江蘇省09高考數學附加題教學案(選修部分, 40分)
一、圓錐曲線與方程
1、θ取一切實數時,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P(x,y),得,
,
∴ 點P的軌跡方程為.
3分
(Ⅱ)設P(x,y),,
2分
由,故有
3分
內 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
√
空間向量的坐標表示
√
空間向量的數量積
√
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系(如圖).因為
,所以
是
和平面
所成的角,則
.
不妨設
,則
,
.
在中,
,
所以.
則相關各點的坐標分別是
,
,
,
,OA=(0,
,0)
所以,
.
=(
,0,1)………6分
設是平面
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)設點是
的中點,證明:
平面
;
(2)求二面角的大小;
(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,側棱
底面
,
,
,
, 為
的中點.
(Ⅰ)求直線與
所成角的余弦值;
(Ⅱ)在側面內找一點
,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系,
則的坐標為
、
、
、
、
、
,
從而
設的夾角為
,則
∴
與
所成角的余弦值為
.
(Ⅱ)由于點在側面
內,故可設
點坐標為
,則
,由
面
可得,
∴
即點的坐標為
,從而
點到
和
的距離分別為
.
三、導數與應用
內 容
要 求
A
B
C
3.導數及其應用
簡單的復合函數的導數
√
定積分
√
1.(本小題滿分8分)求曲線及直線
所圍封閉區域的面積.
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 容
要 求
A
B
C
四、推理與證明
4.推理與證明
數學歸納法的原理
√
數學歸納法的簡單應用
√
1.已知數列滿足
,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n=1時,猜想成立。 ……6分
②設當n=k時時,猜想成立,即
,
……7分
則當n=k+1時,有,
所以當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、已知數列
(1)求;(2)證明
.
解:(1) 4分
方法一 用數學歸納法證明:
1°當n=0時, ∴
,命題正確.
2°假設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:用數學歸納法證明:
1°當n=0時,∴
;
2°假設n=k時有成立,
令,
在[0,2]上單調遞增,所以由假設
有:即
也即當n=k+1時 成立,所以對一切
。 6分
五、計數原理
內 容
要 求
A
B
C
5.計數原理
分類加法計數原理、分步乘法計數原理
√
排列與組合
√
二項式定理
√
1.已知的展開式中含xn項的系數相等,求實數m的取值范圍.
解:設的展開式為Tr+1,則Tr+1=
,令2n+1-r=n
得r=n+1,所以xn的系數為.
5分
由=
,得m=
是關于n的減函數,∵n∈N+,∴
所以的取值范圍是
六、概率統計
內 容
要 求
A
B
C
6.概率統計
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發子彈。該射手一旦射中目標,就停止射擊,否則就一直獨立地射擊到子彈用完。設耗用子彈數為X,求:
(Ⅰ)目標被擊中的概率;
(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
發子彈.該射手一旦射中目標,就停止射擊,否則就一直獨立地射擊到子彈用完.設耗用子彈數為
,求:
⑴目標被擊中的概率;
⑵的概率分布;
⑶均值.
解:⑴目標被擊中的概率為;
⑵的分布列為
(
)
⑶均值.
3.某地機動車駕照考試規定:每位考試者一年之內最多有4次參加考試的機會,某次考試通過,便可領取駕照,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,求在一年內李明參加駕照考試次數X的分布列和X的期望,并求李明在一年內領到駕照的概率.
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.
李明在一年內領到駕照的概率為 1-(1-0.6)(1-0.7)(1-0.8)(1-0.9)=0.9976.
4、某陶瓷廠準備燒制甲、乙、丙三件不同的工藝品,制作過程必須先后經過兩次燒制,當第一次燒制合格后方可進入第二次燒制,兩次燒制過程相互獨立.根據該廠現有的技術水平,經過第一次燒制后,甲、乙、丙三件產品合格的概率依次為,
,
,經過第二次燒制后,甲、乙、丙三件產品合格的概率依次為
,
,
.
(1)求第一次燒制后恰有一件產品合格的概率;
(2)經過前后兩次燒制后,合格工藝品的個數為,求隨機變量
的期望.
解:分別記甲、乙、丙經第一次燒制后合格為事件,
,
,
(1)設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,設射擊次數為ξ,求ξ的分布列及ξ的數學期望
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,放有標號分別為,
,
的三張卡片,現從這個盒子中,有放回地先后抽得兩張卡片的標號分別為
、
,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學期望.
解:(1)、
可能的取值為
、
、
,
,
,
,且當
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,數學期望.
7、學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,現從中選2人.設為選出的人中既會唱歌又會跳舞的人數,且
.
(I) 求文娛隊的人數;
(II) 寫出的概率分布列并計算
.
解:設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 容
要 求
A
B
C
8.矩陣與變換
矩陣的有關概念
√
二階矩陣與平面向量
√
常見的平面變換
√
矩陣的復合與矩陣的乘法
√
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,按題意有
……2分
根據矩陣乘法法則有
……6分
解之得
……8分
∴
……10分
3.(本小題滿分10分)設是把坐標平面上的點的橫坐標伸長到
倍,縱坐標伸長到
倍的伸壓變換.
(1)求矩陣的特征值及相應的特征向量;
(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、在直角坐標系中,已知△ABC的頂點坐標為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
得到的圖形,在矩陣M=
的作用下,一個圖形變換為與之關于直線
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、坐標系與參數方程
內 容
要 求
A
B
C
9.坐標系與參數方程
坐標系的有關概念
√
簡單圖形的極坐標方程
√
極坐標方程與直角坐標方程的互化
√
直線、圓和橢圓的參數方程
√
參數方程與普通方程的互化
√
參數方程的簡單應用
√
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.已知某圓的極坐標方程為:ρ2 -4ρcos(θ-
)+6=0.
(1)將極坐標方程化為普通方程;并選擇恰當的參數寫出它的參數方程;
(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、在極坐標系中,設圓上的點到直線
的距離為d,求d的最大值;
簡答:d的最大值為7。
4、⊙和⊙
的極坐標方程分別為
.
(1)把⊙和⊙
的極坐標方程化為直角坐標方程;
(2)求經過⊙和⊙
交點的直線的直角坐標方程.
解:以極點為原點,極軸為軸正半軸,建立平面直角坐標系,兩坐標系中取相同的長度單位.
(1),
,由
得
.
所以.
即為⊙
的直角坐標方程.
同理為⊙
的直角坐標方程.
(2)由解得
.
即⊙,⊙
交于點
和
.過交點的直線的直角坐標方程為
.
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