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2014
年高
数学
理科
大纲
解析
2014年全国统一高考数学试卷(理科)(大纲版)
一、选择题(本大题共12小题,每小题5分)
1.(5分)设z=,则z的共轭复数为( )
A.﹣1+3i B.﹣1﹣3i C.1+3i D.1﹣3i
2.(5分)设集合M={x|x2﹣3x﹣4<0},N={x|0≤x≤5},则M∩N=( )
A.(0,4] B.[0,4) C.[﹣1,0) D.(﹣1,0]
3.(5分)设a=sin33°,b=cos55°,c=tan35°,则( )
A.a>b>c B.b>c>a C.c>b>a D.c>a>b
4.(5分)若向量、满足:||=1,(+)⊥,(2+)⊥,则||=( )
A.2 B. C.1 D.
5.(5分)有6名男医生、5名女医生,从中选出2名男医生、1名女医生组成一个医疗小组,则不同的选法共有( )
A.60种 B.70种 C.75种 D.150种
6.(5分)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点为F1、F2,离心率为,过F2的直线l交C于A、B两点,若△AF1B的周长为4,则C的方程为( )
A.+=1 B.+y2=1 C.+=1 D.+=1
7.(5分)曲线y=xex﹣1在点(1,1)处切线的斜率等于( )
A.2e B.e C.2 D.1
8.(5分)正四棱锥的顶点都在同一球面上,若该棱锥的高为4,底面边长为2,则该球的表面积为( )
A. B.16π C.9π D.
9.(5分)已知双曲线C的离心率为2,焦点为F1、F2,点A在C上,若|F1A|=2|F2A|,则cos∠AF2F1=( )
A. B. C. D.
10.(5分)等比数列{an}中,a4=2,a5=5,则数列{lgan}的前8项和等于( )
A.6 B.5 C.4 D.3
11.(5分)已知二面角α﹣l﹣β为60°,AB⊂α,AB⊥l,A为垂足,CD⊂β,C∈l,∠ACD=135°,则异面直线AB与CD所成角的余弦值为( )
A. B. C. D.
12.(5分)函数y=f(x)的图象与函数y=g(x)的图象关于直线x+y=0对称,则y=f(x)的反函数是( )
A.y=g(x) B.y=g(﹣x) C.y=﹣g(x) D.y=﹣g(﹣x)
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分)
13.(5分)的展开式中x2y2的系数为 .(用数字作答)
14.(5分)设x、y满足约束条件,则z=x+4y的最大值为 .
15.(5分)直线l1和l2是圆x2+y2=2的两条切线,若l1与l2的交点为(1,3),则l1与l2的夹角的正切值等于 .
16.(5分)若函数f(x)=cos2x+asinx在区间(,)是减函数,则a的取值范围是 .
三、解答题
17.(10分)△ABC的内角A、B、C的对边分别为a、b、c,已知3acosC=2ccosA,tanA=,求B.
18.(12分)等差数列{an}的前n项和为Sn,已知a1=13,a2为整数,且Sn≤S4.
(1)求{an}的通项公式;
(2)设bn=,求数列{bn}的前n项和Tn.
19.(12分)如图,三棱柱ABC﹣A1B1C1中,点A1在平面ABC内的射影D在AC上,∠ACB=90°,BC=1,AC=CC1=2.
(Ⅰ)证明:AC1⊥A1B;
(Ⅱ)设直线AA1与平面BCC1B1的距离为,求二面角A1﹣AB﹣C的大小.
20.(12分)设每个工作日甲、乙、丙、丁4人需使用某种设备的概率分别为0.6、0.5、0.5、0.4,各人是否需使用设备相互独立.
(Ⅰ)求同一工作日至少3人需使用设备的概率;
(Ⅱ)X表示同一工作日需使用设备的人数,求X的数学期望.
21.(12分)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,直线y=4与y轴的交点为P,与C的交点为Q,且|QF|=|PQ|.
(Ⅰ)求C的方程;
(Ⅱ)过F的直线l与C相交于A、B两点,若AB的垂直平分线l′与C相交于M、N两点,且A、M、B、N四点在同一圆上,求l的方程.
22.(12分)函数f(x)=ln(x+1)﹣(a>1).
