资源描述
河北省邯郸市2013届高三12月质量检测数学试卷(文科)
参考答案与试题解析
一、选择题(共12小题,每小题3分,满分36分)
1.(3分)(2012•邯郸模拟)已知全集U={x∈N+|﹣2<x≤7},集合M={2,4,6},P={3,4,5},那么集合CU(M∪P)是( )
A.
{﹣1,0,1,7}
B.
{1,7}
C.
{1,3,7}
D.
ϕ
考点:
交、并、补集的混合运算.
专题:
计算题.
分析:
根据两个集合的并集的定义求得M∪P,根据全集U,由补集的定义求得 CU(M∪P).
解答:
解:M∪P={2,4,6}∪{3,4,5}={2,3,4,5,6},
又全集U={x∈N+|﹣2<x≤7}={1,2,3,4,5,6,7},
∴CU(M∪P)={1,7},
故选B.
点评:
本题考查集合的表示方法、集合的补集,两个集合的并集的定义和求法,求出M∪P是解题的关键.
2.(3分)(2012•邯郸模拟)复数的共轭复数是( )
A.
B.
C.
3+4i
D.
3﹣4i
考点:
复数代数形式的混合运算.
专题:
计算题.
分析:
先求出复数的最简形式,格局复数的共轭复数的定义求出其共轭复数.
解答:
解:复数===﹣i,
∴复数的共轭复数是+i,
故选 A.
点评:
本题考查两个复数代数形式的乘除法,两个复数相除,分子和分母同时除以分母的共轭复数,化简到最简形式后,
再求出其共轭复数.
3.(3分)(2013•太原一模)下列有关命题的说法正确的是( )
A.
命题“若x2=1,则x=1”的否命题为:“若x2=1,则x≠1”
B.
“x=﹣1”是“x2﹣5x﹣6=0”的必要不充分条件
C.
命题“∃x∈R,使得x2+x+1<0”的否定是:“∀x∈R,均有x2+x+1<0”
D.
命题“若x=y,则sinx=siny”的逆否命题为真命题
考点:
命题的否定;必要条件、充分条件与充要条件的判断.
分析:
对于A:因为否命题是条件和结果都做否定,即“若x2≠1,则x≠1”,故错误.
对于B:因为x=﹣1⇒x2﹣5x﹣6=0,应为充分条件,故错误.
对于C:因为命题的否定形式只否定结果,应为∀x∈R,均有x2+x+1≥0.故错误.由排除法即可得到答案.
解答:
解:对于A:命题“若x2=1,则x=1”的否命题为:“若x2=1,则x≠1”.因为否命题应为“若x2≠1,则x≠1”,故错误.
对于B:“x=﹣1”是“x2﹣5x﹣6=0”的必要不充分条件.因为x=﹣1⇒x2﹣5x﹣6=0,应为充分条件,故错误.
对于C:命题“∃x∈R,使得x2+x+1<0”的否定是:“∀x∈R,均有x2+x+1<0”.
因为命题的否定应为∀x∈R,均有x2+x+1≥0.故错误.
由排除法得到D正确.
故答案选择D.
点评:
此题主要考查命题的否定形式,以及必要条件、充分条件与充要条件的判断,对于命题的否命题和否定形式要注意区分,是易错点.
4.(3分)(2009•浙江)某程序框图如图所示,该程序运行后输出的k的值是( )
A.
4
B.
5
C.
6
D.
7
考点:
程序框图.
分析:
根据流程图所示的顺序,逐框分析程序中各变量、各语句的作用可知:该程序的作用是计算满足S=≥100的最小项数
解答:
解:根据流程图所示的顺序,程序的运行过程中各变量值变化如下表:
是否继续循环 S K
循环前/0 0
第一圈 是 1 1
第二圈 是 3 2
第三圈 是 11 3
第四圈 是 2059 4
第五圈 否
∴最终输出结果k=4
故答案为A
点评:
根据流程图(或伪代码)写程序的运行结果,是算法这一模块最重要的题型,其处理方法是::①分析流程图(或伪代码),从流程图(或伪代码)中既要分析出计算的类型,又要分析出参与计算的数据(如果参与运算的数据比较多,也可使用表格对数据进行分析管理)⇒②建立数学模型,根据第一步分析的结果,选择恰当的数学模型③解模.
