2013年高考数学(理科)真题分类汇编N单元 选修4系列

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2013年高考数学(理科)真题分类汇编N单元 选修4系列

N单元 选修4系列 N1选修4-1 几何证明选讲                    ‎ 图1-6‎ ‎22.N1[2013·新课标全国卷Ⅰ] 选修4-1:几何证明选讲如图1-6所示,直线AB为圆的切线,切点为B,点C在圆上,∠ABC的角平分线BE交圆于点E,DB垂直BE交圆于点D.‎ ‎(1)证明:DB=DC;‎ ‎(2)设圆的半径为1,BC=,延长CE交AB于点F,求△BCF外接圆的半径.‎ ‎22.解:(1)证明:联结DE,交BC于点G.‎ 由弦切角定理得,∠ABE=∠BCE.‎ 而∠ABE=∠CBE,故∠CBE=∠BCE,BE=CE.‎ 又因为DB⊥BE,所以DE为直径,∠DCE=90°,‎ 由勾股定理可得DB=DC.‎ ‎(2)由(1)知,∠CDE=∠BDE,DB=DC,‎ 故DG是BC的中垂线,所以BG=.‎ 设DE的中点为O,联结BO,则∠BOG=60°.从而∠ABE=∠BCE=∠CBE=30°,‎ 所以CF⊥BF,故Rt△BCF外接圆的半径等于.‎ ‎15.N1[2013·广东卷] (几何证明选讲选做题)如图1-3所示,AB是圆O的直径,点C在圆O上,延长BC到D使BC=CD,过C作圆O的切线交AD于E.若AB=6,ED=2,则BC=________.‎ 图1-3‎ ‎15.2  [解析] 由题知∠ACB=90°,又BC=CD,‎ ‎∴AD=AB=6,∠BAC=∠CAE,∴AE=AD-ED=4.‎ ‎∵CE为切线,∴∠ACE=∠ABC.‎ ‎∴∠ACE+∠CAE=∠ABC+∠BAC=90°.‎ 在△ACD中,∠ACD=90°,CE⊥AD,‎ ‎∴CD2=ED·DA=12,解得CD=2 ,故BC=2 .‎ 图1-5‎ ‎15.N1[2013·湖北卷] (选修4-1:几何证明选讲)‎ 如图1-5所示,圆O上一点C在直径AB上的射影为D,点D在半径OC上的射影为E.若AB=3AD,则的值为________.‎ ‎15.8 [解析] 设AB=6k,则AD=2k,DO=k,CO=3k,设EO=x,由射影定理:DO2=EO·CO,k2=x·3k,x=,故==8.‎ 图1-3‎ ‎11.N1[2013·湖南卷] 如图1-2所示,在半径为的⊙O中,弦AB,CD相交于点P.PA=PB=2,PD=1,则圆心O到弦CD的距离为________.‎ ‎11. [解析] 由相交弦定理可知PA·PB=PC·PD,得PC=4,故弦CD=5,又半径r=,记圆心O到直线CD的距离为d,则d2+=7,即d2=,故d=.‎ ‎21.N1[2013·江苏卷] A.[选修4-1:几何证明选讲]‎ 如图1-1所示,AB和BC分别与圆O相切于点D,C,AC经过圆心O,且BC=2OC.‎ 求证:AC=2AD.‎ 图1-1‎ 证明:联结OD,因为AB和BC分别与圆O相切于点D,C,‎ 所以∠ADO=∠ACB=90°.‎ 又因为∠A=∠A,所以Rt△ADO∽Rt△ACB,‎ 所以=.‎ 又BC=2OC=2OD.‎ 故AC=2AD.‎ ‎11.N1[2013·北京卷] 如图1-2,AB为圆O的直径,PA为圆O的切线,PB与圆O相交于D,若PA=3,PD∶DB=9∶16,则PD=________,AB=________.‎ 图1-2‎ ‎11. 4 [解析] 由于PD∶DB=9∶16,设PD=9a,则DB=16a,PB=25a,根据切割线定理有PA2=PD·PB,∴a=,∴PD=,PB=5.