2022-2023学年湖南省长沙市雨花区雅礼中学高二(上)入学数学试卷
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一、单选题(本大题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.)
1.(5分)已知复数z=1+i(i是虚数单位),则( )
A.2+2i B.2﹣2i C.2i D.﹣2i
2.(5分)已知集合A={x|x2﹣4≤0},B={x|2x+a≤0},若A∪B=B,则实数a的取值范围是( )
A.a<﹣2 B.a≤﹣2 C.a>﹣4 D.a≤﹣4
3.(5分)四棱锥P﹣ABCD的顶点都在球O的球面上,ABCD是边长为3的正方形,若四棱锥P﹣ABCD体积的最大值为54,则球O的表面积为( )
A.36π B.64π C.100π D.144π
4.(5分)如图,在大小为45°的二面角A﹣EF﹣D中,四边形ABFE与CDEF都是边长为1的正方形,则B与D两点间的距离是( )
A. B. C.1 D.
5.(5分)将曲线C1:上的点向右平移个单位长度,再将各点横坐标缩短为原来的,纵坐标不变,得到曲线C2,则C2的方程为( )
A.y=2sin4x B.
C.y=2sinx D.
6.(5分)若定义在R的奇函数f(x)在(﹣∞,0)单调递减,且f(2)=0,则满足xf(x﹣1)≥0的x的取值范围是( )
A.[﹣1,1]∪[3,+∞) B.[﹣3,﹣1]∪[0,1] C.[﹣1,0]∪[1,+∞) D.[﹣1,0]∪[1,3]
7.(5分)已知l,b表示不同的直线,α,β表示不同的平面,则下列说法正确的是( )
A.若l⊥α,b⊥l,则b∥α
B.若l,b⊂α,l∥β,b∥β,则α∥β
C.若l∥α,b⊥β,l∥b,则α⊥β
D.若α∩β=b,l⊂α,l⊥b,则α⊥β
8.(5分)算盘是中国传统的计算工具,是中国人在长期使用算筹的基础上发明的,是中国古代一项伟大的、重要的发明,在阿拉伯数字出现前是全世界广为使用的计算工具.“珠算”一词最早见于东汉徐岳所撰的《数术记遗》,其中有云:“珠算控带四时,经纬三才.”北周甄鸾为此作注,大意是:把木板刻为3部分,上、下两部分是停游珠用的,中间一部分是作定位用的.如图是一把算盘的初始状态,自右向左,分别是个位、十位、百位……,上面一粒珠(简称上珠)代表5,下面一粒珠(简称下珠)是1,即五粒下珠的大小等于同组一粒上珠的大小.现在从个位和十位这两组中随机选择往下拨一粒上珠,往上拨2粒下珠,算盘表示的数为质数(除了1和本身没有其它的约数)的概率是( )
A. B. C. D.
二、多选题(本大题共4小题,每小题5分,共20分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对得5分,部分选对的得2分,有选错的得0分.)
(多选)9.(5分)某学校为了调查学生在一周生活方面的支出情况,抽出了一个容量为n的样本,其频率分布直方图如图所示,其中支出在[50,60)元的学生有60人,则下列说法正确的是 ( )
A.样本中支出在[50,60)元的频率为0.03
B.样本中支出不少于40元的人数有132
C.n的值为200
D.若该校有2000名学生,则一定有600人支出在[50,60)元
(多选)10.(5分)下列说法正确的是( )
A.若事件A与B互斥,则A∪B是必然事件
B.《西游记》、《三国演义》、《水浒传》、《红楼梦》是我国四大名著.现有这四大名著各一本,甲、乙、丙、丁分别任取一本进行阅读,设事件E=“甲取到《红楼梦》”,事件F=“乙取到《红楼梦》”,则E与F是互斥但不对立事件
C.掷一枚骰子,记录其向上的点数,记事件A=“向上的点数不大于5”,事件B=“向上的点数为质数”,则B⊆A
D.10个产品中有2个次品,从中抽取一个产品检查其质量,则含有2个基本事件
(多选)11.(5分)若直线过点A(1,2),且在两坐标轴上截距的绝对值相等,则直线l方程可能为( )
A.x﹣y+1=0 B.x+y﹣3=0 C.2x﹣y=0 D.x﹣y﹣1=0
(多选)12.(5分)对于函数f(x)和g(x),设α∈{x|f(x)=0},β∈{x|g(x)=0},若存在α,β,使得|α﹣β|<1,则称f(x)与g(x)互为“零点相邻函数”.若函数f(x)=ex﹣1+x﹣2与g(x)=x2﹣ax+1互为“零点相邻函数”,则实数α的取值可以是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
三、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分.把答案填在题中的横线上.)
