设平面DPE的法向量=(a,b,c),
则,取a=2,得=(2,0,﹣),
设二面角B﹣PE﹣D的平面角为θ,
cosθ===.
∴二面角B﹣PE﹣D的余弦值为.
【点评】本题考查面面垂直行的证明,考查二面角的余弦值的求法,是中档题,解题时要认真审题,注意空间思维能力的培养.
22.(12分)已知椭圆C:(Ⅰ)求椭圆C的方程;
(Ⅱ)从椭圆C上一点M向圆x2+y2=1上引两条切线,切点分别为A、B,当直线AB分别与x轴、y轴交于P、Q两点时,求|PQ|的最小值. 【考点】直线与椭圆的位置关系;椭圆的标准方程.
【专题】计算题;转化思想;综合法;圆锥曲线的定义、性质与方程. 【分析】(Ⅰ)由椭圆上顶点为(0,2),且离心率为此能求出椭圆C的方程.
,列出方程组,求出a=6,b=3,由
+
=1(a>b>0)的上顶点为(0,2),且离心率为
.
(Ⅱ)设切点为(x0,y0),求出切线方程为,设点M(xM,yM),MA,MB是
圆x2+y2=1的切线,求出切点弦AB的方程为xMx+yMy=1,由此能求出|PQ|的最小值. 【解答】解:(Ⅰ)∵椭圆C:
+
=1(a>b>0)的上顶点为(0,2),且离心率为
,
∴,解得a=6,b=2,
∴椭圆C的方程为
(Ⅱ)设切点为(x0,y0),
.
当切线斜率存在时,设切线方程为y﹣y0=k(x﹣x0), ∵k=﹣
,∴切线方程为y﹣y0=﹣
(x﹣x0),∴
,
当k不存在时,切点坐标为(±r,0),对应切线方程为x=±r, 符合
,
,
综上知切线方程为
设点M(xM,yM),MA,MB是圆x2+y2=1的切线,切点A(x1,y1),B(x2,y2), 过点A的圆的切线为x1x+y1y=1, 过点B的圆的切线为x2x+y2y=1,
∵两切线都过M点,∴x1xM+y1yM=1,x2xM+y2yM=1, ∴切点弦AB的方程为xMx+yMy=1, 由题意知xMyM≠0, ∴P(
,0),Q(0,
),
∴|PQ|2=
=()(+)
=
≥当且仅当
=, 时,取等号,
∴|PQ|≥,∴|PQ|的最小值为.
【点评】本题考查椭圆方程的求法,考查两点间距离的最小值的求法,涉及到椭圆、直线方程、切线方程、两点间距离公式、基本不等式等知识点,是中档题.
四、附加题
23.已知函数f(x)=ex﹣ax,(e为自然对数的底数). (Ⅰ)讨论f(x)的单调性;
(Ⅱ)若对任意实数x恒有f(x)≥0,求实数a的取值范围.
【考点】利用导数研究函数的单调性;导数在最大值、最小值问题中的应用. 【专题】函数思想;转化法;导数的综合应用.
【分析】(Ⅰ)求出函数的导数,通过讨论a得到范围,求出函数的单调区间即可;
(Ⅱ)由f(x)=ex﹣ax﹣a,f'(x)=ex﹣a,从而化恒成立问题为最值问题,讨论求实数a的取值范围.
【解答】解:(Ⅰ)f(x)=ex﹣ax,f′(x)=ex﹣a, 当a≤0时,f′(x)>0,则f(x)在R上单调递增; 当a>0时,令f′(x)=ex﹣a=0,得x=lna,
则在(﹣∞,lna]上单调递减,在(lna,+∞)上单调递增; (Ⅱ)由f(x)=ex﹣ax,f'(x)=ex﹣a, 若a<0,则f'(x)>0,函数f(x)单调递增, 当x趋近于负无穷大时,f(x)趋近于负无穷大; 当x趋近于正无穷大时,f(x)趋近于正无穷大, 故a<0不满足条件.
若a=0,f(x)=ex≥0恒成立,满足条件. 若a>0,由f'(x)=0,得x=lna,
当x<lna时,f'(x)<0;当x>lna时,f'(x)>0,
所以函数f(x)在(﹣∞,lna)上单调递减,在(lna,+∞)上单调递增, 所以函数f(x)在x=lna处取得极小值f(lna)=elna﹣a?lna=a﹣a?lna, 由f(lna)≥0得a﹣a?lna≥0, 解得0<a≤e.
综上,满足f(x)≥0恒成立时实数a的取值范围是[0,e]. 【点评】本题考查了导数的综合应用及恒成立问题,属于中档题.