人大附中2019-2020学年第一学期期末考试
高二数学
一、单项选择题(本大题共8小题,每小题5分,共40分在每小题列出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.)
1.(5分)复数z=a+i(i∈R)的实部是虚部的2倍,则a的值为( ) A.
B.
C.﹣2
D.2
2.(5分)已知向量=(1,2,1),=(﹣1,0,4),则+2=( ) A.(﹣1,2,9)
B.(﹣1,4,5)
C.(1,2,﹣7)
D.(1,4,9)
3.(5分)若a>0,则不等式<a等价于( )
A.0<<x B.﹣<x<0 C.x<﹣ D.x>或x<0
4.(5分)已知等差数列{an}满足4a3=3a2,则{an}中一定为零的项是( ) A.a6
B.a8
C.a10
D.a12
5.(5分)设曲线C是双曲线,则“曲线C的方程为x2﹣=1”是“曲线C的离心率为2”的( )
A.充分不必要条件 C.充要条件
B.必要不充分条件 D.既不充分也不必要条件
6.(5分)已知x,y>0且x+y=4,则下面结论正确的是( ) A.xy的最大值是4 C.∃x,y,x+y≤
B.xy的最小值是4 D.∀x,y,x+y≤2
7.(5分)某企业为激励员工创新,计划逐年加大研发资金投入.若该公司2020年全年投入研发资金130万元,在此基础上,每年投入的研发资金比上一年增长12%,则该企业全年投入的研发资金开始超过200万元的年份是( )
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A.2022年 B.2023年 C.2024年 D.2025年
的点P
8.(5分)在棱长为2的正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,若点P是棱上一点(含顶点),则满足的个数为( ) A.6
B.8
C.12
D.24
二、填空(本大题共6小题,每小题5分,共30分)
9.(5分)已知双曲线﹣=1,(a>0)的左焦点是(﹣2,0),则a的值为 .
10.(5分)已知复数z满足z(1+i)=2﹣4i,那么z= .
11.(5分)已知数列{an}满足,且a5=15,则a8= .
12.(5分)设a,b,c是任意实数,能够说明“若c<b<a且ac<0,则ab<ac”是假命题的一组整数a,b,c的值依次为 .
13.(5分)已知三角棱O﹣ABC,M,N分别是对边OA,BC的中点,点G在MN上,且MN=2GN,设
=,
=,则
= (用基底(,,)表示)
=,
14.(5分)如图,曲线C1:y2=4x(y≥0)和曲线C2:x2=4y(x≥0)在第一象限的交点为C,已知A(1,0),B(0,1),直线x+y=m,m∈(0,8)分别与C1和C2交于M,N两点,且M,N,A,B不共线.以下关于四边形ABMN描述中:
①∀m∈(0,8),四边形ABMN的对角线AM=BN; ②∃m∈(0,8),四边形ABMN为正方形; ③∃m∈(0,8),使得|MN|=.
其中所有正确结论的序号是: .
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三、解答题(本大题共3小题,共30分.解答应写出文字说明过程或演算步骤.) 15.(8分)在等比数列{an}中,a2=1,a5=8,n∈N*. (Ⅰ)求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)设数列{an}的前n项和为Sn,若Sn<100,求n的最大值.
16.(12分)如图,在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD为正方形,PA⊥平面ABCD,AB=PA=1,F是PB的中点,E为BC上一点. (Ⅰ)求证:AF⊥平面PBC;
(Ⅱ)若BE=,求直线PB和直线DE所成角的余弦值;
(Ⅲ)当BE为何值时,直线DE与平面AFC所成角为45°?
17.(10分)已知椭圆C:点,且|PQ|=1.
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+=1 (a>b>0)的离心率为,过C的左焦点作x轴的垂线交C与P、Q两
(Ⅰ)求椭圆C的标准方程;
(Ⅱ)椭圆C的短轴的上下端点分别为A,B,点M(m,),满足m≠0,且m≠±
,若直线AM,BM分别
与椭圆C交于E,F两点,试判断:是否存在点M,使得△ABF的面积与△BOE的面积相等?若存在,求m的值:若不存在,说明理由.
