线的最大振幅,A0是相应的标准地震的振幅,假设在一次地震中,测震仪记录的最大振幅是1000,此时标准地震的振幅A0为0.001,则此次地震的震级为 6 级;9级地震的最大的振幅是5级地震最大振幅的10000 倍..14.(2007•上海)函数的反函数是.,y≥1,y=((故答案为:15.(2006•江苏)不等式的解集为.由不等式<故答案:16.(2005•北京)设函数f(x)=2x,对于任意的x1,x2(x1≠x2),有下列命题①f(x1+x2)=f(x1)•f(x2);②f(x1•x2)=f(x1)+f(x2);③;④.其中正确的命题序号是①③④.=+,所以对于②不成立,,则,则17.(2004•广东)函数的反函数f﹣1(x)= e2x+2e x (x∈R).求原函数的反函数,即从原函数式18.(2011秋•岳阳楼区校级期末)已知0<a<1,0<b<1,如果<1,那么x的取值范围为(3,4).,如果19.(2005•天津)设,则的定义域为(﹣4,﹣1)∪(1,4).有意义建立方程组,解答解得要确保两个式子都要有意义,则20.(2008•天津)设a>1,若仅有一个常数c使得对于任意的x∈[a,2a],都有y∈[a,a2]满足方程log a x+log a y=c,这时a的取值的集合为{2} .=c21.(2002•上海)已知函数y=f(x)(定义域为D,值域为A)有反函数y=f﹣1(x),则方程f(x)=0有解x=a,且f(x)>x(x∈D)的充要条件是y=f﹣1(x)满足f﹣﹣1(0)=a,且f﹣﹣1(x)<x(x∈A)/y=f﹣﹣1(x)的图象在直线y=x的下方,且与y轴的交点为(0,a)….22.(2013•上海)对区间I上有定义的函数g(x),记g(I)={y|y=g(x),x∈I}.已知定义域为[0,3]的函数y=f(x)有反函数y=f﹣1(x),且f﹣1([0,1))=[1,2),f﹣1((2,4])=[0,1).若方程f(x)﹣x=0有解x0,则x0= 2 .23.(2004•湖南)若直线y=2a与函数y=|a x﹣1|(a>0且a≠1)的图象有两个公共点,则a的取值范围是0<a<.<.<三.解答题(共7小题)24.(2014秋•沙河口区校级期中)21、设的大小,并证明你的结论.与的大小,再由对数函数的单调性可得到答案.时,由基本不等式可得时,是单调减函数,∴>即25.解不等式可以转化为故原不等式可转化为不等式组.解:原不等式等价于时,上述不等式组变成时,上述不等式组变成所以原不等式解集为26.(2006•重庆)已知定义域为R的函数是奇函数.(Ⅰ)求a,b的值;(Ⅱ)若对任意的t∈R,不等式f(t2﹣2t)+f(2t2﹣k)<0恒成立,求k的取值范围.)知时,是奇函数.(Ⅱ)由(Ⅰ)知从而判别式<﹣27.如果正实数a,b满足a b=b a.且a<1,证明a=b.,考虑函数,它的导数是.然后根据,从而考虑函数,即,即,但因,而,这也与矛盾,,28.(2011•上海模拟)已知n为自然数,实数a>1,解关于x的不等式.+12++n故原不等式可化为log>>{x|<,{x|{x|29.(2010•荔湾区校级模拟)f(x)=lg,其中a是实数,n是任意自然数且n≥2.(Ⅰ)如果f(x)当x∈(﹣∞,1]时有意义,求a的取值范围;(Ⅱ)如果a∈(0,1],证明2f(x)<f(2x)当x≠0时成立.,等价于>﹣30.(2010•四川)设,a>0且a≠1),g(x)是f(x)的反函数.(Ⅰ)设关于x的方程求在区间[2,6]上有实数解,求t的取值范围;(Ⅱ)当a=e,e为自然对数的底数)时,证明:;(Ⅲ)当0<a≤时,试比较||与4的大小,并说明理由.,|==,)>(,则≤2<,)≤1+1+﹣<|。
高考数学必考难题试题答案

高考数学必考难题试题答案一、选择题1. 若函数f(x) = ax^2 + bx + c在x=1和x=-1处取得相同的值,且a<0,那么a、b、c之间的关系是()。
A. a = -b + cB. a + b + c = 0C. b = -2a - cD. 2a + b + c = 0答案:C解析:由题意可知,f(1) = f(-1),即a + b + c = a - b + c,化简得2b = 0,所以b = 0。
又因为a < 0,所以c = -a。
代入b = 0,得c = -a,进一步得出b = -2a - c。
2. 已知数列{an}满足a1 = 1,an = (1/2)^(n-1) * (an-1 + 1),若bn = an - 1,则求证:数列{bn}是等比数列。
答案:证明如下:由题意,an = (1/2)^(n-1) * (an-1 + 1),可得:bn = an - 1 = (1/2)^(n-1) * (an-1 + 1) - 1将n-1代入,得:bn-1 = (1/2)^(n-2) * (an-2 + 1) - 1将两个式子相除,得:bn / bn-1 = [(1/2)^(n-1) * (an-1 + 1) - 1] / [(1/2)^(n-2) * (an-2 + 1) - 1] = 1/2所以bn / bn-1 = 1/2为常数,故数列{bn}是首项为b1 = a2 - 1 = (1/2) * (a1 + 1) - 1 = 1/2,公比q = 1/2的等比数列。
二、填空题1. 已知圆的方程为(x-2)^2 + (y-3)^2 = 16,点P(5,0)到圆心的距离为______。
答案:√13解析:圆心坐标为(2,3),点P(5,0),根据两点间距离公式,有:d = √[(5-2)^2 + (0-3)^2] = √[3^2 + (-3)^2] = √(9 + 9) =√18 = √13三、解答题1. 已知函数f(x) = x^3 - 3x^2 - 9x + 5,在x∈[-2,3]上的最大值为7,求函数在该区间上的最小值。
高中数学经典高考难题集锦(解析版) (3)

2015年10月18日姚杰的高中数学组卷一.选择题(共16小题)1.(2014•上海二模)已知正四棱锥S﹣ABCD中,SA=2,那么当该棱锥的体积最大时,它的高为()A.1 B.C.2 D.32.(2010•四川)半径为R的球O的直径AB垂直于平面a,垂足为B,△BCD是平面a内边长为R的正三角形,线段AC、AD分别与球面交于点M、N,那么M、N两点间的球面距离是()A.B.C.D.3.(2010•北京)如图,正方体ABCD﹣A1B1C1D1的棱长为2,动点E、F在棱A1B1上.点Q是CD的中点,动点P在棱AD上,若EF=1,DP=x,A1E=y(x,y大于零),则三棱锥P ﹣EFQ的体积()A.与x,y都有关B.与x,y都无关C.与x有关,与y无关D.与y有关,与x无关4.(2009•宁夏)一个棱锥的三视图如图,则该棱锥的全面积(单位:cm2)为()A.48+12 B.48+24 C.36+12 D.36+245.(2003•天津)棱长都为的四面体的四个顶点在同一球面上,则此球的表面积为()A.3πB.4πC.3D.6π6.