20.解法一:(1)連結(jié)AC,交BD于0,
則O為AC的中點(diǎn),連結(jié)EO。
∵PA//平面BDE,平面PAC平面BDE=OE,
∴PA//OE…………………………2分
∴點(diǎn)E是PC的中點(diǎn)!3分
(2)∵PD⊥底面ABCD,且DC底面ABCD,
∴PD⊥DC,△PDC是等腰直角三角形,……………………4分
而DE是斜邊PC的中線,
∴DE⊥PC, ①
又由PD⊥平面ABCD得,PD⊥BC!6分
∵底面ABCD是正方形,CD⊥BC,
∴BC⊥平面PDC,
而DE平面PDC,
∴BC⊥DE ② ……………………7分
由①和②推得DE⊥平面PBC,而PB平面PBC
∴DE⊥PB,又DF⊥PB且DEDF=D,
所以PB⊥平面EFD,…………………………8分
(3)由(2)知,PB⊥EF,已知PB⊥DF,故∠EFD是二面角C―PB―D的平面角,
………………9分
由(2)知,DF⊥EF,PD⊥DB。
設(shè)正方形ABCD的邊長(zhǎng)為a,則PD=DC=a,BD=
……………………10分
在Rt△EFD中,
所以,二面角C―PB―D的大小為……………………12分
解法二:(1)同解法一……………………3分
(2)如圖所示建立空間直角坐標(biāo)系,D為坐標(biāo)原點(diǎn),
設(shè)DC=a,依題意得
P(0,0,a),B(a,a,0),C(0,a,0 ),
E(0, ),A(a,0,0),D(0,0,0),
………………4分
…………………………6分
由已知DF⊥PB,且DFDE=D,
所以PB⊥平面EFD!8分
(3)由(2)得
設(shè)平面PBC的法向量為n=(x,y,z),
m為平面PBD的法向量,由
及得
平面PBD
又因?yàn)槎娼荂―PB―D為銳角,所以其大小為……………………12分
21.解:設(shè)
因?yàn)閮蓽?zhǔn)線與x軸的交點(diǎn)分別為
……………………1分
由題意知
………………………………3分
則點(diǎn)N的坐標(biāo)為N(),
即N………………………………4分
所以………………5分
則………………………………6分
當(dāng)x≠0時(shí),代入,=得:=……………………8分
所以,
即 …………………10分
當(dāng)x=0時(shí),點(diǎn)P的坐標(biāo)為P(0,),
點(diǎn)M的坐標(biāo)滿足條件:=
點(diǎn)M的坐標(biāo)滿足條件:=
顯然推出與已知雙曲線中≠0矛盾。
所以P點(diǎn)的軌跡方程為.(x≠0,y≠0) ……………………12分
22.解:
(1)由………2分
所以,
即所求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式為………………4分
(2)若n為奇數(shù),則…………5分
=……………………7分
=4-3 …………………9分
若n為偶數(shù),則………………10分
= …………………12分
=4-4 …………………14分