2020-2021学年山西省晋中市高二(上)12月月考数学(理)试卷人教A版
展开1. 下列说法正确的是( )
A.棱柱的各个侧面都是平行四边形
B.底面是矩形的四棱柱是长方体
C.有一个面为多边形,其余各面都是三角形的几何体是棱锥
D.直角三角形绕其一边所在直线旋转一周形成的几何体是圆锥
2. 直线3x+3y+1=0的倾斜角是( )
A.30∘B.60∘C.120∘D.150∘
3. 已知某几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积是( )
A.12πB.18πC.24πD.36π
4. 已知原命题为“若两个三角形全等,则这两个三角形面积相等”,那么它的逆命题、否命题、逆否命题中,真命题的个数是( )
A.0B.1C.2D.3
5. 设l,m是两条不同的直线,α,β,γ是三个不重合的平面,则下列结论正确的个数为( )
①若l⊥α,m⊥α,则l // m;
②若α⊥γ,β⊥γ,α∩β=l,则l⊥γ;
③若m // α,m // β,α∩β=l,则m // l;
④若l⊥m,m⊥α,则l // α.
A.1B.2C.3D.4
6. 直线mx−y−m+2=0过定点A,若直线l过点A且与2x+y−2=0平行,则直线l的方程为( )
A.2x+y−4=0B.2x+y+4=0C.x−2y+3=0D.x−2y−3=0
7. 如图,在下列四个正方体图形中,A,B为正方体的两个顶点,M,N,P分别为其所在棱的中点,能得出AB // 平面MNP的图形是( )
A.①④B.③④C.④D.①②④
8. 设点A(−2, 3),B(3, 2),若直线ax+y+2=0与线段AB没有交点,则a的取值范围是( )
A.(−∞, −52)∪(43, +∞)B.(−43, 52)
C.[−52, 43]D.(−∞, −43)∪(52, +∞)
9. 已知正三棱柱ABC−A1B1C1 的各棱长都相等,D是侧棱CC1的中点,则异面直线AB1与BD所成角的大小为( )
A.30∘B.45∘C.90∘D.60∘
10. 已知圆C:(x−2)2+y2=2,直线l:y=kx−2,若直线l上存在点P,过点P引圆的两条切线l1,l2,使得l1⊥l2,则实数k的取值范围是( )
A.[0,2−3)∪(2+3,+∞)B.[2−3,2+3]
C.(−∞,0)D.[0,+∞)
11. 已知F1,F2是椭圆x2a2+y2b2=1a>b>0的左、右焦点,过右焦点F2的直线l与椭圆交于A,B两点,且满足AF2→=2F2B→,|F1B→|=|AB→|,则该椭圆的离心率是( )
A.12B.33C.32D.53
12. 在边长为2的菱形ABCD中,BD=23,将菱形ABCD沿对角线AC折起,使二面角B−AC−D的大小为60∘,则所得三棱锥A−BCD外接球的表面积为( )
A.4πB.529πC.6πD.203π
二、填空题
若直线(3a+2)x+(1−4a)y+8=0与(5a−2)x+(a+4)y−7=0垂直,则a=________.
已知p:|m+1|<1,q:幂函数y=m2−m−1xm在0,+∞上单调递减,则p是q的________条件.(选填“充分不必要”“必要不充分”“充要”“既不充分也不必要”)
在三棱柱ABC−A1B1C1中,底面ABC为正三角形,侧棱长等于底面边长,A1在底面上的射影是△ABC的中心,则AB1与底面ABC所成角的正弦值等于________.
过椭圆x29+y24=1上一点M作圆x2+y2=2的两条切线,切点为A,B,过A,B的直线与x轴和y轴分别交于点P,Q,则△POQ 面积的最小值为________.
三、解答题
如图,正方体ABCD−A1B1C1D1的棱长为2,E,F分别为AD1,CD1的中点.