(2013秋•禄劝县校级期中)已知球的半径为2,相互垂直的两个平面分别截球面得两个圆.若两圆的公共弦长为2,则两圆的圆心距等于()A.1 B.C.D.27.(2010•安徽模拟)如果圆台的上底面半径为5,下底面半径为R,中截面把圆台分为上、下两个圆台,它们的侧面积的比为1:2,那么R=()A.10 B.15 C.20 D.258.(2009•辽宁)正六棱锥P﹣ABCDEF中,G为PB的中点,则三棱锥D﹣GAC与三棱锥P﹣GAC体积之比为()A.1:1 B.1:2 C.2:1 D.3:29.(2009•湖北)设球的半径为时间t的函数R(t).若球的体积以均匀速度c增长,则球的表面积的增长速度与球半径.A.成正比,比例系数为C B.成正比,比例系数为2CC.成反比,比例系数为C D.成反比,比例系数为2C10.(2007•安徽)把边长为的正方形ABCD沿对角线AC折成直二面角,折成直二面角后,在A,B,C,D四点所在的球面上,B与D两点之间的球面距离为()A.B.πC.D.11.(2006•浙江)如图,O是半径为l的球心,点A、B、C在球面上,OA、OB、OC两两垂直,E、F分别是大圆弧AB与AC的中点,则点E、F在该球面上的球面距离是()A.B.C.D.12.(2006•江苏)两相同的正四棱锥组成左图所示的几何体,可放棱长为1的正方体内,使正四棱锥的底面ABCD与正方体的某一个平面平行,且各顶点均在正方体的面上,则这样的几何体体积的可能值有()A.1个B.2个C.3个D.无穷多个13.(2005•安徽)过三棱柱任意两个顶点的直线共15条,其中异面直线有()A.18对B.24对C.30对D.36对14.(2010•安徽)一个几何体的三视图如图,该几何体的表面积是()A.372 B.360 C.292 D.28015.(2010•辽宁)有四根长都为2的直铁条,若再选两根长都为a的直铁条,使这六根铁条端点处相连能够焊接成一个三棱锥形的铁架,则a的取值范围是()A.(0,)B.(1,)C.(,)D.(0,)16.(2011•山东)如图是长和宽分别相等的两个矩形.给定下列三个命题:①存在三棱柱,其正(主)视图、俯视图如图;②存在四棱柱,其正(主)视图、俯视图如图;③存在圆柱,其正(主)视图、俯视图如图.其中真命题的个数是()A.3 B.2 C.1 D.0二.填空题(共4小题)17.(2010•江西)如图,在三棱锥O﹣ABC中,三条棱OA,OB,OC两两垂直,且OA>OB>OC,分别经过三条棱OA,OB,OC作一个截面平分三棱锥的体积,截面面积依次为S1,S2,S3,则S1,S2,S3的大小关系为.18.(2011•河北)已知两个圆锥有公共底面,且两个圆锥的顶点和底面的圆周都在同一个球面上,若圆锥底面面积是这个球面面积的,则这两个圆锥中,体积较小者的高与体积较大者的高的比值为.19.(2012•贾汪区校级模拟)一个等腰直角三角形的三个顶点分别在正三棱柱的三条侧棱上,已知正三棱柱的底面边长为2,则该三角形的斜边长为.20.(2004•黑龙江)下面关于四棱柱的四个命题:①若有两个侧面垂直于底面,则该四棱柱为直四棱柱;②若两个过相对侧棱的截面都垂直于底面,则该四棱柱为直四棱柱;③若四个侧面两两全等,则该四棱柱为直四棱柱;④若四棱柱的四条对角线两两相等,则该四棱柱为直四棱柱.其中,真命题的编号是(写出所有真命题的编号).三.解答题(共10小题)21.(2011•湖北)设函数f(x)=x3+2ax2+bx+a,g(x)=x2﹣3x+2,其中x∈R,a、b为常数,已知曲线y=f(x)与y=g(x)在点(2,0)处有相同的切线l.(Ⅰ)求a、b的值,并写出切线l的方程;(Ⅱ)若方程f(x)+g(x)=mx有三个互不相同的实根0、x1、x2,其中x1<x2,且对任意的x∈[x1,x2],f(x)+g(x)<m(x﹣1)恒成立,求实数m的取值范围.22.(2009•山东)两城市A和B相距20km,现计划在两城市外以AB为直径的半圆弧上选择一点C建造垃圾处理厂,其对城市的影响度与所选地点到城市的距离有关,对城A和城B的总影响度为城A与城B的影响度之和,记C点到城A的距离为x km,建在C处的垃圾处理厂对城A和城B的总影响度为y,统计调查表明:垃圾处理厂对城A的影响度与所选地点到城A的距离的平方成反比,比例系数为4;对城B的影响度与所选地点到城B的距离的平方成反比,比例系数为k,当垃圾处理厂建在的中点时,对城A和城B的总影响度为0.065.(1)将y表示成x的函数;(2)判断弧上是否存在一点,使建在此处的垃圾处理厂对城A和城B的总影响度最小?若存在,求出该点到城A的距离;若不存在,说明理由.23.(2007•广东)已知a是实数,函数f(x)=2ax2+2x﹣3﹣a,如果函数y=f(x)在区间[﹣1,1]上有零点,求a的取值范围.24.(2005•上海)已知函数f(x)=x+的定义域为(0,+∞),且f(2)=2+.设点P是函数图象上的任意一点,过点P分别作直线y=x和y轴的垂线,垂足分别为M、N.(1)求a的值.(2)问:|PM|•|PN|是否为定值?若是,则求出该定值;若不是,请说明理由.(3)设O为坐标原点,求四边形OMPN面积的最小值.25.(2007•江苏)已知a,b,c,d是不全为零的实数,函数f(x)=bx2+cx+d,g(x)=ax3+bx2+cx+d.方程f(x)=0有实数根,且f(x)=0的实数根都是g(f(x))=0的根;反之,g(f(x))=0的实数根都是f(x)=0的根.(1)求d的值;(2)若a=0,求c的取值范围;(3)若a=1,f(1)=0,求c的取值范围.26.(2001•北京)某摩托车生产企业,上年度生产摩托车的投入成本为1万元/辆,出厂价为1.2万元/辆,年销售量为1000辆.本年度为适应市场需求,计划提高产品档次,适度增加投入成本.若每辆车投入成本增加的比例为x(0<x<1),则出厂价相应的提高比例为0.75x,同时预计年销售量增加的比例为0.6x.已知年利润=(出厂价﹣投入成本)×年销售量.(1)写出本年度预计的年利润y与投入成本增加的比例x的关系式;(2)为使本年度的年利润比上年有所增加,问投入成本增加的比例x应在什么范围内?27.由正方体ABCD﹣A1B1C1D1的顶点A作这正方体的对角线A1C的垂线,垂足为E,证明A1E:EC=1:2.28.有一直圆锥,另外有一与它同底同高的直圆柱,假设a是圆锥的全面积,a′是圆柱的全面积,试求圆锥的高与母线的比值.29.(2004•上海)如图,P﹣ABC是底面边长为1的正三棱锥,D、E、F分别为棱长PA、PB、PC上的点,截面DEF∥底面ABC,且棱台DEF﹣ABC与棱锥P﹣ABC的棱长和相等.(棱长和是指多面体中所有棱的长度之和)(1)证明:P﹣ABC为正四面体;(2)若PD=DA=求二面角D﹣BC﹣A的大小;(结果用反三角函数值表示)(3)设棱台DEF﹣ABC的体积为V,是否存在体积为V且各棱长均相等的直平行六面体,使得它与棱台DEF﹣ABC有相同的棱长和?