解答:
解:(1)由题意可得,e==
且c+
=3,解得c=1,a=
, ,
则b=1,即有椭圆方程为
+y2=1;
(2)当AB⊥x轴,AB=,CP=3,不合题意; 当AB与x轴不垂直,设直线AB:y=k(x﹣1),A(x1,y1),B(x2,y2), 将AB方程代入椭圆方程可得(1+2k2)x2﹣4k2x+2(k2﹣1)=0, 则x1+x2=
,x1x2=
,
则C(,),且
|AB|=?=,
若k=0,则AB的垂直平分线为y轴,与左准线平行,不合题意; 则k≠0,故PC:y+
=﹣(x﹣
),P(﹣2,
),
从而|PC|=,
由|PC|=2|AB|,可得=,解得k=±1,
此时AB的方程为y=x﹣1或y=﹣x+1.
点评:本题考查椭圆的方程和性质,主要考查椭圆的离心率和方程的运用,联立直线方程,
运用韦达定理和弦长公式,同时考查两直线垂直和中点坐标公式的运用,属于中档题. 19.(16分)(2015?江苏)已知函数f(x)=x3+ax2+b(a,b∈R). (1)试讨论f(x)的单调性;
(2)若b=c﹣a(实数c是与a无关的常数),当函数f(x)有三个不同的零点时,a的取值范围恰好是(﹣∞,﹣3)∪(1,)∪(,+∞),求c的值.
考点:利用导数研究函数的单调性;函数零点的判定定理. 专题:综合题;导数的综合应用. 分析:(1)求导数,分类讨论,利用导数的正负,即可得出f(x)的单调性;
(2)由(1)知,函数f(x)的两个极值为f(0)=b,f(﹣)=+b,则函数
f(x)有三个不同的零点等价于f(0)f(﹣a>0时,
﹣a+c>0或a<0时,
)=b(+b)<0,进一步转化为
﹣a+c,利用
﹣a+c<0.设g(a)=
条件即可求c的值. 解答: 解:(1)∵f(x)=x3+ax2+b,
∴f′(x)=3x2+2ax,
令f′(x)=0,可得x=0或﹣
.
a=0时,f′(x)>0,∴f(x)在(﹣∞,+∞)上单调递增; a>0时,x∈(﹣∞,﹣<0,
∴函数f(x)在(﹣∞,﹣
),(0,+∞)上单调递增,在(﹣
,0)上单调递减;
)时,f′(x)
)∪(0,+∞)时,f′(x)>0,x∈(﹣
,0)时,f′(x)
a<0时,x∈(﹣∞,0)∪(﹣<0,
∴函数f(x)在(﹣∞,0),(﹣
,+∞)时,f′(x)>0,x∈(0,﹣
,+∞)上单调递增,在(0,﹣
)=
)上单调递减; +b,则函数
(2)由(1)知,函数f(x)的两个极值为f(0)=b,f(﹣f(x)有三个不同的零点等价于f(0)f(﹣∵b=c﹣a, ∴a>0时,设g(a)=
﹣a+c>0或a<0时,﹣a+c,
﹣a+c<0. )=b(
+b)<0,
∵函数f(x)有三个不同的零点时,a的取值范围恰好是(﹣∞,﹣3)∪(1,)∪(,+∞),
∴在(﹣∞,﹣3)上,g(a)<0且在(1,)∪(,+∞)上g(a)>0均恒成立,
∴g(﹣3)=c﹣1≤0,且g()=c﹣1≥0,
∴c=1,
此时f(x)=x3+ax2+1﹣a=(x+1)[x2+(a﹣1)x+1﹣a], ∵函数有三个零点,
∴x2+(a﹣1)x+1﹣a=0有两个异于﹣1的不等实根,
∴△=(a﹣1)2﹣4(1﹣a)>0,且(﹣1)2﹣(a﹣1)+1﹣a≠0,
解得a∈(﹣∞,﹣3)∪(1,)∪(,+∞),
综上c=1. 点评:本题考查导数知识的综合运用,考查函数的单调性,考查函数的零点,考查分类讨论
的数学思想,难度大.
