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一、填空题
1.抛物线y=mx2的准线方程为y=2，则m的值为 .
2.若函数f（x）=a-x+x+a2-2是偶函数，则实数a的值为 .
3.若sin（α+π12）=13，则cos（α+7π12）的值为 .
4.从长度分别为2、3、4、5的四条线段中任意取出三条，则以这三条线段为边可以构成三角形的概率是 .
5.已知向量a的模为2，向量e为单位向量，e⊥（a-e），则向量a与e的夹角大小为 .
6.设函数f（x）是定义在R上的奇函数，且对任意x∈R都有f（x）=f（x+4），当x∈（-2，0）时，f（x）=2x，则f（2012）-f（2013）= .
7.已知直线x=a（0 8.已知双曲线x2a2-y2=1（a>0）的一条渐近线为y=kx（k>0），离心率e=5k，则双曲线方程为 .
9.已知函数f（x）=ax（x<0），
（a-3）x+4a（x≥0）满足对任意x1≠x2，都有f（x1）-f（x2）x1-x2<0成立，则a的取值范围是 .
10.设x∈（0，π2），则函数y=2sin2x+1sin2x的最小值为 .
11.△ABC中，C=π2，AC=1，BC=2，则f（λ）=|2λCA+（1-λ）CB|的最小值是
12.给出如下四个命题：
①x∈（0，+∞），x2>x3;
②x∈（0，+∞），x>ex;
③函数f（x）定义域为R，且f（2-x）=f（x），则f（x）的图象关于直线x=1对称;
④若函数f（x）=lg（x2+ax-a）的值域为R，则a≤-4或a≥0;
其中正确的命题是 .（写出所有正确命题的题号）.
13.在平面直角坐标系xOy中，点P是第一象限内曲线y=-x3+1上的一个动点，以点P为切点作切线与两个坐标轴交于A，B两点，则△AOB的面积的最小值为 .
14.若关于x的方程|ex-3x|=kx有四个实数根，则实数k的取值范围是 .
二、解答题
15.已知sin（A+π4）=7210，A∈（π4，π2）.
（1）求cosA的值;
（2）求函数f（x）=cos2x+52sinAsinx的值域.
16.在四棱锥PABCD中，∠ABC=∠ACD=90°，∠BAC=∠CAD=60°，PA⊥平面ABCD，E为PD的中点，PA=2AB=2.
（1）求四棱锥PABCD的体积V;
（2）若F为PC的中点，求证PC⊥平面AEF;
（3）求证CE∥平面PAB.
17.某企业有两个生产车间分别在A、B两个位置，A车间有100名员工，B车间有400名员工.现要在公路AC上找一点D，修一条公路BD，并在D处建一个食堂，使得所有员工均在此食堂用餐.已知A、B、C中任意两点间的距离均有1km，设∠BDC=α，所有员工从车间到食堂步行的总路程为s.
（1）写出s关于α的函数表达式，并指出α的取值范围;
（2）问食堂D建在距离A多远时，可使总路程s最少.
18.已知点P（4，4），圆C：（x-m）2+y2=5（m<3）与椭圆E：x2a2+y2b2=1（a>b>0）有一个公共点A（3，1），F1、F2分别是椭圆的左、右焦点，直线PF1与圆C相切.
（1）求m的值与椭圆E的方程;
（2）设Q为椭圆E上的一个动点，求AP·AQ的取值范围.
19.幂函数y=x的图象上的点Pn（t2n，tn）（n=1，2，…）与x轴正半轴上的点Qn及原点O构成一系列正△PnQn-1Qn（Q0与O重合），记an=|QnQn-1|
（1）求a1的值;
（2）求数列{an}的通项公式an;
（3）设Sn为数列{an}的前n项和，若对于任意的实数λ∈[0，1]，总存在自然数k，当n≥k时，3Sn-3n+2≥（1-λ）（3an-1）恒成立，求k的最小值.
20.已知函数f（x）=（x2-3x+3）·ex定义域为[-2，t]（t>-2），设f（-2）=m，f（t）=n.
（1）试确定t的取值范围，使得函数f（x）在[-2，t]上为单调函数;
（2）求证：n>m;
（3）求证：对于任意的t>-2，总存在x0∈（-2，t），满足f′（x0）ex0=23（t-1）2，并确定这样的x0的个数.