又∵△PBA为直角三角形,∴AB2+AP2=PB2,∴AB=4.‎ ‎22.N1[2013·辽宁卷] 选修4-1:几何证明选讲 如图,AB为⊙O的直径,直线CD与⊙O相切于E,AD垂直CD于D,BC垂直CD于C,EF垂直AB于F,联结AE,BE.证明:‎ ‎(1)∠FEB=∠CEB;‎ ‎(2)EF2=AD·BC.‎ 图1-8‎ ‎22.证明:(1)由直线CD与⊙O相切,得∠CEB=∠EAB.‎ 由AB为⊙O的直径,得AE⊥EB,从而∠EAB+∠EBF=.‎ 又EF⊥AB,得∠FEB+∠EBF=,‎ 从而∠FEB=∠EAB.‎ 故∠FEB=∠CEB.‎ ‎(2)由BC⊥CE,EF⊥AB,∠FEB=∠CEB,BE是公共边,‎ 得Rt△BCE≌Rt△BFE,所以BC=BF.‎ 类似可证,Rt△ADE≌Rt△AFE,得AD=AF.‎ 又在Rt△AEB中,EF⊥AB,故EF2=AF·BF,‎ 所以EF2=AD·BC.‎ N1[2013·陕西卷] ‎ B.(几何证明选做题)如图1-4,弦AB与CD相交于⊙O内一点E,过E作BC的平行线与AD的延长线相交于点P,已知PD=2DA=2,则PE=________.‎ 图1-4‎  [解析] 利用已知可得,∠BCE=∠PED=∠BAP,可得△PDE∽△PEA,可得=,而PD=2DA=2,则PA=3,则PE2=PA·PD=6,PE=.‎ ‎15.C8,E8,N1[2013·四川卷] 设P1,P2,…,Pn为平面α内的n个点,在平面α内的所有点中,若点P到P1,P2,…,Pn点的距离之和最小,则称点P为P1,P2,…,Pn点的一个“中位点”.例如,线段AB上的任意点都是端点A,B的中位点.则有下列命题:‎ ‎①若A,B,C三个点共线,C在线段AB上,则C是A,B,C的中位点;‎ ‎②直角三角形斜边的中点是该直角三角形三个顶点的中位点;‎ ‎③若四个点A,B,C,D共线,则它们的中位点存在且唯一;‎ ‎④梯形对角线的交点是该梯形四个顶点的唯一中位点.‎ 其中的真命题是________.(写出所有真命题的序号)‎ ‎15.①④ [解析] 对于①,如果中位点不在直线AB上,由三角形两边之和大于第三边可知与题意矛盾.而当中位点在直线AB上时,如果不与C重合,则|PA|+|PB|+|PC|>|PA|+|PB|也不符合题意,故C为唯一的中位点,①正确;‎ 对于②,我们取斜边长为4的等腰直角三角形,此时,斜边中点到三个顶点的距离均为2,和为6;而我们取斜边上中线的中点,该点到直角顶点的距离为1,到两底角顶点的距离均为,显然2 +1<6,故该直角三角形的斜边中点不是中位点,②错误;‎ 对于③,当A,B,C,D四点共线时,不妨设他们的顺序就是A,B,C,D,则当点P在B,C之间运动时,点P到A,B,C,D四点的距离之和相等且最小,即这个时候的中位点有无穷多个,③错误;‎ 对于④,同样根据三角形两边之和大于第三边的性质,如果中位点不在对角线的交点上,则距离之和肯定不是最小的,④正确.‎ ‎13.N1[2013·天津卷] 如图1-2所示,△ABC为圆的内接三角形,BD为圆的弦,且BD∥AC.过点A作圆的切线与DB的延长线交于点E,AD与BC交于点F,若AB=AC,AE=6,BD=5,则线段CF的长为________.‎ 图1-2‎ ‎13. [解析] 由切割线定理可得EA2=EB·ED,有EB=4,ED=9.‎ 因为AB=AC,所以∠ABC=∠C=∠ADB,‎ 由弦切角定理可得∠EAB=∠ADB,所以∠EAB=∠ABC,故AE∥BC.