江蘇省09高考數(shù)學(xué)附加題教學(xué)案(選修部分, 40分)
一、圓錐曲線與方程
1、θ取一切實數(shù)時,連接A(4sinθ,6cosθ)和B(-4cosθ, 6sinθ)兩點的線段的中點為M,求點M的軌跡.
簡答:軌跡為焦點在y軸上的橢圓。
2、已知平面上一個定點C(-1,0)和一條定直線L:x=-4,P為該平面上一動點,作
PQ⊥L,垂足為,(1)求點P的軌跡方程;(2)求 的取值范圍.
解:(Ⅰ)由, 2分
設(shè)P(x,y),得,,
∴ 點P的軌跡方程為. 3分
(Ⅱ)設(shè)P(x,y),,
2分
由,故有 3分
內(nèi) 容
要 求
A
B
C
二、空間向量與立體幾何
2.空間向
量與立體幾何
空間向量的有關(guān)概念
√
空間向量共線、共面的充分必要條件
√
空間向量的線性運算
√
空間向量的坐標(biāo)表示
√
空間向量的數(shù)量積
√
空間向量的共線與垂直
√
直線的方向向量與平面的法向量
√
空間向量的應(yīng)用
√
1.(本小題滿分12分) 如圖,已知直二面角,, ,,,,直線和平面所成的角為.
(I)證明;
(II)求二面角的所成角的余弦值.
(Ⅲ)在線段AC上是否存在一點M使得直線BM與平面所成角為。
證明:
(1)因為,,,所以,
又因為,所以.
而,所以,
,, ……………………………4分
(2)為原點,分別以直線為軸,軸,軸建立空間直角坐標(biāo)系(如圖).因為,所以是和平面所成的角,則.
不妨設(shè),則,.
在中,,
所以.
則相關(guān)各點的坐標(biāo)分別是
,,,,OA=(0,,0)
所以,.=(,0,1)………6分
設(shè)是平面的一個法向量,由得
取,得. ………8分
易知是平面的一個法向量. ………10分
設(shè)二面角的平面角為,由圖可知,.
所以.故二面角B-AC-P所成角的余弦值為
2.如圖,直三棱柱ABC―A1B
(1)求
(2)求
(3)(14分)
解:(1)以射線建立坐標(biāo)系, ……1分
則B(0,1,0)
……4分
……7分
……10分
3、右圖是一個直三棱柱(以為底面)被一平面所截得到的幾何體,
截面為.已知,,,,.
(1)設(shè)點是的中點,證明:平面;
(2)求二面角的大。
(3)求此幾何體的體積.
解法一:
(1)證明:作交于,連.
則.
因為是的中點,
所以.
則是平行四邊形,因此有.
平面且平面,
則面.
(2)如圖,過作截面面,分別交,于,.
作于,連.
因為面,所以,則平面.
又因為,,.
所以,根據(jù)三垂線定理知,所以就是所求二面角的平面角.
因為,所以,故,
即:所求二面角的大小為.
(3)因為,所以
.
.
所求幾何體體積為
.
解法二:
(1)如圖,以為原點建立空間直角坐標(biāo)系,
則,,,因為是的中點,所以,
.
易知,是平面的一個法向量.
因為,平面,所以平面.
(2),,
設(shè)是平面的一個法向量,則
則,得:
取,.
顯然,為平面的一個法向量.
則,結(jié)合圖形可知所求二面角為銳角.
所以二面角的大小是.
4(10分)、如圖,在四棱錐中,底面為矩形,側(cè)棱底面,,,, 為的中點.
(Ⅰ)求直線與所成角的余弦值;
(Ⅱ)在側(cè)面內(nèi)找一點,使面,
并求出點到和的距離.
解:(Ⅰ)建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)系,
則的坐標(biāo)為、
、、、
、,
從而
設(shè)的夾角為,則
∴與所成角的余弦值為.
(Ⅱ)由于點在側(cè)面內(nèi),故可設(shè)點坐標(biāo)為,則
,由面可得,
∴
即點的坐標(biāo)為,從而點到和的距離分別為.
三、導(dǎo)數(shù)與應(yīng)用
內(nèi) 容
要 求
A
B
C
3.導(dǎo)數(shù)及其應(yīng)用
簡單的復(fù)合函數(shù)的導(dǎo)數(shù)
√
定積分
√
1.(本小題滿分8分)求曲線及直線所圍封閉區(qū)域的面積.
解方程組,得或,
∴面積22、已知,求的值,使
2、如圖,過點A(6,4)作曲線的切線l.