20.(16分)(2015?江苏)设a1,a2,a3.a4是各项为正数且公差为d(d≠0)的等差数列. (1)证明:2
,2
,2
,2
依次构成等比数列;
(2)是否存在a1,d,使得a1,a22,a33,a44依次构成等比数列?并说明理由;
(3)是否存在a1,d及正整数n,k,使得a1n,a2n+k,a3n+2k,a4n+3k依次构成等比数列?并说明理由.
考点:等比关系的确定;等比数列的性质. 专题:等差数列与等比数列. 分析:(1)根据等比数列和等差数列的定义即可证明;
(2)利用反证法,假设存在a1,d使得a1,a22,a33,a44依次构成等比数列,推出矛盾,否定假设,得到结论;
(3)利用反证法,假设存在a1,d及正整数n,k,使得a1n,a2n+k,a3n+2k,a4n+3k依
()
次构成等比数列,得到a1n(a1+2d)n+2k=(a1+2d)2n+k,且(a1+d)n+k(a1+3d)n+3k=
()
(a1+2d)2n+2k,利用等式以及对数的性质化简整理得到ln(1+3t)ln(1+2t)+3ln(1+2t)ln(1+t)=4ln(1+3t)ln(1+t),(**),多次构造函数,多次求导,利用零点存在定理,推出假设不成立. 解答:
解:(1)证明:∵==2d,(n=1,2,3,)是同一个常数,
∴2,2,2,2依次构成等比数列;
(2)令a1+d=a,则a1,a2,a3,a4分别为a﹣d,a,a+d,a+2d(a>d,a>﹣2d,d≠0) 假设存在a1,d使得a1,a22,a33,a44依次构成等比数列, 则a4=(a﹣d)(a+d)3,且(a+d)6=a2(a+2d)4, 令t=,则1=(1﹣t)(1+t)3,且(1+t)6=(1+2t)4,(﹣<t<1,t≠0), 化简得t3+2t2﹣2=0(*),且t2=t+1,将t2=t+1代入(*)式, t(t+1)+2(t+1)﹣2=t2+3t=t+1+3t=4t+1=0,则t=﹣, 显然t=﹣不是上面方程的解,矛盾,所以假设不成立,
因此不存在a1,d,使得a1,a22,a33,a44依次构成等比数列.
(3)假设存在a1,d及正整数n,k,使得a1n,a2n+k,a3n+2k,a4n+3k依次构成等比数列,
则a1n(a1+2d)n+2k=(a1+2d)2
(n+k)
,且(a1+d)n+k(a1+3d)n+3k=(a1+2d)2
,a12
(n+2k)
(n+2k)
,
分别在两个等式的两边同除以=a12
(n+k)
,并令t=,(t>,t≠0),
则(1+2t)n+2k=(1+t)2n+k,且(1+t)n+k(1+3t)n+3k=(1+2t)2n+2k, 将上述两个等式取对数,得(n+2k)ln(1+2t)=2(n+k)ln(1+t), 且(n+k)ln(1+t)+(n+3k)ln(1+3t)=2(n+2k)ln(1+2t), 化简得,2k[ln(1+2t)﹣ln(1+t)]=n[2ln(1+t)﹣ln(1+2t)], 且3k[ln(1+3t)﹣ln(1+t)]=n[3ln(1+t)﹣ln(1+3t)], 再将这两式相除,化简得,
ln(1+3t)ln(1+2t)+3ln(1+2t)ln(1+t)=4ln(1+3t)ln(1+t),(**) 令g(t)=4ln(1+3t)ln(1+t)﹣ln(1+3t)ln(1+2t)+3ln(1+2t)ln(1+t),
(
)
(
)
则g′(t)=