又BD∥AC,‎ 所以四边形AEBC是平行四边形,可得BC=AE=6,又由平行线分线段成比例定理可得=,因为AE=6,所以BF=,故CF=BC-BF=.‎ ‎22.N1[2013·新课标全国卷Ⅱ] 选修4-1:几何证明选讲:‎ 如图1-5,CD为△ABC外接圆的切线,AB的延长线交直线CD于点D,E,F分别为弦AB与弦AC上的点,且BC·AE=DC·AF,B,E,F,C四点共圆.‎ ‎(1)证明:CA是△ABC外接圆的直径;‎ ‎(2)若DB=BE=EA,求过B,E,F,C四点的圆的面积与△ABC外接圆面积的比值.‎ 图1-5‎ ‎22.解:(1)证明:因为CD为△ABC外接圆的切线,所以∠DCB=∠A,由题设知=,‎ 故△CDB∽△AEF,所以∠DBC=∠EFA.‎ 因为B,E,F,C四点共圆,所以∠CFE=∠DBC,故∠EFA=∠CFE=90°.所以∠CBA=90°,因此CA是△ABC外接圆的直径.‎ ‎(2)联结CE,因为∠CBE=90°,所以过B,E,F,C四点的圆的直径为CE,由DB=BE,有CE=DC,又BC2=DB·BA=2DB2,所以CA2=4DB2+BC2=6DB2.‎ 而DC2=DB·DA=3DB2,故过B,E,F,C四点的圆的面积与△ABC外接圆面积的比值为.‎ ‎1-6‎ ‎14.N1[2013·重庆卷] 如图1-6所示,在△ABC中,∠C=90°,∠A=60°,AB=20,过C作△ABC的外接圆的切线CD,BD⊥CD,BD与外接圆交于点E,则DE的长为________.‎ ‎14.5 [解析] 联结CE.由弦切角定理知∠BCD=∠A=60°,所以在Rt△BCD中,∠CBD=30°.又在Rt△ABC中,∠ABC=30°,AC=AB=10,所以CE=AC=10.在Rt△‎ CDE中,∠DCE=30°,故DE=CE=5.‎ N2 选修4-2 矩阵                   ‎ ‎21.[2013·福建卷] N2(Ⅰ)选修4-2:矩阵与变换 已知直线l:ax+y=1在矩阵A=)对应的变换作用下变为直线l′:x+by=1.‎ ‎(1)求实数a,b的值;‎ ‎(2)若点P(x0,y0)在直线l上,且A)=),求点P的坐标.‎ ‎(Ⅰ)解:(1)设直线l:ax+y=1上任意点M(x,y)在矩阵A对应的变换作用下的像是M′(x′,y′).‎ 由)=)))=),得 又点M′(x′,y′)在l′上,所以x′+by′=1,‎ 即x+(b+2)y=1.‎ 依题意得解得 ‎(2)由A)=),得解得y0=0.‎ 又点P(x0,y0)在直线l上,所以x0=1.‎ 故点P的坐标为(1,0).‎ N2[2013·江苏卷] ‎ B.[选修4-2:矩阵与变换]‎ 已知矩阵A=-1,0) 0,2),B=1,0) 2,6),求矩阵A-1B.‎ 解:设矩阵A的逆矩阵为a,c) b,d),‎ 则-1,0) 0,2)a,c) b,d)=1,0) 0,1).‎ 即-a,2c) -b,2d)=1,0) 0,1),‎ 故a=-1,b=0,c=0,d=,‎ 从而A的逆矩阵为A-1= 0,))).‎ 所以A-1B= 0,)))1,0) 2,6)=-1,0) -2,3).‎ ‎2.N2,N3[2013·浙江卷] 已知a∈R“矩阵与变换和坐标系与参数方程”模块 ‎(1)以极坐标系Ox的极点O为原点,极轴Ox为x轴正半轴建立平面直角坐标系xOy,并在两种坐标系中取相同的长度单位.把极坐标方程cos θ+ρ2sin θ=1化成直角坐标方程.‎ ‎(2)在直角坐标系xOy中,曲线C:(θ为参数),过点P(2,1)的直线与曲线C交于A,B两点.若|PA|·|PB|=,求|AB|的值.‎ ‎2.解:(1)极坐标方程两边同乘以ρ得ρcos θ+ρ3sin θ=ρ.