(Ⅰ)讨论f(x)的单调性;
(Ⅱ)设a1=1,an+1=ln(an+1),证明:<an≤(n∈N*).
2014年全国统一高考数学试卷(理科)(大纲版)
参考答案与试题解析
一、选择题(本大题共12小题,每小题5分)
1.(5分)设z=,则z的共轭复数为( )
A.﹣1+3i B.﹣1﹣3i C.1+3i D.1﹣3i
【考点】A1:虚数单位i、复数;A5:复数的运算.菁优网版权所有
【专题】5N:数系的扩充和复数.
【分析】直接由复数代数形式的除法运算化简,则z的共轭可求.
【解答】解:∵z==,
∴.
故选:D.
【点评】本题考查复数代数形式的除法运算,考查了复数的基本概念,是基础题.
2.(5分)设集合M={x|x2﹣3x﹣4<0},N={x|0≤x≤5},则M∩N=( )
A.(0,4] B.[0,4) C.[﹣1,0) D.(﹣1,0]
【考点】1E:交集及其运算.菁优网版权所有
【专题】5J:集合.
【分析】求解一元二次不等式化简集合M,然后直接利用交集运算求解.
【解答】解:由x2﹣3x﹣4<0,得﹣1<x<4.
∴M={x|x2﹣3x﹣4<0}={x|﹣1<x<4},
又N={x|0≤x≤5},
∴M∩N={x|﹣1<x<4}∩{x|0≤x≤5}=[0,4).
故选:B.
【点评】本题考查了交集及其运算,考查了一元二次不等式的解法,是基础题.
3.(5分)设a=sin33°,b=cos55°,c=tan35°,则( )
A.a>b>c B.b>c>a C.c>b>a D.c>a>b
【考点】HF:正切函数的单调性和周期性.菁优网版权所有
【专题】56:三角函数的求值.
【分析】可得b=sin35°,易得b>a,c=tan35°=>sin35°,综合可得.
【解答】解:由诱导公式可得b=cos55°=cos(90°﹣35°)=sin35°,
由正弦函数的单调性可知b>a,
而c=tan35°=>sin35°=b,
∴c>b>a
故选:C.
【点评】本题考查三角函数值大小的比较,涉及诱导公式和三角函数的单调性,属基础题.
4.(5分)若向量、满足:||=1,(+)⊥,(2+)⊥,则||=( )
A.2 B. C.1 D.
【考点】9O:平面向量数量积的性质及其运算.菁优网版权所有
【专题】5A:平面向量及应用.
【分析】由条件利用两个向量垂直的性质,可得(+)•=0,(2+)•=0,由此求得||.
【解答】解:由题意可得,(+)•=+=1+=0,∴=﹣1;
(2+)•=2+=﹣2+=0,∴b2=2,
则||=,
故选:B.
【点评】本题主要考查两个向量垂直的性质,两个向量垂直,则它们的数量积等于零,属于基础题.
5.(5分)有6名男医生、5名女医生,从中选出2名男医生、1名女医生组成一个医疗小组,则不同的选法共有( )
A.60种 B.70种 C.75种 D.150种
【考点】D9:排列、组合及简单计数问题.菁优网版权所有
【专题】5O:排列组合.
【分析】根据题意,分2步分析,先从6名男医生中选2人,再从5名女医生中选出1人,由组合数公式依次求出每一步的情况数目,由分步计数原理计算可得答案.
【解答】解:根据题意,先从6名男医生中选2人,有C62=15种选法,
再从5名女医生中选出1人,有C51=5种选法,
则不同的选法共有15×5=75种;
故选:C.
【点评】本题考查分步计数原理的应用,注意区分排列、组合的不同.
6.(5分)已知椭圆C:+=1(a>b>0)的左、右焦点为F1、F2,离心率为,过F2的直线l交C于A、B两点,若△AF1B的周长为4,则C的方程为( )
A.+=1 B.+y2=1 C.+=1 D.+=1
【考点】K4:椭圆的性质.菁优网版权所有
【专题】5D:圆锥曲线的定义、性质与方程.
【分析】利用△AF1B的周长为4,求出a=,根据离心率为,可得c=1,求出b,即可得出椭圆的方程.