若存在,请具体构造出这样的一个直平行六面体,并给出证明;若不存在,请说明理由.30.如图,长方形框架ABCD﹣A′B′C′D′,三边AB、AD、AA′的长分别为6、8、3.6,AE 与底面的对角线B′D′垂直于E.(1)证明A′E⊥B′D′;(2)求AE的长.2015年10月18日姚杰的高中数学组卷参考答案与试题解析一.选择题(共16小题)1.(2014•上海二模)已知正四棱锥S﹣ABCD中,SA=2,那么当该棱锥的体积最大时,它的高为()h==a,﹣h=2.(2010•四川)半径为R的球O的直径AB垂直于平面a,垂足为B,△BCD是平面a内边长为R的正三角形,线段AC、AD分别与球面交于点M、N,那么M、N两点间的球面距离是()A.B.C.D.BAC=BAC=BAC=AN=RMN=MON=.3.(2010•北京)如图,正方体ABCD﹣A1B1C1D1的棱长为2,动点E、F在棱A1B1上.点Q是CD的中点,动点P在棱AD上,若EF=1,DP=x,A1E=y(x,y大于零),则三棱锥P ﹣EFQ的体积()A.与x,y都有关B.与x,y都无关4.(2009•宁夏)一个棱锥的三视图如图,则该棱锥的全面积(单位:cm2)为()6=54=12,另两个侧面三角形的面积都是15+12=48+125.(2003•天津)棱长都为的四面体的四个顶点在同一球面上,则此球的表面积为()题考查的知识点是球的体积和表面积公式,由棱长都为R=R=的正方体,内接正四面体的棱长为6.(2013秋•禄劝县校级期中)已知球的半径为2,相互垂直的两个平面分别截球面得两个圆.若两圆的公共弦长为2,则两圆的圆心距等于()7.(2010•安徽模拟)如果圆台的上底面半径为5,下底面半径为R,中截面把圆台分为上、下两个圆台,它们的侧面积的比为1:2,那么R=()r=8.(2009•辽宁)正六棱锥P﹣ABCDEF中,G为PB的中点,则三棱锥D﹣GAC与三棱锥P﹣GAC体积之比为()AB9.(2009•湖北)设球的半径为时间t的函数R(t).若球的体积以均匀速度c增长,则球的表面积的增长速度与球半径.A.成正比,比例系数为C B.成正比,比例系数为2C,则由此可得10.(2007•安徽)把边长为的正方形ABCD沿对角线AC折成直二面角,折成直二面角后,在A,B,C,D四点所在的球面上,B与D两点之间的球面距离为()A.B.πC.D.BOD=,.11.(2006•浙江)如图,O是半径为l的球心,点A、B、C在球面上,OA、OB、OC两两垂直,E、F分别是大圆弧AB与AC的中点,则点E、F在该球面上的球面距离是()A.B.C.D.在该球面上的球面距离为12.(2006•江苏)两相同的正四棱锥组成左图所示的几何体,可放棱长为1的正方体内,使正四棱锥的底面ABCD与正方体的某一个平面平行,且各顶点均在正方体的面上,则这样的几何体体积的可能值有()13.(2005•安徽)过三棱柱任意两个顶点的直线共15条,其中异面直线有()14.(2010•安徽)一个几何体的三视图如图,该几何体的表面积是()15.(2010•辽宁)有四根长都为2的直铁条,若再选两根长都为a的直铁条,使这六根铁条端点处相连能够焊接成一个三棱锥形的铁架,则a的取值范围是(),SD=,则有2+)16.(2011•山东)如图是长和宽分别相等的两个矩形.给定下列三个命题:①存在三棱柱,其正(主)视图、俯视图如图;②存在四棱柱,其正(主)视图、俯视图如图;③存在圆柱,其正(主)视图、俯视图如图.其中真命题的个数是()二.填空题(共4小题)17.(2010•江西)如图,在三棱锥O﹣ABC中,三条棱OA,OB,OC两两垂直,且OA>OB>OC,分别经过三条棱OA,OB,OC作一个截面平分三棱锥的体积,截面面积依次为S1,S2,S3,则S1,S2,S3的大小关系为S3<S2<S1.18.(2011•河北)已知两个圆锥有公共底面,且两个圆锥的顶点和底面的圆周都在同一个球面上,若圆锥底面面积是这个球面面积的,则这两个圆锥中,体积较小者的高与体积较大者的高的比值为.;由此可以求得球心到圆锥底面的距离是,所以这两个圆锥中,体积较小者的高与体积较大者的高的比值为:故答案为:19.(2012•贾汪区校级模拟)一个等腰直角三角形的三个顶点分别在正三棱柱的三条侧棱上,已知正三棱柱的底面边长为2,则该三角形的斜边长为2.DG=..20.(2004•黑龙江)下面关于四棱柱的四个命题:①若有两个侧面垂直于底面,则该四棱柱为直四棱柱;②若两个过相对侧棱的截面都垂直于底面,则该四棱柱为直四棱柱;③若四个侧面两两全等,则该四棱柱为直四棱柱;④若四棱柱的四条对角线两两相等,则该四棱柱为直四棱柱.其中,真命题的编号是②④(写出所有真命题的编号).三.解答题(共10小题)21.(2011•湖北)设函数f(x)=x3+2ax2+bx+a,g(x)=x2﹣3x+2,其中x∈R,a、b为常数,已知曲线y=f(x)与y=g(x)在点(2,0)处有相同的切线l.(Ⅰ)求a、b的值,并写出切线l的方程;(Ⅱ)若方程f(x)+g(x)=mx有三个互不相同的实根0、x1、x2,其中x1<x2,且对任意的x∈[x1,x2],f(x)+g(x)<m(x﹣1)恒成立,求实数m的取值范围.,解得.的取值范围是(﹣,22.(2009•山东)两城市A和B相距20km,现计划在两城市外以AB为直径的半圆弧上选择一点C建造垃圾处理厂,其对城市的影响度与所选地点到城市的距离有关,对城A和城B的总影响度为城A与城B的影响度之和,记C点到城A的距离为x km,建在C处的垃圾处理厂对城A和城B的总影响度为y,统计调查表明:垃圾处理厂对城A的影响度与所选地点到城A的距离的平方成反比,比例系数为4;对城B的影响度与所选地点到城B的距离的平方成反比,比例系数为k,当垃圾处理厂建在的中点时,对城A和城B的总影响度为0.065.(1)将y表示成x的函数;(2)判断弧上是否存在一点,使建在此处的垃圾处理厂对城A和城B的总影响度最小?若存在,求出该点到城A的距离;若不存在,说明理由.,再根据当,将函数转化为:)由题意得时,,当且仅当上存在一点,的距离为23.(2007•广东)已知a是实数,函数f(x)=2ax2+2x﹣3﹣a,如果函数y=f(x)在区间[﹣1,1]上有零点,求a的取值范围.表示出来,转化为求函数在上有解,问题转化为求函数[,,的取值范围是⇔∈24.(2005•上海)已知函数f(x)=x+的定义域为(0,+∞),且f(2)=2+.设点P是函数图象上的任意一点,过点P分别作直线y=x和y轴的垂线,垂足分别为M、N.(1)求a的值.(2)问:|PM|•|PN|是否为定值?若是,则求出该定值;若不是,请说明理由.(3)设O为坐标原点,求四边形OMPN面积的最小值.=2+求解+=2+=2+,=,即t=(+++x()≥.1+25.(2007•江苏)已知a,b,c,d是不全为零的实数,函数f(x)=bx2+cx+d,g(x)=ax3+bx2+cx+d.