1.设 f(x 2 +1)=log a (4-x 4 ) (a>1) , 则 f(x)的值域是_______________。 2.设实数 x、y 满足 x 2 +2xy-1=0,则 x+y 的取值范围是___________。 3.方程
1 ? 3? x =3 的解是_______________。 1 ? 3x
4.不等式 log 2 (2 x -1) ·log 2 (2 x ?1 -2)〈2 的解集是_______________。 【简解】1 小题:设 x 2 +1=t (t≥1),则 f(t)=log a [-(t-1) 2 +4],所以 值域为(-∞,log a 4]; 2 小题:设 x+y=k,则 x 2 -2kx+1=0, △=4k 2 -4≥0,所以 k≥1 或 k≤ -1;
1 3 小题:设 3 x =y,则 3y 2 +2y-1=0,解得 y= ,所以 x=-1; 3
4 小题:设 log 2 (2 x - 1) = y ,则 y(y + 1)<2 ,解得- 2<y<1 ,所以 x ∈
5 ,log 2 3)。 4 Ⅱ、示范性题组:
(log 2
例 1. 设 对 所 于 有 实 数 x , 不 等 式 x 2 log 2
(a ? 1)2 >0 恒成立,求 a 的取值范围。 4a 2
4( a ? 1) 2a + 2x log 2 + a a ?1
log 2
4( a ? 1) 2a ( a ? 1) 2 【分析】不等式中 log 2 、 log 2 、log 2 三项有何联系? a a ?1 4a 2
进行对数式的有关变形后不难发现,再实施换元法。 【解】 设 log 2
4( a ? 1) 8( a ? 1) 2a a ?1 =t, 则 log 2 =log 2 =3+log 2 =3 a a ?1 2a 2a
-log 2
2a a ?1 (a ? 1)2 =3-t,log 2 =2log 2 =-2t, 2 a ?1 2a 4a
代入后原不等式简化为(3-t)x 2 +2tx-2t>0,它对一切实数 x 恒成立,所以:
?3 ? t ? 0 ?t ? 3 ,解得 ? ? 2 ?t ? 0或t ? 6 ?? ? 4t ? 8t (3 ? t ) ? 0
∴ t<0 即 log 2
2a <0 a ?1
0<
2a <1,解得 0<a<1。 a ?1 【注】应用局部换元法,起到了化繁为简、化难为易的作用。为什么会想到
换元及如何设元,关键是发现已知不等式中 log 2
4( a ? 1) 2a 、 log 2 、 a a ?1
log 2
(a ? 1)2 三项之间的联系。 在解决不等式恒成立问题时, 使用了 “判别式法” 。 4a 2
另外,本题还要求对数运算十分熟练。一般地,解指数与对数的不等式、方程, 有可能使用局部换元法, 换元时也可能要对所给的已知条件进行适当变形,发现 它们的联系而实施换元,这是我们思考解法时要注意的一点。 Ⅲ、巩固性题组: 1. 已知 f(x 3 )=lgx A. 2lg2 (x>0),则 f(4)的值为_____。 B.
1 lg2 3
C.
2 lg2 3
D.
2 3
lg4
2. 函数 y=(x+1) 4 +2 的单调增区间是______。 A. [-2,+∞) B. [-1,+∞) D. (-∞,+∞) C. (-∞,-1]
3. 已知 x 2 +4y 2 =4x,则 x+y 的范围是_________________。 4. 已知 a≥0,b≥0,a+b=1,则 5. 不等式
x >ax+
a?
1 2
+
b?