13.(5分)在平面直角坐标系xOy中,过坐标原点的一条直线与函数的图象交于P、Q两点,则线段PQ长的最小值是 .
14.(5分)在R上定义运算△:x△y=x(1﹣y)若不等式(x﹣a)△(x+a)<1,对任意实数x恒成立,则实数a的取值范围是 .
15.(5分)如图,在△ABC中,已知点D在BC边上,AD⊥AC,sin∠BAC,AB=3,AD=3,则BD的长为 .
16.(5分)关于函数f(x)=4sin(2x)(x∈R),有下列命题:
①由f(x1)=f(x2)=0可得x1﹣x2必是π的整数倍;
②若x1,x2∈(,),且2f(x1)=f(x1+x2),则x1<x2;
③函数的图象关于点(,0)对称;
④函数y=f(﹣x)的单调递增区间可由不等式2kπ2x2kπ(k∈Z)求得.
正确命题的序号是 .
四、解答题(本大题共6小题,共70分.解答应写出必要的文字说明、证明过程及演算步骤.)
17.(10分)如图,在四棱锥P﹣ABCD中,平面PAD⊥平面ABCD,AB=AD,∠BAD=60°,E、F分别是AP、AD的中点,求证:
(1)直线EF∥平面PCD;
(2)平面BEF⊥平面PAD.
18.(12分)现有8名奥运会志愿者,其中志愿者A1,A2,A3通晓日语,B1,B2,B3通晓俄语,C1,C2通晓韩语.从中选出通晓日语、俄语和韩语的志愿者各1名,组成一个小组.
(Ⅰ)求A1被选中的概率;
(Ⅱ)求B1和C1不全被选中的概率.
19.(12分)已知两点A(﹣1,2),B(m,3),求:
(1)直线AB的斜率k;
(2)求直线AB的方程;
(3)已知实数m∈[1,1],求直线AB的倾斜角α的范围.
20.(12分)△ABC的内角A、B、C的对边分别为a,b,c.已知asinbsinA.
(1)求B;
(2)若△ABC为锐角三角形,且c=1,求△ABC面积的取值范围.
21.(12分)如图,四棱锥P−ABCD的底面为正方形,PD⊥底面ABCD.设平面PAD与平面PBC的交线为l.
(1)证明:l⊥平面PDC;
(2)已知PD=AD=1,Q为l上的点且,(m>0),求PB与平面QCD所成角的正弦值的最大值.
22.(12分)已知二次函数f(x)=ax2+bx+1(a,b∈R,a>0),设方程f(x)=x的两个实数根为x1和x2.
(1)如果x1<2<x2<4,设二次函数f(x)的对称轴为x=x0,求证:x0>﹣1;
(2)如果|x1|<2,|x2﹣x1|=2,求b的取值范围.
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参考答案与试题解析
一、单选题(本大题共8小题,每小题5分,共40分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.)
1.(5分)已知复数z=1+i(i是虚数单位),则( )
A.2+2i B.2﹣2i C.2i D.﹣2i
【解答】解:∵z=1+i,
∴.
故选:B.
2.(5分)已知集合A={x|x2﹣4≤0},B={x|2x+a≤0},若A∪B=B,则实数a的取值范围是( )
A.a<﹣2 B.a≤﹣2 C.a>﹣4 D.a≤﹣4
【解答】解:∵A={x|x2﹣4≤0},由x2﹣4≤0,得﹣2≤x≤2,
又B={x|2x+a≤0},由2x+a≤0,得x,
又A∪B=B,则A⊆B,
则2,得a≤﹣4,
故选:D.
3.(5分)四棱锥P﹣ABCD的顶点都在球O的球面上,ABCD是边长为3的正方形,若四棱锥P﹣ABCD体积的最大值为54,则球O的表面积为( )
A.36π B.64π C.100π D.144π
【解答】解:如图所示:,
设底面正方形ABCD的对角线交点为M,则PM⊥面ABCD,球O的球心O在PM上,
设球O的半径为R,
∵ABCD是边长为3的正方形,若四棱锥P﹣ABCD体积的最大值为54,
∴点P到平面ABCD的距离的最大值为9,即PM=9,
在Rt△OMC中:OC=R,CM3,OM=PM﹣PO=9﹣R,
∴R2=(9﹣R)2+32,
解得:R=5,
所以球O的表面积为4πR2=100π.