方程f(x)=0有实数根,且f(x)=0的实数根都是g(f(x))=0的根;反之,g(f(x))=0的实数根都是f(x)=0的根.(1)求d的值;(2)若a=0,求c的取值范围;(3)若a=1,f(1)=0,求c的取值范围.,,且时,只需,矛盾,舍去.时,只需..的取值范围为26.(2001•北京)某摩托车生产企业,上年度生产摩托车的投入成本为1万元/辆,出厂价为1.2万元/辆,年销售量为1000辆.本年度为适应市场需求,计划提高产品档次,适度增加投入成本.若每辆车投入成本增加的比例为x(0<x<1),则出厂价相应的提高比例为0.75x,同时预计年销售量增加的比例为0.6x.已知年利润=(出厂价﹣投入成本)×年销售量.(1)写出本年度预计的年利润y与投入成本增加的比例x的关系式;(2)为使本年度的年利润比上年有所增加,问投入成本增加的比例x应在什么范围内?(解不等式得27.由正方体ABCD﹣A1B1C1D1的顶点A作这正方体的对角线A1C的垂线,垂足为E,证明A1E:EC=1:2.,,28.有一直圆锥,另外有一与它同底同高的直圆柱,假设a是圆锥的全面积,a′是圆柱的全面积,试求圆锥的高与母线的比值.,消去,R=,代入可得=a'L这个关于29.(2004•上海)如图,P﹣ABC是底面边长为1的正三棱锥,D、E、F分别为棱长PA、PB、PC上的点,截面DEF∥底面ABC,且棱台DEF﹣ABC与棱锥P﹣ABC的棱长和相等.(棱长和是指多面体中所有棱的长度之和)(1)证明:P﹣ABC为正四面体;(2)若PD=DA=求二面角D﹣BC﹣A的大小;(结果用反三角函数值表示)(3)设棱台DEF﹣ABC的体积为V,是否存在体积为V且各棱长均相等的直平行六面体,使得它与棱台DEF﹣ABC有相同的棱长和?若存在,请具体构造出这样的一个直平行六面体,并给出证明;若不存在,请说明理由.PD=DA=设直平行六面体的棱长均为,,体积为sinPM=AM=,由DMA=arcsin设直平行六面体的棱长均为,体积为sin的体积是,∴<,底面相邻两边夹角为30.如图,长方形框架ABCD﹣A′B′C′D′,三边AB、AD、AA′的长分别为6、8、3.6,AE 与底面的对角线B′D′垂直于E.(1)证明A′E⊥B′D′;(2)求AE的长.×,.。
高中数学难题汇编带解析

(1) //
又 平面 , 平面 ,∴ // 平面
(2)易证:平面 底面
所以截面 与面 所成的二面角即为面 与面 所成的二面角,
ห้องสมุดไป่ตู้因为 平面 所以 平面
,
由(1)可知 四点共面
所以 为截面 与平面 所成的二面角的平面角.
所以 ,
所以
考点:线面平行,二面角.
7.如图,在四棱锥 中, , 平面 , 平面 , , , .
试题解析:(1)∵点 到 和 的距离之和等于 且 ,∴ 是以 和 为焦点的椭圆,设椭圆方程为 ,则 ,故 ,∴曲线 的方程为 .
(2)设 , ,则联立方程 ,得 ,此时 恒成立,又由韦达定理可得 , ………………①
由点 在直线 上,可得 , 又∵ , ∴ 即
即 ,整理得 ,将①式代入得 ,故 .
当 时, ,当 时, ,综上所述, .
(2)若分数在(含60分)的人对“高速公路免费政策”表示满意,现从全市参加了这次满意度测评的人中随机抽取一人,求此人满意的概率;
(3)请你估计全市的平均分数.
【答案】(1) ;(2) ;(3) .
【解析】
试题分析:(1)利用频率分布表以及 进行求解;(2)利用互斥事件的概率公式进行求解;(3)利用平均数的计算公式进行求解.
(Ⅰ)求棱锥 的体积;
(Ⅱ)求证:平面 平面 ;
(Ⅲ)在线段 上是否存在一点 ,使 平面 ?若存在,求出 的值;若不存在,说明理由.
【答案】(I) ;(II)证明见解析;(III)存在, .
【解析】
试题分析:(I)在在 中, ,可得 ,由于 平面 ,可的棱锥的高,利用体积公式求解几何体的体积;(II)由 平面 ,可得 ,进而得到 平面 ,即可证明平面 平面 ;(III)在线段 上存在一点 ,使得 平面 , ,设F为线段DE上的一点,且 ,过F作 ,由线面垂直的性质可得 ,可得四边形ABMF是平行四边形,于是 ,即可证明 平面 .
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2015年10月18日姚杰的高中数学组卷一.解答题(共10小题)1.(2012?宣威市校级模拟)设点C为曲线(x>0)上任一点,以点C为圆心的圆与x轴交于点E、A,与y轴交于点E、B.(1)证明多边形EACB的面积是定值,并求这个定值;(2)设直线y=﹣2x+4与圆C交于点M,N,若|EM|=|EN|,求圆C的方程.2.(2010?江苏模拟)已知直线l:y=k(x+2)与圆O:x2+y2=4相交于A、B两点,O是坐标原点,三角形ABO的面积为S.(Ⅰ)试将S表示成的函数S(k),并求出它的定义域;(Ⅱ)求S的最大值,并求取得最大值时k的值.3.(2013?越秀区校级模拟)已知圆满足:①截y轴所得弦长为2;②被x轴分成两段圆弧,其弧长的比为3:1;③圆心到直线l:x﹣2y=0的距离为.求该圆的方程.4.(2013?柯城区校级三模)已知抛物线的顶点在坐标原点,焦点在y轴上,且过点(2,1).(Ⅰ)求抛物线的标准方程;(Ⅱ)是否存在直线l:y=kx+t,与圆x2+(y+1)2=1相切且与抛物线交于不同的两点M,N,当∠MON为钝角时,有S△MON=48成立?若存在,求出直线的方程,若不存在,说明理由.5.(2009?福建)(1)已知矩阵M所对应的线性变换把点A(x,y)变成点A′(13,5),试求M的逆矩阵及点A的坐标.(2)已知直线l:3x+4y﹣12=0与圆C:(θ为参数)试判断他们的公共点个数;(3)解不等式|2x﹣1|<|x|+1.6.(2009?东城区一模)如图,已知定圆C:x2+(y﹣3)2=4,定直线m:x+3y+6=0,过A (﹣1,0)的一条动直线l与直线相交于N,与圆C相交于P,Q两点,M是PQ中点.(Ⅰ)当l与m垂直时,求证:l过圆心C;(Ⅱ)当时,求直线l的方程;(Ⅲ)设t=,试问t是否为定值,若为定值,请求出t的值;若不为定值,请说明理由.7.(2009?天河区校级模拟)已知圆C:(x+4)2+y2=4,圆D的圆心D在y 轴上且与圆C外切,圆D与y 轴交于A、B两点,定点P的坐标为(﹣3,0).(1)若点D(0,3),求∠APB的正切值;(2)当点D在y轴上运动时,求∠APB的最大值;(3)在x轴上是否存在定点Q,当圆D在y轴上运动时,∠AQB是定值?如果存在,求出Q点坐标;如果不存在,说明理由.8.(2007?海南)在平面直角坐标系xOy中,已知圆x2+y2﹣12x+32=0的圆心为Q,过点P (0,2)且斜率为k的直线与圆Q相交于不同的两点A,B.(Ⅰ)求k的取值范围;(Ⅱ)是否存在常数k,使得向量与共线?如果存在,求k值;如果不存在,请说明理由.9.