(1)求切線l的方程;
(2)求切線l,x軸及曲線所圍成的封閉圖形的面積S.
2、解:(1)∵,∴,∴切線l的方程為:,即材.
(2)令=0,則x=2.令=0,則x= -2。
∴A===.
內(nèi) 容
要 求
A
B
C
四、推理與證明
4.推理與證明
數(shù)學(xué)歸納法的原理
√
數(shù)學(xué)歸納法的簡單應(yīng)用
√
1.已知數(shù)列滿足,且()
(1)求的值
(2)由(1)猜想的通項公式,并給出證明。
解:(1)由得,
求得 ……3分
(2)猜想 ……5分
證明:①當(dāng)n=1時,猜想成立。 ……6分
②設(shè)當(dāng)n=k時時,猜想成立,即, ……7分
則當(dāng)n=k+1時,有,
所以當(dāng)n=k+1時猜想也成立 ……9分
③綜合①②,猜想對任何都成立。 ……10分
2、已知數(shù)列
(1)求;(2)證明.
解:(1) 4分
方法一 用數(shù)學(xué)歸納法證明:
1°當(dāng)n=0時, ∴,命題正確.
2°假設(shè)n=k時有
則
而
又 ∴時命題正確.
由1°、2°知,對一切n∈N時有 6分
方法二:用數(shù)學(xué)歸納法證明:
1°當(dāng)n=0時,∴;
2°假設(shè)n=k時有成立,
令,在[0,2]上單調(diào)遞增,所以由假設(shè)
有:即
也即當(dāng)n=k+1時 成立,所以對一切。 6分
五、計數(shù)原理
內(nèi) 容
要 求
A
B
C
5.計數(shù)原理
分類加法計數(shù)原理、分步乘法計數(shù)原理
√
排列與組合
√
二項式定理
√
1.已知的展開式中含xn項的系數(shù)相等,求實數(shù)m的取值范圍.
解:設(shè)的展開式為Tr+1,則Tr+1=,令2n+1-r=n
得r=n+1,所以xn的系數(shù)為. 5分
由=,得m=是關(guān)于n的減函數(shù),∵n∈N+,∴
所以的取值范圍是
六、概率統(tǒng)計
內(nèi) 容
要 求
A
B
C
6.概率統(tǒng)計
離散型隨機變量及其分布列
√
超幾何分布
√
條件概率及相互獨立事件
√
次獨立重復(fù)試驗的模型及二項分布
√
離散型隨機變量的均值和方差
√
1.(本小題滿分12分)假定某射手每次射擊命中的概率為 ,且只有3發(fā)子彈。該射手一旦射中目標(biāo),就停止射擊,否則就一直獨立地射擊到子彈用完。設(shè)耗用子彈數(shù)為X,求:
(Ⅰ)目標(biāo)被擊中的概率;
(Ⅱ)X的概率分布;
(Ⅲ)均值E(X)
解:①第一次擊中
第二次擊中
第三次擊中……………………………………………………………6分
②
1
2
3
2.(本小題滿分12分)假定某射手每次射擊命中的概率為,且只有發(fā)子彈.該射手一旦射中目標(biāo),就停止射擊,否則就一直獨立地射擊到子彈用完.設(shè)耗用子彈數(shù)為,求:
⑴目標(biāo)被擊中的概率;
⑵的概率分布;
⑶均值.
解:⑴目標(biāo)被擊中的概率為;
⑵的分布列為
()
⑶均值.
3.某地機動車駕照考試規(guī)定:每位考試者一年之內(nèi)最多有4次參加考試的機會,某次考試通過,便可領(lǐng)取駕照,不再參加以后的考試,否則就一直考到第4次為止。如果李明決定參加駕照考試,假若他每次參加考試通過的概率依次為0.6,0.7,0.8,0.9,求在一年內(nèi)李明參加駕照考試次數(shù)X的分布列和X的期望,并求李明在一年內(nèi)領(lǐng)到駕照的概率.
解:X的取值分別為1,2,3,4.
X=1,表明李明第一次參加駕照考試就通過了,故P(X=1)=0.6.
X=2,表明李明在第一次考試未通過,第二次通過了,故P(X=2)=(1-0.6) ×0.7=0.28
X=3,表明李明在第一、二次考試未通過,第三次通過了,故
P(X=3)=(1-0.6) (1-0.7)×0.8=0.096
X=4表明李明第一、二、三次考試都未通過,故P(X=4)=(1-0.6) (1-0.7) (1-0.8)=0.024
∴李明實際參加考試次數(shù)ξ的分布列為
ξ
1
2
3
4
P
0.6
0.28
0.096
0.024
∴ξ的期望Eξ=1×0.6+2×0.28+3×0.096+4×0.024=1.544.
