关系,再由两点的距离公式和基本不等式,解不等式可得AB的最小值,及此时A,B的位置.
【解答】解:如图,分别由两条道路所在直线建立直角坐标系xOy. 设A(a,0),B(0,b)(0<a<1,0<b<1), 则直线AB方程为+=1,即bx+ay﹣ab=0.
2
2
因为AB与圆C:(x﹣1)+(y﹣1)=1相切,所以化简得ab﹣2(a+b)+2=0,即ab=2(a+b)﹣2, 因此AB==
, =
=
=1,
因为0<a<1,0<b<1,所以0<a+b<2, 于是AB=2﹣(a+b). 又ab=2(a+b)﹣2≤(
),
2
解得0<a+b≤4﹣2,或a+b≥4+2, 因为0<a+b<2,所以0<a+b≤4﹣2,
所以AB=2﹣(a+b)≥2﹣(4﹣2)=2﹣2, 当且仅当a=b=2﹣时取等号,
所以AB最小值为2﹣2,此时a=b=2﹣.
答:当A,B两点离道路的交点都为2﹣(百米)时,小道AB最短.
18.(16分)(2016?连云港模拟)在平面直角坐标系xOy中,点C在椭圆M:
+
=1
(a>b>0)上,若点A(﹣a,0),B(0,),且=.
(1)求椭圆M的离心率;
(2)设椭圆M的焦距为4,P,Q是椭圆M上不同的两点.线段PQ的垂直平分线为直线l,且直线l不与y轴重合.
①若点P(﹣3,0),直线l过点(0,﹣),求直线l的方程;
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②若直线l过点(0,﹣1),且与x轴的交点为D.求D点横坐标的取值范围. 【考点】椭圆的简单性质.
【专题】方程思想;分析法;直线与圆;圆锥曲线的定义、性质与方程. 【分析】(1)设C(m,n),由向量共线的坐标表示,可得C的坐标,代入椭圆方程,可得a,b的关系,再由离心率公式计算即可得到所求值;
(2)①由题意可得c=2,a=3,b==,可得椭圆方程,设直线PQ的方程为y=k
(x+3),代入椭圆方程,运用韦达定理和中点坐标公式,再由两直线垂直的条件:斜率之积为﹣1,解方程可得k,进而得到所求直线方程;
②设直线PQ的方程为y=kx+m,代入椭圆方程可得,运用韦达定理和中点坐标公式,再由
2
两直线垂直的条件,求得4m=5+9k,再由中点在椭圆内,可得k的范围,再由直线l的方程可得D的横坐标的范围. 【解答】解:(1)设C(m,n),由可得(a,a)=(m,n﹣), 可得m=a,n=a,即C(a,a),
2
2
=,
即有+
2
2
2
=1,即为b=a,
2
c=a﹣b=a, 则e==;
(2)①由题意可得c=2,a=3,b=
=
,
即有椭圆方程为+=1,
设直线PQ的方程为y=k(x+3),
2222
代入椭圆方程可得(5+9k)x+54kx+81k﹣45=0, x1+x2=﹣
,PQ的中点H为(﹣
,
),
由题意可得直线l的斜率为=﹣,
解得k=1或,
即有直线l的方程为y=﹣x﹣或y=﹣x﹣;
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②设直线PQ的方程为y=kx+m,
代入椭圆方程可得,(5+9k)x+18kmx+9m﹣45=0, 可得x1+x2=﹣
,
,
),
2
2
2
即有PQ的中点为(﹣
由题意可得直线l的斜率为=﹣,
化简可得4m=5+9k,中点坐标即为(﹣由中点在椭圆内,可得解得﹣
<k<
,
+
<1,
2
,),
由直线l的方程为y=﹣x﹣1, 可得D的横坐标为﹣k,可得范围是(﹣
,0)∪(0,
).
19.(16分)(2016?连云港模拟)对于函数f(x),在给定区间[a,b]内任取n+1(n≥2,n
*
∈N)个数x0,x1,x2,…,xn,使得 a=x0<x1<x2<…<xn﹣1<xn=b,记S=
|f(xi+1)﹣f(xi)|.若存在与n及xi(i≤n,i
∈N)均无关的正数A,使得S≤A恒成立,则称f(x)在区间[a,b]上具有性质V. (1)若函数f(x)=﹣2x+1,给定区间为[﹣1,1],求S的值; (2)若函数f(x)=
,给定区间为[0,2],求S的最大值;
2
(3)对于给定的实数k,求证:函数f(x)=klnx﹣x 在区间[1,e]上具有性质V. 【考点】利用导数求闭区间上函数的最值.
【专题】综合题;新定义;转化思想;综合法;导数的综合应用.