‎ 又在直角坐标系下,ρcos θ=x,ρsin θ=y,ρ2=x2+y2,‎ 故化成直角坐标方程为x+y(x2+y2)=.‎ 又(0,0)满足原极坐标方程.‎ 故所求的直角坐标方程为x+y(x2+y2)=.‎ ‎(2)由题意,曲线C的直角坐标方程为x2+2y2=2.‎ 设过点P(2,1),倾斜角为α的直线的参数方程为 (t为参数).‎ 及点A,B对应的参数分别为t1,t2.‎ 将直线的参数方程代入x2+2y2=2得 ‎(2+tcos α)2+2(1+tsin α)2-2=0.‎ 即(1+sin2α)t2+4(sin α+cos α)t+4=0.‎ 则Δ=16(2sin αcos α-sin2 α)>0,且t1+t2=-,t1t2=,‎ 由|PA|·|PB|=得|t1t2|==.‎ 故sin2 α=.又由Δ>0得0b>0).在极坐标系(与直角坐标系xOy取相同的长度单位,且以原点O为极点,以x轴正半轴为极轴)‎ 中,直线l与圆O的极坐标方程分别为ρsinθ+=m(m为非零常数)与ρ=b.若直线l经过椭圆C的焦点,且与圆O相切,则椭圆C的离心率为________.‎ ‎16. [解析] 直线l的直角坐标方程为x+y-m=0,圆O的直角坐标方程为x2+y2=b2,由直线与圆相切得:m2=2b2.又椭圆C的一般方程为+=1,直线过椭圆焦点,故m=c,所以c2=2b2e==.‎ ‎9.N3[2013·湖南卷] 在平面直角坐标系xOy中,若直线l:(t为参数)过椭圆C:(φ为参数)的右顶点,则常数a的值为________.‎ ‎9.3 [解析] 将参数方程化为普通方程可得,直线l:即y=x-a,椭圆C:即+=1,可知其右顶点为(3,0),代入直线方程可得a=3.‎ N3[2013·江苏卷] ‎ C.[选修4-4:坐标系与参数方程]‎ 在平面直角坐标系xOy中,直线l的参数方程为(t为参数),曲线C的参数方程为(θ为参数),试求直线l和曲线C的普通方程,并求出它们的公共点的坐标.‎ 解:因为直线l的参数方程为(t为参数),由x=t+1得t=x-1,代入y=2t,得到直线l的普通方程为2x-y-2=0.‎ 同理得到曲线C的普通方程为y2=2x.‎ 联立方程组解得公共点的坐标为(2,2),,-1.‎ ‎15.[2013·江西卷] N3(1)(坐标系与参数方程选做题)设曲线C的参数方程为(t为参数),若以直角坐标系的原点为极点,x轴的正半轴为极轴建立极坐标系,则曲线C的极坐标方程为________.‎ N4[2013·江西卷] (2)(不等式选做题)在实数范围内,不等式||x-2|-1|≤1的解集为__________________.‎ ‎15.(1)ρcos2θ-sin θ=0 (2) ‎[解析] (1)曲线方程为y=x2,将y=ρsin θ,x=ρcos θ代入得ρcos2θ-sin θ=0.‎ ‎(2)-1≤|x-2|-1≤10≤|x-2|≤2-2≤x-2≤2,得0≤x≤4.‎ ‎23.N3[2013·辽宁卷] 选修4-4:坐标系与参数方程 在直角坐标系xOy中,以O为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系.圆C1,直线C2的极坐标方程分别为ρ=4sin θ,ρcos=2 .‎ ‎(1)求C1与C2交点的极坐标;‎ ‎(2)设P为C1的圆心,Q为C1与C2交点连线的中点.已知直线PQ的参数方程为(t∈R为参数),求a,b的值.‎ ‎23.解:(1)圆C1的直角坐标方程为x2+(y-2)2=4,‎ 直线C2的直角坐标方程为x+y-4=0.