李明在一年內(nèi)領(lǐng)到駕照的概率為 1-(1-0.6)(1-0.7)(1-0.8)(1-0.9)=0.9976.
4、某陶瓷廠準(zhǔn)備燒制甲、乙、丙三件不同的工藝品,制作過程必須先后經(jīng)過兩次燒制,當(dāng)?shù)谝淮螣坪细窈蠓娇蛇M(jìn)入第二次燒制,兩次燒制過程相互獨立.根據(jù)該廠現(xiàn)有的技術(shù)水平,經(jīng)過第一次燒制后,甲、乙、丙三件產(chǎn)品合格的概率依次為,,,經(jīng)過第二次燒制后,甲、乙、丙三件產(chǎn)品合格的概率依次為,,.
(1)求第一次燒制后恰有一件產(chǎn)品合格的概率;
(2)經(jīng)過前后兩次燒制后,合格工藝品的個數(shù)為,求隨機變量的期望.
解:分別記甲、乙、丙經(jīng)第一次燒制后合格為事件,,,
(1)設(shè)表示第一次燒制后恰好有一件合格,則
.
(2)解法一:因為每件工藝品經(jīng)過兩次燒制后合格的概率均為,
所以,
故.
解法二:分別記甲、乙、丙經(jīng)過兩次燒制后合格為事件,則
,
所以,
,
,
.
于是,
5、在一次抗洪搶險中,準(zhǔn)備用射擊的方法引爆從橋上游漂流而下的一巨大汽油罐.已知只有5發(fā)子彈備用,且首次命中只能使汽油流出,再次命中才能引爆成功,每次射擊命中率都是.,每次命中與否互相獨立.
(1) 求油罐被引爆的概率.
(2) 如果引爆或子彈打光則停止射擊,設(shè)射擊次數(shù)為ξ,求ξ的分布列及ξ的數(shù)學(xué)期望
解:(1)“油罐被引爆”的事件為事件A,其對立事件為,則P()=C
∴P(A)=1- 答:油罐被引爆的概率為
(2)射擊次數(shù)ξ的可能取值為2,3,4,5,
P(ξ=2)=, P(ξ=3)=C ,
P(ξ=4)=C, P(ξ=5)=C
ξ
2
3
4
5
故ξ的分布列為:
Eξ=2×+3×+4×+5×=.
6、在一個盒子中,放有標(biāo)號分別為,,的三張卡片,現(xiàn)從這個盒子中,有放回地先后抽得兩張卡片的標(biāo)號分別為、,記.
(1)求隨機變量的最大值,并求事件“取得最大值”的概率;
(2)求隨機變量的分布列和數(shù)學(xué)期望.
解:(1)、可能的取值為、、,
,,
,且當(dāng)或時,.
因此,隨機變量的最大值為.
有放回抽兩張卡片的所有情況有種,
.
答:隨機變量的最大值為,事件“取得最大值”的概率為.
(2)的所有取值為.
時,只有這一種情況,
時,有或或或四種情況,
時,有或兩種情況.
,,.
則隨機變量的分布列為:
因此,數(shù)學(xué)期望.
7、學(xué)校文娛隊的每位隊員唱歌、跳舞至少會一項,已知會唱歌的有2人,會跳舞的有5人,現(xiàn)從中選2人.設(shè)為選出的人中既會唱歌又會跳舞的人數(shù),且.
(I) 求文娛隊的人數(shù);
(II) 寫出的概率分布列并計算.
解:設(shè)既會唱歌又會跳舞的有x人,則文娛隊中共有(7-x)人,那么只會一項的人數(shù)是
(7-2 x)人.
(I)∵,
∴.……………………………………3分
即.
∴.
∴x=2. ……………………………………5分
故文娛隊共有5人.……………………………………7分
(II) 的概率分布列為
0
1
2
P
,……………………………………9分
,……………………………………11分
∴ =1. …………………………14分
七、矩陣與變換
內(nèi) 容
要 求
A
B
C
8.矩陣與變換
矩陣的有關(guān)概念
√
二階矩陣與平面向量
√
常見的平面變換
√
矩陣的復(fù)合與矩陣的乘法
√
二階逆矩陣
√
二階矩陣的特征值和特征向量
√
二階矩陣的簡單應(yīng)用
√
1.求出矩陣A= 的特征值和特征向量。
.矩陣A的特征多項式為
…………………………3分
令得A的特征值為1或-1
將1代入二元一次方程組
解得:
令且
于是矩陣A的屬于特征值1的一個特征向量為…………………………………………6分
同理可得矩陣A的屬于特征值-1的一個特征向量為…………………………………8分
2.已知,,求二階方陣,使.