【解答】解:∵△AF1B的周长为4,
∵△AF1B的周长=|AF1|+|AF2|+|BF1|+|BF2|=2a+2a=4a,
∴4a=4,
∴a=,
∵离心率为,
∴,c=1,
∴b==,
∴椭圆C的方程为+=1.
故选:A.
【点评】本题考查椭圆的定义与方程,考查椭圆的几何性质,考查学生的计算能力,属于基础题.
7.(5分)曲线y=xex﹣1在点(1,1)处切线的斜率等于( )
A.2e B.e C.2 D.1
【考点】62:导数及其几何意义.菁优网版权所有
【专题】52:导数的概念及应用.
【分析】求函数的导数,利用导数的几何意义即可求出对应的切线斜率.
【解答】解:函数的导数为f′(x)=ex﹣1+xex﹣1=(1+x)ex﹣1,
当x=1时,f′(1)=2,
即曲线y=xex﹣1在点(1,1)处切线的斜率k=f′(1)=2,
故选:C.
【点评】本题主要考查导数的几何意义,直接求函数的导数是解决本题的关键,比较基础.
8.(5分)正四棱锥的顶点都在同一球面上,若该棱锥的高为4,底面边长为2,则该球的表面积为( )
A. B.16π C.9π D.
【考点】LG:球的体积和表面积;LR:球内接多面体.菁优网版权所有
【专题】11:计算题;5F:空间位置关系与距离.
【分析】正四棱锥P﹣ABCD的外接球的球心在它的高PO1上,记为O,求出PO1,OO1,解出球的半径,求出球的表面积.
【解答】解:设球的半径为R,则
∵棱锥的高为4,底面边长为2,
∴R2=(4﹣R)2+()2,
∴R=,
∴球的表面积为4π•()2=.
故选:A.
【点评】本题考查球的表面积,球的内接几何体问题,考查计算能力,是基础题.
9.(5分)已知双曲线C的离心率为2,焦点为F1、F2,点A在C上,若|F1A|=2|F2A|,则cos∠AF2F1=( )
A. B. C. D.
【考点】KC:双曲线的性质.菁优网版权所有
【专题】5D:圆锥曲线的定义、性质与方程.
【分析】根据双曲线的定义,以及余弦定理建立方程关系即可得到结论.
【解答】解:∵双曲线C的离心率为2,
∴e=,即c=2a,
点A在双曲线上,
则|F1A|﹣|F2A|=2a,
又|F1A|=2|F2A|,
∴解得|F1A|=4a,|F2A|=2a,||F1F2|=2c,
则由余弦定理得cos∠AF2F1===.
故选:A.
【点评】本题主要考查双曲线的定义和运算,利用离心率的定义和余弦定理是解决本题的关键,考查学生的计算能力.
10.(5分)等比数列{an}中,a4=2,a5=5,则数列{lgan}的前8项和等于( )
A.6 B.5 C.4 D.3
【考点】89:等比数列的前n项和.菁优网版权所有
【专题】54:等差数列与等比数列.
【分析】利用等比数列的性质可得a1a8=a2a7=a3a6=a4a5=10.再利用对数的运算性质即可得出.
【解答】解:∵数列{an}是等比数列,a4=2,a5=5,
∴a1a8=a2a7=a3a6=a4a5=10.
∴lga1+lga2+…+lga8
=lg(a1a2•…•a8)
=
4lg10
=4.
故选:C.
【点评】本题考查了等比数列的性质、对数的运算性质,属于基础题.
11.(5分)已知二面角α﹣l﹣β为60°,AB⊂α,AB⊥l,A为垂足,CD⊂β,C∈l,∠ACD=135°,则异面直线AB与CD所成角的余弦值为( )
A. B. C. D.
【考点】LM:异面直线及其所成的角.菁优网版权所有
【专题】5G:空间角.
【分析】首先作出二面角的平面角,然后再构造出异面直线AB与CD所成角,利用解直角三角形和余弦定理,求出问题的答案.
【解答】解:如图,过A点做AE⊥l,使BE⊥β,垂足为E,过点A做AF∥CD,过点E做EF⊥AE,连接BF,
∵AE⊥l
∴∠EAC=90°
∵CD∥AF
又∠ACD=135°
∴∠FAC=45°
∴∠EAF=45°
在Rt△BEA中,设AE=a,则AB=2a,BE=a,
在Rt△AEF中,则EF=a,AF=a,
在Rt△BEF中,则BF=2a,
∴异面直线AB与CD所成的角即是∠BAF,
∴cos∠BAF===.