‎ 解得 所以C1与C2交点的极坐标为,.‎ 注:极坐标系下点的表示不唯一.‎ ‎(2)由(1)可得,P点与Q点的直角坐标分别为(0,2),(1,3),‎ 故直线PQ的直角坐标方程为x-y+2=0.‎ 由参数方程可得y=x-+1,‎ 所以解得a=-1,b=2.‎ C.N3[2013·陕西卷] ‎ ‎(坐标系与参数方程选做题)如图1-5,以过原点的直线的倾斜角θ为参数,则圆x2+y2-x=0的参数方程为________.‎ 图1-5‎ (θ为参数) [解析] 设P(x,y),则随着θ取值变化,P可以表示圆上任意一点,由所给的曲线方程x2+y2-x=0x-2+y2=,表示以,0为圆心,半径为的圆,可得弦OP=1×cosθ,所以可得故已知圆的参数方程为(θ为参数).‎ ‎11.N3[2013·天津卷] 已知圆的极坐标方程为ρ=4cos θ,圆心为C,点P的极坐标为4,,则|CP|=________.‎ ‎11.2  [解析] ∵圆的极坐标方程为ρ=4cos θ,∴圆心C的直角坐标为(2,0).∵P点极坐标,∴化为直角坐标为(2,2),∴|CP|==2 .‎ ‎23.N3[2013·新课标全国卷Ⅱ] 选修4—4:坐标系与参数方程 已知动点P,Q都在曲线C:(t为参数)上,对应参数分别为t=α与t=2α(0<α<2π),M为PQ的中点.‎ ‎(1)求M的轨迹的参数方程;‎ ‎(2)将M到坐标原点的距离d表示为α的函数,并判断M的轨迹是否过坐标原点.‎ ‎23.解:(1)依题意有P(2cos α,2sin α),Q(2cos 2α,2sin 2α),因此M(cos α+cos 2α,sin α+sin 2α).‎ M的轨迹的参数方程为 ‎(α为参数,0<α<2π).‎ ‎(2)M点到坐标原点的距离 d==(0<α<2π).‎ 当α=π时,d=0,故M的轨迹过坐标原点.‎ ‎2.N2,N3[2013·浙江卷] 已知a∈R“矩阵与变换和坐标系与参数方程”模块 ‎(1)以极坐标系Ox的极点O为原点,极轴Ox为x轴正半轴建立平面直角坐标系xOy,并在两种坐标系中取相同的长度单位.把极坐标方程cos θ+ρ2sin θ=1化成直角坐标方程.‎ ‎(2)在直角坐标系xOy中,曲线C:(θ为参数),过点P(2,1)的直线与曲线C交于A,B两点.若|PA|·|PB|=,求|AB|的值.‎ ‎2.解:(1)极坐标方程两边同乘以ρ得ρcos θ+ρ3sin θ=ρ.‎ 又在直角坐标系下,ρcos θ=x,ρsin θ=y,ρ2=x2+y2,‎ 故化成直角坐标方程为x+y(x2+y2)=.‎ 又(0,0)满足原极坐标方程.‎ 故所求的直角坐标方程为x+y(x2+y2)=.‎ ‎(2)由题意,曲线C的直角坐标方程为x2+2y2=2.‎ 设过点P(2,1),倾斜角为α的直线的参数方程为 (t为参数).‎ 及点A,B对应的参数分别为t1,t2.‎ 将直线的参数方程代入x2+2y2=2得 ‎(2+tcos α)2+2(1+tsin α)2-2=0.‎ 即(1+sin2α)t2+4(sin α+cos α)t+4=0.‎ 则Δ=16(2sin αcos α-sin2 α)>0,且t1+t2=-,t1t2=,‎ 由|PA|·|PB|=得|t1t2|==.‎ 故sin2 α=.又由Δ>0得00,求证:2a3-b3≥2ab2-a2b.‎ 证明:2a3-b3-(2ab2-a2b)=2a(a2-b2)+b(a2-b2)=(a2-b2)(2a+b)=(a-b)(a+b)(2a+b).‎ 因为a≥b>0,所以a-b≥0,a+b>0,2a+b>0.