二、不定项选择题(本大题共3小题,每小题6分,共18分在每小题列出的四个选项中,可能有一项或几项是符合题目要求的)
18.(6分)不等式组的解集记为D,下列四个命题中真命题是( )
A.∀(x,y)∈D,x+2y≥﹣2 C.∀(x,y)∈D,x+2y≤3
B.∃(x,y)∈D,x+2y≥2 D.∃(x,y)∈D,x+2y≤﹣1
19.(6分)已知a、b∈R,“a<b”是“2a<3b”的( ) A.充分而不必要条件 C.充分必要条件
B.必要而不充分条件
D.既不充分也不必要条件
20.(6分)如图,在正方体ABCD﹣A1B1C1D1中,点P是对角线AC1上一动点,在点P从顶点A移动到顶点C1
的过程中,下列结论中正确的有( )
A.二面角P﹣A1D﹣B1的取值范围是[0,
]
B.直线AC1与平面A1DP所成的角逐渐增大 C.存在一个位置,使得AC1⊥平面A1DP D.存在一个位置,使得平面A1DP∥平面B1CD1 二、填空题(本大题共3小题,每小题6分,共18分,) 21.(6分)若复数z满足:z2﹣2az+a2+4=0,且|z|=
,则实数a= .
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22.(6分)已知集合A={x|x=a3×30+a2×31+a1×32+a0×33},其中ak∈{0,1,2},k=0,1,2,3,将集合A中的元素从小到大排列得到数列{bn},设{bn}的前n项和为Sn,则b3= ,S15= . 23.(6分)曲线C是平面内与三个顶点F1(﹣1,0),F2(1,0)和F3(0,1)的距离的和等于2迹,给出下列三个结论: ①曲线C关于x轴、y轴均对称;
的点的轨
﹣﹣﹣
②曲线C上存在一点P,使得|PF3|=;
③若点P在曲线C上,则△F1PF2的面积最大值是1. 其中所有真命题的序号是: .
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参考答案
一、单项选择题(本大题共8小题,每小题5分,共40分在每小题列出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.) 1.【答案】D
【分析】直接利用复数的基本概念求解.
【解答】解:∵复数z=a+i(i∈R)的实部是虚部的2倍, ∴a=2. 故选:D.
【点评】本题考查复数的基本概念,是基础题. 2.【答案】A
【分析】利用向量坐标运算性质即可得出.
【解答】解:+2=(1,2,1)+2(﹣1,0,4)=(﹣1,2,9). 故选:A.
【点评】本题考查了向量坐标运算性质,考查了推理能力与计算能力,属于基础题. 3.【答案】D
【分析】根据<a可得
,再结合a>0得到其等价形式即可.
【解答】解:∵a>0,∴当<a时,有
⇔x(ax﹣1)>0⇔x>或x<0.
故选:D.
【点评】本题考查了分式不等式的解法,属基础题. 4.【答案】A
【分析】利用通项公式即可得出.
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【解答】解:设等差数列{an}的公差为d,∵4a3=3a2, ∴4(a1+2d)=3(a1+d),可得:a1+5d=0, ∴a6=0,
则{an}中一定为零的项是a6. 故选:A.
【点评】本题考查了等差数列的通项公式,考查了推理能力与计算能力,属于中档题. 5.【答案】A
【分析】根据双曲线的离心率结合充分条件和必要条件的定义进行判断即可.
【解答】解:若曲线C的方程为x2﹣=1,
则a2=1,b2=3,
c2=a2+b2=1+3=4,即c=2, 所以双曲线C的离心率e==2,
所以曲线C的方程为x2﹣=1”是“曲线C的离心率为2”的充分条件,
若曲线C的离心率为2,
则e===2,
所以b2=3a2, 当a2=2,b2=12,
曲线C的方程为,
所以曲线C的方程为x2﹣=1”是“曲线C的离心率为2”不必要条件,
故选:A.
【点评】本题主要考查充分条件和必要条件的判断,结合双曲线的渐近线的性质是解决本题的关键.
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6.【答案】A
【分析】结合基本不等式即可判断各选项. 【解答】解:因为x,y>0且x+y=4, 由基本不等式可得xy
=4,当且仅当x=y=2时取等号,即xy的最大值4,
根据基本不等式可得,∀x,y>0时,都有x+y故选:A.
