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1.设x、y为实数,集合A={(x,y)|y2-x-1=0},B={(x,y)|16x2+8x-2y+5=0},C={(x,y)|y=kx+b},问是否存在自然数k,b使(A∪B)∩C=∅?
解:由于抛物线y2-x-1=0和16x2+8x-2y+5=0在y轴上的截距分别为±1,,所以取b=2.
由无实数解,得1-<k<1+,从而k=1,
此时方程组无实数解.
故存在k=1,b=2满足(A∪B)∩C=∅.
2. 如图所示,在三棱锥PABC中,AB=AC,D为BC的中点,PO⊥平面ABC,垂足O落在线段AD上.已知BC=8,PO=4,AO=3,OD=2.
(1)证明:AP⊥BC;
(2)在线段AP上是否存在点M,使得二面角AMCB为直二面角?若存在,求出AM的长;若不存在,请说明理由.
解:(1)证明:如图所示,以O为原点,以射线OP为z轴的正半轴,射线OD为y轴的正半轴,以Ox⊥AD的直线为x轴的正半轴建立空间直角坐标系Oxyz.则O(0,0,0),A(0,-3,0),B(4,2,0),C(-4,2,0),P(0,0,4),=(0,3,4),=(-8,0,0),由此可得·=0,
所以⊥,即AP⊥BC.
(2)设=λ,λ≠1,则=λ(0,-3,-4),=+=+λ=(-4,-2,4)+λ(0,-3,-4)=(-4,-2-3λ,4-4λ),
=(-4,5,0).
设平面BMC的法向量n1=(x1,y1,z1),平面APC的法向量n2=(x2,y2,z2).
由,得,
即,可取n1=(0,1,).
由,
即,得,
可取n2=(5,4,-3).
由n1·n2=0,得4-3·=0,
解得λ=,由于||==5,故AM=3.
综上所述,存在点M,且AM=3,使得二面角AMCB为直二面角.
3.(2021·江苏盐城期中考试)设数列{an}的各项均为正实数,bn=log2an,若数列{bn}满足b2=0,bn+1=bn+log2p,其中p为正常数,且p≠1.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若p=2,设数列{cn}对任意的n∈N*,都有c1bn+c2bn-1+c3bn-2+…+cnb1=-2n成立,问数列{cn}是不是等比数列?若是,恳求出其通项公式;若不是,请说明理由.
解:(1)由于bn+1=bn+log2p,所以bn+1-bn=log2p,
所以数列{bn}是以log2p为公差的等差数列,
又b2=0,所以bn=b2+(n-2)(log2p)=log2pn-2,
故由bn=log2an,得an=2bn=2log2p=pn-2.
(2)由于p=2,由(1)得bn=n-2,
所以c1(n-2)+c2(n-3)+c3(n-4)+…+cn(-1)
=-2n,①
则c1(n-1)+c2(n-2)+c3(n-3)+…+cn+1(-1)
=-2(n+1),②
由②-①,得c1+c2+c3+…+cn-cn+1=-2,③
所以c1+c2+c3+…+cn+cn+1-cn+2=-2,④
再由④-③,得2cn+1=cn+2,即=2(n∈N*),
所以当n≥2时,数列{cn}为等比数列,
又由①式,可得c1=2,c2=4,则=2,
所以数列{cn}确定是等比数列,且cn=2n.
4.(2021·贵阳市适应性考试) 如图,等边三角形OAB的边长为8,且其三个顶点均在抛物线E:x2=2py(p>0)上.
(1)求抛物线E的方程;
(2)设动直线l与抛物线E相切于点P,与直线y=-1相交于点Q,以PQ为直径的圆是否恒过y轴上某定点M,若存在,求出M的坐标;若不存在,请说明理由.
解:(1)依题意|OB|=8,据对称性知∠BOy=30°.
设点B(x,y),则x=8×sin 30°=4,
y=8×cos 30°=12,
所以B(4,12)在抛物线上,
所以(4)2=2p×12,解得p=2,
抛物线E的方程为x2=4y.
(2)设点P(x0,y0)(x0≠0),由于y=x2,y′=x,
直线l的方程为y-y0=x0(x-x0),
即y=x0x-x.
由,得,所以Q(,-1).
设满足条件的定点M存在,坐标为M(0,y1),
所以=(x0,y0-y1),=(,-1-y1),
又由于·=0,
所以-y0-y0y1+y1+y=0,又y0=x(x0≠0),联立解得y1=1,
故以PQ为直径的圆过y轴上的定点M(0,1).
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