(1)证明:EF//平面ABCD;
(2)求异面直线EF与B1C1所成角的大小.
已知△ABC的三个顶点分别为A4,0,B0,−2,C−2,1 .
(1)求AB边上的高CD所在直线的方程;
(2)求过点C且在两坐标轴上的截距相等的直线方程.
已知a>0,命题p:∀x>0,x+ax≥2恒成立,命题q:∀k∈R,直线kx−y+2=0与椭圆x2+y2a2=1有公共点,求使得p∨q为真命题,p∧q为假命题的实数a的取值范围.
已知圆C经过点A2,−1,和直线x+y=1相切,且圆心在直线y=−2x上.
(1)求圆C的方程;
(2)已知直线l经过点0,3,并且被圆C截得的弦长为2,求直线l的方程.
如图,在五面体ABCDEF中,四边形ABCD是直角梯形,AB//CD,AD⊥CD,四边形CDEF是菱形,∠DCF=60∘,CD=2AD=2AB,AE=5AD.
(1)证明:CE⊥AF.
(2)已知点P在线段BC上,且CP=λCB,若二面角A−DF−P的大小为60∘,求实数λ.
已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的离心率为22,直线l:x−y+2=0与以原点为圆心,椭圆C的短半轴长为半径的圆相切.
(1)求椭圆C的方程;
(2)设M是椭圆的上顶点,过点M分别作直线MA,MB交椭圆于A,B两点,设两直线的斜率分别为k1,k2,且k1+k2=4,证明直线AB过定点,并求出此定点的坐标.
参考答案与试题解析
2020-2021学年山西省晋中市高二(上)12月月考数学(理)试卷
一、选择题
1.
【答案】
A
【考点】
棱柱的结构特征
棱锥的结构特征
旋转体(圆柱、圆锥、圆台)
【解析】
根据棱柱的性质,即可判断A,根据长方体和棱柱的结构特征,即可判断B,根据棱锥的定义可判断C,根据圆锥的定义即可判断
D.
【解答】
解:A,根据棱柱的性质可知,棱柱的各个侧面都是平行四边形,故A正确;
B,底面是矩形,若侧棱不垂直于底面,这时的四棱柱是斜四棱柱,不是长方体,
只有底面是矩形的直四棱柱才是长方体,故B错误;
C,有一个面为多边形,其余各面都是三角形的几何体不一定是棱锥,
只有其余各面是有一个公共点的三角形的几何体,才是棱锥,故C错误;
D,直角三角形绕其一条直角边所在直线旋转一周形成的几何体是圆锥,
如果绕着它的斜边旋转一周,形成的几何体则是两个具有共同底面的圆锥,故D错误.
故选A.
2.
【答案】
C
【考点】
直线的倾斜角
【解析】
求出直线的斜率,然后求解直线的倾斜角.
【解答】
解:直线3x+3y+1=0的斜率为−3,
设直线的倾斜角为θ,则tanθ=−3,
可得θ=120∘.
故选C.
3.
【答案】
A
【考点】
由三视图求体积
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:由三视图可知,该几何体是底面半径为3,母线长为5的圆锥,
则高为52−33=4,
故该几何体体积为13×π×32×4=12π.
故选A.
4.
【答案】
B
【考点】
四种命题的定义
【解析】
写出该命题的逆命题、否命题、逆否命题,并判断它们的真假.
【解答】
解:原命题“若两个三角形全等,则这两个三角形面积相等”,
它的逆命题是“若两个三角形面积相等,则这两个三角形全等”,是假命题;
否命题是“若两个三角形不全等,则这两个三角形面积不相等”,是假命题;
逆否命题是“若两个三角形面积不相等,则这两个三角形不全等”,是真命题;
∴ 以上逆命题、否命题、逆否命题中,真命题有1个.
故选B.
5.