附加题
21.[选做题] 本题包括A，B，C，D四小题，请选定其中两题作答，每小题10分，共计20分.
A.选修41：几何证明选讲
自圆O外一点P引圆的一条切线PA，切点为A，M为PA的中点，过点M引圆O的割线交该圆于B、C两点，且∠BMP=100°，∠BPC=40°，求∠MPB的大小.
B.选修42：矩阵与变换
已知二阶矩阵A=1a 34对应的变换将点（-2，1）变换成点（0，b），求实数a，b的值.
C.选修44：坐标系与参数方程
椭圆中心在原点，焦点在x轴上.离心率为12，点P（x，y）是椭圆上的一个动点，
若2x+3y的最大值为10，求椭圆的标准方程.
D.选修45：不等式选讲
若正数a，b，c满足a+b+c=1，求13a+2+13b+2+13c+2的最小值.
[必做题] 第22、23题，每小题10分，计20分.
22.如图，在底面边长为1，侧棱长为2的正四棱柱ABCDA1B1C1D1中，P是侧棱CC1上的一点，CP=m.
（1）试确定m，使直线AP与平面BDD1B1所成角为60°;
（2）在线段A1C1上是否存在一个定点Q，使得对任意的m，D1Q⊥AP，并证明你的结论.
23.（本小题满分10分）
已知，（x+1）n=a0+a1（x-1）+a2（x-1）2+a3（x-1）3+…+an（x-1）n，（其中n∈N*）
（1）求a0及Sn=a1+a2+a3+…+an;
（2）试比较Sn与（n-2）2n+2n2的大小，并说明理由.
参考答案
一、填空题
1. -18
2. 2
3. -13
4. 0.75
5. π3
6. 12
7. 710
8. x24-y2=1
9. （0，14]
10. 3
11. 2
12. ③④
13. 3324
14. （0，3-e）
二、解答题
15.解：（1）因为π4<A<π2，且sin（A+π4）=7210，
所以π2<A+π4<3π4，cos（A+π4）=-210.
因为cosA=cos[（A+π4）-π4]
=cos（A+π4）cosπ4+sin（A+π4）sinπ4
=-210·22+7210·22=35.所以cosA=35.
（2）由（1）可得sinA=45.所以f（x）=cos2x+52sinAsinx
=1-2sin2x+2sinx=-2（sinx-12）2+32，x∈R.因为sinx∈[-1，1]，所以，当sinx=12时，f（x）取最大值32;当sinx=-1时，f（x）取最小值-3.
所以函数f（x）的值域为[-3，32].
16.解：（1）在Rt△ABC中，AB=1，
∠BAC=60°，∴BC=3，AC=2.
在Rt△ACD中，AC=2，∠CAD=60°，
∴CD=23，AD=4.
∴SABCD=12AB·BC+12AC·CD
=12×1×3+12×2×23=523.则V=13×523×2=533.
（2）∵PA=CA，F为PC的中点，
∴AF⊥PC.∵PA⊥平面ABCD，∴PA⊥CD.
∵AC⊥CD，PA∩AC=A，
∴CD⊥平面PAC.∴CD⊥PC.
∵E为PD中点，F为PC中点，
∴EF∥CD.则EF⊥PC.
∵AF∩EF=F，∴PC⊥平面AEF.
（3）取AD中点M，连EM，CM.则EM∥PA.
∵EM平面PAB，PA平面PAB，
∴EM∥平面PAB.
在Rt△ACD中，∠CAD=60°，AC=AM=2，
∴∠ACM=60°.而∠BAC=60°，∴MC∥AB.
∵MC平面PAB，AB平面PAB，
∴MC∥平面PAB.
∵EM∩MC=M，
∴平面EMC∥平面PAB.
∵EC平面EMC，
∴EC∥平面PAB.
17.解：（1）在△BCD中，
∵BDsin60°=BCsinα=CDsin（120°-α），
∴BD=32sinα，CD=sin（120°-α）sinα，
则AD=1-sin（120°-α）sinα.
s=400·32sinα+100[1-sin（120°-α）sinα]
=50-503·cosα-4sinα，其中π3≤α≤2π3.
（2）s′=-503·-sinα·sinα-（cosα-4）cosαsin2α=503·1-4cosαsin2α.