故选:B.
【点评】本题主要考查了二面角和异面直线所成的角,关键是构造二面角的平面角和异面直线所成的角,考查了学生的空间想象能力和作图能力,属于难题.
12.(5分)函数y=f(x)的图象与函数y=g(x)的图象关于直线x+y=0对称,则y=f(x)的反函数是( )
A.y=g(x) B.y=g(﹣x) C.y=﹣g(x) D.y=﹣g(﹣x)
【考点】4R:反函数.菁优网版权所有
【专题】51:函数的性质及应用.
【分析】设P(x,y)为y=f(x)的反函数图象上的任意一点,则P关于y=x的对称点P′(y,x)一点在y=f(x)的图象上,P′(y,x)关于直线x+y=0的对称点P″(﹣x,﹣y)在y=g(x)图象上,代入解析式变形可得.
【解答】解:设P(x,y)为y=f(x)的反函数图象上的任意一点,
则P关于y=x的对称点P′(y,x)一点在y=f(x)的图象上,
又∵函数y=f(x)的图象与函数y=g(x)的图象关于直线x+y=0对称,
∴P′(y,x)关于直线x+y=0的对称点P″(﹣x,﹣y)在y=g(x)图象上,
∴必有﹣y=g(﹣x),即y=﹣g(﹣x)
∴y=f(x)的反函数为:y=﹣g(﹣x)
故选:D.
【点评】本题考查反函数的性质和对称性,属中档题.
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分)
13.(5分)的展开式中x2y2的系数为 70 .(用数字作答)
【考点】DA:二项式定理.菁优网版权所有
【专题】5P:二项式定理.
【分析】先求出二项式展开式的通项公式,再令x、y的幂指数都等于2,求得r的值,即可求得展开式中x2y2的系数.
【解答】解:的展开式的通项公式为 Tr+1=•(﹣1)r••=•(﹣1)r••,
令 8﹣=﹣4=2,求得 r=4,
故展开式中x2y2的系数为 =70,
故答案为:70.
【点评】本题主要考查二项式定理的应用,二项式系数的性质,二项式展开式的通项公式,求展开式中某项的系数,属于中档题.
14.(5分)设x、y满足约束条件,则z=x+4y的最大值为 5 .
【考点】7C:简单线性规划.菁优网版权所有
【专题】31:数形结合.
【分析】由约束条件作出可行域,化目标函数为直线方程的斜截式,由图得到最优解,联立方程组求出最优解的坐标,代入目标函数得答案.
【解答】解:由约束条件作出可行域如图,
联立,解得C(1,1).
化目标函数z=x+4y为直线方程的斜截式,得.
由图可知,当直线过C点时,直线在y轴上的截距最大,z最大.
此时zmax=1+4×1=5.
故答案为:5.
【点评】本题考查简单的线性规划,考查了数形结合的解题思想方法,是中档题.
15.(5分)直线l1和l2是圆x2+y2=2的两条切线,若l1与l2的交点为(1,3),则l1与l2的夹角的正切值等于 .
【考点】IV:两直线的夹角与到角问题.菁优网版权所有
【专题】5B:直线与圆.
【分析】设l1与l2的夹角为2θ,由于l1与l2的交点A(1,3)在圆的外部,由直角三角形中的边角关系求得sinθ= 的值,可得cosθ、tanθ 的值,再根据tan2θ=,计算求得结果.
【解答】解:设l1与l2的夹角为2θ,由于l1与l2的交点A(1,3)在圆的外部,
且点A与圆心O之间的距离为OA==,
圆的半径为r=,
∴sinθ==,
∴cosθ=,tanθ==,
∴tan2θ===,
故答案为:.
【点评】本题主要考查直线和圆相切的性质,直角三角形中的变角关系,同角三角函数的基本关系、二倍角的正切公式的应用,属于中档题.
16.(5分)若函数f(x)=cos2x+asinx在区间(,)是减函数,则a的取值范围是 (﹣∞,2] .
【考点】HM:复合三角函数的单调性.菁优网版权所有
【专题】51:函数的性质及应用;57:三角函数的图像与性质.