如图,已知圆心为O,半径为1的圆与直线l相切于点A,一动点P自切点A沿直线l 向右移动时,取弧AC的长为,直线PC与直线AO交于点M.又知当AP=时,点P的速度为v,求这时点M的速度.10.过原点O作圆x2+y2﹣2x﹣4y+4=0的任意割线交圆于P1,P2两点,求P1P2的中点P的轨迹.2015年10月18日姚杰的高中数学组卷参考答案与试题解析一.解答题(共10小题)1.(2012?宣威市校级模拟)设点C为曲线(x>0)上任一点,以点C为圆心的圆与x轴交于点E、A,与y轴交于点E、B.(1)证明多边形EACB的面积是定值,并求这个定值;(2)设直线y=﹣2x+4与圆C交于点M,N,若|EM|=|EN|,求圆C的方程.考点:直线和圆的方程的应用.专题:计算题;压轴题.分析:(1)由题意,由于以点C为圆心的圆与x轴交于点E、A,与y轴交于点E、B,所以先得到点E为原点,利用方程的思想设出圆心C的坐标,进而利用面积公式求解;(2)由于|EM|=|EN|此可以转化为点E应在线段MN的垂直平分线上,利用圆的性质可得EC与MN垂直建立t的方程求解即可.解答:解:(1)证明:点(t>0),因为以点C为圆心的圆与x轴交于点E、A,与y轴交于点E、B.所以点E是直角坐标系原点,即E(0,0).于是圆C的方程是.则.由|CE|=|CA|=|CB|知,圆心C在Rt△AEB斜边AB上,于是多边形EACB为Rt△AEB,其面积.所以多边形EACB的面积是定值,这个定值是4.(2)若|EM|=|EN|,则E在MN的垂直平分线上,即EC是MN的垂直平分线,,k MN=﹣2.所以由k EC?k MN=﹣1,得t=2,所以圆C 的方程是(x ﹣2)2+(y ﹣1)2=5.点评:(1)重点考查了利用方程的思想用以变量t 写出圆的方程,判断出圆心O 在AB 上,故四边形为直角三角形,还考查了三角形的面积公式;(2)重点考查了垂直平分线的等价式子,还考查了方程的求解思想,及两直线垂直的实质解直线的斜率互为负倒数.2.(2010?江苏模拟)已知直线l :y=k (x+2)与圆O :x 2+y 2=4相交于A 、B 两点,O 是坐标原点,三角形ABO 的面积为S .(Ⅰ)试将S 表示成的函数S (k ),并求出它的定义域;(Ⅱ)求S 的最大值,并求取得最大值时k 的值.考点:直线与圆的位置关系;二次函数的性质.专题:计算题;压轴题.分析: (Ⅰ)先求出原点到直线的距离,并利用弦长公式求出弦长,代入三角形的面积公式进行化简.(Ⅱ)换元后把函数S 的解析式利用二次函数的性质进行配方,求出函数的最值,注意换元后变量范围的改变.解答:解:(Ⅰ)直线l 方程,原点O 到l 的距离为(3分) 弦长(5分)?ABO 面积? ∵|AB|>0,∴﹣1<K <1(K ≠0),? ∴(﹣1<k <1且K ≠0)(8分), (Ⅱ) 令 , ∴. ∴当t=时,时,S max =2(12分)点评: 本题考查点到直线的距离公式、弦长公式的应用,以及利用二次函数的性质求函数的最大值,注意换元中变量范围的改变.3.(2013?越秀区校级模拟)已知圆满足:①截y 轴所得弦长为2;②被x 轴分成两段圆弧,其弧长的比为3:1;③圆心到直线l :x ﹣2y=0的距离为.求该圆的方程.考点:直线与圆的位置关系.专题:综合题;压轴题.分析:设出圆P的圆心坐标,由圆被x轴分成两段圆弧,其弧长的比为3:1,得到圆P截x 轴所得劣弧对的圆心角为90°,根据垂径定理得到圆截x轴的弦长,找出r与b的关系式,又根据圆与y轴的弦长为2,利用垂径定理得到r与a的关系式,两个关系式联立得到a与b的关系式;然后利用点到直线的距离公式求出P到直线x﹣2y=0的距离,让其等于,得到a与b的关系式,将两个a与b的关系式联立即可求出a与b的值,得到圆心P的坐标,然后利用a与b的值求出圆的半径r,根据圆心和半径写出圆的方程即可.解答:解:设圆P的圆心为P(a,b),半径为r,则点P到x轴,y轴的距离分别为|b|,|a|.由题设知圆P截x轴所得劣弧对的圆心角为90°,知圆P截x轴所得的弦长为.故r2=2b2又圆P被y轴所截得的弦长为2,所以有r2=a2+1.从而得2b2﹣a2=1;又因为P(a,b)到直线x﹣2y=0的距离为,所以=,即有a﹣2b=±1,由此有或解方程组得或,于是r2=2b2=2,所求圆的方程是:(x+1)2+(y+1)2=2,或(x﹣1)2+(y﹣1)2=2.点评:本小题主要考查轨迹的思想,考查综合运用知识建立曲线方程的能力,是一道中档题.4.(2013?柯城区校级三模)已知抛物线的顶点在坐标原点,焦点在y轴上,且过点(2,1).(Ⅰ)求抛物线的标准方程;(Ⅱ)是否存在直线l:y=kx+t,与圆x2+(y+1)2=1相切且与抛物线交于不同的两点M,N,当∠MON为钝角时,有S△MON=48成立?若存在,求出直线的方程,若不存在,说明理由.考点:直线与圆的位置关系;平面向量数量积的运算;抛物线的标准方程.专题:压轴题;圆锥曲线的定义、性质与方程.分析:(Ⅰ)设抛物线方程为x2=2py,把点(2,1)代入运算求得p的值,即可求得抛物线的标准方程.(Ⅱ)由直线与圆相切可得.把直线方程代入抛物线方程并整理,由△>0求得t的范围.利用根与系数的关系及,求得,求得点O到直线的距离,从而求得,由此函数在(0,4)单调递增,故有,从而得出结论.解答:解:(Ⅰ)设抛物线方程为x2=2py,由已知得:22=2p,所以p=2,所以抛物线的标准方程为x2=4y.(Ⅱ)不存在.因为直线与圆相切,所以.把直线方程代入抛物线方程并整理得:x2﹣4kx﹣4t=0.由△=16k2+16t=16(t2+2t)+16t>0,得t>0或t<﹣3.设M(x1,y1),N(x2,y2),则x1+x2=4k且x1?x2=﹣4t,∴.∵∠MON为钝角,∴,解得0<t<4,∵,点O到直线的距离为,∴,易证在(0,4)单调递增,∴,故不存在直线,当∠MON为钝角时,S △MON=48成立.点评:本题主要考查直线和圆的位置关系,两个向量的数量积公式的应用,点到直线的距离公式,利用函数的单调性求函数的值域,属于中档题.5.(2009?福建)(1)已知矩阵M所对应的线性变换把点A(x,y)变成点A′(13,5),试求M的逆矩阵及点A的坐标.(2)已知直线l:3x+4y﹣12=0与圆C:(θ为参数)试判断他们的公共点个数;(3)解不等式|2x﹣1|<|x|+1.考点:直线与圆的位置关系;二阶矩阵;绝对值不等式的解法.专题:计算题;压轴题;转化思想.分析:(1)由矩阵的线性变换列出关于x和y的一元二次方程组,求出方程组的解集即可得到点A的坐标;可设出矩阵M的逆矩阵,根据逆矩阵的定义得到逆矩阵与矩阵M 的乘积等于单位矩阵,得到一个一元二次方程组,求出方程组的解集即可得到M的逆矩阵;(2)把圆的参数方程化为普通方程后,找出圆心坐标与半径,然后利用点到直线的距离公式求出圆心到直线的距离d与半径r比较大小得到直线与圆的位置关系,即可得到交点的个数;(3)分三种情况x大于等于,x大于等于0小于和x小于0,分别化简绝对值后,求出解集,即可得到原不等式的解集.