5.(3分)(2012•邯郸模拟)已知直线l⊥平面α,直线m⊂平面β,有下面四个命题:
(1)α∥β⇒l⊥m,(2)α⊥β⇒l∥m,
(3)l∥m⇒α⊥β,(4)l⊥m⇒α∥β,
其中正确命题是( )
A.
(1)与(2)
B.
(1)与(3)
C.
(2)与(4)
D.
(3)与(4)
考点:
空间中直线与平面之间的位置关系.
专题:
综合题.
分析:
根据已知直线l⊥平面α,直线m⊂平面β,结合α∥β结合线面垂直的定义及判定,易判断(1)的真假;结合α⊥β,结合空间直线与直线关系的定义,我们易判断(2)的对错;结合l∥m,根据线面垂直的判定方法及面面平行的判定定理,易判断(3)的正误;再根据l⊥m结合空间两个平面之间的位置关系,易得到(4)的真假,进而得到答案.
解答:
解:∵直线l⊥平面α,α∥β,∴l⊥平面β,又∵直线m⊂平面β,∴l⊥m,故(1)正确;
∵直线l⊥平面α,α⊥β,∴l∥平面β,或l⊂平面β,又∵直线m⊂平面β,∴l与m可能平行也可能相交,还可以异面,故(2)错误;
∵直线l⊥平面α,l∥m,∴m⊥α,∵直线m⊂平面β,∴α⊥β,故(3)正确;
∵直线l⊥平面α,l⊥m,∴m∥α或m⊂α,又∵直线m⊂平面β,则α与β可能平行也可能相交,故(4)错误;
故选B.
点评:
本题考查的知识点是空间中直线与平面之间的位置关系,其中熟练掌握空间中直线与平面位置关系的判定及性质定理,建立良好的空间想像能力是解答本题的关键.
6.(3分)(2013•自贡一模)要得到函数的图象,可以将函数y=3sin2x的图象( )
A.
沿x轴向左平移单位
B.
沿x轴向右平移单位
C.
沿x轴向左平移单位
D.
沿x轴向右平移单位
考点:
函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换.
专题:
计算题.
分析:
利用三角函数的恒等变换化简函数y 的解析式为3sin[2(x+)],将函数y=3sin2x的图象沿x轴向左平移单位可得 y=3sin[2(x+)]的图象.
解答:
解:∵函数=3sin[﹣2x+]=3sin(﹣2x)
=﹣3sin(2x﹣)=3sin(2x﹣+π)=3sin(2x+)=3sin[2(x+)],
将函数y=3sin2x的图象沿x轴向左平移单位可得 y=3sin[2(x+]的图象,
故选A.
点评:
本题主要考查三角函数的恒等变换以及函数y=Asin(ωx+∅)的图象变换,属于中档题.
7.(3分)(2012•邯郸模拟)若x,y满足约束条件 ,则z=x+y的最小值是( )
A.
﹣3
B.
0
C.
D.
3
考点:
简单线性规划.
专题:
不等式的解法及应用.
分析:
作出不等式组表示的平面区域,由z=x+y可得y=﹣x+z,则z表示直线y=﹣x+z在y轴上的截距,截距越小,z越小,结合图象可求z的最小值
解答:
解:作出不等式组表示的平面区域,如图所示的阴影部分
由z=x+y可得y=﹣x+z,则z表示直线y=﹣x+z在y轴上的截距,截距越小,z越小
由题意可得,当y=﹣x+z经过点A时,z最小
由可得B(0,),此时Z=.
故选C.
点评:
本题主要考查了线性目标函数在线性约束条件 下的最值的求解,解题的关键是明确z的几何意义.