‎ 从而(a-b)(a+b)(2a+b)≥0,即2a3-b3≥2ab2-a2b.24.N4[2013·辽宁卷] 选修4-5:不等式选讲 已知函数f(x)=|x-a|,其中a>1.‎ ‎(1)当a=2时,求不等式f(x)≥4-|x-4|的解集;‎ ‎(2)已知关于x的不等式|f(2x+a)-2f(x)|≤2的解集为,求a的值.‎ ‎24.解:(1)当a=2时,f(x)+|x-4|= 当x≤2时,由f(x)≥4-|x-4|得-2x+6≥4,解得x≤1;‎ 当2<x<4时,f(x)≥4-|x-4|无解;‎ 当x≥4时,由f(x)≥4-|x-4|得2x-6≥4,解得x≥5;‎ 所以f(x)≥4-|x-4|的解集为{x|x≤1或x≥5}.‎ ‎(2)记h(x)=f(2x+a)-2f(x),则 h(x)= 由|h(x)|≤2,解得≤x≤.‎ 又已知|h(x)|≤2的解集为{x|1≤x≤2},‎ 所以于是a=3.‎ ‎15.N4[2013·陕西卷] (考生注意:请在下列三题中任选一题作答,如果多做,则按所做的第一题评分)‎ A.(不等式选做题)已知a,b,m,n均为正数,且a+b=1,mn=2,则(am+bn)(bm+an)的最小值为________.‎ ‎2 [解析] 利用柯西不等式式可得:(am+bn)(bm+an)≥(+)2=mn(a+b)2=2.‎ ‎14.N4[2013·天津卷] 设a+b=2,b>0,则当a=________时,+取得最小值.‎ ‎14.-2 [解析] +=+=++≥+2 ≥-+1=,当且仅当=时,等号成立.联立a+b=2,b>0,a<0.可解得a=-2.‎ ‎24.N4[2013·新课标全国卷Ⅱ] 选修4-5:不等式选讲 设a,b,c均为正数,且a+b+c=1,证明:‎ ‎(1)ab+bc+ca≤;‎ ‎(2)++≥1.‎ ‎24.证明:(1)由a2+b2≥2ab,b2+c2≥2bc,c2+a2≥2ca得 a2+b2+c2≥ab+bc+ca.‎ 由题设得(a+b+c)2=1,即a2+b2+c2+2ab+2bc+2ca=1.‎ 所以3(ab+bc+ca)≤1,即ab+bc+ca≤.‎ ‎(2)因为 +b≥2a,+c≥2b,+a≥2c,‎ 故+++(a+b+c)≥2(a+b+c),即++≥a+b+c,又a+b+c=1,‎ 所以++≥1.‎ ‎1.N4[2013·浙江卷] (1)解不等式|x-1|+|x-4|≥5.‎ ‎(2)求函数y=|x-1|+|x-4|+x2-4x的最小值.‎ ‎1.解:(1)当x<1时,1-x+4-x≥5,得x≤0,此时x≤0;‎ 当1≤x≤4时,x-1+4-x≥5,得3≥5,此时x∈;‎ 当x>4时,x-1+x-4≥5,得x≥5,此时x≥5.‎ 综上所述,原不等式的解集是(-∞,0]∪[5,+∞).‎ ‎(2)因为|x-1|+|x-4|≥|(x-1)-(x-4)|=3,‎ 当且仅当1≤x≤4时取等号;‎ x2-4x=(x-2)2-4≥-4,当且仅当x=2时取等号.‎ 故|x-1|+|x-4|+x2-4x≥3-4=-1,当x=2时取等号.‎ 所以y=|x-1|+|x-4|+x2-4x的最小值为-1.‎ ‎16.N4[2013·重庆卷] 若关于实数x的不等式|x-5|+|x+3|<a无解,则实数a的取值范围是________.‎ ‎16.(-∞,8] [解析] 要使不等式无解,则a必须小于或等于|x-5|+|x+3|的最小值,而|x-5|+|x+3|≥|(x-5)-(x+3)|=8,则a≤8,所以实数a的取值范围是(-∞,8].‎ N5 选修4-7 优选法与试验设计
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