三个题中任选两个作答即可.解答:解:(1)由题意可知(x,y)=(13,5),即,解得,所以A(2,﹣3);设矩阵M的逆矩阵为,则?=,即,且,解得a=﹣1,b=3,c=﹣1,d=2所以矩阵M的逆矩阵为;(2)把圆的参数方程化为普通方程得(x+1)2+(y﹣2)2=4,圆心(﹣1,2),半径r=2则圆心到已知直线的距离d==<2=r,得到直线与圆的位置关系是相交,所以直线与圆的公共点有两个;(3)当x≥时,原不等式变为:2x﹣1<x+1,解得x<2,所以原不等式的解集为[,2);当0≤x<时,原不等式变为:1﹣2x<x+1,解得x>0,所以原不等式的解集为(0,);当x<0时,原不等式变为:1﹣2x<﹣x+1,解得x>0,所以原不等式无解.综上,原不等式的解集为[0,2).点评:此题考查学生会求矩阵的逆矩阵及掌握矩阵的线性变换,灵活运用点到直线的距离公式化简求值,掌握直线与圆的位置关系的判断方法,会利用讨论的方法求绝对值不等式的解集,是一道综合题.6.(2009?东城区一模)如图,已知定圆C:x2+(y﹣3)2=4,定直线m:x+3y+6=0,过A (﹣1,0)的一条动直线l与直线相交于N,与圆C相交于P,Q两点,M是PQ中点.(Ⅰ)当l与m垂直时,求证:l过圆心C;(Ⅱ)当时,求直线l的方程;(Ⅲ)设t=,试问t是否为定值,若为定值,请求出t的值;若不为定值,请说明理由.直线与圆的位置关系;平面向量数量积的运算;直线的一般式方程.考点:专压轴题.题:分析: (Ⅰ)根据已知,容易写出直线l 的方程为y=3(x+1).将圆心C (0,3)代入方程易知l 过圆心C .(Ⅱ)过A (﹣1,0)的一条动直线l .应当分为斜率存在和不存在两种情况;当直线l 与x 轴垂直时,进行验证.当直线与x 轴不垂直时,设直线l 的方程为y=k (x+1),由于弦长,利用垂径定理,则圆心C 到弦的距离|CM|=1.从而解得斜率K 来得出直线l 的方程为.(Ⅲ)同样,当l 与x 轴垂直时,要对设t=,进行验证.当l 的斜率存在时,设直线l 的方程为y=k (x+1),代入圆的方程得到一个二次方程.充分利用“两根之和”和“两根之积”去找.再用两根直线方程联立,去找.从而确定t=的代数表达式,再讨论t 是否为定值.解答:解:(Ⅰ)由已知,故k l =3, 所以直线l 的方程为y=3(x+1).将圆心C (0,3)代入方程易知l 过圆心C .(3分)(Ⅱ)当直线l 与x 轴垂直时,易知x=﹣1符合题意;(4分)当直线与x 轴不垂直时,设直线l 的方程为y=k (x+1),由于,所以|CM|=1.由,解得. 故直线l 的方程为x=﹣1或4x ﹣3y+4=0.(8分)(Ⅲ)当l 与x 轴垂直时,易得M (﹣1,3),, 又A (﹣1,0)则,,故.即t=﹣5.(10分)当l 的斜率存在时,设直线l 的方程为y=k (x+1),代入圆的方程得(1+k 2)x 2+(2k 2﹣6k )x+k 2﹣6k+5=0. 则,, 即,=. 又由得, 则.故t=.综上,t 的值为定值,且t=﹣5.(14分)另解一:连接CA ,延长交m 于点R ,由(Ⅰ)知AR ⊥m .又CM ⊥l 于M ,故△ANR ∽△AMC .于是有|AM|?|AN|=|AC|?|AR|. 由,得|AM|?|AN|=5. 故(14分)另解二:连接CA 并延长交直线m 于点B ,连接CM ,CN ,由(Ⅰ)知AC ⊥m ,又CM ⊥l , 所以四点M ,C ,N ,B 都在以CN 为直径的圆上, 由相交弦定理得.(14分)点评: (1)用直线方程时,一定要注意分为斜率存在和不存在两种情况.一般是验证特殊,求解一般.(2)解决直线与圆相交弦相关计算时一般采用垂径定理求解.(3)涉及到直线和圆、圆锥曲线问题时,常常将直线代入曲线方程得到一个一元二次方程,再充分利用“两根之和”和“两根之积”整体求解.这种方法通常叫做“设而不求”.7.(2009?天河区校级模拟)已知圆C :(x+4)2+y 2=4,圆D 的圆心D 在y 轴上且与圆C 外切,圆D 与y 轴交于A 、B 两点,定点P 的坐标为(﹣3,0).(1)若点D (0,3),求∠APB 的正切值;(2)当点D 在y 轴上运动时,求∠APB 的最大值;(3)在x 轴上是否存在定点Q ,当圆D 在y 轴上运动时,∠AQB 是定值?如果存在,求出Q 点坐标;如果不存在,说明理由.考点:直线和圆的方程的应用.专题:计算题;证明题;压轴题.分析: (1)由已知中圆C :(x+4)2+y 2=4,点D (0,3),我们易求出CD 的长,进而求出圆D 的半径,求出A ,B 两点坐标后,可由tan ∠APB=k BP 得到结果.(2)设D 点坐标为(0,a ),圆D 半径为r ,我们可以求出对应的圆D 的方程和A ,B 两点的坐标,进而求出∠APB 正切的表达式(含参数r ),求出其最值后,即可根据正切函数的单调性,求出∠APB 的最大值;(3)假设存在点Q (b ,0),根据∠AQB 是定值,我们构造关于b 的方程,若方程有解,则存在这样的点,若方程无实根,则不存在这样的点.解答: 解:(1)∵|CD|=5,∴圆D 的半径r=5﹣2=3,此时A 、B 坐标分别为A (0,0)、B (0,6)∴tan ∠APB=k BP =2(3分)(2)设D 点坐标为(0,a ),圆D 半径为r ,则(r+2)2=16+a 2,A 、B 的坐标分别为(0,a ﹣r ),(0,a+r ) ∴,∴==∵|r+2|2≥16,∴r ≥2,∴8r ﹣6≥10, ∴∴.(8分) (3)假设存在点Q (b ,0),由,,得∵a 2=(r+2)2﹣16, ∴欲使∠AQB 的大小与r 无关,则当且仅当b 2=12,即, 此时有,即得∠AQB=60°为定值, 故存在或,使∠AQB 为定值60°.(13分)点评: 本题考查的知识点是直线和圆的方程的应用,其中根据已知中圆C :(x+4)2+y 2=4,圆D 的圆心D 在y 轴上且与圆C 外切,圆D 与y 轴交于A 、B 两点,确定圆D 的方程,进而求出A ,B 的方程是解答本题的关键.8.(2007?海南)在平面直角坐标系xOy 中,已知圆x 2+y 2﹣12x+32=0的圆心为Q ,过点P (0,2)且斜率为k 的直线与圆Q 相交于不同的两点A ,B .(Ⅰ)求k 的取值范围;(Ⅱ)是否存在常数k ,使得向量与共线?如果存在,求k 值;如果不存在,请说明理由.考点:直线和圆的方程的应用;向量的共线定理. 专题:计算题;压轴题. 分析:(Ⅰ)先把圆的方程整理成标准方程,进而求得圆心,设出直线方程代入圆方程整理后,根据判别式大于0求得k 的范围,(Ⅱ)A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),根据(1)中的方程和韦达定理可求得x 1+x 2的表达式,根据直线方程可求得y 1+y 2的表达式,进而根据以与共线可推知(x 1+x 2)=﹣3(y 1+y 2),进而求得k ,根据(1)k 的范围可知,k 不符合题意.