.
【点评】本题主要考查了基本不等式的简单应用,属于基础试题. 7.【答案】C
【分析】设n年开始超过200万元,则130×(1+12%)n
﹣2020
>200,解出n即可.
﹣2020
【解答】解:设n年开始超过200万元,则130×(1+12%)n∴(n﹣2020)×lg1.12>lg2﹣lg1.3, ∴n﹣2020
,
>200,
∴n>2023.8,
∴从2024年开始超过200万元, 故选:C.
【点评】本题主要考查了函数的实际运用,是中档题. 8.【答案】C
【分析】建立空间直角坐标系,则点A(2,0,0),C1 (0,2,2),考虑P在上底面的棱上,设点P的坐标为(x,y,2),则由题意可得0≤x≤2,0≤y≤2,计算即可得出结论.
【解答】解:如图所示:以点D为原点,以DA所在的直线为x轴,以DC所在的直线为y轴,以DD1所在的直线为z轴,建立空间直角坐标系.
则点A(2,0,0),C1 (0,2,2),考虑P在上底面的棱上,设点P的坐标为(x,y,2),则由题意可得0≤x≤2,0≤y≤2. ∴
=x2﹣2x+y2﹣2y=(x﹣1)2+(y﹣1)2﹣2=﹣1,
=(2﹣x,﹣y,﹣2),=(﹣x,2﹣y,0),
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∴=﹣x(2﹣x)﹣y(2﹣y)+0=x2﹣2x+y2﹣2y=(x﹣1)2+(y﹣1)2﹣2=﹣1,
∵点P是棱上一点(含顶点),
∴(x﹣1)2+(y﹣1)2=1与正方形A1B1C1D1切于4个点, 同理P在右侧面的棱上,也有4个点, 下底面中P(2,1,0),﹣1,0)•(0,1,2)=﹣1, 内侧面,P(0,0,1),﹣1)•(0,0,1)=﹣1, ∴满足故选:C.
的点P的个数为12
=(2,0,﹣1)•(0,2,1)=﹣1,P(0,2,1),
=(2,﹣2,
=(0,﹣1,0)•(﹣2,1,2)=﹣1,P(0,1,0),
=(2,
【点评】本题主要考查向量在几何中的应用,两个向量的数量积公式,两个向量坐标形式的运算,属于中档题. 二、填空(本大题共6小题,每小题5分,共30分) 9.【答案】见试题解答内容
【分析】本题根据可得c2=4,b2=3,再根据a2=b2+c2即可计算出结果. 【解答】解:由题意,可知c=2,即c2=4. ∵b2=3,
∴a2=b2+c2=3+4=7. ∴a=
.
.
故答案是:
【点评】本题主要考查椭圆的基础知识及基本计算.本题属基础题.
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10.【答案】见试题解答内容
【分析】把已知的等式变形,然后利用复数代数形式的乘除运算化简得答案. 【解答】解:由z(1+i)=2﹣4i,得
.
故答案为:﹣1﹣3i.
【点评】本题考查复数代数形式的乘除运算,是基础的计算题. 11.【答案】见试题解答内容
【分析】利用递推关系式,通过累积法求解即可.
【解答】解:数列{an}满足,
可得,
可得a8=a5×=24.
故答案为:24.
【点评】本题考查数列的递推关系式的应用,考查转化思想以及计算能力. 12.【答案】见试题解答内容
【分析】根据不等式的关系判断出a>0,c<0,b任意,利用特殊值法进行判断即可. 【解答】解:若c<b<a且ac<0, 则a>0,c<0,b任意, 则取a=1,b=0,c=﹣1, 则满足条件,但ab<ac不成立, 故答案为:1,0,﹣1.
【点评】本题主要考查命题的真假判断,利用特殊值法是解决本题的关键.比较基础. 13.【答案】见试题解答内容
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【分析】可画出图形,根据条件可知G为MN的中点,然后连接ON,从而可得出N是边OA,BC的中点即可用【解答】解:如图,
表示出
.
