21.本小题主要考查函数、导数等基础知识,考查推理论证能力、运算求解能力、考查函数与方程思想、数形结合思想、化归与转化思想、分类与整合思想,满分12分。
解法一:
(I)依题意,得
由得
(Ⅱ)由(I)得(
故
令,则或
①当时,
当变化时,与的变化情况如下表:
+ | — | + | |
单调递增 | 单调递减 | 单调递增 |
由此得,函数的单调增区间为和,单调减区间为
②由时,,此时,恒成立,且仅在处,故函数的单调区间为R
③当时,,同理可得函数的单调增区间为和,单调减区间为
综上:
当时,函数的单调增区间为和,单调减区间为;
当时,函数的单调增区间为R;
当时,函数的单调增区间为和,单调减区间为
(Ⅲ)当时,得
由,得
由(Ⅱ)得的单调增区间为和,单调减区间为
所以函数在处取得极值。
故
所以直线的方程为
由得
令
易得,而的图像在内是一条连续不断的曲线,
故在内存在零点,这表明线段与曲线有异于的公共点
解法二:
(I)同解法一
(Ⅱ)同解法一。
(Ⅲ)当时,得,由,得
由(Ⅱ)得的单调增区间为和,单调减区间为,所以函数在处取得极值,
故
所以直线的方程为
由得
解得
所以线段与曲线有异于的公共点
22.本小题主要考查直线、椭圆、直线与圆锥曲线的位置关系等基础知识,考查推理论证能力、运算求解能力,考查数形结合思想、化归与转化思想,满分14分
解法一:
(I)由已知得,椭圆的左顶点为上顶点为
故椭圆的方程为
(Ⅱ)直线AS的斜率显然存在,且,故可设直线的方程为,从而
由得0
设则得,从而
即又
由得
故
又
当且仅当,即时等号成立
时,线段的长度取最小值
(Ⅲ)由(Ⅱ)可知,当取最小值时,
此时的方程为
要使椭圆上存在点,使得的面积等于,只须到直线的距离等于,所以在平行于且与距离等于的直线上。
设直线
则由解得或
① 当由
由于故直线与椭圆C有两个不同的交点
② 当由
由于与椭圆C没有交点
综上所述,当线段MN的长度最小时,椭圆上仅存在两个不同的点T,使得的面积等于
解法二:
(Ⅰ)同解法一
(Ⅱ)设
设
故
当且仅当时等号成立
即M,N的长度的最小值为
(Ⅲ)由(Ⅱ)知,当M,N取最小值时,
此时BS的方程为
设与直线BS平行的直线方程为
由
当直线与椭圆C有唯一公共点时,有解得
当时,两平行直线BS:与:间的距离,
当时,两平行直线BS:与:间的距离,
故在BS边上的高
椭圆C上存在两个不同的点T,使得的面积等于
即线段MN的长度最小时,椭圆C上仅存在两个不同的点T,使得的面积等于