8.(3分)(2009•辽宁)已知圆C与直线x﹣y=0及x﹣y﹣4=0都相切,圆心在直线x+y=0上,则圆C的方程为( )
A.
(x+1)2+(y﹣1)2=2
B.
(x﹣1)2+(y+1)2=2
C.
(x﹣1)2+(y﹣1)2=2
D.
(x+1)2+(y+1)2=2
考点:
圆的标准方程.
分析:
圆心在直线x+y=0上,排除C、D,再验证圆C与直线x﹣y=0及x﹣y﹣4=0都相切,就是圆心到直线等距离,即可.
解答:
解:圆心在x+y=0上,圆心的纵横坐标值相反,显然能排除C、D;
验证:A中圆心(﹣1,1)到两直线x﹣y=0的距离是;
圆心(﹣1,1)到直线x﹣y﹣4=0的距离是.故A错误.
故选B.
点评:
一般情况下:求圆C的方程,就是求圆心、求半径.本题是选择题,所以方法灵活多变,值得探究.
9.(3分)(2012•邯郸模拟)已知函数f(x)=|log2x|,正实数m,n满足m<n,且f(m)=f(n),若f(x)在区间[m2,n]上的最大值为2,则m、n的值分别为( )
A.
B.
C.
D.
考点:
对数函数的单调性与特殊点.
专题:
计算题;分类讨论.
分析:
利用函数的单调性可得∴||=2,或 log2n=2,当||=2时,n=,n=2,m=,经检验满足条件,
当 log2n=2时,n=4,m=,经检验不满足条件.
解答:
解:由题意得﹣log2m=log2n,=n,函数f(x)=|log2x|在(0,1)上是减函数,在(1,+∞)上是增函数,
∴||=2,或 log2n=2.
∴当||=2时,n=,n=2,m=.此时,f(x)在区间[m2,n]上的最大值为2,满足条件.
当 log2n=2时,n=4,m=,此时,f(x)在区间[m2,n]上的最大值为||=4,不满足条件.
综上,n=2,m=.
故选 C.
点评:
本题考查函数的单调性和特殊点,函数的最值的求法,体现了分类讨论的数学思想.
10.(3分)(2009•辽宁)ABCD为长方形,AB=2,BC=1,O为AB的中点,在长方形ABCD内随机取一点,取到的点到O的距离大于1的概率为( )
A.
B.
C.
D.
考点:
几何概型.
专题:
计算题.
分析:
本题考查的知识点是几何概型的意义,关键是要找出点到O的距离大于1的点对应的图形的面积,并将其和长方形面积一齐代入几何概型计算公式进行求解.
解答:
解:已知如图所示:
长方形面积为2,
以O为圆心,1为半径作圆,
在矩形内部的部分(半圆)面积为
因此取到的点到O的距离大于1的概率P==1﹣
故选B.
点评:
几何概型的概率估算公式中的“几何度量”,可以为线段长度、面积、体积等,而且这个“几何度量”只与“大小”有关,而与形状和位置无关.解决的步骤均为:求出满足条件A的基本事件对应的“几何度量”N(A),再求出总的基本事件对应的“几何度量”N,最后根据P=求解.
11.(3分)(2012•邯郸模拟)一个几何体的三视图如图所示,其中正视图是一个正三角形,则这个几何体( )
A.
外接球的半径为
B.
体积为
C.
表面积为
D.
外接球的表面积为
考点:
由三视图求面积、体积.
专题:
计算题.
分析:
确定直观图的形状,计算外接球的半径,即可得到结论.
解答:
解:由三视图可知,这是侧面ACD⊥ABC,高DE=的三棱锥,AC=2,EB=1,
所以三棱锥的体积为××2×=,
设外接球的圆心为0,半径为x,则OE=﹣x,
在直角三角形OEC中,OE2+CE2=OC2,即(﹣x)2+1=x2,解得半径x=,
所以外接球的表面积为4πx2=4π×=,
所以A,B,C都不正确,
故选D.
