(Ⅲ)解:因为四边形BDEF为菱形,且?DBF?60?,所以△DBF为等边三角形.
因为O为BD中点,所以FO?BD,故FO?平面ABCD. 由OA,OB,OF两两垂直,建立如图所示的空间直角坐标系O?xyz. 设AB?2.因为四边形ABCD为菱形,?DAB?60?,则BD?2, 所以OB?1, OA?OF?3.
所以 O(0,0,0),A(3,0,0),B(0,1,0),C(?3,0,0),F(0,0,3). 所以 CF?(3,0,3),CB?(3,1,0). ??????n?CF?0,设平面BFC的法向量为n=(x,y,z),则有???? ???n?CB?0.????????所以 ???3x?3z?0, 取x?1,得n?(1,?3,?1). ????10分
3x?y?0.易知平面AFC的法向量为v?(0,1,0).
n?vnv155由二面角A?FC?B是锐角,得 cos?n,v???.
所以二面角A?FC?B的余弦值为
155. ????12分
(本小题也可以作出二面角的平面角,直接计算出该角的余弦值)
19.(本小题满分12分) (1)解:由
59?e?2a?ba222?1?ba22, 得
ba?23.
依题意△MB1B2是等腰直角三角形,从而b?2,故a?3.
x2所以椭圆C的方程是
9?y24?1. ????5分
(2)解:设A(x1,y1),B(x2,y2),直线AB的方程为x?my?2.
将直线AB的方程与椭圆C的方程联立,消去x得 (4m?9)y?16my?20?0.
?16m4m?9222所以 y1?y2?,y1y2??204m?92.
若PM平分?APB,则直线PA,PB的倾斜角互补,所以kPA?kPB?0.
设P(a,0),则有
y1x1?a?y2x2?a?0.将 x1?my1?2,x2?my2?2代入上式,
整理得
2my1y2?(2?a)(y1?y2)(my1?2?a)(my2?2?a)?0,所以 2my1y2?(2?a)(y1?y2)?0.
将 y1?y2??16m4m?92,y1y2??204m?92代入上式,整理得 (?2a?9)?m?0.
由于上式对任意实数m都成立,所以 a?92.
9 综上,存在定点P(,0),使PM平分?APB. ????12分
220.(本小题满分13分)
(1)由f(1)=g(1),f′(1)=g′(1),得 b=1, a+b=2,解得a=b=1则g(x)=lnx+x……2分
因f(x)与g(x)有一个公共点(1,1),而函数f(x)=x2在点(1,1)的切线方程为y=2x?1.下面验证 f(x)≥2x?1 ,g(x)≤2x?1 都成立即可.
由x2?2x?1≥0,得x2≥2x?1,知f(x)≥2x?1恒成立.
设h(x)=lnx+x?(2x?1),即h(x)=lnx?x+1,易知其在(0,1)上递增,在(1,??)上递减,所以h(x)=lnx+x?(2x?1)的最大值为h(1)=0,所以lnx+x≤2x?1恒成立. 故存在这样的k和m,且k=2,m=?1...………6分
(2)G′(x0)的符号为正,理由为:∵G(x)=x+2-alnx-bx有两个不同的零点x1,x2,
2??x1+2-alnx1-bx1=022
则有?2,两式相减得x2-x1-a(lnx2-lnx1)-b(x2-x1)=0.
?x2+2-alnx2-bx2=0?
2
即x1+x2-b=
a(lnx2?lnx1)x2?x1a2a
,于是G′(x0)=2x0--b=(x1+x2-b)-
x0x1+x2
2(x2x1?1)x2x1=
a(lnx2?lnx1)x2?x1-
2(x2?x1)2aaxax
= [ln2-] = [ln2-x1+x2x2-x1x1x2-x1x1x?x12],
1?2(t?1)xa
①当0
x1x2-x11?t故?(t)=lnt-
2(t?1)1?t(t?1)41 (t>1),?′(t)=-=>0,则?(t)在[1,+∞)上为 增2t(1?t)2t(1?t)2
函数,而?(1)=0,∴?(t)>0,即lnt-
2(t?1)1?t>0,又a>0,x2-x1>0,∴G′(x0)>0,
②当0
?yn?1?yn??1xn?2(xn?1?xn)??1xn??1xn?2(xn?1?xn)?xnxn?1?xn?2.
……………………4分
(2)设an?1xn?1?21xn?2?13,由(1)得
an?1??13?1xn?2xn?2?13??2(1?)??2an
xn?231又a1??2?0,故{1?}是等比数列; ……………………8分
xn?23n1(3)由(2)得an?(?2)?xn?2?1(?2)?n13
?(?1)xn?(?1)?2?nnn12?(?1)?n13 ……………………10分
当n为偶数时,则
(?1)n?1xn?1?(?1)xn?2?2nn2?2n?1nn?1?13?2n?1?1219??2?22?2nnn?1n?1?12n?1?12n
?(?1)x1?(?1)x2?(?1)x3?...?(?1)xn?2323n122?...?n12n?1?12n?1; ………12分
当n为奇数时,则(?1)x1?(?1)x2?(?1)x3?...?(?1)xn?1?(?1)xn
12?nnn而xn?2?13?0,所以1?(?1)xn?1?xn?1
?(?1)x1?(?1)x2?(?1)x3?...?(?1)xn?1
23n
综上所述,当n?N*时,(?1)x1?(?1)2x2?(?1)3x3??(?1)nxn?1成立. ………14分