1 2
的范围是____________。
3 的解集是(4,b),则 2
a=________,b=_______。
6. 函数 y=2x+
x ? 1 的值域是________________。
已知 f(x)=-x +cx,f(2)=-14,f(4)=-252,求 y=log 上的单调性。
n
2 2
2 f(x)的定义域,判定在( 2 ,1)
3
【分析】 要判断函数的单调性,必须首先确定 n 与 c 的值求出函数的解析式, 再利用函数的单调性定义判断。
n ? ? f ( 2) ? ?2 ? 2c ? ?14 【解】 ? n ? ? f ( 4) ? ?4 ? 4c ? ?252
?n ? 4 解得: ? ?c ? 1
∴ f(x)=-x 4 +x
3
解 f(x)>0 得:0<x<1
4
设
2 <x 1 <x 2 <1 , 则 f(x 1 ) - f(x 2 ) = - x 1 2
+x 1 - ( -x
4
2
+x 2 )
=(x 1 -x 2 )[1-(x 1 +x 2 )( x 1 2 +x 2 2 )],
∵ x 1 +x 2 > 2 , x 1 +x 2
3
2
2
4 > 2
3
3
3
∴ (x 1 +x 2 )( x 1 +x 2 )〉 2 ×
2 ,1)上是减函数 2
3
2
2
3
4 =1 2
∴ f(x 1 )-f(x 2 )>0 即 f(x)在( ∵
2 <1 2
∴ y=log
f(x) 在( 2
2
2 ,1)上是增函数。 2
【注】关于函数的性质:奇偶性、单调性、 周期性的判断, 一般都是直接应用定义解题。 本 题还在求 n、c 的过程中,运用了待定系数法和 换元法。 例 2. 若下列方程: x 2 +4ax-4a+3=0, x 2 +(a-1)x+a 2 =0, x 2 +2ax-2a=0 至少有一个方程有实根。试求实数 a 的取 值范围。 【分析】 三个方程至少有一个方程有实根的反面情况仅有一种:三个方程均 没有实根。 先求出反面情况时 a 的范围, 再所得范围的补集就是正面情况的答案。 【解】 设三个方程均无实根,则有:
1 ? 3 ? ?a? ? 2 2 ?△ 1 ? 16a 2 ? 4( ?4a ? 3) ? 0 ? ? 3 1 ? 2 2 ,解得 ?a ? ?1或a ? ,即- <a<-1。 ?△ 2 ? ( a ? 1) ? 4a ? 0 2 3 ? ? 2 △ ? 4 a ? 4 ( ? 2 a ) ? 0 ? 2 ?? 2 ? a ? 0 ? ?
3 时,三个方程至少有一个方程有实根。 2 【注】“至少”、“至多”问题经常从反面考虑,有可能使情况变得简单。 本题还用到了“判别式法”、“补集法”(全集 R),也可以从正面直接求解, 即分别求出三个方程有实根时(△≥0)a 的取值范围,再将三个范围并起来, 即求集合的并集。两种解法,要求对不等式解集的交、并、补概念和运算理解透 彻。
所以当 a≥-1 或 a≤-
17、(本小题满分 10 分)设 求 a 的值。 解:
A ? ??4, 2a ? 1, a 2 ?, B ? ?a ? 5,1 ? a,9 ?
,已知
A B ? ?9?
,
A B ? ?9? ,?9 ? A且9 ? B
2
----------------------------------1 分 ---------------------4 分
有 2a ? 1 ? 9 或 a ? 9 ,解得: a ? 5, 或a ? ?3
A ? ??4,9,25?, B ? ?0, ?4,9? 当 a ? 5 时, ,
则有
A B ? ??4,9?
,与题意不相符,? a ? 5 舍去。
-----------6 分
A ? ??4,9,5?, a ? 5 ? 1 ? a ? ?2 当 a ? 3 时, ,
则与 B 中有 3 个元素不相符,? a ? 3 舍去。 当 a ? ?3 时, ------------------8 分
A ? ??4, ?7,9?, B ? ??8,4,9?
,
A B ? ?9? ? a ? 3 ------10 分
18、(本小题满分 10 分)判断并证明
f ? x? ?
x2 x 2 ? 1 在 ? 0, ?? ? 的单调性。
x2 f ? x? ? 2 x ? 1 在 ? 0, ?? ? 的单调递增。--------------------------2 分 解:判断:
证明:设
x1 ? x2 ? 0 ,则有
f ? x1 ? ?
x12 x22 , f x ? ? ? 2 x12 ? 1 x22 ? 1 ----------------3 分
x12 ? ? x2 2 ? 1? ? x2 2 ? ? x12 ? 1? x12 x2 2 f ? x1 ? ? f ? x2 ? ? 2 ? ? x1 ? 1 x2 2 ? 1 ? x12 ? 1? ? ? x22 ? 1?
?
--------5 分
? x ? x ? ? ? x1 ? x2 ? x12 ? x2 2 ? 12 2 2 2 ? x1 ? 1? ? ? x2 ? 1? ? x1 ? 1? ? ? x22 ? 1?
-------------7 分
x1 ? x2 ? 0 ,? x1 ? x2 ? 0, x1 ? x2 ? 0 ,又 x12 ? 1 ? 0, x22 ? 1 ? 0 -----10 分
?
? x1 ? x2 ? ? ? x1 ? x2 ? ? 0
?x
2
1
? 1? ? ? x2 2 ? 1?
,即
f ? x1 ? ? f ? x2 ? ? 0
故
f ? x? ?
x2 x 2 ? 1 在 ? 0, ?? ? 的单调递增。
1? x 1 ? x 的定义域和奇偶性。
y ? lg
19、(本小题满分 12 分)研究函数
1? x ?0 解:(1) 依题意有: 1 ? x ,----------------------------------------2 分
解得: ?1 ? x ? 1 -----------------------------------------4 分
y ? lg
所以,函数 (2) 设
1? x 1 ? x 的定义域为 ? ?1,1?
