已知函数,为的导函数.
(Ⅰ)当时,
(i)求曲线在点处的切线方程;
(ii)求函数的单调区间和极值;
(Ⅱ)当时,求证:对任意的,且,有.
(Ⅰ)(i);(ii)的极小值为,无极大值;(Ⅱ)证明见解析.
【解析】
【分析】
(Ⅰ) (i)首先求得导函数的解析式,然后结合导数的几何意义求解切线方程即可;
(ii)首先求得的解析式,然后利用导函数与原函数的关系讨论函数的单调性和函数的极值即可;
(Ⅱ)首先确定导函数的解析式,然后令,将原问题转化为与有关的函数,然后构造新函数,利用新函数的性质即可证得题中的结论.
【详解】(Ⅰ) (i) 当k=6时,,.可得,,
所以曲线在点处的切线方程为,即.
(ii) 依题意,.
从而可得,
整理可得:,
令,解得.
当x变化时,的变化情况如下表:
单调递减 | 极小值 | 单调递增 |
所以,函数g(x)的单调递减区间为(0,1),单调递增区间为(1,+∞);
g(x)的极小值为g(1)=1,无极大值.
(Ⅱ)证明:由,得.
对任意的,且,令,则
. ①
令.
当x>1时,,
由此可得在单调递增,所以当t>1时,,即.
因为,,,
所以
. ②
由(Ⅰ)(ii)可知,当时,,即,
故 ③
由①②③可得.
所以,当时,任意的,且,有
.
【点睛】导数是研究函数的单调性、极值(最值)最有效的工具,而函数是高中数学中重要的知识点,对导数的应用的考查主要从以下几个角度进行:
(1)考查导数的几何意义,往往与解析几何、微积分相联系.
(2)利用导数求函数的单调区间,判断单调性;已知单调性,求参数.
(3)利用导数求函数的最值(极值),解决生活中的优化问题.
(4)考查数形结合思想的应用.
已知为等差数列,为等比数列,.
(Ⅰ)求和的通项公式;
(Ⅱ)记的前项和为,求证:;
(Ⅲ)对任意的正整数,设求数列的前项和.
(Ⅰ),;(Ⅱ)证明见解析;(Ⅲ).
【解析】
【分析】
(Ⅰ)由题意分别求得数列的公差、公比,然后利用等差、等比数列的通项公式得到结果;
(Ⅱ)利用(Ⅰ)的结论首先求得数列前n项和,然后利用作差法证明即可;
(Ⅲ)分类讨论n为奇数和偶数时数列的通项公式,然后分别利用指数型裂项求和和错位相减求和计算和的值,据此进一步计算数列的前2n项和即可.
【详解】(Ⅰ)设等差数列的公差为,等比数列的公比为q.
由,,可得d=1.
从而的通项公式为.
由,
又q≠0,可得,解得q=2,
从而的通项公式为.
(Ⅱ)证明:由(Ⅰ)可得,
故,,
从而,
所以.
(Ⅲ)当n奇数时,,
当n为偶数时,,
对任意的正整数n,有,
和 ①
由①得 ②
由①②得,
由于,
从而得:.
因此,.
所以,数列的前2n项和为.
【点睛】本题主要考查数列通项公式的求解,分组求和法,指数型裂项求和,错位相减求和等,属于中等题.
已知椭圆的一个顶点为,右焦点为,且,其中为原点.
(Ⅰ)求椭圆方程;
(Ⅱ)已知点满足,点在椭圆上(异于椭圆的顶点),直线与以为圆心的圆相切于点,且为线段的中点.求直线的方程.
(Ⅰ);(Ⅱ),或.
【解析】
【分析】
(Ⅰ)根据题意,并借助,即可求出椭圆的方程;
(Ⅱ)利用直线与圆相切,得到,设出直线的方程,并与椭圆方程联立,求出点坐标,进而求出点坐标,再根据,求出直线的斜率,从而得解.
【详解】(Ⅰ)椭圆的一个顶点为,
,
由,得,
又由,得,
所以,椭圆的方程为;
(Ⅱ)直线与以为圆心的圆相切于点,所以,
根据题意可知,直线和直线的斜率均存在,
设直线的斜率为,则直线的方程为,即,
,消去,可得,解得或.
将代入,得,
所以,点的坐标为,
因为为线段的中点,点的坐标为,
所以点的坐标为,
由,得点的坐标为,
所以,直线的斜率为,
又因为,所以,
整理得,解得或.
所以,直线的方程为或.
【点睛】本题考查了椭圆标准方程的求解、直线与椭圆的位置关系、直线与圆的位置关系、中点坐标公式以及直线垂直关系的应用,考查学生的运算求解能力,属于中档题.当看到题目中出现直线与圆锥曲线位置关系的问题时,要想到联立直线与圆锥曲线的方程.
如图,在三棱柱中,平面,,点分别在棱和棱上,且为棱的中点.
(Ⅰ)求证:;
(Ⅱ)求二面角的正弦值;
(Ⅲ)求直线与平面所成角的正弦值.
(Ⅰ)证明见解析;(Ⅱ);(Ⅲ).
【解析】
【分析】
以为原点,分别以的方向为轴,轴,轴的正方向建立空间直角坐标系.
(Ⅰ)计算出向量和的坐标,得出,即可证明出;
(Ⅱ)可知平面的一个法向量为,计算出平面的一个法向量为,利用空间向量法计算出二面角的余弦值,利用同角三角函数的基本关系可求解结果;
(Ⅲ)利用空间向量法可求得直线与平面所成角的正弦值.
【详解】依题意,以为原点,分别以、、的方向为轴、轴、轴的正方向建立空间直角坐标系(如图),
可得、、、、
、、、、.
(Ⅰ)依题意,,,
从而,所以;
(Ⅱ)依题意,是平面的一个法向量,
,.
设为平面的法向量,
则,即,
不妨设,可得.
,
.
所以,二面角的正弦值为;
(Ⅲ)依题意,.
由(Ⅱ)知为平面的一个法向量,于是.
所以,直线与平面所成角的正弦值为.
【点睛】本题考查利用空间向量法证明线线垂直,求二面角和线面角的正弦值,考查推理能力与计算能力,属于中档题.
在中,角所对的边分别为.已知.
(Ⅰ)求角的大小;
(Ⅱ)求的值;
(Ⅲ)求的值.
(Ⅰ);(Ⅱ);(Ⅲ).
【解析】
【分析】
(Ⅰ)直接利用余弦定理运算即可;
(Ⅱ)由(Ⅰ)及正弦定理即可得到答案;
(Ⅲ)先计算出进一步求出,再利用两角和的正弦公式计算即可.
【详解】(Ⅰ)在中,由及余弦定理得
,
又因为,所以;
(Ⅱ)在中,由,及正弦定理,可得;
(Ⅲ)由知角为锐角,由,可得,
进而,
所以.
【点晴】本题主要考查正、余弦定理解三角形,以及三角恒等变换在解三角形中的应用,考查学生的数学运算能力,是一道容易题.
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