,根据M,
∵点G在MN上,且MN=2GN,
∴G为MN的中点,连接ON,且M,N分别是对边OA,BC的中点,则:
=
=.
故答案为:.
【点评】本题考查了向量加法的平行四边形法则,向量数乘的几何意义,考查了计算能力,属于基础题. 14.【答案】见试题解答内容
【分析】A(1,0),B(0,1),可得|AB|=
,kAB=﹣1.两点A,B关于直线y=x对称.直线MN方程为:
x+y=m,m∈(0,8),斜率kMN=﹣1,且M,N,A,B不共线.MN∥AB.由曲线C1:y2=4x(y≥0)和曲线C2:x2=4y(x≥0),可得:两条曲线关于直线y=x对称.可得四边形ABMN为等腰梯形或矩形.即可判断出①正确.联立
,解得M坐标,得出点M到直线y=x的距离d,可得|MN|=2d=
|m+4﹣4
|,进而
判断出②③是否正确.
【解答】解;A(1,0),B(0,1),∴|AB|=
,kAB=﹣1.两点A,B关于直线y=x对称.
∵直线MN方程为:x+y=m,m∈(0,8),斜率kMN=﹣1,且M,N,A,B不共线.
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∴MN∥AB.
由曲线C1:y2=4x(y≥0)和曲线C2:x2=4y(x≥0),可得:两条曲线关于直线y=x对称. 可得四边形ABMN为等腰梯形或矩形.
因此①∀m∈(0,8),四边形ABMN的对角线AM=BN,正确;
②联立,解得xM=m+2﹣2,yM=2﹣2,
∴点M到直线y=x的距离d=,
∴|MN|=2d=|m+4﹣4|,
|=1,解得:m=3,
令|MN|=|AB|,可得:|m+4﹣4
可得M(1,2),kMB=1,∴MB⊥AB. |MA|=
=|AB|,因此∃m∈(0,8),四边形ABMN为正方形.
因此②正确. ③令|MN|=.∴
|m+4﹣4
|=
,无解.
因此不存在m∈(0,8),使得|MN|=.
其中所有正确结论的序号是:①②.
【点评】本题考查了抛物线的图象与性质、图象的对称性、方程的解法,考查了数形结合方法、推理能力与计算能力,属于中档题.
三、解答题(本大题共3小题,共30分.解答应写出文字说明过程或演算步骤.) 15.【答案】见试题解答内容
【分析】(I)由已知结合等比数控的性质可求公比q,然后结合通项公式即可求解; (II)结合等比数列的通项公式,即可求解n 【解答】解:(I)因为a2=1,a5=8,
所以q3==8,故q=2,
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∴an==2n2,
﹣
(II)Sn=则2n<201,
=<100,
由于27=128,28=256 满足条件的n=7
【点评】本题主要考查了等比数列的通项公式及求和公式的简单应用,属于中档试题. 16.【答案】见试题解答内容
【分析】(Ⅰ)推导出BC⊥AB,BC⊥PA,从而BC⊥平面PAB,进而BC⊥AF,推导出AF⊥PB,由此能证明AF⊥平面PBC.
(Ⅱ)以A为原点,AD为x轴,AB为y轴,AP为z轴,建立空间直角坐标系,利用向量法能求出直线PB和直线DE所成角的余弦值.
(Ⅲ)求出平面AFC的法向量,利用向量法能求出BE.
【解答】解:(Ⅰ)证明:∵在四棱锥P﹣ABCD中,底面ABCD为正方形,PA⊥平面ABCD, ∴BC⊥AB,BC⊥PA,
∵AB∩BC=B,∴BC⊥平面PAB, ∵AF⊂平面PAB,∴BC⊥AF,
∵AB=PA=1,F是PB的中点,∴AF⊥PB, ∵BC∩PB=B,∴AF⊥平面PBC.
(Ⅱ)解:以A为原点,AD为x轴,AB为y轴,AP为z轴,建立空间直角坐标系, ∵BE=,∴P(0,0,1),B(0,1,0),D(1,0,0),E(,1,0),
=(0,1,﹣1),=(﹣,1,0),
设直线PB和直线DE所成角为θ,
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则cosθ===.