,则
x ? ? ?1,1?
?x ? ? ?1,1?
有:
f ? ? x ? ? lg
?1
1? x 1? x
-------------------------------------6 分
1? x ? 1? x ? ? lg ? ? ? ? lg 1? x ? 1? x ?
? ? f ? x?
------------------------------------------10 分
y ? lg
所以函数
1? x 1 ? x 为奇函数
--------------------------------12 分
? a ?b ? ? ?a b a 20、(本小题满分 12 分)已知: a ? 0, b ? 0 ,且 a ? b ,求证: ? b ?
b a a 证明:由 a ? b 知: b ? a
a
a ?b b
。
b
----------------------------------------4 分
? a ?b a b ? ? ? a ?b? bb 则左边=
a
a
a
-----------------------------------------6 分
?
ab ? b ?b a a ? ? ? ?
a ?1
a
---------------------------------------- 10 分
a ?b b
? ab ? a
? 右边
-------------------------------------12 分
21、(本小题满分 12 分)某商品最近 30 天的价格
f ?t ?
(元)与时间 t 满足关系式
? 1 t ? 8, ? ? 3 f ?t ? ? ? ?? 1 t ? 18, ? ? 3
且知销售量
? 0 ? t ? 15, t ? N ?
?
?15 ? t ? 30, t ? N ?
?
,
g ?t ?
g ? t ? ? ?t ? 30, 与时间 t 满足关系式
? 0 ? t ? 30, t ? N ? ,求该商品
?
的日销售额的最大值。
解: 设 则有:
W ?t ?
表示商品甲的日销售额(单位:元)与时间 t 的函数关系。--------1 分 --------------------------------------2 分
W ?t ? ? f ?t ? ? g ?t ?
? ?1 ? ? ? 3 t ? 8 ? ? ? ?t ? 30 ? , ? ? ? ?? ?? ? 1 t ? 8 ? ? ? ?t ? 30 ? , ? ? ? ? ?? 3
? 1 2 ? t ? 2t ? 240, ? ? 3 ?? ? 1 t 2 ? 28t ? 540, ? ?3
? 0 ? t ? 15, t ? N ?
?
?15 ? t ? 30, t ? N ?
?
?
? 0 ? t ? 15, t ? N ? ?15 ? t ? 30, t ? N ?
?
---------------------5 分
?
2 ? 1 ? ? t ? 3? ? 243, ? ? 3 ?? ? 1 ? t ? 42 ?2 ? 48, ? ?3
? 0 ? t ? 15, t ? N ? ?15 ? t ? 30, t ? N ?
?
--------------------7
分
? W ?t ?max ? W ?3? ? 243 当 0 ? t ? 15, t ? N 时,易知 t ? 3 时,
--------9 分 ----11 分
? W ?t ?max ? W ?15? ? 195 当 15 ? t ? 30, t ? N 时,易知 t ? 15 时,
所以,当 t ? 3 时,该商品的日销售额为最大值 243 元。------------12 分
22、(本小题满分 14 分)已知
log a ? x 2 ? 4 ? ? log a ? y 2 ? 1? ? log a 5 ? log a ? 2 xy ? 1? , ? a ? 0, 且a ? 1?
,
求
log 8
y x 的值。
2 2 ? log a ? ?5 ? 2 xy ? 1? ? ? ?? x ? 4 ? ? ? y ? 1?? ? log a ?
解:原方程可变形为: 可得:
-------------2 分
?x
2
2
? 4 ? ? ? y 2 ? 1? ? 5 ? 2 xy ? 1?
-----------------------5 分
x2 y 2 ? x2 ? 4 y 2 ?10xy ? 9 ? 0
得:
?x
y 2 ? 6 xy ? 9 ? ? ? x 2 ? 4 y 2 ? 4 xy ? ? 0
2
? xy ? 3? 即:
? ? x ? 2y? ? 0
2
--------------------------9 分
? xy ? 3 ? x ? 2y 易知: ?
y 1 ? x 2 所以:
------------------------------------10 分
---------------------------------------12 分
故
log8
y 1 ? log8 ? ?3 x 2
-------------------------------14 分
15.(本题满分 12 分)已知函数 f ( x) ?
1 . x ?1
2
(1)设 f ( x) 的定义域为 A,求集合 A; (2)判断函数 f ( x) 在(1,+ ? )上单调性,并用定义加以证明.