故选:C.
4.(5分)如图,在大小为45°的二面角A﹣EF﹣D中,四边形ABFE与CDEF都是边长为1的正方形,则B与D两点间的距离是( )
A. B. C.1 D.
【解答】解:∵四边形ABFE与CDEF都是边长为1的正方形,∴0,
又大小为45°的二面角A﹣EF﹣D中,∴•1×1×cos(180°﹣45°).
∵,
∴3,
∴.
故选:D.
5.(5分)将曲线C1:上的点向右平移个单位长度,再将各点横坐标缩短为原来的,纵坐标不变,得到曲线C2,则C2的方程为( )
A.y=2sin4x B.
C.y=2sinx D.
【解答】解:曲线C1:y=2cos(2x)上的点向右平移个单位长度,
得到y=2cos[2(x)]=2cos(2x)=2sin2x,
再将各点横坐标缩短为原来的,纵坐标不变,得到曲线C2的方程为y=2sin4x.
故选:A.
6.(5分)若定义在R的奇函数f(x)在(﹣∞,0)单调递减,且f(2)=0,则满足xf(x﹣1)≥0的x的取值范围是( )
A.[﹣1,1]∪[3,+∞) B.[﹣3,﹣1]∪[0,1] C.[﹣1,0]∪[1,+∞) D.[﹣1,0]∪[1,3]
【解答】解:∵定义在R的奇函数f(x)在(﹣∞,0)单调递减,且f(2)=0,f(x)的大致图象如图:
∴f(x)在(0,+∞)上单调递减,且f(﹣2)=0;
故f(﹣1)<0;
当x=0时,不等式xf(x﹣1)≥0成立,
当x=1时,不等式xf(x﹣1)≥0成立,
当x﹣1=2或x﹣1=﹣2时,即x=3或x=﹣1时,不等式xf(x﹣1)≥0成立,
当x>0时,不等式xf(x﹣1)≥0等价为f(x﹣1)≥0,
此时,此时1<x≤3,
当x<0时,不等式xf(x﹣1)≥0等价为f(x﹣1)≤0,
即,得﹣1≤x<0,
综上﹣1≤x≤0或1≤x≤3,
即实数x的取值范围是[﹣1,0]∪[1,3],
故选:D.
7.(5分)已知l,b表示不同的直线,α,β表示不同的平面,则下列说法正确的是( )
A.若l⊥α,b⊥l,则b∥α
B.若l,b⊂α,l∥β,b∥β,则α∥β
C.若l∥α,b⊥β,l∥b,则α⊥β
D.若α∩β=b,l⊂α,l⊥b,则α⊥β
【解答】解:对A选项,∵l⊥α,b⊥l,∴b∥α或b⊂α,∴A选项错误;
对B选项,∵l,b⊂α,l∥β,b∥β,
∴α∥β或α与β成任意角,∴B选项错误;
对C选项,∵b⊥β,l∥b,∴l⊥β,
又l∥α,∴∃m⊂α,m∥l,∴m⊥β,∴α⊥β,∴C选项正确;
对D选项,∵α∩β=b,l⊂α,l⊥b,
∴α与β可成任意角,∴D选项错误.
故选:C.
8.(5分)算盘是中国传统的计算工具,是中国人在长期使用算筹的基础上发明的,是中国古代一项伟大的、重要的发明,在阿拉伯数字出现前是全世界广为使用的计算工具.“珠算”一词最早见于东汉徐岳所撰的《数术记遗》,其中有云:“珠算控带四时,经纬三才.”北周甄鸾为此作注,大意是:把木板刻为3部分,上、下两部分是停游珠用的,中间一部分是作定位用的.如图是一把算盘的初始状态,自右向左,分别是个位、十位、百位……,上面一粒珠(简称上珠)代表5,下面一粒珠(简称下珠)是1,即五粒下珠的大小等于同组一粒上珠的大小.现在从个位和十位这两组中随机选择往下拨一粒上珠,往上拨2粒下珠,算盘表示的数为质数(除了1和本身没有其它的约数)的概率是( )
A. B. C. D.
【解答】解:从个位和十位这两组中随机选择往下拨一粒上珠,往上拨2粒下珠,
基本事件有:7,16,25,52,61,70,共有6个,
算盘表示的数为质数包含的基本事件有:7,61,共2个,
∴算盘表示的数为质数的概率是P.