【分析】利用二倍角的余弦公式化为正弦,然后令t=sinx换元,根据给出的x的范围求出t的范围,结合二次函数的图象的开口方向及对称轴的位置列式求解a的范围.
【解答】解:由f(x)=cos2x+asinx
=﹣2sin2x+asinx+1,
令t=sinx,
则原函数化为y=﹣2t2+at+1.
∵x∈(,)时f(x)为减函数,
则y=﹣2t2+at+1在t∈(,1)上为减函数,
∵y=﹣2t2+at+1的图象开口向下,且对称轴方程为t=.
∴,解得:a≤2.
∴a的取值范围是(﹣∞,2].
故答案为:(﹣∞,2].
【点评】本题考查复合函数的单调性,考查了换元法,关键是由换元后函数为减函数求得二次函数的对称轴的位置,是中档题.
三、解答题
17.(10分)△ABC的内角A、B、C的对边分别为a、b、c,已知3acosC=2ccosA,tanA=,求B.
【考点】GL:三角函数中的恒等变换应用;HP:正弦定理.菁优网版权所有
【专题】58:解三角形.
【分析】由3acosC=2ccosA,利用正弦定理可得3sinAcosC=2sinCcosA,再利用同角的三角函数基本关系式可得tanC,利用tanB=tan[π﹣(A+C)]=﹣tan(A+C)即可得出.
【解答】解:∵3acosC=2ccosA,
由正弦定理可得3sinAcosC=2sinCcosA,
∴3tanA=2tanC,
∵tanA=,
∴2tanC=3×=1,解得tanC=.
∴tanB=tan[π﹣(A+C)]=﹣tan(A+C)=﹣=﹣=﹣1,
∵B∈(0,π),
∴B=
【点评】本题考查了正弦定理、同角的三角函数基本关系式、两角和差的正切公式、诱导公式等基础知识与基本技能方法,考查了推理能力和计算能力,属于中档题.
18.(12分)等差数列{an}的前n项和为Sn,已知a1=13,a2为整数,且Sn≤S4.
(1)求{an}的通项公式;
(2)设bn=,求数列{bn}的前n项和Tn.
【考点】8E:数列的求和.菁优网版权所有
【专题】55:点列、递归数列与数学归纳法.
【分析】(1)通过Sn≤S4得a4≥0,a5≤0,利用a1=13、a2为整数可得d=﹣4,进而可得结论;
(2)通过an=13﹣3n,分离分母可得bn=(﹣),并项相加即可.
【解答】解:(1)在等差数列{an}中,由Sn≤S4得:
a4≥0,a5≤0,
又∵a1=13,
∴,解得﹣≤d≤﹣,
∵a2为整数,∴d=﹣4,
∴{an}的通项为:an=17﹣4n;
(2)∵an=17﹣4n,
∴bn===﹣(﹣),
于是Tn=b1+b2+……+bn
=﹣[(﹣)+(﹣)+……+(﹣)]
=﹣(﹣)
=.
【点评】本题考查求数列的通项及求和,考查并项相加法,注意解题方法的积累,属于中档题.
19.(12分)如图,三棱柱ABC﹣A1B1C1中,点A1在平面ABC内的射影D在AC上,∠ACB=90°,BC=1,AC=CC1=2.
(Ⅰ)证明:AC1⊥A1B;
(Ⅱ)设直线AA1与平面BCC1B1的距离为,求二面角A1﹣AB﹣C的大小.
【考点】LW:直线与平面垂直;MJ:二面角的平面角及求法.菁优网版权所有
【专题】5F:空间位置关系与距离.
【分析】(Ⅰ)由已知数据结合线面垂直的判定和性质可得;
(Ⅱ)作辅助线可证∠A1FD为二面角A1﹣AB﹣C的平面角,解三角形由反三角函数可得.