【答案】
C
【考点】
直线与平面平行的性质
平面与平面垂直的判定
直线与平面平行的判定
【解析】
根据线面垂直的性质定理即可知①正确;利用面面垂直的性质定理可知②正确;
根据线面平行的性质定理和判定定理可知③正确,利用线面平行的定义可知④错误.
【解答】
解:对于①,根据线面垂直的性质定理可知①正确;
对于②,过l上任意一点作a⊥γ,利用面面垂直的性质可知,a既在α内又在β内,所以a与l重合,即l⊥γ,②正确;
对于③,设经过m的平面与α相交于b,与β相交于c,则由m // α可得m // b,同理,m // c,
由公理4可知,b // c,∴ b // β,∵ α∩β=l,∴ b // l,即有m // l,③正确;
对于④,若l⊥m,m⊥α,则l // α或l⊂α,④错误.
故选C.
6.
【答案】
A
【考点】
待定系数法求直线方程
直线的一般式方程与直线的平行关系
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:由mx−y−m+2=0得:y−2=m(x−1),
故直线mx−y−m+2=0恒过定点A(1, 2),
直线2x+y−2=0的斜率是:k=−2,
故直线l的方程是:y−2=−2(x−1),
整理得:2x+y−4=0,
故选A.
7.
【答案】
A
【考点】
直线与平面平行的判定
【解析】
根据线面平行的判定定理和性质定理分别进行判断即可.
【解答】
解:在①中,连接AC,则AC // MN,由正方体性质得到平面MNP // 平面ABC,
∴ AB // 平面MNP,故①成立;
②若下底面中心为O,则NO // AB,NO∩面MNP=N,
∴ AB与面MNP不平行,故②不成立;
③过M作ME // AB,则E是中点,
则ME与平面PMN相交,则AB与平面MNP相交,
∴ AB与面MNP不平行,故③不成立;
④连接CD,则AB // CD,NP // CD,则AB // PN,∴ AB // 平面MNP,故④成立.
综上所述,能得出AB // 平面MNP的图形是①④.
故选A.
8.
【答案】
B
【考点】
斜率的计算公式
过两条直线交点的直线系方程
【解析】
直线ax+y+2=0过定点(0, −2),直线ax+y+2=0与线段AB没有交点转化为过定点(0, −2)的直线与线段AB无公共点,作出图象,由图求解即可.
【解答】
解:直线ax+y+2=0恒过点M(0, −2),
且斜率为−a,
∵ kMA=3−(−2)−2−0=−52,
kMB=2−(−2)3−0=43,
由图可知:−a>−52且−a<43,
∴ a∈(−43, 52).
故选B.
9.
【答案】
C
【考点】
异面直线及其所成的角
【解析】
直接构造平面角,再利用余弦定理得出即可.
【解答】
解:如图:取AB,BB1的中点分别为E,F,连接EF,FC1,EC1,
则易得EF//AB1,BD//FC1,从而∠EFC1为异面直线AB1与BD所成角的平面角或其补角,
设棱长为2,易得EF=12AB1=2,FC1=1+4=5,
EC1=4+94+34=7,
所以EF2+FC12=EC12,
故∠EFC1=90∘,则异面直线AB1与BD所成角的平面角为90∘.
故选C.
10.
【答案】
D
【考点】
直线与圆的位置关系
【解析】
作图,根据题意可知∠CPA=45∘,即可得到|CP|=2,设Px,y ,则点P满足: (x−2)2+y2=4,与y=kx−2联立化为:1+k2×2−4k+4x+4=0,根据Δ≥0,即可实数k的取值范围是[0,+∞).
【解答】
解:如图所示,
直线l上存在点P,过点P引圆的两条切线l1,l2 使得l1⊥l2,
则∠CPA=45∘,
∴ |CP|=2.
设Px,y ,则点P满足: (x−2)2+y2=4,
与y=kx−2联立化为:1+k2x2−4k+4x+4=0,
由Δ=4k+42−4×41+k2≥0解得k≥0,
∴ 实数k的取值范围是[0,+∞).