故选:A.
二、多选题(本大题共4小题,每小题5分,共20分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对得5分,部分选对的得2分,有选错的得0分.)
(多选)9.(5分)某学校为了调查学生在一周生活方面的支出情况,抽出了一个容量为n的样本,其频率分布直方图如图所示,其中支出在[50,60)元的学生有60人,则下列说法正确的是 ( )
A.样本中支出在[50,60)元的频率为0.03
B.样本中支出不少于40元的人数有132
C.n的值为200
D.若该校有2000名学生,则一定有600人支出在[50,60)元
【解答】解:由频率分布直方图得:
在A中,样本中支出在[50,60)元的频率为:1﹣(0.01+0.024+0.036)×10=0.3,故A错误;
在B中,样本中支出不少于40元的人数有:132,故B正确;
在C中,n200,故n的值为200,故C正确;
D.若该校有2000名学生,则可能有600人支出在[50,60)元,故D错误.
故选:BC.
(多选)10.(5分)下列说法正确的是( )
A.若事件A与B互斥,则A∪B是必然事件
B.《西游记》、《三国演义》、《水浒传》、《红楼梦》是我国四大名著.现有这四大名著各一本,甲、乙、丙、丁分别任取一本进行阅读,设事件E=“甲取到《红楼梦》”,事件F=“乙取到《红楼梦》”,则E与F是互斥但不对立事件
C.掷一枚骰子,记录其向上的点数,记事件A=“向上的点数不大于5”,事件B=“向上的点数为质数”,则B⊆A
D.10个产品中有2个次品,从中抽取一个产品检查其质量,则含有2个基本事件
【解答】解:A:事件A与B互斥时,A∪B不一定是必然事件,故A错误,
B:事件E与F不会同时发生,所以E与F是互斥事件,但是还有可能“丙取得红楼梦”,“丁取得红楼梦”,
所以E与F不是对立事件,故E与F是互斥不对立事件,故B正确,
C:事件A={1,2,3,4,5},B={2,3,5},所以B不包含于A,C正确,
D:基本事件为{正品,次品},有两个,D正确,
故选:BCD.
(多选)11.(5分)若直线过点A(1,2),且在两坐标轴上截距的绝对值相等,则直线l方程可能为( )
A.x﹣y+1=0 B.x+y﹣3=0 C.2x﹣y=0 D.x﹣y﹣1=0
【解答】解:当直线经过原点时,斜率为k2,所求的直线方程为y=2x,即2x﹣y=0;
当直线不过原点时,设所求的直线方程为x±y=k,把点A(1,2)代入可得1﹣2=k,或1+2=k,
求得k=﹣1,或k=3,故所求的直线方程为x﹣y+1=0,或x+y﹣3=0;
综上知,所求的直线方程为 2x﹣y=0、x﹣y+1=0,或x+y﹣3=0.
故选:ABC.
(多选)12.(5分)对于函数f(x)和g(x),设α∈{x|f(x)=0},β∈{x|g(x)=0},若存在α,β,使得|α﹣β|<1,则称f(x)与g(x)互为“零点相邻函数”.若函数f(x)=ex﹣1+x﹣2与g(x)=x2﹣ax+1互为“零点相邻函数”,则实数α的取值可以是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【解答】解:∵f(x)=ex﹣1+x﹣2,∴f(x)在R上单调递增,
又f(1)=e0+1﹣2=0,∴f(x)有唯一零点为1,
令g(x)的零点为x0,依题意知|x0﹣1|<1,即0<x0<2,
即函数g(x)在(0,2)上有零点,
令g(x)=0,则x2﹣ax+1=0在(0,2)上有解,
即a=x在(0,2)上有解,
∵x2,当且仅当x=1时取等号,
∴a≥2.即实数a的取值范围是[2,+∞).
故选:BCD.
三、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分.把答案填在题中的横线上.)
13.(5分)在平面直角坐标系xOy中,过坐标原点的一条直线与函数的图象交于P、Q两点,则线段PQ长的最小值是 4 .
【解答】解:由题意知当过原点的直线的斜率是1时,直线与函数图形的交点之间的距离最短,
而y=x与y的两个交点的坐标是(,)(,),
∴根据两点之间的距离公式得到|PQ|4,
另解:设直线y=kx,联立曲线方程,可得x=±,
可得P(,k),Q(,﹣k),
可得PQ4.