【解答】解:(Ⅰ)∵A1D⊥平面ABC,A1D⊂平面AA1C1C,
∴平面AA1C1C⊥平面ABC,又BC⊥AC
∴BC⊥平面AA1C1C,连结A1C,
由侧面AA1C1C为菱形可得AC1⊥A1C,
又AC1⊥BC,A1C∩BC=C,
∴AC1⊥平面A1BC,AB1⊂平面A1BC,
∴AC1⊥A1B;
(Ⅱ)∵BC⊥平面AA1C1C,BC⊂平面BCC1B1,
∴平面AA1C1C⊥平面BCC1B1,
作A1E⊥CC1,E为垂足,可得A1E⊥平面BCC1B1,
又直线AA1∥平面BCC1B1,
∴A1E为直线AA1与平面BCC1B1的距离,即A1E=,
∵A1C为∠ACC1的平分线,∴A1D=A1E=,
作DF⊥AB,F为垂足,连结A1F,
又可得AB⊥A1D,A1F∩A1D=A1,
∴AB⊥平面A1DF,∵A1F⊂平面A1DF
∴A1F⊥AB,
∴∠A1FD为二面角A1﹣AB﹣C的平面角,
由AD==1可知D为AC中点,
∴DF==,
∴tan∠A1FD==,
∴二面角A1﹣AB﹣C的大小为arctan
【点评】本题考查二面角的求解,作出并证明二面角的平面角是解决问题的关键,属中档题.
20.(12分)设每个工作日甲、乙、丙、丁4人需使用某种设备的概率分别为0.6、0.5、0.5、0.4,各人是否需使用设备相互独立.
(Ⅰ)求同一工作日至少3人需使用设备的概率;
(Ⅱ)X表示同一工作日需使用设备的人数,求X的数学期望.
【考点】C8:相互独立事件和相互独立事件的概率乘法公式;CH:离散型随机变量的期望与方差.菁优网版权所有
【专题】5I:概率与统计.
【分析】记Ai表示事件:同一工作日乙丙需要使用设备,i=0,1,2,B表示事件:甲需要设备,C表示事件,丁需要设备,D表示事件:同一工作日至少3人需使用设备
(Ⅰ)把4个人都需使用设备的概率、4个人中有3个人使用设备的概率相加,即得所求.
(Ⅱ)X的可能取值为0,1,2,3,4,分别求出PXi,再利用数学期望公式计算即可.
【解答】解:由题意可得“同一工作日至少3人需使用设备”的概率为
0.6×0.5×0.5×0.4+(1﹣0.6)×0.5×0.5×0.4+0.6×(1﹣0.5)×0.5×0.4+0.6×0.5×(1﹣0.5)×0.4+0.6×0.5×0.5×(1﹣0.4)=0.31.
(Ⅱ)X的可能取值为0,1,2,3,4
P(X=0)=(1﹣0.6)×0.52×(1﹣0.4)=0.06
P(X=1)=0.6×0.52×(1﹣0.4)+(1﹣0.6)×0.52×0.4+(1﹣0.6)×2×0.52×(1﹣0.4)=0.25
P(X=4)=P(A2•B•C)=0.52×0.6×0.4=0.06,
P(X=3)=P(D)﹣P(X=4)=0.25,
P(X=2)=1﹣P(X=0)﹣P(X=1)﹣P(X=3)﹣P(X=4)=1﹣0.06﹣0.25﹣0.25﹣0.06=0.38.
故数学期望EX=0×0.06+1×0.25+2×0.38+3×0.25+4×0.06=2
【点评】本题主要考查了独立事件的概率和数学期望,关键是找到独立的事件,计算要有耐心,属于难题.
21.(12分)已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,直线y=4与y轴的交点为P,与C的交点为Q,且|QF|=|PQ|.
(Ⅰ)求C的方程;
(Ⅱ)过F的直线l与C相交于A、B两点,若AB的垂直平分线l′与C相交于M、N两点,且A、M、B、N四点在同一圆上,求l的方程.
【考点】KH:直线与圆锥曲线的综合.菁优网版权所有
【专题】5E:圆锥曲线中的最值与范围问题.
【分析】(Ⅰ)设点Q的坐标为(x0,4),把点Q的坐标代入抛物线C的方程,求得x0=,根据|QF|=|PQ|求得 p的值,可得C的方程.
(Ⅱ)设l的方程为 x=my+1 (m≠0),代入抛物线方程化简,利用韦达定理、中点公式、弦长公式求得弦长|AB|.把直线l′的方程代入抛物线方程化简,利用韦达定理、弦长公式求得|MN|.由于MN垂直平分线段AB,故AMBN四点共圆等价于|AE|=|BE|=|MN|,由此求得m的值,可得直线l的方程.