16.(本题满分 12 分)有一个自来水厂,蓄水池有水 450 吨. 水厂每小时可向蓄水池注水 80 吨,同时蓄水池又向居民小区供水,t 小时内供水量为 160 5 t 吨. 现在开始向池中注水 并同时向居民供水. 问多少小时后蓄水池中水量最少?并求出最少水量。
17.(本题满分 12 分)已知函数 f ( x) ? a
x ?1
(a ? 0且a ? 1)
(1)若函数 y ? f ( x) 的图象经过 P(3,4)点,求 a 的值; (2)比较 f (lg
1 )与f ( ?2.1) 大小,并写出比较过程; 100
(3)若 f (lg a) ? 100 ,求 a 的值.
18.(本题满分 8 分)集合 A 是由适合以下性质的函数 f?x?构成的:对于定义域内任意两个 x ?x 1 不相等的实数 x1 , x2 ,都有 [ f ( x1 ) ? f ( x2 )] ? f ( 1 2 ) . 2 2 (1)试判断 f?x?? x2 及 g?x??log2x 是否在集合 A 中,并说明理由;
(2)设 f?x??A 且定义域为?0,???,值域为?0,1?, f ?1? ? 的函数 f ?x?的解析式.
1 ,试求出一个满足以上条件 2
15. 解:(1)由 x ? 1 ? 0 ,得 x ? ?1 ,
2
1 的定义域为 {x ? R | x ? ?1} ……………………… 4 分 x ?1 1 (2)函数 f ( x) ? 2 在 (1, ??) 上单调递减. ………………………………6 分 x ?1
所以,函数 f ( x) ?
2
证明:任取 x1 , x2 ? (1, ??) ,设 x1 ? x2 , 则 ?x ? x2 ? x1 ? 0,
?y ? y2 ? y1 ?
( x ? x )( x ? x ) 1 1 ? 2 ? 1 2 2 12 2 …………………… 8 分 x ? 1 x1 ? 1 ( x1 ? 1)( x2 ? 1)
2 2
x1 ? 1, x2 ? 1,
2 ? x12 ?1 ? 0, x2 ?1 ? 0, x1 ? x2 ? 0.
又 x1 ? x2 ,所以 x1 ? x2 ? 0, 故 ?y ? 0. 因此,函数 f ( x) ?
1 在 (1, ??) 上单调递减. ………………………12 分 x ?1
2
说明:分析 ?y 的符号不具体者,适当扣 1—2 分.
16.解:设t小时后蓄水池内水量为y吨, 根据题意,得
…………………………………… 1分
y ? 450 ? 80t ?160 5t
? 80( t )2 ? 160 5 t ? 450 ? 80[( t )2 ? 2 5 t ] ? 450 ? 80( t ? 5)2 ? 50
……………………………………… 5分
……………………………………… 10分
当 t ? 5 ,即 t ? 5 时,y取得最小值是50. 答:5小时后蓄水池中的水量最少,为50吨.
…………………………… 11分 …………………………… 12分
2
说明:①本题解题过程中可设 t ? x ,从而 y ? 80x ?160 5x ? 450 . ②未写出答,用“所以,5小时后蓄水池中的水量最少,为50吨”也可以. 未答者 扣1分. 17.解:⑴ ∵ 函数 y ? f ( x) 的图象经过 P(3, 4) ∴a
3-1
? 4 ,即 a 2 ? 4 .
……………………………………… 2 分 ……………………………………… 4 分
又 a ? 0 ,所以 a ? 2 . ⑵当 a ? 1 时, f (lg
1 ) ? f (?2.1) ; 100 1 ) ? f (?2.1) . …………………………………… 6 分 100
当 0 ? a ? 1 时, f (lg
因为, f (lg
1 ) ? f (?2) ? a ?3 , f (?2.1) ? a ?3.1 100
x
当 a ? 1 时, y ? a 在 (??, ??) 上为增函数, ∵?3 ? ?3.1 ,∴ a 即 f (lg
?3
? a ?3.1 .
1 ) ? f (?2.1) . 100
x
当 0 ? a ? 1 时, y ? a 在 (??, ??) 上为减函数, ∵?3 ? ?3.1 ,∴ a 即 f (lg
?3
? a ?3.1 .
……………………………………… 8 分
1 ) ? f (?2.1) . 100
lg a ?1
⑶由 f (lg a) ? 100 知, a 所以, lg a
lg a ?1
? 100 .
? 2 (或 lg a ?1 ? loga 100 ).
∴ (lg a ? 1) ? lg a ? 2 . ∴ lg a ? lg a ? 2 ? 0 ,
2
……………………………………… 10 分
∴ lg a ? ?1 或 lg a ? 2 , 所以, a ?