令s′=0得cosα=14.记cosα0=14，α0∈（π3，2π3）;
当cosα>14时，s′<0，当cosα<14时，s′>0，
所以s在（π3，α0）上单调递减，在（α0，2π3）上单调递增，
所以当α=α0，即cosα=14时，s取得最小值.
此时，sinα=154，
AD=1-sin（120°-α）sinα=1-32cosα+12sinαsinα
=12-32·cosαsinα=12-32·14154=12-510.
答：当AD=12-510时，可使总路程s最少.
18.解：（1）点A代入圆C方程，得（3-m）2+1=5.
∵m<3，∴m=1. 圆C：（x-1）2+y2=5.
设直线PF1的斜率为k，则PF1：y=k（x-4）+4，即kx-y-4k+4=0.
∵直线PF1与圆C相切，∴|k-0-4k+4|k2+1=5.解得k=112，或k=12.
当k=112时，直线PF1与x轴的交点横坐标为3611，不合题意，舍去.
当k=12时，直线PF1与x轴的交点横坐标为-4，
∴c=4，F1（-4，0），F2（4，0）.
2a=AF1+AF2=52+2=62，a=32，a2=18，b2=2.
椭圆E的方程为：x218+y22=1.
（2）AP=（1，3），设Q（x，y），AQ=（x-3，y-1），
AP·AQ=（x-3）+3（y-1）=x+3y-6.
∵x218+y22=1，即x2+（3y）2=18，
而x2+（3y）2≥2|x|·|3y|，∴-18≤6xy≤18.
则（x+3y）2=x2+（3y）2+6xy=18+6xy的取值范围是[0，36].
x+3y的取值范围是[-6，6].
∴AP·AQ=x+3y-6的取值范围是[-12，0].
19.解：（1）由P1（t21，t1）（t>0），得kOP1=1t1=tanπ3=3t1=33，
∴P1（13，33），a1=|Q1Q0|=|OP1|=23.
（2）设Pn（t2n，tn），得直线PnQn-1的方程为：y-tn=3（x-t2n），
可得Qn-1（t2n-tn3，0），
直线PnQn的方程为：y-tn=-3（x-t2n），可得Qn（t2n+tn3，0），
所以也有Qn-1（t2n-1+tn-13，0），得t2n-tn3=t2n-1+tn-13，由tn>0，得tn-tn-1=13.
∴tn=t1+13（n-1）=33n.
∴Qn（13n（n+1），0），Qn-1（13n（n-1），0），
∴an=|QnQn-1|=23n.
（3）由已知对任意实数时λ∈[0，1]时，n2-2n+2≥（1-λ）（2n-1）恒成立，
对任意实数λ∈[0，1]时，（2n-1）λ+n2-4n+3≥0恒成立
则令f（λ）=（2n-1）λ+n2-4n+3，则f（λ）是关于λ的一次函数.
对任意实数λ∈[0，1]时，f（0）≥0
f（1）≥0.
n2-4n+3≥0
n2-2n+2≥0n≥3或n≤1，
又∵n∈N*，∴k的最小值为3.
20.（1）解：因为f′（x）=（x2-3x+3）·ex+（2x-3）·ex=x（x-1）·ex
由f′（x）>0x>1或x<0;由f′（x）<00<x<1，所以f（x）在（-∞，0），（1，+∞）上递增，在（0，1）上递减
欲f（x）在[-2，t]上为单调函数，则-2<t≤0.
（2）证：因为f（x）在（-∞，0），（1，+∞）上递增，在（0，1）上递减，所以f（x）在x=1处取得极小值e
又f（-2）=13e2<e，所以f（x）在[-2，+∞）上的最小值为f（-2）
从而当t>-2时，f（-2）<f（t），即m<n.
（3）证：因为f′（x0）ex0=x20-x0，所以f′（x0）ex0=23（t-1）2即为x20-x0=23（t-1）2，
令g（x）=x2-x-23（t-1）2，从而问题转化为证明方程g（x）=x2-x-23（t-1）2=0
在（-2，t）上有解，并讨论解的个数.
因为g（-2）=6-23（t-1）2=-23（t+2）（t-4），g（t）=t（t-1）-23（t-1）2=13（t+2）（t-1），所以
①当t>4或-2<t<1时，g（-2）·g（t）<0，所以g（x）=0在（-2，t）上有解，且只有一解.
②当1<t<4时，g（-2）>0且g（t）>0，
但由于g（0）=-23（t-1）2<0，
所以g（x）=0在（-2，t）上有解，且有两解.