当k=1时,取得最小值4.
故答案为:4
14.(5分)在R上定义运算△:x△y=x(1﹣y)若不等式(x﹣a)△(x+a)<1,对任意实数x恒成立,则实数a的取值范围是 .
【解答】解:根据运算法则得(x﹣a)△(x+a)=(x﹣a)(1﹣x﹣a)<1
化简得x2﹣x﹣a2+a+1>0在R上恒成立,即Δ<0,
解得a∈
故答案为
15.(5分)如图,在△ABC中,已知点D在BC边上,AD⊥AC,sin∠BAC,AB=3,AD=3,则BD的长为 .
【解答】解:∵AD⊥AC,∴∠DAC=90°,
∴∠BAC=∠BAD+∠DAC=∠BAD+90°,
∴sin∠BAC=sin(∠BAD+90°)=cos∠BAD,
在△ABD中,AB=3,AD=3,
根据余弦定理得:BD2=AB2+AD2﹣2AB•AD•cos∠BAD=18+9﹣24=3,
则BD.
故答案为:
16.(5分)关于函数f(x)=4sin(2x)(x∈R),有下列命题:
①由f(x1)=f(x2)=0可得x1﹣x2必是π的整数倍;
②若x1,x2∈(,),且2f(x1)=f(x1+x2),则x1<x2;
③函数的图象关于点(,0)对称;
④函数y=f(﹣x)的单调递增区间可由不等式2kπ2x2kπ(k∈Z)求得.
正确命题的序号是 ②③ .
【解答】解:对于①.令2xkπ,得到x(k是整数),
由f(x1)=f(x2)=0,可得x1﹣x2必是的整数倍,故①错误;
对于②.f(x)=4sin(2x),
求解得f()=0,f()=1,周期T=π.
则[,]为f(x)的第一个周期(此周期内f(x)单调增大于0).
设x1,x2 的取值区间为D,
2f(x1)=2sin(2x1)
f()=sin()
由于cos()在D中取值范围为(0,1),得
sin()=2sin()cos()<sin()
即sin()<sin()
又,在D中f(x)性质如上述,由单调性有x1<x2.故②正确;
对于③.令2xkπ,得到x(k是整数),当k=0时,得到x,
所以函数y=f(x)的图象关于点(,0)对称.故③正确;
对于④.函数y=f (﹣x),
若求其增区间,只需让在正弦函数的减区间内即可,故④不正确.
所以正确的命题的序号是②③.
故答案为②③.
四、解答题(本大题共6小题,共70分.解答应写出必要的文字说明、证明过程及演算步骤.)
17.(10分)如图,在四棱锥P﹣ABCD中,平面PAD⊥平面ABCD,AB=AD,∠BAD=60°,E、F分别是AP、AD的中点,求证:
(1)直线EF∥平面PCD;
(2)平面BEF⊥平面PAD.
【解答】证明:(1)在△PAD中,
∵E,F分别为AP,AD的中点,
∴EF∥PD.
又∵EF不在平面PCD中,PD⊂平面PCD
∴直线EF∥平面PCD.
(2)连接BD.在△ABD中,
∵AB=AD,∠BAD=60°.即两底角相等并且等于60°,
∴△ABD为正三角形.
∵F是AD的中点,
∴BF⊥AD.
∵平面PAD⊥平面ABCD,BF⊂平面ABCD,
平面PAD∩平面ABCD=AD,
∴BF⊥平面PAD.
又∵BF⊂平面EBF,∴平面BEF⊥平面PAD.
18.(12分)现有8名奥运会志愿者,其中志愿者A1,A2,A3通晓日语,B1,B2,B3通晓俄语,C1,C2通晓韩语.从中选出通晓日语、俄语和韩语的志愿者各1名,组成一个小组.
(Ⅰ)求A1被选中的概率;
(Ⅱ)求B1和C1不全被选中的概率.
【解答】解:(Ⅰ)从8人中选出日语、俄语和韩语志愿者各1名,
其一切可能的结果组成的基本事件空间Ω={(A1,B1,C1),(A1,B1,C2),(A1,B2,C1),(A1,B2,C2),(A1,B3,C1),(A1,B3,C2),(A2,B1,C1),(A2,B1,C2),(A2,B2,C1),(A2,B2,C2),(A2,B3,C1),(A2,B3,C2),(A3,B1,C1),(A3,B1,C2),(A3,B2,C1),(A3,B2,C2),(A3,B3,C1),(A3,B3,C2)}
由18个基本事件组成.由于每一个基本事件被抽取的机会均等,
因此这些基本事件的发生是等可能的.