∴直线PB和直线DE所成角的余弦值为.
(Ⅲ)解:设BE=t,(0≤t≤1),则E(t,1,0),F(0,),C(1,1,0),
=(0,),=(1,1,0),=(1﹣t,﹣1,0),
设平面AFC的法向量=(x,y,z),
则,取x=1,得=(1,﹣1,1),
∵直线DE与平面AFC所成角为45°,
∴sin45°===,
由0≤t≤1,解得t=,∴BE=.
【点评】本题考查考查线面垂直的证明,考查线面角的余弦值、线段长的求法,考查空间中线线、线面、面面间的位置关系等基础知识,考查运算求解能力,是中档题. 17.【答案】见试题解答内容
【分析】(Ⅰ)由题可知,点P的坐标为椭圆标准方程;
(Ⅱ)由A、M两点的坐标写出直线AE的方程,由B、M两点的坐标写出直线BF的方程,再分别与椭圆联立解出x的值即可得到xE和xF,然后结合△ABF的面积与△BOE的面积相等,列出关于m的方程,解之即可.
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,代入椭圆中,再结合离心率为和a2=b2+c2,即可求得
【解答】解:(Ⅰ)∵过C的左焦点作x轴的垂线交C与P、Q两点,且|PQ|=1,∴不妨设点P的坐标为,
代入椭圆方程有,,
又∵离心率为=,且a2=b2+c2,∴a2=4,b2=1,
故椭圆方程为.
(Ⅱ)由A(0,1)和M(m,)可知直线AE的方程为,
与椭圆联立得,,解得x=0或,∴,
同理可得,直线BF的方程为,,
∵△ABF的面积与△BOE的面积相等,∴,
∴,解得.
故存在点M符合题意,此时.
【点评】本题考查直线与椭圆的位置关系,解题的关键是由椭圆与直线联立得出点E、F的横坐标,考查了学生分析问题的能力和运算能力,属于中档题.
二、不定项选择题(本大题共3小题,每小题6分,共18分在每小题列出的四个选项中,可能有一项或几项是符合题目要求的) 18.【答案】AB 【分析】作出不等式组
的表示的区域D,对四个选项逐一分析即可.
【解答】解:作出图形如下:
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由图知,区域D为直线x+y=1与x﹣2y=4相交的上部角型区域,
A:区域D在x+2y≥﹣2 区域的上方,故:∀(x,y)∈D,x+2y≥﹣2成立;
B:在直线x+2y=2的右上方和区域D重叠的区域内,∃(x,y)∈D,x+2y≥2,故p2:∃(x,y)∈D,x+2y≥2正确;
C:由图知,区域D有部分在直线x+2y=3的上方,因此p3:∀(x,y)∈D,x+2y≤3错误;
D:x+2y≤﹣1的区域(左下方的虚线区域)恒在区域D下方,故p4:∃(x,y)∈D,x+2y≤﹣1错误; 故选:AB.
【点评】本题考查命题的真假判断与应用,着重考查作图能力,熟练作图,正确分析是关键,属于难题. 19.【答案】D
【分析】根据不等式的性质,利用充分条件和必要条件的定义进行判断.
【解答】解:若a=3,b=2,则满足“2a<3b”,但a<b不成立,即必要性不成立, 若a=﹣3,b=﹣2,满足a<b,但“2a<3b”不成立,即充分性不成立, 故,“a<b”是“2a<3b”的既不充分也不必要条件, 故选:D.