故选D.
11.
【答案】
B
【考点】
椭圆的定义
椭圆的离心率
余弦定理
【解析】
【解答】
解:设F2B=t,则由已知有AF2=2t,
所以F1B=AB=AF2+F2B=3t.
由椭圆定义,有2a=F1B+F2B=t+3t=4t,
所以t=12a.
于是F1B=32a,F2B=12a,AF2=a,
进一步有AF1=2a−AF2=a.
所以在等腰△AF1F2中,cs∠AF2F1=ca,
又在△BF1F2中,由余弦定理得
cs∠BF2F1=4c2+14a2−94a22×2c×12a=2c2−a2ac.
而∠BF2F1=π−∠AF2F1,
所以2c2−a2ac=−ca,a2=3c2,e=33.
故选B.
12.
【答案】
B
【考点】
球的表面积和体积
余弦定理
【解析】
由已知可得]ABC、□AC.−D都是边长为2的等边三角形,由菱形的对角线互相垂直,可得∠BED为二面角B−AC−D的
平面角,即∠BED=60∘,作出图形,找出三棱锥A−BCD的外接球球心,利用四点共圆结合正弦定理求解三棱锥A−BCD
的外接球的半径,代入球的表面积公式可得结果.
【解答】
解:由于四边形ABCD是边长为2的菱形,且BD=23,
则AC=2AE=2AB2−BE2=2,
所以,△ABC,△ACD都是边长为2的等边三角形,
由于菱形的对角线互相垂直,则BE⊥AC,DE⊥AC,
所以,∠BED为二面角B−AC−D的平面角,即∠BED=60∘,
过点B作平面ACD的垂线BM,垂足为点M,则点M在线段DE上,
由BE=DE=3,∠BED=60∘,
可得ME=MD=12DE=32,
且△BDE是等边三角形,
所以BD=BE=3.
设△ACD的外心为点G,BD的中点H,
在平面BED内,过点G,H分别作平面ACD,BD的垂线交于点O,
则点O为三棱锥B−ACD的外接球的球心,
则DG=23DE=233,DH=12BD=32,
因为∠BDE=60∘,
则GH=DG2+DH2−2DG⋅DHcs60∘=1312,
由于O,G,D,H四点共圆,可得OD=GHsin60∘=133,
所以,三棱锥B−ACD的外接球的表面积为4π×1332=52π9.
故选B.
二、填空题
【答案】
0或1
【考点】
直线的一般式方程与直线的垂直关系
【解析】
由直线的垂直关系可得a的方程,解方程可得.
【解答】
解:由题可得(3a+2)(5a−2)+(1−4a)(a+4)=0,
化简可得a2−a=0,解得a=0或a=1,
故答案为:0或1.
【答案】
必要不充分
【考点】
必要条件、充分条件与充要条件的判断
【解析】
分别化简p,q,再根据充分必要条件的定义即可判断.
【解答】
解:p:|m+1|<1等价于−2
∴ m2−m−1=1,且m<0,
解得m=−1,
∴ p是q的必要不充分条件,
故答案为:必要不充分.
【答案】
23
【考点】
直线与平面所成的角
【解析】
求直线与平面所成的角,可利用直线与平面所成角
的定义,过点B1作底面的垂线,找出斜线
在底面内的射影,计算求值即可.
【解答】
解:根据题意画出图形,
由题意不妨令棱长为2,点B1到底面的距离是B1E,
故OA=233,
由勾股定理得A1O=4−43=263,
故B1E=263,
如图作A1S⊥AB于中点S,易得A1S=3,
所以AB1=32+32=23,
所以AB1与底面ABC所成角的正弦值为
sin∠B1AE=26323=23.
故答案为:23.