③当t=1时，g（x）=x2-x=0x=0或x=1，所以g（x）=0在（-2，t）上有且只有一解;
当t=4时，g（x）=x2-x-6=0x=-2或x=3，
所以g（x）=0在（-2，4）上也有且只有一解.
综上所述，对于任意的t>-2，总存在x0∈（-2，t），满足f′（x0）ex0=23（t-1）2，
且当t≥4或-2<t≤1时，有唯一的x0适合题意;当1<t<4时，有两个x0适合题意.
（说明：第（2）题也可以令φ（x）=x2-x，x∈（-2，t），然后分情况证明23（t-1）2在其值域内，并讨论直线y=23（t-1）2与函数φ（x）的图象的交点个数即可得到相应的x0的个数）
附加题
21.（A）解：因为MA为圆O的切线，所以MA2=MB·MC.
又M为PA的中点，所以MP2=MB·MC.
因为∠BMP=∠BMC，所以△BMP∽△PMC.
于是∠MPB=∠MCP.
在△MCP中，由∠MPB+∠MCP+∠BPC+∠BMP=180°，得∠MPB=20°. （B）解：∵0
b=1a
34-2
1=-2+a
-6+4，
∴0=-2+a
b=-2，即a=2，b=-2.
（C）解：离心率为12，设椭圆标准方程是x24c2+y23c2=1，
它的参数方程为x=2cosθ
y=3sinθ，（θ是参数）.
2x+3y=4ccosθ+3csinθ=5csin（θ+φ）最大值是5c，
依题意tc=10，c=2，椭圆的标准方程是x216+y212=1.
（D）解：因为正数a，b，c满足a+b+c=1，
所以，（13a+2+13b+2+13c+2）[（3a+2）+（3b+2）+（3c+2）]≥（1+1+1）2，
即13a+2+13b+2+13c+2≥1，
当且仅当3a+2=3b+2=3c+2，即a=b=c=13时，原式取最小值1.
22.解：（1）建立如图所示的空间直角坐标系，则
A（1，0，0），B（1，1，0），P（0，1，m），C（0，1，0），D（0，0，0），
B1（1，1，1），D1（0，0，2）.
所以BD=（-1，-1，0），BB1=（0，0，2），
AP=（-1，1，m），AC=（-1，1，0）.
又由AC·BD=0，AC·BB1=0知AC为平面BB1D1D的一个法向量.
设AP与面BDD1B1所成的角为θ，
则sinθ=cos（π2-θ）=|AP·AC||AP|·|AC|
=22·2+m2=32，解得m=63.
故当m=63时，直线AP与平面BDD1B1所成角为60°.
（2）若在A1C1上存在这样的点Q，设此点的横坐标为x，
则Q（x，1-x，2），D1Q=（x，1-x，0）.
依题意，对任意的m要使D1Q在平面APD1上的射影垂直于AP.等价于
D1Q⊥APAP·D1Q=0x+（1-x）=0x=12
即Q为A1C1的中点时，满足题设的要求.
23.解：（1）取x=1，则a0=2n;取x=2，则a0+a1+a2+a3+…+an=3n，
∴Sn=a1+a2+a3+…+an=3n-2n;
（2）要比较Sn与（n-2）2n+2n2的大小，即比较：3n与（n-1）2n+2n2的大小，
当n=1时，3n>（n-1）2n+2n2;
当n=2，3时，3n<（n-1）2n+2n2;
当n=4，5时，3n>（n-1）2n+2n2;
猜想：当n≥4时，3n>（n-1）2n+2n2，下面用数学归纳法证明：
由上述过程可知，n=4时结论成立，
假设当n=k，（k≥4）时结论成立，即3k>（k-1）2k+2k2，
两边同乘以3得：3k+1>3[（k-1）2k+2k2]=k2k+1+2（k+1）2+[（k-3）2k+4k2-4k-2]
而（k-3）2k+4k2-4k-2=（k-3）2k+4（k2-k-2）+6=（k-3）2k+4（k-2）（k+1）+6>0，
∴3k+1>（（k+1）-1）2k+1+2（k+1）2
即n=k+1时结论也成立，∴当n≥4时，3n>（n-1）2n+2n2成立.
综上得，当n=1时，Sn>（n-2）2n+2n2;当n=2，3时，Sn<（n-2）2n+2n2;
当n≥4，n∈N*时，Sn>（n-2）2n+2n2.