【点评】本题主要考查充分条件和必要条件的判断,根据不等式的性质是解决本题的关键. 20.【答案】ACD
【分析】点P由A点移动到AC1中点的过程中,二面角P﹣A1D﹣B1逐渐由90°减小至0,再由对称性即可判断A选项;
找特殊点,令点P分别与点A和点C1重合,找出相应位置的线面角,并比较二者大小即可判断B选项;
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当点P为平面A1BD与直线AC1的交点时,根据空间中线面平行或垂直的判定定理与性质定理可判断CD选项. 【解答】解:对于A,当P与A重合时,二面角A﹣A1D﹣B1为90°,点P由A点移动到AC1中点的过程中,二面角P﹣A1D﹣B1逐渐减小至0,
由对称性可知,当P由AC1中点移动到点C1的过程中,二面角P﹣A1D﹣B1由0逐渐增大至90°,即A正确;
对于B,当点P与A重合时,∠C1AD1即为所求,此时有tan∠C1AD1=,
当P与C1重合时,连接AD1,A1D相交于点M,则∠AC1M即为所求,此时有tan∠AC1M=<,
所以∠AC1M<∠C1AD1,即直线AC1与平面A1DP所成的角并不是逐渐增大,所以B错误;
对于C,当点P为平面A1BD与直线AC1的交点时,连接AD1,则A1D⊥AD1, 又因为C1D1⊥平面ADD1A1,A1D⊂平面ADD1A1,所以A1D⊥C1D1,
又C1D1∩AD1=D1,所以A1D⊥平面AC1D1,所以AC1⊥A1D.同理可得,AC1⊥A1B. 因为A1D∩A1B=A1,A1D⊂平面A1DP,A1B⊂平面A1DP,所以AC1⊥平面A1DP,即C正确;
对于D,当点P为平面A1BD与直线AC1的交点时,因为BD∥B1D1,BD⊄平面B1CD1,B1D1⊂平面B1CD1,所以BD∥平面B1CD1,
同理可得,A1B∥平面B1CD1,又因为BD∩A1B=B,BD⊂平面A1DP,A1B⊂平面A1DP,所以平面A1DP∥平面B1CD1,即D正确. 故选:ACD.
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【点评】本题考查空间立体几何的综合问题,包含二面角、线面角与线面位置关系等,知识面比较广,考查学生空间立体感和推理论证能力,属于中档题.
二、填空题(本大题共3小题,每小题6分,共18分,) 21.【答案】见试题解答内容
【分析】根据题意,设z=x+yi(x,y∈R)是z2﹣2az+a2+4=0的一个根,由复数的性质可得=x﹣yiz2﹣2az+a2+4=0的另外一个根,进而可得z•=a2+4=5,解可得a的值,即可得答案. 【解答】解:设z=x+yi(x,y∈R)是z2﹣2az+a2+4=0的一个根, 则=x﹣yi是z2﹣2az+a2+4=0的另外一个根, 则有z•=a2+4=5,即a2=1, 解可得a=±1; 故答案为:±1.
【点评】本题考查复数的计算,涉及复数方程的解法,属于基础题. 22.【答案】见试题解答内容
【分析】由题意可知a0,a1,a2,a3有3种取法(均可取0,1,2),判断求解b3,求出数列的各项,判断数列的特征,利用数列求和即可求得A中S15之和.
【解答】解:由题意可知,则b3=0×30+0×31+0×32+2×33=
﹣
﹣
﹣
.
集合A={x|x=a3×1+a2×+a1×+a0×},其中ak∈{0,1,2},k=0,1,2,3,将集合A中的元素从小到
大排列得到数列{bn},前15项: 0,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
:
S15=0++++++…+==.
=.
故答案为:;.
【点评】本题考查数列的求和,数列的项的求法,以及集合的表示方法,考查转化思想的应用,属于难题.
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23.【答案】见试题解答内容
【分析】设曲线C上任意一点坐标为P(x,y),从而得出轨迹方程.在①中,用﹣x,﹣y分别代替x,y即可判断;②若|PF3|=椭圆D:
,则
=2即可判断;③满足条件的所有点P都应该在
内(含边界),找出曲线C和椭圆D的唯一公共点(0,1),即可判断.
【解答】解:设曲线上任意一点P的坐标为(x,y),则
①用﹣x,﹣y分别代替x,y,可知曲线C只关于y轴对称,不关于x轴对称,即①错误;
,
②若存在点P使得|PF3|=不存在,即②错误;
,则=2,三角形两边之和小于第三边,所以
③∵,∴所有的点P都应该在椭圆D:内(含边界).
曲线C与椭圆D有唯一公共点A(0,1),此时三角形面积最大,为1.即③正确. 故答案为:③.
【点评】本题考查曲线的轨迹方程及其性质,考查学生分析问题、解决问题的能力和运算能力,属于中档题.
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