解法一(I)證明:
連接A1B,設A1B∩AB1 = E,連接DE.
∵ABC―A1B1C1是正三棱柱,且AA1 = AB,
∴四邊形A1ABB1是正方形,
∴E是A1B的中點,
又D是BC的中點,
∴DE∥A1C. ………………………… 3分
∵DE平面AB1D,A1C平面AB1D,
∴A1C∥平面AB1D. ……………………4分
(II)解:在面ABC內(nèi)作DF⊥AB于點F,在面A1ABB1內(nèi)作FG⊥AB1于點G,連接DG.
∵平面A1ABB1⊥平面ABC, ∴DF⊥平面A1ABB1,
∴FG是DG在平面A1ABB1上的射影, ∵FG⊥AB1, ∴DG⊥AB1
∴∠FGD是二面角B―AB1―D的平面角 …………………………7分
設A1A
= AB = 1,在正△ABC中,DF=
在△ABE中,,
在Rt△DFG中,,
所以,二面角B―AB1―D的大小為 …………………………9分
(III)解:∵平面B1BCC1⊥平面ABC,且AD⊥BC,
∴AD⊥平面B1BCC1,又AD平面AB1D,∴平面B1BCC1⊥平面AB1D.
在平面B1BCC1內(nèi)作CH⊥B1D交B1D的延長線于點H,
則CH的長度就是點C到平面AB1D的距離. ……………………………12分
由△CDH∽△B1DB,得
即點C到平面AB1D的距離是 ……………………………………14分
建立空間直角坐標系D―xyz,如圖,
(I)證明: 連接A1B,設A1B∩AB1 = E,連接DE. 設A1A
= AB = 1, 則
…………………………3分 , ……………………………………4分
(II)解:, , 設是平面AB1D的法向量,則, 故; 同理,可求得平面AB1B的法向量是 ……………………7分 設二面角B―AB1―D的大小為θ,, ∴二面角B―AB1―D的大小為 …………………………9分
(III)解由(II)得平面AB1D的法向量為, 取其單位法向量 ∴點C到平面AB1D的距離 ……………………14分 18.(本小題滿分14分)
(I)解:依題意,直線l顯然不平行于坐標軸,故 將,得
① ………………………… 3分 由直線l與橢圓相交于兩個不同的點,得 , 即 …………………………………………………… 5分
(II)解:設由①,得 因為,代入上式,得 ……………8分 于是,△OAB的面積
………………11分 其中,上式取等號的條件是 ……………………12分 由 將這兩組值分別代入①,均可解出 所以,△OAB的面積取得最大值的橢圓方程是 ………………14分 19.(本小題滿分14分)
(I)解:對函數(shù) ……………………… 2分 要使上是增函數(shù),只要上恒成立, 即上恒成立 ……………………………………4分 因為上單調(diào)遞減,所以上的最小值是, 注意到a > 0,所以a的取值范圍是 ……………………………………6分
(II)解:①當時,由(I)知,上是增函數(shù), 此時上的最大值是 ……………………8分 ②當, 解得 ……………………………………………………10分 因為, 所以上單調(diào)遞減, 此時上的最大值是………… 13分 綜上,當時,上的最大值是; 當時,上的最大值是 ……………14分 20.(本小題滿分14分)
(I)解:顯然 ……………………………………1分 當 ……………………………………3分 所以,
…………………………6分
(II)解:
………………………………………………9分
………………12分 當 所以,M的最小值為 ………………………………14分
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