1 或 a ? 100 . 10
……………………………………… 12 分
说明:第⑵ 问中只有正确结论,无比较过程扣2分. 18.解:(1) f ( x) ? A , g ( x) ? A . ……………………………………… 2 分
对于 f ( x) ? A 的证明. 任意 x1 , x2 ? R 且 x1 ? x2 ,
f ( x1 ) ? f ( x2 ) x ?x x 2 ? x2 2 x ?x x 2 ? 2 x1 x2 ? x2 2 ? f( 1 2)? 1 ? ( 1 2 )2 ? 1 2 2 2 2 4 1 ? ( x1 ? x2 ) 2 ? 0 4
即
f ( x1 ) ? f ( x2 ) x ?x ? f ( 1 2 ) . ∴ f ( x) ? A …………………………… 3 分 2 2
对于 g ( x) ? A ,举反例:当 x1 ? 1 , x2 ? 2 时,
g ( x1 ) ? g ( x2 ) 1 1 ? (log 2 1 ? log 2 2) ? , 2 2 2 x1 ? x2 1? 2 3 1 g( ) ? log 2 ? log 2 ? log 2 2 ? , 2 2 2 2 g ( x1 ) ? g ( x2 ) x ?x ? g ( 1 2 ) . ∴g ( x) ? A . ……………………… 4 分 不满足 2 2
2 1 ?2? ⑵ 函数 f ( x) ? ? ? ,当 x ? (0, ??) 时,值域为 (0,1) 且 f (1) ? ? .…… 6 分 3 2 ?3?
任取 x1 , x2 ? (0, ??) 且 x1 ? x2 ,则
x1 ? x2 x x ? ? f ( x1 ) ? f ( x2 ) x1 ? x2 1 ?? 2 ? 1 ? 2 ? 2 ?2? 2 ? ? f( ) ? ? ? ? ? ? ? 2?? ? ? 2 2 2 ?? 3 ? ? 3 ? ?3? ? ? x1 2 x1 ?? ? 1 ? ?? 2 ? 2 ? 2 ? ?2 ? ? ? ? ? 2?? ? 2 ? ?? 3 ? ? ?3? ? ?? x2 x2 ? ? 2 2 2 ? ? ? ?2 ? ? ? ? ?? ? ? ?? 3 ? ? ?3? ? ? 2 x1 x2 2 ? ? ? ? 1 ?? 2 ? 2 ? 2 ? 2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?0 ? 2 3 ? ? ?3? ? ? ? ?
x
f ( x1 ) ? f ( x2 ) x ?x ?2? ? f ( 1 2 ) . ∴ f ( x) ? ? ? ? A . 即 2 2 ?3?
x
………………… 8 分
x 说明:本题中 f ( x) 构造类型 f ( x) ? a ( ? a ? 1) 或 f ( x) ?
1 2
k (k ? 1) 为常见. x?k
15、已知集合 A ? ? 1,2,3, m?,集合 B ? 4,7, a 4 , a 2 ? 3a ,其中
?
?
m ? N * , a ? N * , x ? A, y ? B. f : x ? y ? 3x ? 1 是从集合 A 到集合 B 的函数,求
m, a, A, B
16、 已知函数 f ( x) ? x 2 ? ax ? 3 , 当 x ? [?2,2] 时, f ( x) ? a 恒成立, 求 a 的最小值.
17、已知函数 f ( x) ? 2 x?1 ,将函数 y ? f 1个单位,就得到 y ? g ( x) 的图象. (1)写出 y ? g ( x) 的解析式; (2)求 F ( x) ? g ( x 2 ) ? f
?1
?1
( x) 的图象向左平移2个单位,再向上平移
( x) 的最小值.
18、一片森林面积为 a ,计划每年砍伐一批木材,每年砍伐面积的百分比相等,则砍伐 到面积的一半时,所用时间是 T 年.为保护生态环境,森林面积至少要保留原面积的
1 2 .已知到今年为止,森林剩余面积为原来的 . 4 2
(1)到今年为止,该森林已砍伐了多少年? (2)今后最多还能砍伐多少年?
15、由对应法则,1 对应 4,2 对应 7,3 对应 10, m 对应 3m ? 1 .