点评:
本题考查三视图,考查直观图,确定直观图的形状,计算外接球的半径是关键
12.(3分)(2012•邯郸模拟)已知奇函数f(x)满足f(﹣1)=f(3)=0,在区间[﹣2,0]上是减函数,在区间[2,+∞)是增函数,函数F(x)=,则{x|F(x)>0}=( )
A.
{x|x<﹣3,或0<x<2,或x>3}
B.
{x|x<﹣3,或﹣1<x<0,或0<x<1,或x>3}
C.
{x|﹣3<x<﹣1,或1<x<3}
D.
{x|x<﹣3,或0<x<1,或1<x<2,或2<x<3}
考点:
奇偶性与单调性的综合.
专题:
综合题;函数的性质及应用.
分析:
根据奇函数f(x)满足f(﹣1)=f(3)=0,在区间[﹣2,0]上是减函数,在区间[2,+∞)是增函数,可得﹣3<x<﹣1或0<x<1,或x>3时,f(x)>0;x<﹣3或﹣1<x<0或1<x<3时,f(x)<0,再将不等式等价变形,即可得到结论.
解答:
解:∵奇函数f(x)满足f(﹣1)=f(3)=0,在区间[﹣2,0]上是减函数,在区间[2,+∞)是增函数,
∴﹣3<x<﹣1或0<x<1,或x>3时,f(x)>0;x<﹣3或﹣1<x<0或1<x<3时,f(x)<0
∵函数F(x)=,∴x>0且﹣f(x)>0,或x<0且xf(﹣x)>0时,F(x)>0
∴x>0且f(x)<0,或x<0且f(x)>0时,F(x)>0
∴﹣3<x<﹣1或1<x<3
故选C.
点评:
本题考查函数单调性与奇偶性的结合,考查学生分析解决问题的能力,考查学生的计算能力,属于中档题.
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分.将答案填在答题卡相应的位置上)
13.(5分)(2012•邯郸模拟)若抛物线y2=2px的焦点与双曲线的右焦点重合,则p的值为
6 .
考点:
圆锥曲线的共同特征.
专题:
计算题.
分析:
先根据双曲线的方程求得其右焦点的坐标,进而根据抛物线的性质求得q.
解答:
解:双曲线的a=,b=
∴c==3
∴右焦点F(3,0)
∴抛物线y2=2px的焦点(3,0),
∴.
故答案为:6
点评:
本题主要考查了圆锥曲线的共同特征.考查了考生对双曲线和抛物线简单性质的应用.
14.(5分)(2012•邯郸模拟)设Sn为等比数列{an} 的前n项和,已知3S3=a4﹣2,3S2=a3﹣2,则公比q= 4 .
考点:
等比数列的前n项和;等比数列的通项公式.
专题:
计算题.
分析:
由于{an} 为等比数列,由可求得q.
解答:
解:∵{an} 为等比数列,Sn为其前n项和,公比为q,
又
∴①﹣②得:3a3=a4﹣a3=a3(q﹣1),
∵a3≠0,
∴q﹣1=3,q=4.
故答案为:4.
点评:
本题考查等比数列的通项公式与前n项和公式,着重考查公式的应用与解方程的能力,属于基础题.
15.(5分)(2012•邯郸模拟)在△ABC中,AC边上的高为BD,垂足为D,且||=,则•= ﹣3 .
考点:
平面向量数量积的运算.
专题:
计算题;平面向量及应用.
分析:
因为 BD 是 AC 边上的高,所以 BD丄AC,=0,由||=,•=•(+),能求出•.
解答:
解:∵BD是AC边上的高,∴BD丄AC,
∴=0,
∵||=,
∴•=•(+)=•+•=0﹣2=﹣3.
故答案为:﹣3.
点评:
本题考查平面向量的数量积的运算,是基础题.解题时要认真审题,仔细解答,注意向量垂直的合理运用.
16.(5分)(2012•北京)已知f(x)=m(x﹣2m)(x+m+3),g(x)=2x﹣2.若∀x∈R,f(x)<0或g(x)<0,则m的取值范围是 (﹣4,0) .