用M表示“A1恰被选中”这一事件,则M={(A1,B1,C1),(A1,B1,C2),(A1,B2,C1),(A1,B2,C2),(A1,B3,C1),(A1,B3,C2)}
事件M由6个基本事件组成,因而.
(Ⅱ)用N表示“B1,C1不全被选中”这一事件,
则其对立事件表示“B1,C1全被选中”这一事件,
由于{(A1,B1,C1),(A2,B1,C1),(A3,B1,C1)},事件有3个基本事件组成,
所以,由对立事件的概率公式得.
19.(12分)已知两点A(﹣1,2),B(m,3),求:
(1)直线AB的斜率k;
(2)求直线AB的方程;
(3)已知实数m∈[1,1],求直线AB的倾斜角α的范围.
【解答】解:(1)当m=﹣1时,直线AB的斜率不存在;
当m≠﹣1时,k.
(2)当m=﹣1时,AB的方程为x=﹣1,
当m≠﹣1时,AB的方程为y﹣2(x+1).
(3)①当m=﹣1时,α;
②当m≠﹣1时,∵k∈(﹣∞,]∪[,+∞),
∴α∈[,)∪(,].
综合①②,知直线AB的倾斜角α∈[,].
20.(12分)△ABC的内角A、B、C的对边分别为a,b,c.已知asinbsinA.
(1)求B;
(2)若△ABC为锐角三角形,且c=1,求△ABC面积的取值范围.
【解答】解:(1)asinbsinA,即为asinacosbsinA,
可得sinAcossinBsinA=2sincossinA,
∵sinA>0,
∴cos2sincos,
若cos0,可得B=(2k+1)π,k∈Z不成立,
∴sin,
由0<B<π,可得B;
(2)若△ABC为锐角三角形,且c=1,
由余弦定理可得b,
由三角形ABC为锐角三角形,可得a2+a2﹣a+1>1且1+a2﹣a+1>a2,且1+a2>a2﹣a+1,
解得a<2,
可得△ABC面积Sa•sina∈(,).
21.(12分)如图,四棱锥P−ABCD的底面为正方形,PD⊥底面ABCD.设平面PAD与平面PBC的交线为l.
(1)证明:l⊥平面PDC;
(2)已知PD=AD=1,Q为l上的点且,(m>0),求PB与平面QCD所成角的正弦值的最大值.
【解答】解:(1)证明:∵BC∥AD,BC⊄平面PAD,AD⊂平面PAD,
∴BC∥平面PAD,又BC⊂平面PBC,且平面PAD∩平面PBC=l,
∴BC∥l,
又PD⊥底面ABCD,BC⊂底面ABCD,
∴BC⊥PD,又BC⊥DC,PD∩DC=D,
∴BC⊥平面PDC,又BC∥l,
∴l⊥平面PDC;
(2)建立如图的空间右手直角坐标系,根据题意可得:
D(0,0,0),A(1,0,0),C(0,1,0),P(0,0,1),B(1,1,0),
设Q(m,0,1),m>0,则,,,
设平面QCD的法向量为,
则,令x=﹣1,则y=0,z=m,
∴,
∴cos,
∴PB与平面QCD所成角的正弦值为
,
当且仅当m=1时,取得等号,
故PB与平面QCD所成角的正弦值的最大值为.
22.(12分)已知二次函数f(x)=ax2+bx+1(a,b∈R,a>0),设方程f(x)=x的两个实数根为x1和x2.
(1)如果x1<2<x2<4,设二次函数f(x)的对称轴为x=x0,求证:x0>﹣1;
(2)如果|x1|<2,|x2﹣x1|=2,求b的取值范围.
【解答】解:(1)设g(x)=f(x)﹣x=ax2+(b﹣1)x+1,
∵a>0,
∴由条件x1<2<x2<4,
得g(2)<0,g(4)>0.即
由可行域可得,∴.
(2)由g(x)=ax2+(b﹣1)x+1=0,知,故x1与x2同号.
①若0<x1<2,则x2﹣x1=2(负根舍去),
∴x2=x1+2>2.
∴,即⇒b;
②若﹣2<x1<0,则x2=﹣2+x1<﹣2(正根舍去),
,即⇒b.
综上,b的取值范围为或.
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