? m ? N * , a ? N * ,? a 4 ? 10, a 2 ? 3a ? 10, a ? 2 ( a ? ?5 舍去)
又 3m ? 1 ? 2 4 , ? m ? 5, 故 A ? ? 1,2,3,5?, B ? ?4,7,10,16? . 16、设 f ( x) 在 [?2,2] 上的最小值为 g (a ) ,则满足 g (a) ? a 的 a 的最小值即为所求. 配方得 f ( x) ? ( x ?
a 2 a2 ) ?3? (| x |? 2) 2 4
a ?2 2
时 ,
(1)
当
?2? ?
g (a) ? 3 ?
a2 4
,
由
3?
a2 ?a 4
解
得
? 6 ? a ? 2, ? ?4 ? a ? 2 ;
(2)当 ?
a ? 2 时 g (a) ? f (2) ? 7 ? 2a, 由 7 ? 2a ? a 得 a ? ?7 ? ?7 ? a ? ?4 2 a 7 (3) 当 ? ? ?2 时, g (a) ? f (?2) ? 7 ? 2a, 由 7 ? 2a ? a 得 a ? ,这与 a ? 4 矛 3 2
综上讨论,得 ? 7 ? a ? 2
盾,此种情形不存在. 17 、 (1) f
?1
? amin ? ?7
( x) ? log2 x ? 1 , 向 左 平 移 2 个 单 位 , 向 上 平 移 1 个 单 位 , 得 到
y ? 1 ? log2 ( x ? 2) ? 1 ,? y ? log2 ( x ? 2) ,即 g ( x) ? log2 ( x ? 2)(x ? ?2) .
(2) F ( x) ? log2 ( x ? 2) ? (log2 x ? 1) ? log2
2
x2 ? 2 2 5 ? 1 ? log2 2 x ? ? 1 ? x x 2
当且仅当 x ?
2 5 即 x ? 2 ( x ? 0) 时, F ( x ) min ? x 2
18、设每年降低的百分比为 x ( 0 ? x ? 1 ) (1)设经过 M 年剩余面积为原来的
1 1 2 T .则 a (1 ? x) ? a ? T lg(1 ? x) ? lg . 2 2 2
又 a(1 ? x)
M
?
2 2 T 1 T .? a ? M lg(1 ? x) ? lg ? log 2 ? 2 ? M ? 2 2 M 2 2 2
T 年. 2
? 到今年为止,已砍伐了
(2)设从今年开始,以后砍了 N 年,则再砍伐 N 年后剩余面积为
2 a(1 ? x) N . 2
由题意,有
2 1 2 1 a(1 ? x) N ? a, 即 (1 ? x) N ? 2 4 2 4
1 1 2 1 T 1 由(1)知 (1 ? x) ? ? 1 ? x ? ( ) T .? ?( ) ? . 2 2 2 2 4
T
1
N
化为 ( ) T ?
1 2
N
N 3 3 1 ? ( )2 ? ? ? N ? T T 2 2 2 2 2
1
3
故今后最多还能砍伐
3 T 年. 2
17、(本小题满分 12 分)如下图(2),建造一个容积为 16m ,深为 2 m ,宽为 2 m 的长方体 无盖水池,如果池底的造价为 120元/m ,池壁的造价为 80元/m ,求水池的总造价。 解:分别设长、宽、高为 am, bm, hm ;水池 的总造价为 y 元
2 2
3
2m
V ? abh ? 16, h ? 2, b ? 2 ,
? a ? 4m —————————————3 分
2m
则有 S底 ? 4 ? 2 ? 8m ————————6 分
2
图(2)
S壁 ? 2 ? ? 2 ? 4? ? 2 ? 24m2 —————9 分
y ? S底 ?120 ? S壁 ? 80 ? 120 ? 8 ? 80 ? 24 ? 2880 (元)———————12 分
18、(本小题满分 12 分)如下图(3),在四棱锥 P ? ABCD 中,四边形 ABCD 是平行四边 形, M , N 分别是 AB, PC 的中点,求证: MN//?平面PAD 。 P 证明:如图,取 PD 中点为 E ,连接 AE, EN ———1 分
E
D
N C
E , N 分别是 PD, PC 的中点
? EN // 1 DC 2
———————————————4 分
M 是 AB 的中点 ? A M//
A M B
1 D C ——————7 分 2
—9 分
? EN // AM
? AE//MN
? 四边形 AMNE 为平行四边形
图(3)
又
———————————————11 分
AE ? 面APD
M N? 面 A P D ? M N //?平面 P A D 。 ————————12 分
19、(本小题满分 12 分)如下图(4),在正方体 ABCD ? A1B1C1D1 中,
D A B E
C
(1)画出二面角 A ? B1C ? C1 的平面角; 证:面 BB1DD1 ? 面 AB1C
(2)求
解:(1)如图,取 B1C 的中点 E ,连接 AE, EC1 。
D1
C1 B1
AC, AB1 , B1C 分别为正方形的对角线 ? AC ? AB1 ? B1C
E 是 B1C 的中点
A1
图 (4)
分 又
? AE ? B1C
——————2
在正方形 BB1C1C 中
? EC1 ? B1C ——————————3 分
? ?AEC1 为二面角 A ? B1C ? C1 的平面角。 ———————————4 分
(2) 证明: 又
D1D ? 面ABCD , AC ? 面ABCD
? AC ? BD
? D1 D? A C ——6 分
在正方形 ABCD 中
—————————————8 分 ————————————10 分 ———————————12 分
D1D BD ? D
又
? AC ? 面DD1B1B
AC ? 面AB1C
? 面 BB1DD1 ? 面 AB1C
21、(本小题满分 12 分)已知三角形 ABC 的三个顶点是 A? 4,0? , B ? 6,7 ? , C ? 0,8? (1) 求 BC 边上的高所在直线的方程; (2) 求 BC 边上的中线所在直线的方程解: (1) y 如图,作直线 AD ? BC ,垂足为点 D 。
? 0,8? C
E ? x0 , yD 0?