1.抛物线y=mx2的准线方程为y=2，则m的值为 .
2.若函数f（x）=a-x+x+a2-2是偶函数，则实数a的值为 .
3.若sin（α+π12）=13，则cos（α+7π12）的值为 .
4.从长度分别为2、3、4、5的四条线段中任意取出三条，则以这三条线段为边可以构成三角形的概率是 .
5.已知向量a的模为2，向量e为单位向量，e⊥（a-e），则向量a与e的夹角大小为 .
6.设函数f（x）是定义在R上的奇函数，且对任意x∈R都有f（x）=f（x+4），当x∈（-2，0）时，f（x）=2x，则f（2012）-f（2013）= .
7.已知直线x=a（0
9.已知函数f（x）=ax（x<0），
（a-3）x+4a（x≥0）满足对任意x1≠x2，都有f（x1）-f（x2）x1-x2<0成立，则a的取值范围是 .
10.设x∈（0，π2），则函数y=2sin2x+1sin2x的最小值为 .
11.△ABC中，C=π2，AC=1，BC=2，则f（λ）=|2λCA+（1-λ）CB|的最小值是
12.给出如下四个命题：
①x∈（0，+∞），x2>x3;
②x∈（0，+∞），x>ex;
③函数f（x）定义域为R，且f（2-x）=f（x），则f（x）的图象关于直线x=1对称;
④若函数f（x）=lg（x2+ax-a）的值域为R，则a≤-4或a≥0;
其中正确的命题是 .（写出所有正确命题的题号）.
13.在平面直角坐标系xOy中，点P是第一象限内曲线y=-x3+1上的一个动点，以点P为切点作切线与两个坐标轴交于A，B两点，则△AOB的面积的最小值为 .
14.若关于x的方程|ex-3x|=kx有四个实数根，则实数k的取值范围是 .
二、解答题
15.已知sin（A+π4）=7210，A∈（π4，π2）.
（1）求cosA的值;
（2）求函数f（x）=cos2x+52sinAsinx的值域.
16.在四棱锥PABCD中，∠ABC=∠ACD=90°，∠BAC=∠CAD=60°，PA⊥平面ABCD，E为PD的中点，PA=2AB=2.
（1）求四棱锥PABCD的体积V;
（2）若F为PC的中点，求证PC⊥平面AEF;
（3）求证CE∥平面PAB.
17.某企业有两个生产车间分别在A、B两个位置，A车间有100名员工，B车间有400名员工.现要在公路AC上找一点D，修一条公路BD，并在D处建一个食堂，使得所有员工均在此食堂用餐.已知A、B、C中任意两点间的距离均有1km，设∠BDC=α，所有员工从车间到食堂步行的总路程为s.
（1）写出s关于α的函数表达式，并指出α的取值范围;
（2）问食堂D建在距离A多远时，可使总路程s最少.
18.已知点P（4，4），圆C：（x-m）2+y2=5（m<3）与椭圆E：x2a2+y2b2=1（a>b>0）有一个公共点A（3，1），F1、F2分别是椭圆的左、右焦点，直线PF1与圆C相切.
（1）求m的值与椭圆E的方程;
（2）设Q为椭圆E上的一个动点，求AP·AQ的取值范围.
19.幂函数y=x的图象上的点Pn（t2n，tn）（n=1，2，…）与x轴正半轴上的点Qn及原点O构成一系列正△PnQn-1Qn（Q0与O重合），记an=|QnQn-1|
（1）求a1的值;
（2）求数列{an}的通项公式an;
（3）设Sn为数列{an}的前n项和，若对于任意的实数λ∈[0，1]，总存在自然数k，当n≥k时，3Sn-3n+2≥（1-λ）（3an-1）恒成立，求k的最小值.
20.已知函数f（x）=（x2-3x+3）·ex定义域为[-2，t]（t>-2），设f（-2）=m，f（t）=n.
（1）试确定t的取值范围，使得函数f（x）在[-2，t]上为单调函数;
（2）求证：n>m;
（3）求证：对于任意的t>-2，总存在x0∈（-2，t），满足f′（x0）ex0=23（t-1）2，并确定这样的x0的个数.
附加题
21.[选做题] 本题包括A，B，C，D四小题，请选定其中两题作答，每小题10分，共计20分.
