如圖,以D為原點(diǎn),直線DA,DC,DD1分別為x軸,
y軸,z軸,建立空間直角坐標(biāo)系. 1分
D(0,0,0),A(1,0,0),B(1,1,0),C(0,1,0),
B1(1,1,). 3分
(Ⅰ)證明:
∵=(-1,1,0),
,
∴=0,
∴AC⊥B1D.
6分
(Ⅱ)解:
連結(jié)BD,設(shè)AC∩BD=F,連結(jié)EF.
∵DE⊥平面ABCD,且AC⊥BD,
∴AC⊥FE,AC⊥FB,
∴∠EFB是二面角E-AC-B的平面角.
9分
∵底面ABCD是正方形 ∴F,
∴, 12分
∴二面角E-AC-B的大小是135°
13分
18.(本小題滿分14分)
(Ⅰ)解:
∵a1=3,an=-an-1-2n+1(n≥2,且n∈N*),
∴a2=-a1-4+1=-6,
2分 a3=-a2-6+1=1.
4分
(Ⅱ)證明:
∵
∴數(shù)列{an+n}是首項(xiàng)為a1+1=4,公比為-1的等比數(shù)列. 7分
∴an+n=4?(-1)n-1, 即an=4?(-1)n-1-n,
∴{an}的通項(xiàng)公式為an=4?(-1)n-1-n(n∈N*).
9分
(Ⅲ)解:
∵{an}的通項(xiàng)公式an=4?(-1)n-1-n(n∈N*),
所以當(dāng)n是奇數(shù)時(shí),Sn=?12分
當(dāng)n是偶數(shù)時(shí),Sn=?(n2+n).
綜上,Sn=
14分
19.(本小題滿分14分)
(Ⅰ)解:
依題意,直線l的斜率存在,設(shè)直線l的方程為y=kx+,
將其代入x2=2y,消去y整理得x2-2kx-1=0.
2分
設(shè)A,B的坐標(biāo)分別為A(x1,y1),B(x2,y2),
則x1x2=-1.
3分
將拋物線的方程改寫為y=x2,求導(dǎo)得y′=x.
所以過點(diǎn)A的切線l1的斜率是k1=x1,過點(diǎn)B的切線l2的斜率是k2=x2,
因?yàn)閗1k2=x1x2=-1,所以l1⊥l2.
6分
(Ⅱ)解:
直線l1的方程為y-y1=k1(x-x1),即y-=x1(x-x1),
同理,直線l2的方程為y-=x2(x-x2),
聯(lián)立這兩個(gè)方程,消去y得=x2(x-x2)-x1(x-x1),
整理得(x1-x2)=0,注意到x1≠x2,所以x=.
10分
此時(shí))y=.
12分
由(Ⅰ)知,x1+x2=2k, 所以x==k∈R,
所以點(diǎn)M的軌跡方程是y=.
14分
20.(本小題滿分14分)
(Ⅰ)解:
f(x)的導(dǎo)數(shù)f′(x)=9x2-4.
令f′(x)>0,解得x>,或x<-; 令f′(x)<0,解得-<x<.
從而f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為,;單調(diào)遞減區(qū)間為.
3分
(Ⅱ)解:
由f(x)≤0,
得-a≥3x3-4x+1.
4分
由(Ⅰ)得,函數(shù)y=3x3-4x+1在內(nèi)單調(diào)遞增,在內(nèi)單調(diào)遞減,
從而當(dāng)x=-時(shí),函數(shù)y=3x3-4x+1取得最大值.
6分
因?yàn)閷?duì)于任意x∈[-2,0],不等式f(x)≤0恒成立,
故-a≥,即a≤-,
從而a的最大值是-. 8分
(Ⅲ)解:
當(dāng)x變化時(shí),f(x),f′(x)變化情況如下表:
x
f′(x)
+
0
-
0
+
f(x)
ㄊ
極大值a+
ㄋ
極小值a
ㄊ
①由f(x)的單調(diào)性,當(dāng)極大值a+<0或極小值a>0時(shí),方程f(x)=0最多有一個(gè)實(shí)數(shù)根;
②當(dāng)a=-時(shí),解方程f(x)=0,得x=-,x=,即方程f(x)=0只有兩個(gè)相異的實(shí)數(shù)根;
③當(dāng)a=時(shí),解方程f(x)=0,得x=,x=-,即方程f(x)=0只有兩個(gè)相異的實(shí)數(shù)根.
如果方程f(x)=0存在三個(gè)相異的實(shí)數(shù)根,則解得
a∈.
12分
事實(shí)上,當(dāng)a∈時(shí),
∵f(-2)=-15+a<-15+<0,且f(2),17+a>17->0,
所以方程f(x)=0在內(nèi)各有一根.
綜上,若方程f(x)=0存在三個(gè)相異的實(shí)數(shù)根,則a的取值范圍是.
14分