k BC ?
7 ?8 1 ?? 6?0 6
—————2 分
B ? 6,7?
BC ? AD
x
? k AD ? ?
1 ?6 4分 k BC
0
A? 4,0?
由直线的点斜式方程可知直线 AD 的方程为:
y ? 0 ? 6 ? x ? 4? 化简得:
(2)如图,取 BC 的中点 E ? x0 , y0 ? ,连接 AE 。
y ? 6x ? 2 4 6 分
0?6 ? x0 ? ?3 ? ? ? 15 ? 2 由中点坐标公式得 ? ,即点 E ? 3, ? ? 2? ? y ? 8 ? 7 ? 15 0 ? ? 2 2
———————9 分
15 ?0 y?0 2 由直线的两点式方程可知直线 AE 的方程为: ——————11 分 ? x ? 4 3?0 5 化简得: y ? x ? 10 ——————————————————————12 分 2
22、(本小题满分 14 分)如下图(5),在三棱锥 A ? BCD 中, O, E 分别是 BD, BC 的中 点, CA ? CB ? CD ? BD ? 2 , AB ? AD ? (1) 求证: AO ? 平面 BCD ; (3) 求点 E 到平面 ACD 的距离。 A (1)证明:连接 OC
2。
(2) 求异面直线 AB 与 BC 所成角的余弦值;
BO ? DO, AB ? AD
? AO ? BD
D
————————1 分
BO ? DO, BC ? CD
C
O
B
? CO ? BD
———————2 分 而
E
图(5)
在 AOC 中,由已知可得 AO ? 1, CO ? 3 ,
AC ? 2,? AO2 ? CO2 ? AC 2
O ? O C ??AOC ? 90 , 即A
—————5 分 (2)解:取 AC 的中点 M ,连接 OM , ME, OE A 由 E 为 BC 的中点知 ————4 分
BD OC ? O ? AO ? 平面BCD
M D
ME//AB, OE//DC
? 直线 OE 与 EM 所成的锐角就是异面直线 AB 与 CD
所成的角。 C ——————6 分 在 OME 中, EM ? 1 AB ? 2 , OE ? 1 DC ? 1 2 2 2 OM 是 Rt AOC 斜边 AC 上的中线
O
B
E 图(5)
? OM ?
1 AC ? 1 —————————8 分 2
? cos ?OEM ?
2 4
———————————————————10 分
(3)解:设点 E 到平面 ACD 的距离为 h 。
VE ? ACD ? VA?CDE
——————12 分? h ? S
1 3
ACD
1 ? ? AO ? S 3
CDE
在 ACD 中, CA ? CD ? 2, AD ? 2
?S
ACD
? 2? 1 7 ? ? 2 ? 22 ? ? ? ? ? 2 ? 2 2 ? ?
2
而 AO ? 1, S
CDE
1 3 2 3 ? ? ?2 ? 2 4 2
?h ?
AO ? S CDE 21 ? S ACD 7
? 点 E 到平面的距离为
21 ————————14 分 7
18、(10 分)已知点 A(-4,-5),B(6,-1),求以线段 AB 为直径的圆的方程。
19、(10 分)已知三角形 ABC 的顶点坐标为 A(-1,5)、B(-2,-1)、C(4,3),M 是 BC 边上的中点。(1)求 AB 边所在的直线方程;(2)求中线 AM 的长。 20、(15 分)如图,在边长为 a 的菱形 ABCD 中, ?ABC ? 60? , PC ? 面ABCD , E,F 是 PA 和 AB 的中点。 (1)求证: EF||平面 PBC ; (2)求 E 到平面 PBC 的距离。 E P
D A
C
F
B
21、(15 分)已知关于 x,y 的方程 C: x ? y ? 2 x ? 4 y ? m ? 0 .
