Question

（1）選修4-4：矩陣與變換
已知曲線C₁：y=繞原點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°后可得到曲線C₂：y²-x²=2，
（I）求由曲線C₁變換到曲線C₂對應(yīng)的矩陣M₁；    
（II）若矩陣，求曲線C₁依次經(jīng)過矩陣M₁，M₂對應(yīng)的變換T₁，T₂變換后得到的曲線方程．
（2）選修4-4：坐標(biāo)系與參數(shù)方程
已知直線l的極坐標(biāo)方程是ρcosθ+ρsinθ-1=0．以極點(diǎn)為平面直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)，極軸為x軸的正半軸，建立平面直角坐標(biāo)系，在曲線C：（θ為參數(shù)）上求一點(diǎn)，使它到直線l的距離最小，并求出該點(diǎn)坐標(biāo)和最小距離．
（3）（選修4-5：不等式選講）
將12cm長的細(xì)鐵線截成三條長度分別為a、b、c的線段，
（I）求以a、b、c為長、寬、高的長方體的體積的最大值；
（II）若這三條線段分別圍成三個(gè)正三角形，求這三個(gè)正三角形面積和的最小值．

Answer 1

【答案】分析：（1）（I）因?yàn)榘亚�線C₁逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)θ角，得到曲線C₂，則旋轉(zhuǎn)變換矩陣為．
（II）先求出依次經(jīng)過矩陣M₁，M₂對應(yīng)的變換T₁，T₂對應(yīng)的矩陣，再設(shè)曲線C1上任一點(diǎn)經(jīng)過變換后的對應(yīng)點(diǎn)坐標(biāo)，用變換后的坐標(biāo)表示變換前的坐標(biāo)，再代入變換前曲線滿足的方程，化簡即得變換后的曲線方程．
（2）先由直線l的極坐標(biāo)方程求出直角坐標(biāo)方程，設(shè)出曲線C上任意一點(diǎn)P坐標(biāo)，用點(diǎn)到直線的距離公式求出點(diǎn)P到直線l的距離，再借助基本正弦函數(shù)的最值求出點(diǎn)P到直線l的最小距離．
（3）（I）因?yàn)殚L方體的體積為abc，而a+b+c=12，應(yīng)用不等式，就可求出體積的最大值．
（II）先把三個(gè)正三角形的面積和用S=表示，因?yàn)閘+m+n=4，而（l²+m²+n²）（1²+1²+1²）≥（l+m+n）²，所以只需讓S乘3再除3即可變形成公式的形式，求出最值．
解答：解：（1）（I）∵曲線C₁：y=繞原點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°后得到曲線C₂：y²-x²=2，∴旋轉(zhuǎn)變換矩陣=；
（II）設(shè)依次經(jīng)過矩陣M₁，M₂對應(yīng)的變換T₁，T₂對應(yīng)的矩陣
任取曲線C₁：y=上的一點(diǎn)P（x，y），它在變換T_M作用下變成點(diǎn)P′（x′，y′），則有，即，∴
又因?yàn)辄c(diǎn)P在C₁：y=上，得到=1即=1．
（2）∵直線l的極坐標(biāo)方程是ρcosθ+ρsinθ-1=0，∴直角坐標(biāo)方程是x+y-1=0
設(shè)所求的點(diǎn)為P（-1+cosθ，sinθ），則P到直線l的距離d=|
當(dāng)θ+，k∈Z時(shí)，即θ=2kπ+，k∈Z，d的最小值為-1
（3）（I）由已知得，a+b+c=12，∴=64；
當(dāng)且僅當(dāng)a=b=c=4時(shí)，等號成立．
（II）設(shè)三個(gè)正三角形的邊長分別為l，m，n，則l+m+n=4
∴這三個(gè)正三角形面積和為S=
∴3S=≥
∴S≥
當(dāng)且僅當(dāng)a=b=c=1時(shí)，等號成立．
點(diǎn)評：本題（1）主要考查了曲線的旋轉(zhuǎn)變換矩陣的求法以及根據(jù)旋轉(zhuǎn)變換求曲線方程，（2）考查了極坐標(biāo)方程與直角坐標(biāo)方程的互換，（3）考查了均值不等式和柯西不等式的應(yīng)用．