已知函数,.
(1)若曲线在点处的切线方程为,求a的值;
(2)若为函数的极值点,且,求证:.
(1)(2)证明见解析;
【解析】
(1)先对函数求导得到,再分别求,,写出曲线在点处的切线方程,根据题意列出方程组,解方程组即可求得a的值;
(2)需要多次构造函数,利用函数的单调性、极值等解决问题.
【详解】
解:(1)由题意得的定义域为,,
则,
又,
所以曲线在点处的切线方程为,
即,
所以,解得.
(2)由(1)得,显然.
令,,
当时,,在上单调递增,无极值,不符合题意;
当时,,所以在上单调递增.
取b满足,则,
所以.
又,所以存在,使得,此时.
又当时,,,单调递减,
当时,,,单调递增,
所以为函数的极小值点,且,则,所以在上单调递减.又,,所以.
令.
所以当时,单调递增,所以,所以,
所以.
【点睛】
本题主要考查导数的几何意义、函数的极值点、不等式的证明等,考查考生利用导数的有关知识分析问题、解决问题的能力,推理论证能力和化归与转化能力.
本题以含参函数为依托,运用导数运算法则,选择合适的方法,经过推理、运算解决问题,体现数学抽象、数学运算等核心素养. 本题第(2)问的求解过程需要考生有清晰的解题思路,对考生的能力要求较高,试题的区分度较大.
已知椭圆,AB分别为椭圆C的左、右顶点,过椭圆C的右焦点F的直线与椭圆C相交于M,N两点(异于点A,B).
(1)若,椭圆的焦距为2,求椭圆C的方程;
(2)记直线MA,BN的斜率分别为,求椭圆C的离心率.
(1)(2)
【解析】
(1)由点M在椭圆上,并结合,,可求出椭圆方程;
(2)由点M,N在椭圆上,可得,化简可求椭圆C的离心率.
【详解】
解:(1)由题意得,①
,所以,
所以,②
由①②可得,,
所以椭圆C的方程为.
(2)由题意得,,,设,,
因为点M在椭圆C上,所以,
所以.(ⅰ)
设直线,
联立,得,消去x并整理得,,
则,
,,(*)
所以,
将(*)代入上式化简得,,(ⅱ)
又
所以由(ⅰ)(ⅱ)(ⅲ)得,,
所以,即,解得或.
又,所以,即椭圆C的离心率为.
【点睛】
本题考查椭圆的方程、椭圆的离心率、直线与椭圆的位置关系,考查考生的逻辑思维能力和运算求解能力.
已知数列的前n项和为,.
(1)若,求数列的通项公式;
(2)若数列是等差数列,,数列的前n项和为,是否存在,使得?若存在,求出所有满足条件的n的值;若不存在,请说明理由.
(1)(2)存在;
【解析】
(1)利用数列的通项和前n项和之间的关系即可求出数列的通项公式,要注意检验时的情况;
(2)先根据数列是等差数列求出a的值,再求出,,最后利用裂项相消法求数列的前n项和,进而判断是否存在满足,则问题获解.
【详解】
解:(1)当时,.
当时,;
当时,.
经检验,不符合上式,
故数列的通项公式,
(2)当时,;
当时,.
因为数列是等差数列,所以,解得,
因为.
则,
故
所以
.
令,整理得,所以,
故存在满足题意.
【点睛】
本题主要考查数列的通项和前n项和之间的关系,等差数列的判定,裂项相消法求和,考查考生的运算求解能力、逻辑思维能力.
试题结合等差数列、裂项相消法求和考查数列的有关知识,也考查考生的观察能力、恒等变形能力等,其中渗透了数学运算、逻辑推理等核心素养.
易错警示:在利用数列的通项和前n项和之间的关系求数列的通项公式时,很多考生会根据直接求得结果,而忽略了此等式成立的前提是,遗漏了对的检验而出错,如本题第(1)问中就不符合的情况,因此需要将结果写成分段的形式.
如图,已知在三棱锥中,,,,,二面角的大小为,E为线段AC上靠近点A的三等分点,F为的重心.
(1)证明:平面ABD;
(2)求直线AD与平面ABC所成角的余弦值.
(1)证明见解析;(2)
【解析】
(1)连接CF并延长交BD于G,连接AG,首先根据三角形重心的性质可证,再根据线面平行的判定定理证明即可;
(2)先找到二面角的平面角,再求得AB,AD的长,根据等体积法求点D到平面ABC的距离,最后求直线AD与平面ABC所成角的余弦值.
【详解】
解:(1)连接CF并延长交BD于G,连接AG.
由题意易知,,所以.
因为平面ABD,平面ABD,
所以平面ABD.
(2)因为,,所以,,
所以是二面角的平面角,所以.
设,则,,
在中,由余弦定理得,得,
所以,.
过A作交CG的延长线于点H,则易知平面BCD,
因为,所以,
所以,
所以.
设点D到平面ABC的距离为h,又的面积,所以.
因为,所以,解得.
设直线AD与平面ABC所成的角为,
则,所以.
故直线AD与平面ABC所成角的余弦值为.
【点睛】
本题以三棱锥为载体考查线面平行的证明,线面角余弦值的求解,考查考生的空间想象能力、逻辑思维能力等. 立体几何解答题的考查以空间中线面位置关系的证明、空间角的求解为主,证明线面位置关系时,不妨采取分析法,从要证的结论出发逐步递推到已知条件.如果利用空间向量法解题,要注意建立合适的空间直角坐标系.
已知的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,.
(1)若是以角C为顶角的等腰三角形,求的值;
(2)若,,求的面积.
(1)(2)
【解析】
(1)由题意得,利用二倍角公式可求出的值;
(2)利用余弦定理把条件中的角转化为边,可求出c的值,再利用余弦定理及可求出ab的值,最后利用三角形面积公式计算其面积.
【详解】
解:(1)由题意得,.
因为是以角C为顶角的等腰三角形,所以,
,
所以,所以.
因为是以角C为顶角的等腰三角形,所以,则.
因为,所以,
得.
(2)因为,
所以由余弦定理可得,
即,整理得,
则.
因为,所以.
因为,,所以.
则的面积.
【点睛】
本题考查余弦定理、二倍角公式以及三角形面积公式等,考查考生的运算求解能力,考查的核心素养是数学运算、逻辑推理.
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