2 2
(1)当 m 为何值时,方程 C 表示圆。 (2)若圆 C 与直线 l:x+2y-4=0 相交于 M,N 两点,且 MN=
4 5
,求 m 的值。
22 、 ( 15 分 ) 如 图 , 在 底 面 是 直 角 梯 形 的 四 棱 锥 S-ABCD 中 ,
1 ?ABC ? 90 , SA ? 面ABCD,SA ? AB ? BC ? 1, AD ? . 2
?
(1)求四棱锥 S-ABCD 的体积; (2)求证: 面SAB
? 面SBC;
S
(3)求 SC 与底面 ABCD 所成角的正切值。
B
C
A
D
18、解:所求圆的方程为: ( x ? a) 2 ? ( y ? b) 2 ? r 2 ??????2 由中点坐标公式得线段 AB 的中点坐标为 C(1,-3)??5
r ? AC ? (1 ? 4) 2 ? (?3 ? 5) 2 ? 29 ????????7
故所求圆的方程为: ( x ? 1) ? ( y ? 3) ? 29??????10
2 2
19、解:(1)由两点式写方程得 即 或
y ?5 x ?1 ? ,????????2 ?1? 5 ? 2 ?1
6x-y+11=0????????????????????3
直线 AB 的斜率为
k?
?1? 5 ?6 ? ? 6 ???????????1 ? 2 ? (?1) ? 1
直线 AB 的方程为 即
y ? 5 ? 6( x ? 1) ???????????????3
6x-y+11=0?????????????????????????5
(2)设 M 的坐标为( x0 , y0 ),则由中点坐标公式得
x0 ?
?2?4 ?1? 3 ? 1, y 0 ? ?1 2 2
故 M(1,1)?????????8
AM ? (1 ? 1) 2 ? (1 ? 5) 2 ? 2 5 ????????????????10
20、(1)证明:
? AE ? PE, AF ? BF , ????????????????1 ? EF || PB
又 EF ? 平面PBC, PB ? 平面PBC,
故 EF || 平面PBC ??????????????????5 (2)解:在面 ABCD 内作过 F 作 FH ? BC于H ?????????????6
? PC ? 面ABCD, PC ? 面PBC
? 面PBC ? 面ABCD ?????????????????8
又 面PBC ? 面ABCD ? BC , FH ? BC , FH ? 面ABCD
? FH ? 面ABCD
又 EF || 平面PBC ,故点 E 到平面 PBC 的距离等于点 F 到平面 PBC 的距离 FH。 ???????????????????10 在直角三角形 FBH 中, ?FBC ? 60 , FB ?
?
a , 2
FH ? FB sin ?F B C ?
a a 3 3 ? sin 600 ? ? ? a ?????12 2 2 2 4
故点 E 到平面 PBC 的距离等于点 F 到平面 PBC 的距离, 等于
3 a 。????????????????????????15 4
21、解:(1)方程 C 可化为 显然
( x ? 1) 2 ? ( y ? 2) 2 ? 5 ? m ??????2
5 ? m ? 0时,即m ? 5 时方程 C 表示圆。??????5
(2)圆的方程化为
( x ? 1) 2 ? ( y ? 2) 2 ? 5 ? m r ? 5 ? m ????????????8
圆心 C(1,2),半径
则圆心 C(1,2)到直线 l:x+2y-4=0 的距离为
d?
1? 2? 2 ? 4 1 ?2
2 2
?
1 5
??????????????????10
? MN ?
4
1 1 2 2 2 2 , 则 MN ? ,有 r ? d ? ( MN ) 2 2 5 5
?5 ? M ? (
1 5
)2 ? (
2 5
)2 ,得
m ? 4 ??????????15
22、(1)解:
1 1 1 Sh ? ? ? ( AD ? BC ) ? AB ? SA 3 3 2 1 1 1 ? ? ( ? 1) ? 1 ? 1 ? 6 2 4 ??????5 (2)证明: ? SA ? 面ABCD,BC ? 面ABCD, v?
? SA ? BC
??????????????6 又? AB ? BC,SA ? AB ? A,
? BC ? 面SAB
? BC ? 面SAB
????????????8 ??????????10
?面SAB ? 面SBC
(3)解:连结 AC,则 ?SCA就是 SC 与底面 ABCD 所成的角。 在三角形 SCA 中,SA=1,AC=
1 ?1 ? 2,
2 2
???15
tan ?SCA ?
SA 1 2 ? ? AC 2 2