本题导读

本题考查几何证明选讲。核心在于坐标法的灵活运用。

📌【题干】

Question

(2012年江苏卷) (选修 4-1:几何证明选讲) 如图, 是圆 的直径,, 为圆 上位于 异侧的两点,连接 并延长至点 ,使 ,连接 ,,.求证:.

!

(选修 4-2:矩阵与变换) 已知矩阵 的逆矩阵 ,求矩阵 的特征值.

(选修 4-4:坐标系与参数方程) 在极坐标系中,已知圆 经过点 ,圆心为直线 与极轴的交点,求圆 的极坐标方程.

(选修 4-5:不等式选讲) 已知实数 , 满足:,,求证:.

🔍【思路分析】

破题导航

四小题各取一个模块核心定理:A 用 与圆周角定理;B 用 的倒数;C 得 ;D 得 。

✅【答案】

点击查看答案

A:见解析;B: 与 ;C:;D:见解析

✍【详细解析】

Abstract

A:因为 是圆的直径,所以 。又 ,, 三点共线,故 。由 ,点 是 的中点,于是 是等腰三角形 的中线和高,从而 且 。

点 ,,, 在同一圆上,圆周角 与 同对弦 ,所以 。因而 。

B:设 是矩阵 的特征值,则 。

解得 或 。由于可逆矩阵的特征值与其逆矩阵的特征值互为倒数,矩阵 的特征值为 ,。

C:圆心在极轴上,令 代入圆心所在直线,得 ,从而 ,圆心的直角坐标为 。点 的直角坐标为 ,所以圆的半径为 ,其直角坐标方程为 ,即 。代入 ,,得圆的极坐标方程 ,即 。

D:令 ,,解这个二元一次方程组,得 。因此

。

所以 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:直径所对的圆周角是直角;同弦圆周角相等;逆矩阵特征值的倒数关系;极坐标与直角坐标互化;绝对值不等式的线性组合放缩

核心方法:A:三线合一构造等腰三角形;B:;C:圆心与一点定圆;D:凑系数的绝对值不等式

避坑指南:B 中 的特征值是 特征值的倒数(不是相反数);D 中 的系数 、 由解方程组得出,直接用 、 的原不等式拼凑达不到 的精度。

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:江苏卷选做题四模块各一题,与 2013 年江苏卷第 21 题、2014 年江苏卷第 21A/21B 题同族。

结论推广:矩阵特征值满足 ,且 与 的特征值互为倒数;圆过极点时极坐标方程形如 (圆心在极轴上)。

方法推广:选做题按模块各备一套标准流程:几何证明抓直径与同弦;矩阵抓特征方程;极坐标先定圆心再互化;绝对值不等式先解线性变换再放缩。

🔗【关联脉络】

Multi column

类题演练 (Links)