18.(12分)(2016?临沂一模)在正三角形ABC中,E,F,P分别是AB,AC,BC边上的点满足AE:EB=CF:FA=CP:PB=1:2(如图1),将△AEF折起到△A1EF的位置上,连接A1B,A1C(如图2)
(I)求证:FP∥面A1EB; (Ⅱ)求证:EF⊥A1B.
【考点】直线与平面平行的判定;空间中直线与直线之间的位置关系.
【分析】(Ⅰ)由AE:EB=CF:FA=CP:PB=1:2,得FP∥BE,由此能证明FP∥平面A1EB. (Ⅱ)设正三角形ABC的边长为3,则AE=1,AF=2,由余弦定理得EF=AB,又EF⊥A1E,EF⊥BE,由此能证明EF⊥A1B.
【解答】证明:(Ⅰ)∵正三角形ABC中,E,F,P分别是AB,AC,BC边上的点满足AE:EB=CF:FA=CP:PB=1:2, ∴FP∥BE,
又BE?平面A1EB1,FD?平面A1EB, ∴FP∥平面A1EB.
(Ⅱ)设正三角形ABC的边长为3,则AE=1,AF=2,
∵∠EAF=60°,∴EF=AE+AF﹣2AE?AFcos∠EAF=1+4﹣2×1×2×cos60°=3, ∴EF=
,
2
2
2
2
2
2
,由勾股定理得EF⊥
在△ABF中,AF=AE+EF,∴EF⊥AE,∴EF⊥AB, 则在图2中,有EF⊥A1E,EF⊥BE, ∴EF⊥面A1EB,
又∵A1B?面A1EB1,∴EF⊥A1B.
【点评】本题考查线面平行、线线垂直的证明,是中档题,解题时要认真审题,注意空间思维能力的培养.
19.(12分)(2016?临沂一模)已知正数列{an}的前n项和Sn满足( I)求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)符号[x]表示不超过实数x的最大整数,如[log23]=1,[log25]=2.记数列
的前n和Tn.
,求.
【考点】数列的求和;数列递推式. 【分析】(I)由
,当n=1时,4a1=
+1,化为
=0,解得a1.当
n≥2时,化为:(an+an﹣1)(an﹣an﹣1﹣2)=0,由于an>0,可得an﹣an﹣1=2.利用等差数列的通项公式即可得出.
(II)由(I)可知:an=2n﹣1,可得=
=[log2(n+1)],利用[x]的定义可得:
=n.再利用“错位相减法”与等比数列的前n项和公式即可得出数列的前n和Tn.
【解答】解:(I)∵∴当n=1时,4a1=
+1,化为
+2an+1﹣
,
=0,解得a1=1.
,化为:(an+an﹣1)(an﹣an﹣1﹣2)
当n≥2时,4(Sn﹣Sn﹣1)==0,
∵an>0,∴an﹣an﹣1=2. ∴an=1+2(n﹣1)=2n﹣1.
(II)由(I)可知:an=2n﹣1,可得
由[x]的定义可知:b2=[log23]=1,b4=[log25]=2,…, ∴
=
=n.
=[log2(n+1)],
∴数列
23n
的前n和Tn=1×2+2×2+3×2+…+n?2,
23nn+1
2Tn=2+2×2+…+(n﹣1)×2+n?2,
∴﹣Tn=2+2+…+2﹣n?2=∴Tn=(n﹣1)?2+4.
n+1
2nn+1
﹣n?2=(1﹣n)?2﹣4,
n+1n+1
【点评】本题考查了“错位相减法”、等差数列与等比数列的通项公式及其前n项和公式、新定义函数[x]的性质,考查了推理能力与计算能力,属于中档题.
20.(13分)(2016?临沂一模)已知函数
( I)证明:函数f(x)在[1,e]上存在唯一的零点;
(Ⅱ)若g(x)≥af(x)在[1,e]上恒成立,求a的取值范围.
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值;利用导数研究函数的单调性.
【分析】(Ⅰ)求出函数的导数,得到函数的单调性,求出f(1)f(e)<0,证出结论即可; (Ⅱ)问题转化为x+
﹣alnx≥0在[1,e]上恒成立,令h(x)=x+
﹣alnx,x∈[1,e],通.
过讨论a的范围,结合函数的单调性求出a的具体范围即可. 【解答】解:(Ⅰ)证明:∵f(x)=lnx﹣,x∈[1,e], 则f′(x)=+
>0在[1,e]恒成立,
则f(x)在[1,e]递增,
又f(1)=﹣1<0,f(e)=1﹣>0,即f(1)?f(e)<0, ∴函数f(x)在[1,e]上存在唯一的零点; (Ⅱ)由g(x)≥af(x)在[1,e]上恒成立,
则x+≥a(lnx﹣),即x+令h(x)=x+则h′(x)=
∵x∈[1,e],∴x+1>0,
﹣alnx≥0在[1,e]上恒成立,
﹣alnx,x∈[1,e],
,
①1+a≥e即a≥e﹣1时,h′(x)≤0,h(x)在[1,e]递减, h(x)min=h(e)=e+
﹣a,由h(x)min≥0,得:a≤
,
即e﹣1≤a≤;
②1+a≤1即a≤0时,h′(x)≥0,h(x)在[1,e]递增, h(x)min=h(1)=2+a≥0,解得:a≥﹣2, 此时:﹣2≤a≤0;
③1<1+a<e,即0<a<e﹣1时,
在[1,a+1)上,h′(x)<0,h(x)递减, 在(a+1,e]上,h′(x)>0,h(x)递增, ∴h(x)min=h(a+1)=a+2﹣aln(a+1), ∵1<1+a<e,∴0<ln(a+1)<1, ∴a+2﹣aln(1+a)>a+2﹣a=2>0, 即h(x)min>0恒成立, ∴0<a<e﹣1符合题意, 综上,a的取值范围是[﹣2,
].
【点评】本题考查了函数的单调性、最值问题,考查导数的应用以及分类讨论思想,是一道综合题.
21.(14分)(2016?临沂一模)已知椭圆C1:轴的下端点在抛物线x=4y的准线上.
2
=1(a>b>0)的离心率为,其短
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