考点:
复合命题的真假.
专题:
计算题;压轴题.
分析:
由于g(x)=2x﹣2≥0时,x≥1,根据题意有f(x)=m(x﹣2m)(x+m+3)<0在x>1时成立,根据二次函数的性质可求
解答:
解:∵g(x)=2x﹣2,当x≥1时,g(x)≥0,
又∵∀x∈R,f(x)<0或g(x)<0
∴此时f(x)=m(x﹣2m)(x+m+3)<0在x≥1时恒成立
则由二次函数的性质可知开口只能向下,且二次函数与x轴交点都在(1,0)的左面
则
∴﹣4<m<0
故答案为:(﹣4,0)
点评:
本题主要考查了全称命题与特称命题的成立,指数函数与二次函数性质的应用是解答本题的关键
三、解答题(本大题共6小题,共70分)
17.(19分)(2012•邯郸模拟)已知函数].
(Ⅰ)求函数f(x)的最小值和最小正周期;
(Ⅱ)设△ABC的内角A、B、C的对边分别为a、b、c且,角C满足f(C)=0,若sinB=2sinA,求a、b的值.
考点:
解三角形;三角函数中的恒等变换应用.
专题:
计算题;三角函数的图像与性质;解三角形.
分析:
(Ⅰ)先化简函数f(x),再求函数的最小值和最小正周期;
(Ⅱ)先求C,再利用余弦定理、正弦定理,建立方程,即可求a、b的值.
解答:
解:(Ⅰ)=sinxcosx﹣cos2x﹣=﹣1
=﹣1
∴f(x)的最小值是﹣2,最小正周期为T==π;
(Ⅱ)f(C)=﹣1=0,则=1
∵0<C<π,∴C=
∵sinB=2sinA,∴由正弦定理可得b=2a①
∵,∴由余弦定理可得c2=a2+b2﹣ab=3②
由①②可得a=1,b=2.
点评:
本题考查三角函数的化简,三角函数的性质,考查余弦定理、正弦定理的运用,属于中档题.
18.(17分)(2012•邯郸模拟)已知等差数列{an}满足:a2+a4=14,a6=13,{an}的前n项和为Sn.
(Ⅰ)求an及Sn;
(Ⅱ)令(n∈N+),数列{bn}的前n项和为Tn,求证:.
考点:
数列与不等式的综合;等差数列的前n项和.
专题:
综合题;等差数列与等比数列.
分析:
(I)设首项为a1,公差为d,根据a2+a4=14,a6=13,求出首项与公差,即可求an及Sn;
(Ⅱ)确定数列的通项,利用裂项法求出数列的和,即可证得结论.
解答:
(I)解:设首项为a1,公差为d,则
∵a2+a4=14,a6=13,∴
∴a1=3,d=2
∴an=3+2(n﹣1)=2n+1,Sn=3n+=n2+2n;
(Ⅱ)证明:=)
∴Tn=1﹣++…+)=<
∵Tn单调递增,∴Tn≥T1=
∴.
点评:
本题考查等差数列的通项与求和,考查裂项法的运用,考查学生分析解决问题的能力,属于中档题.
19.(12分)(2012•邯郸模拟)如图,已知多面体ABCDE中,DE⊥平面DBC,DE∥AB,BD=CD=BC=AB=2,F为BC的中点.
(Ⅰ)求证:DF⊥平面ABC;
(Ⅱ)求点D到平面EBC的距离的取值范围.
考点:
点、线、面间的距离计算;直线与平面垂直的判定.
专题:
综合题;空间位置关系与距离.
分析:
(Ⅰ)利用线面垂直的性质,得到线线垂直,再利用线面垂直的判定,可得DF⊥平面ABC;
(Ⅱ)证明平面DEF⊥平面EBC,连接EF,过D作DH⊥EF,垂足为H,可得线段DH的长即为点D到平面EBC的距离,表示出DH,即可确定其范围.