【解答】解:(Ⅰ)设点Q的坐标为(x0,4),把点Q的坐标代入抛物线C:y2=2px(p>0),
可得x0=,∵点P(0,4),∴|PQ|=.
又|QF|=x0+=+,|QF|=|PQ|,
∴+=×,求得 p=2,或 p=﹣2(舍去).
故C的方程为 y2=4x.
(Ⅱ)由题意可得,直线l和坐标轴不垂直,y2=4x的焦点F(1,0),
设l的方程为 x=my+1(m≠0),
代入抛物线方程可得y2﹣4my﹣4=0,显然判别式△=16m2+16>0,y1+y2=4m,y1•y2=﹣4.
∴AB的中点坐标为D(2m2+1,2m),弦长|AB|=|y1﹣y2|==4(m2+1).
又直线l′的斜率为﹣m,∴直线l′的方程为 x=﹣y+2m2+3.
过F的直线l与C相交于A、B两点,若AB的垂直平分线l′与C相交于M、N两点,
把线l′的方程代入抛物线方程可得 y2+y﹣4(2m2+3)=0,∴y3+y4=,y3•y4=﹣4(2m2+3).
故线段MN的中点E的坐标为(+2m2+3,),∴|MN|=|y3﹣y4|=,
∵MN垂直平分线段AB,故AMBN四点共圆等价于|AE|=|BE|=|MN|,
∴+DE2=MN2,
∴4(m2+1)2 ++=×,化简可得 m2﹣1=0,
∴m=±1,∴直线l的方程为 x﹣y﹣1=0,或 x+y﹣1=0.
【点评】本题主要考查求抛物线的标准方程,直线和圆锥曲线的位置关系的应用,韦达定理、弦长公式的应用,体现了转化的数学思想,属于难题.
22.(12分)函数f(x)=ln(x+1)﹣(a>1).
(Ⅰ)讨论f(x)的单调性;
(Ⅱ)设a1=1,an+1=ln(an+1),证明:<an≤(n∈N*).
【考点】6B:利用导数研究函数的单调性;RG:数学归纳法.菁优网版权所有
【专题】53:导数的综合应用.
【分析】(Ⅰ)求函数的导数,通过讨论a的取值范围,即可得到f(x)的单调性;
(Ⅱ)利用数学归纳法即可证明不等式.
【解答】解:(Ⅰ)函数f(x)的定义域为(﹣1,+∞),f′(x)=,
①当1<a<2时,若x∈(﹣1,a2﹣2a),则f′(x)>0,此时函数f(x)在(﹣1,a2﹣2a)上是增函数,
若x∈(a2﹣2a,0),则f′(x)<0,此时函数f(x)在(a2﹣2a,0)上是减函数,
若x∈(0,+∞),则f′(x)>0,此时函数f(x)在(0,+∞)上是增函数.
②当a=2时,f′(x)≥0,此时函数f(x)在(﹣1,+∞)上是增函数,
③当a>2时,若x∈(﹣1,0),则f′(x)>0,此时函数f(x)在(﹣1,0)上是增函数,
若x∈(0,a2﹣2a),则f′(x)<0,此时函数f(x)在(0,a2﹣2a)上是减函数,
若x∈(a2﹣2a,+∞),则f′(x)>0,此时函数f(x)在(a2﹣2a,+∞)上是增函数.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,当a=2时,此时函数f(x)在(﹣1,+∞)上是增函数,
当x∈(0,+∞)时,f(x)>f(0)=0,
即ln(x+1)>,(x>0),
又由(Ⅰ)知,当a=3时,f(x)在(0,3)上是减函数,
当x∈(0,3)时,f(x)<f(0)=0,ln(x+1)<,
下面用数学归纳法进行证明<an≤成立,
①当n=1时,由已知
,故结论成立.
②假设当n=k时结论成立,即,
则当n=k+1时,an+1=ln(an+1)>ln(),
ak+1=ln(ak+1)<ln(),
即当n=k+1时,成立,
综上由①②可知,对任何n∈N•结论都成立.
【点评】本题主要考查函数单调性和导数之间的关系,以及利用数学归纳法证明不等式,综合性较强,难度较大.