如果对于常数m,在正方形ABC的四条边上有且只有6个不同的点P,使得么m的取值范围是 (﹣1,8) .
?=m成立,那
【考点】平面向量数量积的运算. 【分析】建立坐标系,逐段分析
的取值范围及对应的解得答案.
【解答】解:以AB所在直线为x轴,以AD所在直线为y轴建立平面直角坐标系, 如图,则E(0,6),F(8,4).
(1)若P在AB上,设P(x,0),0≤x≤8. ∴∴
=(﹣x,6),
=(8﹣x,4).
≤24.
=x2﹣8x+24,∵x∈[0,8],∴8≤
∴当m=8时有一解,当8<m≤16时有两解. (2)若P在AD上,设P(0,y),0<y≤8. ∴∴
=(0,6﹣y),
=(8,4﹣y).
=(6﹣y)?(4﹣y)=y2﹣10y+24,
<24.
∵0<y≤8,∴﹣1≤
∴当m=﹣1或8<m<24,有一解,当﹣1<m≤8时有两解. (3)若P在DC上,设P(x,8),0<x≤8. =(﹣x,﹣2),∴∴﹣8≤
=(8﹣x,﹣4).
=x2﹣8x+8,∵0<x≤8.
≤4.
∴当m=﹣8或m=8时有一解,当﹣8<m<8时有两解. (4)若P在BC上,设P(8,y),0<y<8, ∴∴
=(﹣8,6﹣y),
=(0,4﹣y).
=(6﹣y)?(4﹣y)=y2﹣10y+24,
<24.
∵0<y<8,∴﹣1≤
∴当m=﹣1或8≤m<24时有一解,当﹣1<m<8时有两解. 综上,在正方形ABC的四条边上有且只有6个不同的点P,使得值范围是(﹣1,8). 故答案为:(﹣1,8).
?=m成立,那么m的取
三、解答题(本题共6小题,共75分) 16.已知函数f(x)=(sin+cos)2﹣2(1)求f(x)的单调区间; (2)求f(x)在[0,π]上的值域.
【考点】三角函数中的恒等变换应用;正弦函数的图象.
【分析】(1)利用二倍角和辅助角公式基本公式将函数化为y=Asin(ωx+φ)的形式,将内层函数看作整体,放到正弦函数的区间上,解不等式得函数的单调递增(递减)区间;
(2)x∈[0,π]时,求出内层函数的取值范围,结合三角函数的图象和性质,求出f(x)的最大和最小值,即得到f(x)的值域.
【解答】解:(1)函数f(x)=(sin+cos)2﹣2化简可得:f(x)=1+sinx﹣由
∴f(x)的单调增区间为[由
∴f(x)的单调减区间为[
得
,)+1,
得,cosx+
=sinx﹣≤x≤
],k∈Z. ≤x≤
+2kπ, cos2+
.
)+1,
cos2+
.
cosx+1=2sin(x﹣
,
],k∈Z.
(2)由(1)可知f(x)=2sin(x﹣∵x∈[0,π]上, ∴x﹣当x﹣当x﹣
∈[==
,
],
时,函数f(x)取得最小值为=1.
时,函数f(x)取得最大值为1×2+1=3.
故得函数f(x)在[0,π]上的值域为[
,3].
17.如图,正四棱台ABCD﹣A1B1C1D1的高为2,下底面中心为O,上、下底面边长分别为2和4.
(1)证明:直线OC1∥平面ADD1A1; (2)求二面角B﹣CC1﹣O的余弦值.
【考点】二面角的平面角及求法;直线与平面平行的判定.
【分析】(1)法一:推导出四边形AOC1A1是平行四边形,从而AA1∥OC1,由此能证明直线OC1∥平面ADD1A1.
法二:设上底面中心为O1,以O为原点,OA为x轴,OB为y轴,OO1为z轴,建立空间直角坐标系,利用向量法能证明直线OC1∥平面ADD1A1.
(2)求出平面BCC1的法向量和平面CC1O的法向量,利用向量法能求出二面角B﹣CC1﹣O的余弦值.
【解答】证明:(1)证法一:∵正四棱台ABCD﹣A1B1C1D1的高为2, 下底面中心为O,上、下底面边长分别为2和4. ∴AO
A1C1,∴四边形AOC1A1是平行四边形,
∴AA1∥OC1,
∵AA1?平面ADD1A1,OC1?平面ADD1A1, ∴直线OC1∥平面ADD1A1.
证法二:设上底面中心为O1,以O为原点,OA为x轴,OB为y轴,OO1为z轴, 建立空间直角坐标系, O(0,0,0),C1(﹣D(﹣
,0,2),A1(
,2),
=(﹣2,0,2),A(2
), ,﹣
,0),
=(﹣
,0,2),
,0,0),
=(0,﹣
设平面ADD1A1的法向量=(x,y,z), 则
,取x=
,得=(
,﹣2
,1),
=﹣2+2=0.
∵OC1?平面ADD1A1, ∴直线OC1∥平面ADD1A1. 解:(2)B(0,=(﹣2
,﹣
,0),C(﹣2,0),
,0,0),
,2),
=(﹣
设平面BCC1的法向量=(x,y,z), 则
,取x=1,得=(1,﹣2,﹣
),
平面CC1O的法向量=(1,0,0), 设二面角B﹣CC1﹣O的平面角为θ, 则cosθ=
=
=
.
∴二面角B﹣CC1﹣O的余弦值为
.
18.已知{an}是公差不为零的等差数列,Sn为其前n项和,S3=9,并且a2,a5,a14成等比数列,数列{bn}的前n项和为Tn=
.
(1)求数列{an},{bn}的通项公式; (2)若cn=
,求数列{cn}的前n项和M.
【考点】数列的求和;数列递推式.
【分析】(1)列方程组计算a1和公差d,得出an,利用bn+1=Tn+1﹣Tn得出bn+1,从而得出bn; (2)化简cn,使用错位相减法计算Mn.
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