解答:
(Ⅰ)证明:∵DE⊥平面DBC,DE∥AB,∴AB⊥平面DBC,
∵DF⊂平面DBC,∴AB⊥DF
∵BD=CD=BC=2,F为BC的中点
∴DF⊥BC
又∵AB∩BC=B
∴DF⊥平面ABC;
(Ⅱ)解:设DE=x,连接BE,则x>0
∵DE⊥平面DBC,BC⊂平面DBC,∴DE⊥BC
∵DF⊥BC,DE∩DF=D
∴BC⊥平面DEF
∵BC⊂平面ABC
∴平面DEF⊥平面EBC
连接EF,过D作DH⊥EF,垂足为H,
则DH⊥平面EBC,线段DH的长即为点D到平面EBC的距离
在直角△DEF中,DE=x,DF==,∴EF=
∴DH==∈(0,).
点评:
本题考查线面垂直的性质与判定,考查点面距离的计算,属于中档题.
20.(12分)(2012•邯郸模拟)某单位开展岗前培训.期间,甲、乙2人参加了5次考试,成绩统计如下:
第一次
第二次
第三次
第四次
第五次
甲的成绩
82
82
79
95
87
乙的成绩
95
75
80
90
85
(Ⅰ)根据有关统计知识,回答问题:若从甲、乙2人中选出1人上岗,你认为选谁合适,请说明理由;
(Ⅱ)根据有关概率知识,解答以下问题:
①从甲、乙2人的成绩中各随机抽取一个,设抽到甲的成绩为x,抽到乙的成绩为y.用A表示满足条件|x﹣y|≤2的事件,求事件A的概率;
②若一次考试两人成绩之差的绝对值不超过3分,则称该次考试两人“水平相当”.由上述5次成绩统计,任意抽查两次考试,求至少有一次考试两人“水平相当”的概率.
考点:
列举法计算基本事件数及事件发生的概率;众数、中位数、平均数.
专题:
概率与统计.
分析:
(Ⅰ)先求出甲和乙的平均成绩相同,再求出甲和乙的成绩的方差,方差较小的发挥比较稳定,应该派他去.
(Ⅱ)①设抽到甲的成绩为x,抽到乙的成绩为y,则所有的(x,y)共有5×5=25个,用列举法求得满足条件|x﹣y|≤2的有5个,由此求得所求事件的概率.
②从5此考试的成绩中,任意取出2此,所有的基本事件有 =10个,用列举法求得满足条件至少有一次考试两人“水平相当”的有7个,由此求得所求事件的概率.
解答:
解:(Ⅰ)甲的平均成绩为 ==85,乙的平均成绩为==85,
故甲乙二人的平均水平一样.
甲的成绩的方差为 ==31,乙的成绩的方差为 ==50,∴<,故应派甲合适.
(Ⅱ)①从甲、乙2人的成绩中各随机抽取一个,设抽到甲的成绩为x,抽到乙的成绩为y,则所有的(x,y)共有5×5=25个,
其中,满足条件|x﹣y|≤2的有(82,80)、(82,80)、(79,80)、(95,95)、(87,85),共有5个,
故所求事件的概率等于 =.
②从5此考试的成绩中,任意取出2此,所有的基本事件有 =10个,
其中,满足至少有一次考试两人“水平相当”的有7个:(79,80)和(87,85)、(79,80)和(82,95)、(79,80)和(87,75)、
(79,80)和(95,90)、(87,85)和(82,95)、(87,85)和(82,75)、(87,85)和(95,90),共有7个,
故所求事件的概率等于 .
点评:
本题考查古典概型及其概率计算公式的应用,应用列举法来解题是这一部分的最主要思想,平均数和方差的应用,属于基础题.
21.(16分)(2012•邯郸模拟)已知函数f(x)=ax3+bx2+cx在点x0处取得极小值﹣4,若f′(x)>0的x的取值范围为(1,3).
