【考点】二面角的平面角及求法;平面与平面垂直的判定. 【分析】(I)根据面面垂直的判定定理即可证明平面CDE⊥平面ADE;
(Ⅱ)建立空间坐标系,利用向量法求出平面的法向量,利用向量法进行求解即可求二面角C﹣BE﹣A的余弦值. 【解答】证明:(I)∵CD=DE=2AB,CE=CD. ∴设CD=DE=2AB=2,则AB=1, 则CE=2,
∵CD2+DE2=4+4=8=(2)2=CE2, ∴△CDE是直角三角形, 则CD⊥DE,
∵AD⊥CD,AD∩DE=D, ∴CD⊥平面ADE; ∵CD?平面CDE,
∴平面CDE⊥平面ADE;
(Ⅱ)建立以D为坐标原点,DC,DE分别为x,y轴,过D作垂直平面CDE的直线为y轴的空间直角坐标系如图: 则D(0,0,0),C(2,0,0),E(0,2,0),A(0,1,),B(1,1,), 则平面CBE的法向量为=(x,y,z), =(﹣1,1,﹣),=(﹣2,2,0), 则
,得
,即
,
则平面CBE的法向量为=(1,1,0), 设平面BEA的法向量为=(x,y,z), 则=(1,0,0), 则
得
,
,x=0,即=(0,
=
,1),
=
令z=1,则y=
则cos<,>=
即二面角C﹣BE﹣A的余弦值是=.
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20.已知椭圆C:
+
=1(a>b>0)过点P(1,),其离心率为.
(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)设椭圆C的右顶点为A,直线l交C于两点M、N(异于点A),若D在MN上,且AD⊥MN,|AD|2=|MD||ND|,证明直线l过定点. 【考点】椭圆的简单性质. 【分析】(Ⅰ)运用椭圆的离心率公式和点P满足椭圆方程,以及a,b,c的关系,解方程可得a,b,进而得到椭圆方程;
(Ⅱ)运用三角形的相似的判定和性质定理,可得∠MAN=90°,联立方程组
,
设M(x1,y1)N(x2,y2),A(2,0),可得(3+4k2)x2+8km+4m2﹣12=0,由两直线垂直的条件:斜率之积为﹣1,得到,7m2+16km+4k2=0,7m=﹣2k,m=﹣2k,代入求解即可得出定点.
【解答】解:(Ⅰ)由题意可得e==, 又a2﹣b2=c2, 且
+
=1,
, +
=1;
解得a=2,c=1,b=可得椭圆的方程为
(Ⅱ)证明:由AD⊥MN,|AD|2=|MD||ND|, 可得Rt△ADM∽Rt△DNA,
即有∠DNA=∠MAD,即∠MAN=90°, 由
,M(x1,y1)N(x2,y2),A(2,0),
可得(3+4k2)x2+8km+4m2﹣12=0, x1+x2=﹣
,x1x2=
,△=(8km)2﹣4(3+4k2)(4m2﹣12)>0,
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即4k2>m2﹣3, 由AM⊥AN,可得
?
=﹣1,
即为(x1﹣2)(x2﹣2)+(kx1+m)(kx2+m)=0, 即(k2+1)x1x2+(mk﹣2)(x1+x2)+m2+4=0, 即有(k2+1)?
+(mk﹣2)(﹣
)+m2+4=0,
化简可得7m2+16km+4k2=0,
m=﹣k或m=﹣2k,满足判别式大于0, 当m=﹣k时,y=kx+m=k(x﹣)(k≠0), 直线l过定点(,0);
当m=﹣2k时,y=kx﹣2k=k(x﹣2),直线l过定点(2,0). 由右顶点为A(2,0),则直线l过定点(2,0)不符合题意, 当直线的斜率不存在时,也成立.
根据以上可得:直线l过定点,且为(,0).
21.已知函数f(x)=lnx﹣a(x﹣1)(其中a>0,e是自然对数的底数). (Ⅰ)若关于x的方程f(x)=x2﹣x+a有唯一实根,求(1+lna)a2的值;
(Ⅱ)若过原点作曲线y=f(x)的切线l与直线y=﹣ex+1垂直,证明:<a< ;
(Ⅲ)设g(x)=f(x+1)+ex,当x≥0时,g(x)≥1恒成立,求实数a的取值范围. 【考点】利用导数求闭区间上函数的最值;利用导数研究曲线上某点切线方程. 【分析】(Ⅰ)设h(x)=lnx﹣x2﹣(a﹣)x,求出函数的导数,通过讨论a的范围,求出函数的单调区间,求出函数的最大值=﹣lna+(Ⅱ)求出切线l的方程,得到a═﹣,根据函数的单调性证明即可;
(Ⅲ)先求出g(x)的导数,通过讨论a的范围,结合函数的单调性从而得到答案. 【解答】解:(Ⅰ)∵f(x)=x2﹣x+a, ∴lnx﹣x2﹣(a﹣)x=0,
﹣1=0;从而求出代数式的值;
﹣=0,令m(x)=lnx﹣1+
﹣,且lnx1﹣1+
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设h(x)=lnx﹣x2﹣(a﹣)x,则h′(x)=﹣
,
a>0时,h(x)在(0,)递增,在(,+∞)递减, 则h(x)max=h()=﹣lna+∵h(x)=0有唯一实根,
∴x0=且h(x)max=h()=﹣lna+故1+lna=
,∴(1+lna)a2=;
﹣1=0;
﹣1,
(Ⅱ)证明:∵过原点所作曲线y=f(x)的切线l与直线y=﹣ex+1垂直, ∴切线l的斜率为k=,方程是y=x, 设l与y=f(x)的切点为(x1,y1),
∴,
∴a=
﹣,且lnx1﹣1+
﹣=0,
+,
令m(x)=lnx﹣1+﹣,则m′(x)=﹣
∴m(x)在(0,1)递减,在(1,+∞)递增,
若x1∈(0,1),∵m()=﹣2+e﹣>0,m(1)=﹣<0, ∴x1∈(,1), 而a=
﹣在x1∈(,1)递减,
∴<a<,
若x1∈(1,+∞),∵m(x)在(1,+∞)递增,且m(e)=0,则x1=e, ∴a=
﹣=0(舍),
综上:<a<;
(Ⅲ)∵g(x)=f(x+1)+ex=ln(x+1)﹣ax+ex,
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