【分析】(1)推导出[f(xi+1)﹣f(xi)]=f(xi)﹣f(xi+1),从而S=|=f(x0)﹣f(xn)=f(﹣1)﹣f(1),由此能求出S的值. (2)由
|f(xi+1)﹣f(xi)
=0,得x=1,由导数性质得f(x)在x=1时,取极大值.设xm≤
1<xm+1,m∈N,m≤n﹣1,由此能求出S=
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的最大值.
(3),x∈[1,e],根据当k≥e,k≤1和1<k<e三种情况进行
在[1,e]上具
22
分类讨论,利用导数性质能证明对于给定的实数k,函数f(x)=klnk﹣有性质V. 【解答】解:(1)∵函数f(x)=﹣2x+1在区间[﹣1,1]为减函数, ∴f(xi+1)<f(xi),∴[f(xi+1)﹣f(xi)]=f(xi)﹣f(xi+1), S=
|f(xi+1)﹣f(xi)|=[f(x0)﹣f(x1)]+[f(x1)﹣f(x2)]+…+[f(xn﹣1)﹣f(xn)]
=f(x0)﹣f(xn)
=f(﹣1)﹣f(1)=4. (2)由
=0,得x=1,
当x<1时,f′(x)>0,∴f(x)在(﹣∞,1)为增函数, 当x>1时,f′(x)<0,∴f(x)在(1,+∞)为减函数, ∴f(x)在x=1时,取极大值. 设xm≤1<xm+1,m∈N,m≤n﹣1, 则S=
=|f(x1)﹣f(0)|+…+|f(xm)﹣f(xm﹣1)|+|f(xm+1)﹣f(xm)|+|f(xm+2)﹣f(xm+1)|+…|f(2)﹣f(xn﹣1)|
=[f(x1)﹣f(0)]+…+[f(xm)﹣f(xm﹣1)]+|f(xm+1)﹣f(xm)|+|f(xm+1)﹣f(xm+2)|+…+[f(xn﹣1)﹣f(2)]
=[f(xm)﹣f(0)]+|f(xm+1)﹣f(xm)|+[f(xm+1)﹣f(2)],
∵|f(xm+1)﹣f(xm)|≤[f(1)﹣f(xm)]+[f(1)﹣f(xm+1)],当xm=1时取等号, ∴S≤f(xm)﹣f(0)+f(1)﹣f(xm+1)+f(1)﹣f(xm+1)+f(xm+1)﹣f(2) =2f(1)﹣f(0)﹣f(2)=
.
∴S的最大值为.
证明:(3)
2
2
,x∈[1,e],
①当k≥e时,k﹣x≥0恒成立,即f′(x)≥0恒成立,∴f(x)在[1,e]上为增函数,
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∴S=
﹣1
=[f(x1)﹣f(x0)]+[f(x2)﹣f(x1)]+…+[f(xn)﹣f(xn
)]
.
=f(xn)﹣f(x0)=f(e)﹣f(1)=k+∴存在正数A=k+
,都有S≤A,
∴f(x)在[1,e]上具有性质V.
2
②当k≤1时,k﹣x≤0恒成立,即f′(x)≤0恒成立,∴f(x)在[1,e]上为减函数, ∴S=
|f(xi+1)﹣f(xi)|=[f(x0)﹣f(x1)]+[f(x1)﹣f(x2)]+…+[f(xn﹣1)﹣f(xn)]
.
=f(x0)﹣f(xn)=f(1)﹣f(e)=∴存在正数A=
,都有S≤A,
∴f(x)在[1,e]上具有性质V.
③当1<k<e时,由f′(x)=0,得x=,由f′(x)>0,得1由f′(x)<0,得<x≤e,∴f(x)在[1,)上为增函数,在[设xm≤<xm+1,m∈N,m≤n﹣1, 则S=
|f(xi+1)﹣f(xi)|
2
;
,e]上为减函数,
=|f(xi)﹣f(x0)|+…+|f(xm)﹣f(xm﹣1)|+|f(xm+1)﹣f(xm)||+|f(xm+2)﹣f(xm+1)|+…+|f(xn)﹣f(xn﹣1)|
=f(x1)﹣f(x0)+…+f(xm)﹣f(xm﹣1)+|f(xm+1)﹣f(xm)|+f(xm+1)﹣f(xm+2)+…+f(xn﹣1)﹣f(xn)
=f(xm)﹣f(x0)+f(xm+1)﹣f(xn)+f()﹣f(xm+1)+f()﹣f(xm) =2f()﹣f(x0)﹣f(xn) =klnk﹣k﹣[﹣=klnk﹣2k+
,
,都有S≤A, ]
∴存在正数A=klnk﹣2k+
∴f(x)在[1,e]上具有性质V.
综上,对于给定的实数k,函数f(x)=klnk﹣
20.(16分)(2016?连云港模拟)已知数列{an}的前n项和为Sn,且对任意正整数n都有an=
nn
(﹣1)Sn+p(p为常数,p≠0). (1)求p的值;
(2)求数列{an}的通项公式;
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在[1,e]上具有性质V.