解答: 解:(Ⅰ)圆的方程可写成(x ﹣6)2+y 2=4,所以圆心为Q (6,0),过P (0,2)且斜率为k 的直线方程为y=kx+2.代入圆方程得x 2+(kx+2)2﹣12x+32=0,整理得(1+k 2)x 2+4(k ﹣3)x+36=0. ①直线与圆交于两个不同的点A ,B 等价于△=[4(k ﹣3)2]﹣4×36(1+k 2)=42(﹣8k 2﹣6k )>0, 解得,即k 的取值范围为.(Ⅱ)设A (x 1,y 1),B (x 2,y 2),则, 由方程①,② 又y 1+y 2=k (x 1+x 2)+4. ③ 而. 所以与共线等价于(x 1+x 2)=﹣3(y 1+y 2),将②③代入上式,解得.由(Ⅰ)知,故没有符合题意的常数k . 点评:本题主要考查了直线与圆的方程的综合运用.常需要把直线方程与圆的方程联立,利用韦达定理和判别式求得问题的解.9.如图,已知圆心为O ,半径为1的圆与直线l 相切于点A ,一动点P 自切点A 沿直线l 向右移动时,取弧AC 的长为,直线PC 与直线AO 交于点M .又知当AP=时,点P 的速度为v ,求这时点M 的速度.考点:直线与圆的位置关系.专题:压轴题.分析:设AP 的长为x ,AM 的长为y ,用x 表示y ,并用复合函数求导法则对时间t 进行求导. 解答: 解:如图,作CD ⊥AM ,并设AP=x ,AM=y ,∠COA=θ,由题意弧AC 的长为,半径OC=1,可知θ=,考虑θ∈(0,π).∵△APM ∽△DCM ,∴.∵DM=y ﹣(1﹣cos ),DC=sin ,∴∴.上式两边对时间t 进行求导,则y ′t =y ′x ?x ′t . ∴y ′t =当时,x ′t =v ,代入上式得点M 的速度.点评: 本题是难度较大题目,考查了弦长、弧度、相似、特别是复合函数的导数,以及导数的几何意义;同时也考查了逻辑思维能力和计算能力.10.过原点O 作圆x 2+y 2﹣2x ﹣4y+4=0的任意割线交圆于P 1,P 2两点,求P 1P 2的中点P 的轨迹. 考点: 直线与圆的位置关系;轨迹方程. 专题: 计算题;压轴题;数形结合. 分析: 设割线OP 1P 2的直线方程为y=kx 与圆的方程联立得(1+k 2)x 2﹣2(1+2k )x+4=0,再由韦达定理得:,因为P 是P 1P 2的中点,所以,再由P 点在直线y=kx 上,得到,代入上式得整理即可.要注意范围. 解答: 解:设割线OP 1P 2的直线方程为y=kx 代入圆的方程,得:x 2+k 2x 2﹣2x ﹣4kx+4=0即(1+k 2)x 2﹣2(1+2k )x+4=0设两根为x 1,x 2即直线与圆的两交点的横坐标; 由韦达定理得:又设P 点的坐标是(x ,y )P 是P 1P 2的中点,所以又P 点在直线y=kx 上, ∴,代入上式得两端乘以,得即x2+y2=x+2y(0<x<)这是一个一点为中心,以为半径的圆弧,所求轨迹是这个圆在所给圆内的一段弧.点评:本题主要考查直线与圆的位置关系,韦达定理,中点坐标公式及点的轨迹方程.考点卡片1.二次函数的性质【知识点的认识】其性质主要有初中学的开口方向、对称性、最值、几个根的判定、韦达定理以及高中学的抛物线的焦点、准线和曲线的平移.【解题方法点拨】以y=ax2+bx+c为例:①开口、对称轴、最值与x轴交点个数,当a>0(<0)时,图象开口向上(向下);对称轴x=﹣;最值为:f(﹣);判别式△=b2﹣4ac,当△=0时,函数与x轴只有一个交点;△>0时,与x轴有两个交点;当△<0时无交点.②根与系数的关系.若△≥0,且x1、x2为方程y=ax2+bx+c的两根,则有x1+x2=﹣,x1?x2=;③二次函数其实也就是抛物线,所以x2=2py的焦点为(0,),准线方程为y=﹣,含义为抛物线上的点到到焦点的距离等于到准线的距离.④平移:当y=a(x+b)2+c向右平移一个单位时,函数变成y=a(x﹣1+b)2+c;例题:y=2x2+x﹣3那么由2>0,可知抛物线开口向上,对称轴为x=﹣,最小值为f(﹣)=﹣,;△=1+24=25>0,故方程2x2+x﹣3=0有两个根,其满足x1+x2=﹣;x1?x2=﹣;另外,方程可以写成(y+)=2(x+)2,当沿x轴向右,在向下平移时,就变成y=2x2;【命题方向】重点关注高中所学的抛物线的焦点、准线和曲线的平移.另外在解析几何当做要灵活运用韦达定理.2.向量的共线定理【概念】共线向量又叫平行向量,指的是方向相同或方向相反的向量.假设向量=(1,2),向量=(2,4),则=2,那么向量与向量平行,且有1×4﹣2×2=0,即当向量=(x1,y1)与向量=(x2,y2)平行时,有x1?y2﹣x2?y1=0,这也是两向量平行的充要条件.【例题解析】例:设与是两个不共线的向量,且向量与共线,则λ=﹣0.5.解;∵向量与共线,∴存在常数k,使得=k()∴2=k.﹣1=λk解得,λ=﹣0.5故答案为﹣0.5.根据向量共线的充要条件,若向量与共线,就能得到含λ的等式,解出λ即可.【考点分析】向量共线定理和向量垂直定理是向量里面最重要的两个定理,要学会应用这两个定理去判别向量之间的关系.3.平面向量数量积的运算【平面向量数量积的运算】平面向量数量积运算的一般定理为①(±)2=2±2?+2.②(﹣)(+)=2﹣2.③?(?)≠(?)?,从这里可以看出它的运算法则和数的运算法则有些是相同的,有些不一样.【例题解析】例:由代数式的乘法法则类比推导向量的数量积的运算法则:①“mn=nm”类比得到“”②“(m+n)t=mt+nt”类比得到“()?=”;③“t≠0,mt=nt?m=n”类比得到“?”;④“|m?n|=|m|?|n|”类比得到“||=||?||”;⑤“(m?n)t=m(n?t)”类比得到“()?=”;⑥“”类比得到.以上的式子中,类比得到的结论正确的是①②.解:∵向量的数量积满足交换律,∴“mn=nm”类比得到“”,∵向量的数量积满足分配律,∴“(m+n)t=mt+nt”类比得到“()?=”,即②正确;∵向量的数量积不满足消元律,∴“t≠0,mt=nt?m=n”不能类比得到“?”,即③错误;∵||≠||?||,∴“|m?n|=|m|?|n|”不能类比得到“||=||?||”;即④错误;∵向量的数量积不满足结合律,∴“(m?n)t=m(n?t)”不能类比得到“()?=”,即⑤错误;∵向量的数量积不满足消元律,∴”不能类比得到,即⑥错误.故答案为:①②.向量的数量积满足交换律,由“mn=nm”类比得到“”;向量的数量积满足分配律,故“(m+n)t=mt+nt”类比得到“()?=”;向量的数量积不满足消元律,故“t≠0,mt=nt?m=n”不能类比得到“?”;||≠||?||,故“|m?n|=|m|?|n|”不能类比得到“||=||?