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    2023-2024学年湖南省常德一中高二(上)第二次月考数学试卷(12月份)(含解析)
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    2023-2024学年湖南省常德一中高二(上)第二次月考数学试卷(12月份)(含解析)

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    这是一份2023-2024学年湖南省常德一中高二(上)第二次月考数学试卷(12月份)(含解析),共16页。试卷主要包含了单选题,多选题,填空题,解答题等内容,欢迎下载使用。

    1.若A(0,2,1),B(3,2,−1)在直线l上,则直线l的一个方向向量为( )
    A. (−3,0,−6)B. (9,0,−6)C. (−2,0,2)D. (−2,1,3)
    2.已知△ABC的顶点A(1,−1,2),B(5,−6,2),C(1,3,−1),则AC边上的高BD的长为( )
    A. 3B. 4C. 5D. 6
    3.若数列{an}满足:a1=19,an+1=an−3(n∈N*),而数列{an}的前n项和最大时,n的值为(
    A. 6B. 7C. 8D. 9
    4.设直线l的方程为x−sinθy+2=0,则直线l的倾斜角α的取值范围是( )
    A. [0,π]B. [π4,π2]C. [π4,3π4]D. [π4,π2)∪(π2,3π4]
    5.椭圆x225+y29=1与椭圆x225−k+y29−k=1(0A. 长轴长相等B. 短轴长相等C. 离心率相等D. 焦距相等
    6.与圆 x2+y2=1及圆 x2+y2-8x+12=0都外切的圆的圆心在
    ( )
    A. 一个椭圆上B. 双曲线的一支上C. 一条抛物线上D. 一个圆上
    7.两圆x2+y2−1=0与x2+y2+3x+9y+2=0的公共弦长为( )
    A. 3 1010B. 3 105C. 105D. 1
    8.设抛物线C:y2=4x的焦点为F,过点(−2,0)且斜率为23的直线与C交于M,N两点,则FM⋅FN=( )
    A. 5B. 6C. 7D. 8
    二、多选题:本题共4小题,共20分。在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求。
    9.已知四棱柱ABCD−A1B1C1D1为正方体.则下列结论正确的是( )
    A. (A1A+A1D1+A1B1)2=3A1B12
    B. A1C⋅(A1B1−A1A)=0
    C. 向量AD1与向量A1B的夹角是120°
    D. 正方体ABCD−A1B1C1D1的体积为|AB⋅AA1⋅AD|
    10.数列{an}是等差数列,{bn}也是等差数列( )
    A. 若cn=an+bn,则数列{cn}也是等差数列
    B. 若cn=λan+μbn,λ,μ为常数,则{cn}是等差数列
    C. 若cn=an⋅bn,则{cn}是等差数列
    D. 若cn=an⋅bn,则{cn}可能是等比数列
    11.已知实数x,y满足方程x2+y2−4x+1=0,则下列说法错误的是( )
    A. y−x的最大值为 6−2B. x2+y2的最大值为7+4 3
    C. yx的最大值为 32D. x+y的最大值为2+ 3
    12.已知抛物线C:y2=2px(p>0)的焦点为F,直线的斜率为 3且经过点F,直线l与抛物线C交于点A、B两点(点A在第一象限),与抛物线的准线交于点D,若|AF|=8,则以下结论正确的是( )
    A. p=4B. DF=FAC. |BD|=2|BF|D. |BF|=4
    三、填空题:本题共4小题,每小题5分,共20分。
    13.等轴双曲线的离心率为 .
    14.已知{an}是等比数列,若a2+a4=8,a3+a5=32,则公比q= ______.
    15.已知等差数列共有2n+1项,其中奇数项和为290,偶数项和为261,则an+1= ______.
    16.如图,已知正四面体A−BCD中,AE=14AB,CF=14CD,则直线DE和BF所成的角的余弦值为______.
    四、解答题:本题共6小题,共70分。解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤。
    17.(本小题10分)
    直线l过P(3,4),与x轴正半轴交于A点,与y轴正半轴交于B点,O为坐标原点.
    (1)求△AOB面积的最小值;
    (2)求横截距与纵截距之和的最小值.
    18.(本小题12分)
    如图,在四棱锥S−ABCD中,底面ABCD满足AB⊥AD,AB⊥BC,SA⊥底面ABCD,且SA=AB=BC=1,AD=0.5.
    (1)求四棱锥S−ABCD的体积;
    (2)求平面SCD与平面SAB的夹角的余弦值.
    19.(本小题12分)
    已知Sn是等差数列{an}的前n项和.
    (1)证明{Snn}是等差数列;
    (2)设Tn为数列{Snn}的前n项和,若S4=12,S8=40,求Tn.
    20.(本小题12分)
    已知等差数列{an}的前n项和为Sn,且S4=4S2,a2n=2an+1(n∈N*).