解:設(shè),按題意有 ……2分
根據(jù)矩陣乘法法則有 ……6分
解之得 ……8分
∴ ……10分
3.(本小題滿分10分)設(shè)是把坐標(biāo)平面上的點的橫坐標(biāo)伸長到倍,縱坐標(biāo)伸長到倍的伸壓變換.
(1)求矩陣的特征值及相應(yīng)的特征向量;
(2)求逆矩陣以及橢圓在的作用下的新曲線的方程.
4.(1)由條件得矩陣,
它的特征值為和,對應(yīng)的特征向量為及;
(2),
橢圓在的作用下的新曲線的方程為.
5.已知變換A:平面上的點P(2,-1)、Q(-1,2)分別變換成點P1(3,-4)、
Q1(0,5)
(1)求變換矩陣A;
(2)判斷變換A是否可逆,如果可逆,求矩陣A的逆矩陣A-1;如不可逆,說明理由.
(1)解:假設(shè)所求的變換矩陣A=,依題意,可得
及
即 解得所以所求的變換矩陣。 6分
(2) 4分
6、已知矩陣,其中,若點P(1,1)在矩陣A的變換下得到點,
(1)求實數(shù)a的值; (2)求矩陣A的特征值及特征向量
解:(1)由 =,得
(2)由(1)知 ,則矩陣A的特征多項式為
令,得矩陣A的特征值為-1或3
當(dāng)時 二元一次方程
∴矩陣A的屬于特征值-1的一個特征向量為
當(dāng)時,二元一次方程
∴矩陣A的屬于特征值3的一個特征向量為
7、在直角坐標(biāo)系中,已知△ABC的頂點坐標(biāo)為A(0,0)、B(1,1)、C(0,2),
求△ABC在矩陣MN作用下變換所得到的圖形的面積
這里M= N=
解:在矩陣N= 的作用下,一個圖形變換為其繞原點逆時針旋轉(zhuǎn)得到的圖形,在矩陣M= 的作用下,一個圖形變換為與之關(guān)于直線對稱的圖形。因此
△ABC在矩陣MN作用下變換所得到的圖形與△ABC全等,從而其面積等于△ABC的面積,即為1
八、坐標(biāo)系與參數(shù)方程
內(nèi) 容
要 求
A
B
C
9.坐標(biāo)系與參數(shù)方程
坐標(biāo)系的有關(guān)概念
√
簡單圖形的極坐標(biāo)方程
√
極坐標(biāo)方程與直角坐標(biāo)方程的互化
√
直線、圓和橢圓的參數(shù)方程
√
參數(shù)方程與普通方程的互化
√
參數(shù)方程的簡單應(yīng)用
√
1.(本小題滿分8分)求直線 ()被曲線所截的弦長。
解:把化為普通方程為, ……3分
把化為直角坐標(biāo)系中的方程為,……6分
∴圓心到直線的距離為, ……8分
∴弦長為. ……10分
由
得直線方程為…………………………………………3分
∴
………………………………………………………6分
即
圓心到直線的距離
∴弦長=
。…………………………………………………………8分
2.已知某圓的極坐標(biāo)方程為:ρ2 -4ρcos(θ-)+6=0.
(1)將極坐標(biāo)方程化為普通方程;并選擇恰當(dāng)?shù)膮?shù)寫出它的參數(shù)方程;
(2)若點P(x,y)在該圓上,求x+y的最大值和最小值.
解:(1)x2+y2-4x-4y+6=0; 6分
(2)x+y=4+2sin() 最大值6,最小值2 4分
3、在極坐標(biāo)系中,設(shè)圓上的點到直線的距離為d,求d的最大值;
簡答:d的最大值為7。
4、⊙和⊙的極坐標(biāo)方程分別為.
(1)把⊙和⊙的極坐標(biāo)方程化為直角坐標(biāo)方程;
(2)求經(jīng)過⊙和⊙交點的直線的直角坐標(biāo)方程.
解:以極點為原點,極軸為軸正半軸,建立平面直角坐標(biāo)系,兩坐標(biāo)系中取相同的長度單位.
(1),,由得.
所以.
即為⊙的直角坐標(biāo)方程.
同理為⊙的直角坐標(biāo)方程.
(2)由解得.
即⊙,⊙交于點和.過交點的直線的直角坐標(biāo)方程為.
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