【答案】
23
【考点】
圆与圆锥曲线的综合问题
直线与圆的位置关系
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解:设A(x1, y1),B(x2, y2),
则MA,MB的方程分别为x1x+y1y=2,x2x+y2y=2,
而MA,MB交于M(x0, y0),即x1x0+y1y0=2,x2x0+y2y0=2,
∴ AB的直线方程为:x0x+y0y=2,
∴ P(2x0, 0),Q(0, 2y0),
∴ S△POQ=12|OP|⋅|OQ|=|2x0y0|,
∵ |x0y0|=6|x03⋅y02|≤3(x029+y024)=3,
∴ S△POQ≥23,
当且仅当x03=y02时,△POQ的面积的最小值为23.
故答案为:23.
三、解答题
【答案】
(1)证明:连接AC,
∵ E,F分别为AD1,CD1的中点,
∴ EF//AC,
又∵ EF⊄平面ABCD,AC⊂平面ABCD,
∴ EF//平面ABCD.
(2)解:∵ EF//AC,B1C1//BC,
∴ ∠ACB为异面直线EF与B1C1所成的角或其补角,
△ABC是等腰直角三角形,
∴ ∠ACB=45∘,
∴ 异面直线EF与B1C1所成角的大小为45∘.
【考点】
直线与平面平行的判定
异面直线及其所成的角
【解析】
【解答】
(1)证明:连接AC,
∵ E,F分别为AD1,CD1的中点,
∴ EF//AC,
又∵ EF⊄平面ABCD,AC⊂平面ABCD,
∴ EF//平面ABCD.
(2)解:∵ EF//AC,B1C1//BC,
∴ ∠ACB为异面直线EF与B1C1所成的角或其补角,
△ABC是等腰直角三角形,
∴ ∠ACB=45∘,
∴ 异面直线EF与B1C1所成角的大小为45∘.
【答案】
解:(1)依题意得,kAB=0−(−2)4−0=12,
因为AB⊥CD,
所以直线CD的斜率kCD=−1kAB=−2,
可得直线CD的方程为y−1=−2x+2.
即直线CD的方程为:2x+y+3=0 .
(2)①当两截距均为0时,设直线方程为y=kx,
因为直线过点C−2,1.解得k=−12,即所求直线方程为y=−12x .
②当截距均不为0时,设直线方程为x+y=a,
因为直线过点C−2,1,解得a=−1,即所求直线方程为x+y=−1 .
综上所述,所求直线方程为x+2y=0或x+y+1=0 .
【考点】
直线的点斜式方程
两条直线垂直与倾斜角、斜率的关系
斜率的计算公式
直线的截距式方程
【解析】
【解答】
解:(1)依题意得,kAB=0−(−2)4−0=12,
因为AB⊥CD,
所以直线CD的斜率kCD=−1kAB=−2,
可得直线CD的方程为y−1=−2x+2.
即直线CD的方程为:2x+y+3=0 .
(2)①当两截距均为0时,设直线方程为y=kx,
因为直线过点C−2,1.解得k=−12,即所求直线方程为y=−12x .
②当截距均不为0时,设直线方程为x+y=a,
因为直线过点C−2,1,解得a=−1,即所求直线方程为x+y=−1 .
综上所述,所求直线方程为x+2y=0或x+y+1=0 .
【答案】
解:命题p:因为a>0时,对∀x>0,x+ax≥2a,
则2a≥2,即a≥1;
命题q:将直线kx−y+2=0代入椭圆x2+y2a2=1,
得(k2+a2)x2+4kx+4−a2=0,
则Δ=4a2(a2+k2−4)≥0,即a2≥−k2+4;
而−k2+4在R上的最大值为4;
∴ a2≥4,∵ a>0,∴ 解得a≥2;
(或者直线kx−y+2=0经过定点(0, 2),则0+4a2≤1,
∵ a>0,∴ 解得a≥2.)
由题可得p,q一真一假,
当p真q假时,a≥1,0当p假q真时,0综上1≤a<2.