A.选修41：几何证明选讲
自圆O外一点P引圆的一条切线PA，切点为A，M为PA的中点，过点M引圆O的割线交该圆于B、C两点，且∠BMP=100°，∠BPC=40°，求∠MPB的大小.
B.选修42：矩阵与变换
已知二阶矩阵A=1a 34对应的变换将点（-2，1）变换成点（0，b），求实数a，b的值.
C.选修44：坐标系与参数方程
椭圆中心在原点，焦点在x轴上.离心率为12，点P（x，y）是椭圆上的一个动点，
若2x+3y的最大值为10，求椭圆的标准方程.
D.选修45：不等式选讲
若正数a，b，c满足a+b+c=1，求13a+2+13b+2+13c+2的最小值.
[必做题] 第22、23题，每小题10分，计20分.
22.如图，在底面边长为1，侧棱长为2的正四棱柱ABCDA1B1C1D1中，P是侧棱CC1上的一点，CP=m.
（1）试确定m，使直线AP与平面BDD1B1所成角为60°;
（2）在线段A1C1上是否存在一个定点Q，使得对任意的m，D1Q⊥AP，并证明你的结论.
23.（本小题满分10分）
已知，（x+1）n=a0+a1（x-1）+a2（x-1）2+a3（x-1）3+…+an（x-1）n，（其中n∈N*）
（1）求a0及Sn=a1+a2+a3+…+an;
（2）试比较Sn与（n-2）2n+2n2的大小，并说明理由.
参考答案
一、填空题
1. -18
2. 2
3. -13
4. 0.75
5. π3
6. 12
7. 710
8. x24-y2=1
9. （0，14]
10. 3
11. 2
12. ③④
13. 3324
14. （0，3-e）
二、解答题
15.解：（1）因为π4<A<π2，且sin（A+π4）=7210，
所以π2<A+π4<3π4，cos（A+π4）=-210.
因为cosA=cos[（A+π4）-π4]
=cos（A+π4）cosπ4+sin（A+π4）sinπ4
=-210·22+7210·22=35.所以cosA=35.
（2）由（1）可得sinA=45.所以f（x）=cos2x+52sinAsinx
=1-2sin2x+2sinx=-2（sinx-12）2+32，x∈R.因为sinx∈[-1，1]，所以，当sinx=12时，f（x）取最大值32;当sinx=-1时，f（x）取最小值-3.
所以函数f（x）的值域为[-3，32].
16.解：（1）在Rt△ABC中，AB=1，
∠BAC=60°，∴BC=3，AC=2.
在Rt△ACD中，AC=2，∠CAD=60°，
∴CD=23，AD=4.
∴SABCD=12AB·BC+12AC·CD
=12×1×3+12×2×23=523.则V=13×523×2=533.
（2）∵PA=CA，F为PC的中点，
∴AF⊥PC.∵PA⊥平面ABCD，∴PA⊥CD.
∵AC⊥CD，PA∩AC=A，
∴CD⊥平面PAC.∴CD⊥PC.
∵E为PD中点，F为PC中点，
∴EF∥CD.则EF⊥PC.
∵AF∩EF=F，∴PC⊥平面AEF.
（3）取AD中点M，连EM，CM.则EM∥PA.
∵EM平面PAB，PA平面PAB，
∴EM∥平面PAB.
在Rt△ACD中，∠CAD=60°，AC=AM=2，
∴∠ACM=60°.而∠BAC=60°，∴MC∥AB.
∵MC平面PAB，AB平面PAB，
∴MC∥平面PAB.
∵EM∩MC=M，
∴平面EMC∥平面PAB.
∵EC平面EMC，
∴EC∥平面PAB.
17.解：（1）在△BCD中，
∵BDsin60°=BCsinα=CDsin（120°-α），
∴BD=32sinα，CD=sin（120°-α）sinα，
则AD=1-sin（120°-α）sinα.
s=400·32sinα+100[1-sin（120°-α）sinα]
=50-503·cosα-4sinα，其中π3≤α≤2π3.
（2）s′=-503·-sinα·sinα-（cosα-4）cosαsin2α=503·1-4cosαsin2α.
令s′=0得cosα=14.记cosα0=14，α0∈（π3，2π3）;
当cosα>14时，s′<0，当cosα<14时，s′>0，
所以s在（π3，α0）上单调递减，在（α0，2π3）上单调递增，
所以当α=α0，即cosα=14时，s取得最小值.
