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在長(zhǎng)方體ABCD-A₁B₁C₁D₁中，AA₁=AD=2，點(diǎn)E在棱CD上，且CE=

1

3

CD．
（1）求證：AD₁⊥平面A₁B₁D；
（2）在棱AA₁上是否存在點(diǎn)P，使DP∥平面B₁AE？若存在，求出線段AP的長(zhǎng)；若不存在，請(qǐng)說(shuō)明理由；
（3）若二面角A-B₁E-A₁的余弦值為

30

6

，求棱AB的長(zhǎng)．

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在長(zhǎng)方體ABCD-A₁B₁C₁D₁中，AB=3，BC=AA₁=4，點(diǎn)O是AC的中點(diǎn)．
（1）求證：AD₁∥平面DOC₁；
（2）求異面直線AD₁和DC₁所成角的余弦值．

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正方體ABCD-A₁B₁C₁D₁，AA₁=2，E為棱CC₁的中點(diǎn)，AC與BD交于點(diǎn)O．
（1）求證：AD₁∥平面DOC₁；
（2）求證：B₁D₁⊥AE；
（3）求三棱錐A-BDE的體積．

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在長(zhǎng)方體ABCD-A₁B₁C₁D₁中，AA₁=AD=2，E是棱CD上的一點(diǎn)．
（1）求證：AD₁⊥平面A₁B₁D；
（2）求證：B₁E⊥AD₁；
（3）若E是棱CD的中點(diǎn)，在棱AA₁上是否存在點(diǎn)P，使得DP∥平面B₁AE？若存在，求出線段AP的長(zhǎng)；若不存在，請(qǐng)說(shuō)明理由．

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如圖，在正方體ABCD-A₁B₁C₁D₁中，
（1）求證：AD₁⊥平面CDA₁B₁；
（2）求直線AD₁與直線BD所成的角．

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一、選擇題（本大題共10小題，每小題5分，共50分；每個(gè)小題給出四個(gè)選項(xiàng)，只有一項(xiàng)符合要求）

題號(hào)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

答案

C

B

A

B

D

B

B

B

A

D

二、填空題（本大題共5個(gè)小題，每小題5分，共25分）。

11、；12、；13、；14、（）；15、①③④

三、解答題（本大題共6小題，共75分，解答題應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明，證明過(guò)程或演算步驟）.

16.解：（1）經(jīng)過(guò)各交叉路口遇到紅燈，相當(dāng)于獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)，∴恰好遇到3次紅燈概率為……………………………………………………（6分）

   （2）記“經(jīng)過(guò)交叉路口遇到紅燈”事件為A，張華在第1、2個(gè)交叉路口未遇到紅燈，在第3個(gè)交叉路口遇到紅燈的概率為：

………………………………………………………（12分）

17.解：（1）∵

∴

又，∴　……………………………………………………2分

又的等比中項(xiàng)為2，∴

而，∴，∴，…………………………………4分

∴，

∴………………………………………………………6分

（2）……………………………………………………8分

由∴

∴或………………………………………………………………10分

故　　………………………………………………………12分

18.（1）解：由得

∵

∴

∴

∴    ∴ 

    ∴……………………………………………8分

（2）

……………………12分

19.解法一（幾何法）

（1）證明：∵E是CD中點(diǎn)

∴ED=AD=1

∴∠AED=45°

同理∠CEB=45°

∴∠BEA=90°  ∴EB⊥EA

∵平面D₁AE⊥平面ABCE

∴EB⊥平面D₁AE，AD₁平面D₁AE

∴EB⊥AD₁……4分

（2）設(shè)O是AE中點(diǎn)，連結(jié)OD₁，因?yàn)槠矫?sub>

　　過(guò)O作OF⊥AB于F點(diǎn)，連結(jié)D₁F，則D₁F⊥AB，∴∠D₁FO就是二面角D₁-AB-E的平面角.

　　在Rt△D₁OF中,D₁O=,OF=

∴

∴,即二面角D₁-AB-E等于………………………9分

（3）延長(zhǎng)FO交CD于G，過(guò)G作GH⊥D₁F于H點(diǎn)，

∵AB⊥平面D₁FG  ∴GH⊥平面D₁BA，

∵CE//AB   ∴CE//平面D₁BA.

∴C到平面D₁BA的距離等于GH.

又D₁F=

∵FG?D₁O=D₁F?GH

∴GH=　　即點(diǎn)　　　………………………13分　

另解：在Rt△BED₁中，BD₁=. 又AD₁=1，AB=2

∴   ∴∠BD₁A=90°  ∴

設(shè)點(diǎn)C到平面ABD₁的距離為h　則

∴  

∴…………………………………13分

解法二：（向量法）

（1）證明：取AE的中點(diǎn)O，AB的中點(diǎn)F，連結(jié)D₁O、OF，則OF//BE。

∵　DE=DA=1  ∴∠AED=45°

 同理∠BEC=45° ∴∠BEA=90° ∴BE⊥EA  ∴OF⊥AE 

由已知D₁O⊥EA 

又平面O₁AE⊥平面ABCE，∴D₁O⊥平面ABCE，以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)，OF、OA、OD₁所在直線分別為x、y、z軸，建立空間直角坐標(biāo)系。則B（），E（），D₁（），A（），C（）

∴?=（）?（）=0

∴ ………………………………………………4分

（2）解：設(shè)平面ABD₁的一個(gè)法向量為

則

令，則y=1，z=1

∴  …………………………………………………………………6分

∵ OD_1­⊥平面ABCE.

∴是平面ABE的一個(gè)法向量.

∴即二面角D₁-AB-E等于.  ………………………9分

（3）設(shè)點(diǎn)C到平面ABD₁的距離為d，

則……………………………………………………………13分

20.解：（1）因?yàn)?sub>在區(qū)間（，-2]上單調(diào)遞增，在區(qū)間[-2，2]上單調(diào)遞減，所以方程f′(x)的兩根滿(mǎn)足，…………2分

由，得，所以，而，故b=0………………4分

則,從而

故……………………………………………………………………6分

（2）對(duì)任意的t₁,t₂[m-2,m],不等式恒成立，等價(jià)于在區(qū)間[m-2,m]上，當(dāng)0＜m2時(shí)，[m-2,m][ -2,2]，所以在區(qū)間[m-2,m]上單調(diào)遞減，

∴， ……………………………………………9分

解得　……………………………………………………………………11分

又，∴，∴m的最小值是　……………………………………13分

21.解：（1）當(dāng)AC垂直于x軸時(shí)，  由橢圓定義，有

∴，　　………………………………………………………………2分

在Rt△AF₁F_2­中，

∴  ∴  ∴…………………………………………4分

（2）由得：∴

∴  ∴  ∴橢圓方程為

即   設(shè),,

(i)若直線AC的斜率存在，則直線AC方程為

∴  代入橢圓方程有：

∵  ∴

由韋達(dá)定理得：所以 ………………………8分

于是 同理可得：

故……………………………………………………………………12分

（ii）若直線AC⊥x軸，，，，這時(shí)，

綜上可知，是定值6　　…………………………………………………………13分