【考点】
逻辑联结词“或”“且”“非”
【解析】
求出命题的等价条件,结合复合命题之间的关系进行求解即可.
【解答】
解:命题p:因为a>0时,对∀x>0,x+ax≥2a,
则2a≥2,即a≥1;
命题q:将直线kx−y+2=0代入椭圆x2+y2a2=1,
得(k2+a2)x2+4kx+4−a2=0,
则Δ=4a2(a2+k2−4)≥0,即a2≥−k2+4;
而−k2+4在R上的最大值为4;
∴ a2≥4,∵ a>0,∴ 解得a≥2;
(或者直线kx−y+2=0经过定点(0, 2),则0+4a2≤1,
∵ a>0,∴ 解得a≥2)
由题可得p,q一真一假,
当p真q假时,a≥1,0当p假q真时,0综上1≤a<2.
【答案】
解:(1)设圆心C(a,−2a),
由题知|a−2a−1|2=a−22+−2a+12,解得a=1.
所以圆C的方程为x−12+y+22=2.
(2)当直线l的斜率不存在时,它的方程为x=0,
此时与圆交于两点0,−1,0,−3,满足弦长为2.
当直线l的斜率存在时,设直线方程为y=kx+3,
圆心到直线l的距离为|k+5|1+k2,
令|k+5|1+k2=2−1,解得k=−125,
直线l的方程为12x+5y−15=0 .
综上所述,直线l的方程为x=0或12x+5y−15=0.
【考点】
点到直线的距离公式
圆的标准方程
直线的点斜式方程
【解析】
【解答】
解:(1)设圆心C(a,−2a),
由题知|a−2a−1|2=a−22+−2a+12,解得a=1.
所以圆C的方程为x−12+y+22=2.
(2)当直线l的斜率不存在时,它的方程为x=0,
此时与圆交于两点0,−1,0,−3,满足弦长为2.
当直线l的斜率存在时,设直线方程为y=kx+3,
圆心到直线l的距离为|k+5|1+k2,
令|k+5|1+k2=2−1,解得k=−125,
直线l的方程为12x+5y−15=0 .
综上所述,直线l的方程为x=0或12x+5y−15=0.
【答案】
(1)证明:∵ 四边形CDEF是菱形,
∴ DE=CD=2AD,CE⊥DF,
∵ AE=5AD,∴ AE2=AD2+DE2=5AD2,
∴ AD⊥DE,
∵ AD⊥CD,∴ AD⊥平面CDEF.
∴ AD⊥CE,
∴ CE⊥平面ADF,∴ CE⊥AF.
(2)解:由(1)知以D为坐标原点,DA所在直线为x轴,
建立如图所示的空间直角坐标系D−xyz,
设DA=1,由题设可得A(1,0,0),B(1,1,0),
C(0,2,0),E(0,−1,3),F(0,1,3),
∴ CP→=λCB→=λ,−λ,0,
∴ DP→=DC→+CP→=(λ,2−λ,0),
设m→=x,y,z是平面DFP的一个法向量,
则m→⋅DF→=y+3z=0,m→⋅DP→=λx+(2−λ)y=0,
令z=−1,得m→=3λ−23λ,3,−1,
由①可知CE→=0,−3,3是平面ADF的一个法向量,
∵ 二面角A−DF−P的大小为60∘,
∴ cs60∘=|m→⋅CE→||m→||CE→|=4323⋅3(1−2λ)2+4=12.
解得λ=23.
【考点】
两条直线垂直的判定
用空间向量求平面间的夹角
【解析】
【解答】
(1)证明:∵ 四边形CDEF是菱形,
∴ DE=CD=2AD,CE⊥DF,
∵ AE=5AD,∴ AE2=AD2+DE2=5AD2,
∴ AD⊥DE,
∵ AD⊥CD,∴ AD⊥平面CDEF.
∴ AD⊥CE,
∴ CE⊥平面ADF,∴ CE⊥AF.