[(1+3t)2ln(1+3t)﹣3(1+2t)2ln(1+2t)
+3(1+t)2ln(1+t)],
令φ(t)=(1+3t)2ln(1+3t)﹣3(1+2t)2ln(1+2t)+3(1+t)2ln(1+t), 则φ′(t)=6[(1+3t)ln(1+3t)﹣2(1+2t)ln(1+2t)+3(1+t)ln(1+t)], 令φ1(t)=φ′(t),则φ1′(t)=6[3ln(1+3t)﹣4ln(1+2t)+ln(1+t)], 令φ2(t)=φ1′(t),则φ2′(t)=
由g(0)=φ(0)=φ1(0)=φ2(0)=0,φ2′(t)>0,
知g(t),φ(t),φ1(t),φ2(t)在(﹣,0)和(0,+∞)上均单调, 故g(t)只有唯一的零点t=0,即方程(**)只有唯一解t=0,故假设不成立, 所以不存在a1,d及正整数n,k,使得a1n,a2n+k,a3n+2k,a4n+3k依次构成等比数列. 点评:本题主要考查等差数列、等比数列的定义和性质,函数与方程等基础知识,考查代数
推理、转化与化归及综合运用数学知识探究与解决问题的能力,属于难题.
三、附加题(本大题包括选做题和必做题两部分)【选做题】本题包括21-24题,请选定其中两小题作答,若多做,则按作答的前两小题评分,解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤【选修4-1:几何证明选讲】 21.(10分)(2015?江苏)如图,在△ABC中,AB=AC,△ABC的外接圆⊙O的弦AE交BC于点D.
求证:△ABD∽△AEB.
>0,
考点:相似三角形的判定. 专题:推理和证明. 分析:直接利用已知条件,推出两个三角形的三个角对应相等,即可证明三角形相似. 解答:证明:∵AB=AC,∴∠ABD=∠C,又∵∠C=∠E,∴∠ABD=∠E,又∠BAE是公共
角,
可知:△ABD∽△AEB. 点评:本题考查圆的基本性质与相似三角形等基础知识,考查逻辑推理能力.
【选修4-2:矩阵与变换】
22.(10分)(2015?江苏)已知x,y∈R,向量
=
是矩阵
的属于特征值﹣2的
一个特征向量,求矩阵A以及它的另一个特征值.
考点:特征值与特征向量的计算. 专题:矩阵和变换. 分析:
利用A=﹣2,可得A=,通过令矩阵A的特征多项式为0即得结论.
解答:
解:由已知,可得A
=﹣2,即==,
则,即,
∴矩阵A=,
从而矩阵A的特征多项式f(λ)=(λ+2)(λ﹣1), ∴矩阵A的另一个特征值为1. 点评:本题考查求矩阵及其特征值,注意解题方法的积累,属于中档题.
【选修4-4:坐标系与参数方程】
23.(2015?江苏)已知圆C的极坐标方程为ρ2+2
ρsin(θ﹣
)﹣4=0,求圆C的半径.
考点:简单曲线的极坐标方程. 专题:计算题;坐标系和参数方程. 分析:先根据x=ρcosθ,y=ρsinθ,求出圆的直角坐标方程,求出半径. 解答:
解:圆的极坐标方程为ρ2+2ρsin(θ﹣)﹣4=0,可得ρ2﹣2ρcosθ+2ρsinθ﹣4=0,
化为直角坐标方程为x2+y2﹣2x+2y﹣4=0, 化为标准方程为(x﹣1)2+(y+1)2=6, 圆的半径r=. 点评:本题主要考查把极坐标方程化为直角坐标方程的方法,以及求点的极坐标的方法,关
键是利用公式x=ρcosθ,y=ρsinθ,比较基础,
[选修4-5:不等式选讲】 24.(2015?江苏)解不等式x+|2x+3|≥2.
考点:绝对值不等式的解法. 专题:不等式.