此时，sinα=154，
AD=1-sin（120°-α）sinα=1-32cosα+12sinαsinα
=12-32·cosαsinα=12-32·14154=12-510.
答：当AD=12-510时，可使总路程s最少.
18.解：（1）点A代入圆C方程，得（3-m）2+1=5.
∵m<3，∴m=1. 圆C：（x-1）2+y2=5.
设直线PF1的斜率为k，则PF1：y=k（x-4）+4，即kx-y-4k+4=0.
∵直线PF1与圆C相切，∴|k-0-4k+4|k2+1=5.解得k=112，或k=12.
当k=112时，直线PF1与x轴的交点横坐标为3611，不合题意，舍去.
当k=12时，直线PF1与x轴的交点横坐标为-4，
∴c=4，F1（-4，0），F2（4，0）.
2a=AF1+AF2=52+2=62，a=32，a2=18，b2=2.
椭圆E的方程为：x218+y22=1.
（2）AP=（1，3），设Q（x，y），AQ=（x-3，y-1），
AP·AQ=（x-3）+3（y-1）=x+3y-6.
∵x218+y22=1，即x2+（3y）2=18，
而x2+（3y）2≥2|x|·|3y|，∴-18≤6xy≤18.
则（x+3y）2=x2+（3y）2+6xy=18+6xy的取值范围是[0，36].
x+3y的取值范围是[-6，6].
∴AP·AQ=x+3y-6的取值范围是[-12，0].
19.解：（1）由P1（t21，t1）（t>0），得kOP1=1t1=tanπ3=3t1=33，
∴P1（13，33），a1=|Q1Q0|=|OP1|=23.
（2）设Pn（t2n，tn），得直线PnQn-1的方程为：y-tn=3（x-t2n），
可得Qn-1（t2n-tn3，0），
直线PnQn的方程为：y-tn=-3（x-t2n），可得Qn（t2n+tn3，0），
所以也有Qn-1（t2n-1+tn-13，0），得t2n-tn3=t2n-1+tn-13，由tn>0，得tn-tn-1=13.
∴tn=t1+13（n-1）=33n.
∴Qn（13n（n+1），0），Qn-1（13n（n-1），0），
∴an=|QnQn-1|=23n.
（3）由已知对任意实数时λ∈[0，1]时，n2-2n+2≥（1-λ）（2n-1）恒成立，
对任意实数λ∈[0，1]时，（2n-1）λ+n2-4n+3≥0恒成立
则令f（λ）=（2n-1）λ+n2-4n+3，则f（λ）是关于λ的一次函数.
对任意实数λ∈[0，1]时，f（0）≥0
f（1）≥0.
n2-4n+3≥0
n2-2n+2≥0n≥3或n≤1，
又∵n∈N*，∴k的最小值为3.
20.（1）解：因为f′（x）=（x2-3x+3）·ex+（2x-3）·ex=x（x-1）·ex
由f′（x）>0x>1或x<0;由f′（x）<00<x<1，所以f（x）在（-∞，0），（1，+∞）上递增，在（0，1）上递减
欲f（x）在[-2，t]上为单调函数，则-2<t≤0.
（2）证：因为f（x）在（-∞，0），（1，+∞）上递增，在（0，1）上递减，所以f（x）在x=1处取得极小值e
又f（-2）=13e2<e，所以f（x）在[-2，+∞）上的最小值为f（-2）
从而当t>-2时，f（-2）<f（t），即m<n.
（3）证：因为f′（x0）ex0=x20-x0，所以f′（x0）ex0=23（t-1）2即为x20-x0=23（t-1）2，
令g（x）=x2-x-23（t-1）2，从而问题转化为证明方程g（x）=x2-x-23（t-1）2=0
在（-2，t）上有解，并讨论解的个数.
因为g（-2）=6-23（t-1）2=-23（t+2）（t-4），g（t）=t（t-1）-23（t-1）2=13（t+2）（t-1），所以
①当t>4或-2<t<1时，g（-2）·g（t）<0，所以g（x）=0在（-2，t）上有解，且只有一解.
②当1<t<4时，g（-2）>0且g（t）>0，
但由于g（0）=-23（t-1）2<0，
所以g（x）=0在（-2，t）上有解，且有两解.