||”;向量的数量积不满足结合律,故“(m?n)t=m (n?t)”不能类比得到“()?=”;向量的数量积不满足消元律,故”不能类比得到.【考点分析】本知识点应该所有考生都要掌握,这个知识点和三角函数联系比较多,也是一个常考点,题目相对来说也不难,所以是拿分的考点,希望大家都掌握.4.直线的一般式方程【直线的一般式方程】直线方程表示的是只有一个自变量,自变量的次数为一次,且因变量随着自变量的变化而变化.直线的一般方程的表达式是ay+bx+c=0.【知识点的认识】1.曲线的方程和方程的曲线在平面内建立直角坐标系以后,坐标平面内的动点都可以用有序实数对(x,y)表示,这就是动点的坐标.当点按某种规律运动形成曲线时,动点坐标(x,y)中的变量x、y存在着某种制约关系,这种制约关系反映到代数中,就是含有变量x、y的方程.一般地,在直角坐标系中,如果某曲线C(看做适合某种条件的点的集合或轨迹)上的点与一个二元方程f(x,y)=0的实数解建立了如下的关系:(1)曲线上点的坐标都是这个方程的解;(2)以这个方程的解为坐标的点都是曲线上的点.那么这个方程就叫做曲线的方程,这条曲线就叫做方程的曲线.2.求曲线方程的一般步骤(直接法)(1)建系设点:建立适当的直角坐标系,用(x,y)表示曲线上任一点M的坐标;(2)列式:写出适合条件p的点M的集合{M|p(M)};(3)代入:用坐标表示出条件p(M),列出方程f(x,y)=0;(4)化简:化方程f(x,y)=0为最简形式;(5)证明:证明以化简后的方程的解为坐标的点都是在曲线上的点【常用解法】(1)直接法:根据题目条件,直译为关于动点的几何关系,再利用解析几何有关公式(如两点间的距离公式、点到直线的距离公式、夹角公式等)进行整理、化简.这种求轨迹方程的过程不需要特殊的技巧.(2)定义法:若动点轨迹的条件符合某一基本轨迹的定义(如椭圆、双曲线、抛物线、圆等),可用定义直接探求.关键是条件的转化,即转化为某一基本轨迹的定义条件.(3)相关点法:用所求动点P的坐标(x,y)表示已知动点M的坐标(x0,y0),即得到x0=f(x,y),y0=g(x,y),再将x0,y0代入M满足的条件F(x0,y0)=0中,即得所求.一般地,定比分点问题、对称问题可用相关点法求解,相关点法的一般步骤是:设点→转换→代入→化简.(4)待定系数法(5)参数法(6)交轨法.6.直线与圆的位置关系【知识点的认识】1.直线与圆的位置关系2.判断直线与圆的位置关系的方法直线Ax+By+C=0与圆(x﹣a)2+(y﹣b)2=r2(r>0)的位置关系的判断方法:(1)几何方法:利用圆心到直线的d和半径r的关系判断.圆心到直线的距离d=①相交:d<r②相切:d=r③相离:d>r(2)代数方法:联立直线与圆的方程,转化为一元二次方程,用判别式△判断.由消元,得到一元二次方程的判别式△①相交:△>0②相切:△=0③相离:△<0.7.直线和圆的方程的应用【知识点的知识】1、直线方程的形式:2、圆的方程:(1)圆的标准方程:(x﹣a)2+(y﹣b)2=r2(r>0),其中圆心C(a,b),半径为r.特别地,当圆心为坐标原点时,半径为r的圆的方程为:x2+y2=r2.其中,圆心(a,b)是圆的定位条件,半径r是圆的定形条件.(2)圆的一般方程:x2+y2+Dx+Ey+F=0(D2+E2﹣4F>0)其中圆心(﹣,﹣),半径r=.8.抛物线的标准方程【知识点的认识】抛物线的标准方程的四种种形式:(1)y2=2px,焦点在x轴上,焦点坐标为F(,0),(p可为正负)(2)x2=2py,焦点在y轴上,焦点坐标为F(0,),(p可为正负)四种形式相同点:形状、大小相同;四种形式不同点:位置不同;焦点坐标不同.下面以两种形式做简单的介绍:标准方程y2=2px(p>0),焦点在x轴上x2=2py(p>0),焦点在y轴上图形顶点(0,0)(0,0)对称轴x轴焦点在x轴长上y轴焦点在y轴长上焦点(,0)(0,)焦距无无离心率e=1 e=1准线x=﹣y=﹣9.二阶矩阵【知识点的知识】1、矩阵由m×n个数a ij(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)排成的m行n列的数表称为m行n列矩阵,简称m×n矩阵.为表示这个数是一个整体,总是加一个括弧,并用大写黑体字母表示它,记作这m×n个数称为矩阵A的元素,简称为元,数a ij位于矩阵的第i行第j列,称为矩阵的(i,j)元.以数a ij为(i,j)元的矩阵可简记作(a ij)或(a ij)m×n.矩阵A也记作A m×n.注意:①矩阵的记号是在数表外加上括弧,与行列式的记号(在数表外加上双竖线)是不同的,这是两个不同的概念.②矩阵的行数和列数不一定相等.2.二阶矩阵由四个数a,b,c,d排成的正方形数表称为二阶矩阵,其中称为矩阵的元素,矩阵通常用大写字母A,B,C,…或(aij)表示(其中i,j分别为元素aij所在的行和列).2.矩阵的乘法行矩阵[a11 a12]与列矩阵的乘法规则为,二阶矩阵与列矩阵的乘法规则为=.矩阵乘法满足结合律,不满足交换律和消去律.10.绝对值不等式的解法【知识点的认识】绝对值不等式的解法1、绝对值不等式|x|>a与|x|<a的解集不等式a>0 a=0 a<0|x|<a {x|﹣a<x<a} ??|x|>a {x|x>a,或x<﹣a} {x|x≠0} R2、|ax+b|≤c(c>0)和|ax+b|≥c(c>0)型不等式的解法:(1)|ax+b|≤c?﹣c≤ax+b≤c;(2)|ax+b|≥c?ax+b≥c或ax+b≤﹣c;(3)|x﹣a|+|x﹣b|≥c(c>0)和|x﹣a|+|x﹣b|≤c(c>0)型不等式的解法:方法一:利用绝对值不等式的几何意义求解,体现了数形结合的思想.方法二:利用“零点分段法”求解,体现了分类讨论的思想;方法三:通过构造函数,利用函数的图象求解,体现了函数与方程的思想.【解题方法点拨】1、解绝对值不等式的基本方法:(1)利用绝对值的定义,通过分类讨论转化为解不含绝对值符号的普通不等式;(2)当不等式两端均为正号时,可通过两边平方的方法,转化为解不含绝对值符号的普通不等式;(3)利用绝对值的几何意义,数形结合求解.2.解绝对值不等式主要是通过同解变形去掉绝对值符号转化为一元一次和一元二次不等式(组)进行求解.含有多个绝对值符号的不等式,一般可用零点分段法求解,对于形如|x﹣a|+|x﹣b|>m或|x﹣a|+|x﹣b|<m (m为正常数),利用实数绝对值的几何意义求解较简便.3.不等式|x﹣a|+|x﹣b|≥c的解就是数轴上到A(a),B(b)两点的距离之和不小于c的点所对应的实数,只要在数轴上确定出具有上述特点的点的位置,就可以得出不等式的解.4.不等式|a|﹣|b|≤|a+b|≤|a|+|b|,右侧“=”成立的条件是ab≥0,左侧“=”成立的条件是ab≤0且|a|≥|b|;不等式|a|﹣|b|≤|a﹣b|≤|a|+|b|,右侧“=”成立的条件是ab≤0,左侧“=”成立的条件是ab≥0且|a|≥|b|.。