(Ⅰ)求f(x)的解析式及f(x)的极大值;
(Ⅱ)设g(x)=6(2﹣m)x,当x∈[2,3]时,函数y=f′(x)的图象恒在y=g(x)的图象的下方,求m的取值范围.
考点:
导数在最大值、最小值问题中的应用;函数在某点取得极值的条件.
专题:
综合题;导数的综合应用.
分析:
(Ⅰ)导数f′(x)>0的x的取值范围(1,3)得到1和3分别为函数的极小值和极大值点即f′(1)=0且f′(3)=0,且有f(1)=﹣4,三者联立即可求出a、b和c的值,得到f(x)的解析式,从而可得f(x)的极大值;
(Ⅱ)当x∈[2,3]时,函数y=f′(x)的图象恒在y=g(x)的图象的下方,等价于﹣3x2+12x﹣9<6(2﹣m)x,分离参数,再求最值,即可求m的取值范围.
解答:
解:(Ⅰ)求导函数可得f′(x)=3ax2+2bx+c,依题意有a>0,且1,3分别为f(x)的极小值,极大值点,
∴f′(1)=0,f′(3)=0,f(1)=﹣4
∴,解得a=﹣1,b=6,c=﹣9,
∴f(x)=﹣x3+6x2﹣9x,
∴f(x)的极大值为f(3)=0;
(Ⅱ)∵当x∈[2,3]时,函数y=f′(x)的图象恒在y=g(x)的图象的下方,
∴﹣3x2+12x﹣9<6(2﹣m)x,
∴6(2﹣m)>﹣3()+12,
设y=,则y′=,∴y=在[2,3]上是增函数,∴≥
∴﹣3()+12≤
∴6(2﹣m)>
∴m<.
点评:
本题考查导数知识的运用,考查函数的极值,考查恒成立问题,正确分离参数求最值是关键.
22.(18分)(2012•邯郸模拟)已知两定点E(﹣2,0),F(2,0),动点P满足,由点P向x轴作垂线段PQ,垂足为Q,点M满足,点M的轨迹为C.
(Ⅰ)求曲线C的方程;
(Ⅱ)过点D(0,﹣2)作直线l与曲线C交于A、B两点,点N满足(O为原点),求四边形OANB面积的最大值,并求此时的直线l的方程.
考点:
圆锥曲线的综合.
专题:
综合题;向量与圆锥曲线.
分析:
(Ⅰ)先求出点P的轨迹方程,再利用PM⊥x轴,点M满足,确定P,M坐标之间的关系,即可求曲线C的方程;
(Ⅱ)求得四边形OANB为平行四边形,则SOANB=2S△OAB,表示出面积,利用基本不等式,即可求得最大值,从而可得直线l的方程.
解答:
解:(Ⅰ)∵动点P满足,∴点P的轨迹是以EF为直径的圆
∵E(﹣2,0),F(2,0),
∴点P的轨迹方程x2+y2=4
设M(x,y)是曲线C上任一点,∵PM⊥x轴,点M满足,
∴P(x,2y)
∵点P的轨迹方程x2+y2=4
∴x2+4y2=4
∴求曲线C的方程是;
(Ⅱ)∵,∴四边形OANB为平行四边形
当直线l的斜率不存在时,不符合题意;
当直线l的斜率存在时,设l:y=kx﹣2,l与椭圆交于A(x1,y1),B(x2,y2)
直线方程代入椭圆方程,可得(1+4k2)x2﹣16kx+12=0
∴x1+x2=,
由△=256k2﹣48(1+4k2)>0,可得或
∵|x1﹣x2|=|x1﹣x2|
∴SOANB=2S△OAB=2|x1﹣x2|==8
令k2=t,则,当t>,即4t﹣3>0时,由基本不等式,可得≥13,当且仅当,即t=时,取等号,此时满足△>0
∴t=时,取得最小值
∴k=时,四边形OANB面积的最大值为
所求直线l的方程为和.
点评:
本题考查轨迹方程,考查代入法的运用,考查直线与椭圆的位置关系,考查学生分析解决问题的能力,属于中档题.
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