三、解答题:(本大题共6小题,共80分.解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤.)
15.(本小题满分13分)
在三角形
中,
、
、
的对边分别为
、
、
,若![]()
(Ⅰ)求
的大小
(Ⅱ)若
、
,求三角形
的面积.
16.(本小题共13分)
已知圆
方程为:
.
(Ⅰ)直线
过点
,且与圆
交于
、
两点,若
,求直线
的方程;
(Ⅱ)过圆
上一动点
作平行于
轴的直线
,设
与
轴的交点为
,若向量
,求动点
的轨迹方程,并说明此轨迹是什么曲线.
17.(本小题满分13分)
如图, 在直三棱柱ABC-A1B1C1中,∠ACB=90°,CB=1,CA=
, AA1=
,M为侧棱CC1上一点,
.
(I)求证:
AM^平面
;
(II)求二面角B-AM-C的大小;
(Ⅲ)求点C到平面ABM的距离.
19.(本小题满分14分)
设椭圆
的焦点分别为
,右准线
交
轴于点A,且
.
(Ⅰ)试求椭圆的方程;
(Ⅱ)过
、
分别作互相垂直的两直线与椭圆分别交于D、E、
M、N四点(如图所示),试求四边形DMEN面积的最大值和最小值.
15.本小题满分13分
解(Ⅰ)由已知及正弦定理可得
2分
∴
又在三角形
中,
3分
∴
,即
,
5分
6分
(Ⅱ)∵
∴
8分
又∵![]()
∴
10分
∴
即
13分
16.本小题满分13分
解(Ⅰ)①当直线
垂直于
轴时,则此时直线方程为
,
与圆的两个交点坐标为
和
,其距离为
满足题意
1分
②若直线
不垂直于
轴,设其方程为
,即
2分
设圆心到此直线的距离为
,则
,得
3分
∴
,
,
4分
故所求直线方程为
5分
综上所述,所求直线为
或
6分
(Ⅱ)设点
的坐标为
(
),
点坐标为![]()
则
点坐标是
7分
∵
,
∴
即
,![]()
9分
又∵
,∴
11分
∴
点的轨迹方程是
,
12分
轨迹是一个焦点在
轴上的椭圆,除去短轴端点。
13分
注:多端点时,合计扣1分。
17.本小题满分13分
解:(I)在直三棱柱ABC-A1B1C1中,易知面ACC1A1⊥面ABC,
∵∠ACB=90°,
∴BC⊥面ACC1A1,……………… 2分
∵
面ACC1A1
∴BC⊥AM
∵
,且![]()
∴ AM^平面
………………4分
(II)设AM与A1C的交点为O,连结BO,由(I)可知AM ^ OB,且AM ^ OC,
所以∠BOC为二面角B-AM-C的平面角, ………………………5分
在RT△ACM和RT△A1AC中,∠OAC+∠ACO=90°,
∴∠AA1C=∠MAC
∴RT△ACM∽RT△A1AC
∴![]()
∴
…………… 7分
∴在RT△ACM中,![]()
∵![]()
∴![]()
∴在RT△BCO中,![]()
∴
,故所求二面角的大小为45°……………… 9分
(Ⅲ)设点C到平面ABM的距离为h,易知
,
可知
…………………10分
∵
…………………11分
∴![]()
∴
∴点C到平面ABM的距离为
………………13分
19.本小题满分14分
解(Ⅰ)由题意,
, ∴
,
2分
∵
∴
为A
的中点
3分
∴
,
即
椭圆方程为
.
5分
(Ⅱ)当直线DE与
轴垂直时,![]()
,
此时
,四边形
的面积为
.
同理当MN与
轴垂直时,也有四边形
的面积为
. 7分
当直线DE,MN均与
轴不垂直时,设
,代入椭圆方程,消去
得:
.
设
,
,则
8分
所以,
,
所以,
,
同理,![]()
.
10分
所以,四边形的面积![]()
=![]()
=
,
令
,得![]()
因为
,
当
时,
,且S是以
为自变量的增函数,
所以![]()
综上可知,四边形DMEN面积的最大值为4,最小值为
.
14分