③当t=1时，g（x）=x2-x=0x=0或x=1，所以g（x）=0在（-2，t）上有且只有一解;
当t=4时，g（x）=x2-x-6=0x=-2或x=3，
所以g（x）=0在（-2，4）上也有且只有一解.
综上所述，对于任意的t>-2，总存在x0∈（-2，t），满足f′（x0）ex0=23（t-1）2，
且当t≥4或-2<t≤1时，有唯一的x0适合题意;当1<t<4时，有两个x0适合题意.
（说明：第（2）题也可以令φ（x）=x2-x，x∈（-2，t），然后分情况证明23（t-1）2在其值域内，并讨论直线y=23（t-1）2与函数φ（x）的图象的交点个数即可得到相应的x0的个数）
附加题
21.（A）解：因为MA为圆O的切线，所以MA2=MB·MC.
又M为PA的中点，所以MP2=MB·MC.
因为∠BMP=∠BMC，所以△BMP∽△PMC.
于是∠MPB=∠MCP.
在△MCP中，由∠MPB+∠MCP+∠BPC+∠BMP=180°，得∠MPB=20°. （B）解：∵0
b=1a
34-2
1=-2+a
-6+4，
∴0=-2+a
b=-2，即a=2，b=-2.
（C）解：离心率为12，设椭圆标准方程是x24c2+y23c2=1，
它的参数方程为x=2cosθ
y=3sinθ，（θ是参数）.
2x+3y=4ccosθ+3csinθ=5csin（θ+φ）最大值是5c，
依题意tc=10，c=2，椭圆的标准方程是x216+y212=1.
（D）解：因为正数a，b，c满足a+b+c=1，
所以，（13a+2+13b+2+13c+2）[（3a+2）+（3b+2）+（3c+2）]≥（1+1+1）2，
即13a+2+13b+2+13c+2≥1，
当且仅当3a+2=3b+2=3c+2，即a=b=c=13时，原式取最小值1.
22.解：（1）建立如图所示的空间直角坐标系，则
A（1，0，0），B（1，1，0），P（0，1，m），C（0，1，0），D（0，0，0），
B1（1，1，1），D1（0，0，2）.
所以BD=（-1，-1，0），BB1=（0，0，2），
AP=（-1，1，m），AC=（-1，1，0）.
又由AC·BD=0，AC·BB1=0知AC为平面BB1D1D的一个法向量.
设AP与面BDD1B1所成的角为θ，
则sinθ=cos（π2-θ）=|AP·AC||AP|·|AC|
=22·2+m2=32，解得m=63.
故当m=63时，直线AP与平面BDD1B1所成角为60°.
（2）若在A1C1上存在这样的点Q，设此点的横坐标为x，
则Q（x，1-x，2），D1Q=（x，1-x，0）.
依题意，对任意的m要使D1Q在平面APD1上的射影垂直于AP.等价于
D1Q⊥APAP·D1Q=0x+（1-x）=0x=12
即Q为A1C1的中点时，满足题设的要求.
23.解：（1）取x=1，则a0=2n;取x=2，则a0+a1+a2+a3+…+an=3n，
∴Sn=a1+a2+a3+…+an=3n-2n;
（2）要比较Sn与（n-2）2n+2n2的大小，即比较：3n与（n-1）2n+2n2的大小，
当n=1时，3n>（n-1）2n+2n2;
当n=2，3时，3n<（n-1）2n+2n2;
当n=4，5时，3n>（n-1）2n+2n2;
猜想：当n≥4时，3n>（n-1）2n+2n2，下面用数学归纳法证明：
由上述过程可知，n=4时结论成立，
假设当n=k，（k≥4）时结论成立，即3k>（k-1）2k+2k2，
两边同乘以3得：3k+1>3[（k-1）2k+2k2]=k2k+1+2（k+1）2+[（k-3）2k+4k2-4k-2]
而（k-3）2k+4k2-4k-2=（k-3）2k+4（k2-k-2）+6=（k-3）2k+4（k-2）（k+1）+6>0，
∴3k+1>（（k+1）-1）2k+1+2（k+1）2
即n=k+1时结论也成立，∴当n≥4时，3n>（n-1）2n+2n2成立.
综上得，当n=1时，Sn>（n-2）2n+2n2;当n=2，3时，Sn<（n-2）2n+2n2;
当n≥4，n∈N*时，Sn>（n-2）2n+2n2.