(2)解:由(1)知以D为坐标原点,DA所在直线为x轴,
建立如图所示的空间直角坐标系D−xyz,
设DA=1,由题设可得A(1,0,0),B(1,1,0),
C(0,2,0),E(0,−1,3),F(0,1,3),
∴ CP→=λCB→=λ,−λ,0,
∴ DP→=DC→+CP→=(λ,2−λ,0),
设m→=x,y,z是平面DFP的一个法向量,
则m→⋅DF→=y+3z=0,m→⋅DP→=λx+(2−λ)y=0,
令z=−1,得m→=3λ−23λ,3,−1,
由①可知CE→=0,−3,3是平面ADF的一个法向量,
∵ 二面角A−DF−P的大小为60∘,
∴ cs60∘=|m→⋅CE→||m→||CE→|=4323⋅3(1−2λ)2+4=12.
解得λ=23.
【答案】
(1)解:由已知得:
ca=22,212+(−1)2=b,b2+c2=a2,
解得a=2,b=1,
故椭圆方程为:x22+y2=1.
(2)证明:①若直线AB的斜率存在,
设直线AB:y=kx+m,m≠±1,
由(1)得M(0, 1),设A(x1, y1),B(x2, y2),
联立椭圆方程和直线方程,消去y,
得(1+2k2)x2+4kmx+2m2−2=0,
x1+x2=−4km1+2k2,x1x2=2m2−21+2k2,
由已知k1+k2=4,
可得y1−1x1+y2−1x2=4,
即kx1+m−1x1+kx2+m−1x2=4,
2k−4+(m−1)x1+x2x1x2=0,
将x1+x2,x1x2代入得到,k=2(m+1),即m=k2−1,
则AB:y=kx+k2−1,即y=k(x+12)−1,
AB恒过定点(−12, −1);
②若直线AB斜率不存在,设AB:x=x0,
则A(x0, y0),B(x0, −y0),
由y0−1x0+−y0−1x0=4,得x0=−12,
故直线AB:x=−12,
故直线AB也过定点(−12, −1).
综上,直线AB恒过定点,此定点坐标为(−12, −1).
【考点】
椭圆的标准方程
椭圆的离心率
点到直线的距离公式
圆锥曲线中的定点与定值问题
【解析】
(1)由离心率为22得ca=22,由直线l与圆相切得212+(−1)2=b,再由b2+c2=a2即可解得a,b值;
(2)要证明直线AB过定点N(−12, −l),可证NA→ // NB→.设MA:y=k1x+1,代入椭圆方程消掉y得x的二次方程,由韦达定理可表示点A坐标,同理可得点B坐标,由向量共线的条件可证NA→ // NB→;
【解答】
(1)解:由已知得:
ca=22,212+(−1)2=b,b2+c2=a2,
解得a=2,b=1,
故椭圆方程为:x22+y2=1.
(2)证明:①若直线AB的斜率存在,
设直线AB::y=kx+m,m≠±1,
由(1)得M(0, 1),设A(x1, y1),B(x2, y2),
联立椭圆方程和直线方程,消去y,
得(1+2k2)x2+4kmx+2m2−2=0,
x1+x2=−4km1+2k2,x1x2=2m2−21+2k2,
由已知k1+k2=4,
可得y1−1x1+y2−1x2=4,
即kx1+m−1x1+kx2+m−1x2=4,
2k−4+(m−1)x1+x2x1x2=0,
将x1+x2,x1x2代入得到,k=2(m+1),即m=k2−1,
则AB:y=kx+k2−1,即y=k(x+12)−1,
AB恒过定点(−12, −1);
②若直线AB斜率不存在,设AB:x=x0,
则A(x0, y0),B(x0, −y0),
由y0−1x0+−y0−1x0=4,得x0=−12,
故直线AB:x=−12,
故直线AB也过定点(−12, −1).
综上,直线AB恒过定点,此定点坐标为(−12, −1).
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