    (1)求数列{an}的通项公式;
    (2)若bn=3n−1,令cn=anbn,求数列{cn}的前n项和Tn.
    21.(本小题12分)
    已知以F(1,0)为焦点的抛物线C1的顶点为原点,点P是抛物线C1的准线上任意一点,过点P作抛物线C1的两条切线PA、PB,其中A、B为切点,设直线PA、PB的斜率分别为k1、k2.
    (1)若点P的纵坐标为1,计算k1⋅k2的值;
    (2)求证:直线AB过定点,并求出这个定点的坐标.
    22.(本小题12分)
    已知椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的离心率为 22,且过点A(2,1).
    (1)求C的方程;
    (2)点M,N在C上,且AM⊥AN,AD⊥MN,D为垂足.证明:存在定点Q,使得|DQ|为定值.
    答案和解析
    1.【答案】B
    【解析】解:因为A(0,2,1),B(3,2,−1)在直线l上,
    所以直线l的一个方向向量为AB=(3,0,−2),
    因为(9,0,−6)=3(3,0,−2),
    则直线l的一个方向向量为(9,0,−6).
    故选:B.
    先求出AB的坐标,然后利用空间向量共线定理判断即可.
    本题考查了直线方向向量的求解,空间向量的坐标表示以及空间向量共线定理的应用,考查了逻辑推理能力与化简运算能力,属于基础题.
    2.【答案】C
    【解析】解:AB=(4,−5,0),则|AB|= 41,AC=(0,4,−3),|AC|=5,
    AB⋅AC=−20,
    则cs∠BAC=AB⋅AC|AB||AC|=−205 41=−4 41,
    则sin∠BAC= 1−(−4 41)2=5 41,
    则|BD|=|AB|sin∠BAC= 41×5 41=5,
    故选:C.
    根据空间向量数量积求cs∠BAC和sin∠BAC的值,根据直角三角形的性质进行计算即可.
    本题主要考查三角形高的计算,利用空间向量数量积的应用进行求解是解决本题的关键,是基础题.
    3.【答案】B
    【解析】解:∵a1=19,an+1=an−3(n∈N*),
    ∴数列{an}是首项为19,公差为−3的等差数列,
    ∴an=19+(n−1)×(−3)=22−3n,
    由an=22−3n≥0,得n≤713,
    ∴数列{an}的前n项和数值最大时,n的值是7.
    故选:B.
    先由题设条件求出an=19+(n−1)×(−3)=22−3n,再由an=22−3n≥0,得n≤713,由此得到数列{an}的前n项和数值最大时,n的值.
    本题考查等差数列的性质和应用,是基础题.解题时要认真审题,仔细解答.
    4.【答案】C
    【解析】解:当sinθ=0时,方程变为x+2=0,其倾斜角为π2,
    当sinθ≠0时,由直线l的方程可得斜率k=1sinθ,
    因为sinθ∈[−1,1]且sinθ≠0,
    所以k∈(−∞,−1]∪[1,+∞)即tanα∈(−∞,−1]∪[1,+∞),
    又α∈[0,π),
    所以α∈[π4,π2)∪(π2,3π4],
    综上知,直线l的倾斜角a的取值范围是[π4,3π4],
    故选:C.
    根据题意,分sinθ=0和sinθ≠0两种情况讨论,分别计算即可.
    本题考查了直线斜率的求法,考查了斜率和倾斜角的关系,是基础题.
    5.【答案】D
    【解析】解:椭圆x225+y29=1,可知a=5,b=3,c=4,
    ∴长轴长是10,短轴长是6;焦距是8;焦点坐标是(±4,0);离心率是:45.
    椭圆x225−k+y29−k=1(0∵a= 25−k,b= 9−k,c=4,
    ∴长轴长是2 25−k,短轴长是2 9−k;焦距是8;焦点坐标是(±4,0);离心率是4 25−k.
    ∴椭圆x225+y29=1与椭圆x225−k+y29−k=1(0故选:D.
    分别求出椭圆x225+y29=1与椭圆x225−k+y29−k=1(0本题考查椭圆的长轴、短轴、焦距、焦点坐标、离心率的求法,是基础题,解题时要认真审题,注意等价转化思想的合理运用.
    6.【答案】B
    【解析】解:设动圆的圆心为P,半径为r,而圆x2+y2=1的圆心为O(0,0),半径为1;圆x2+y2−8x+12=0的圆心为F(4,0),半径为2.
    依题意得|PF|=2+r,|PO|=1+r,则|PF|−|PO|=(2+r)−(1+r)=1<|FO|=4,所以点P的轨迹是双曲线的一支.
    故选B.
    设动圆P的半径为r,然后根据动圆与圆x2+y2=1及圆x2+y2−8x+12=0都外切得|PF|=2+r,|PO|=1+r,再两式相减消去参数r,则满足双曲线的定义,问题解决.
    本题主要考查圆与圆的位置关系,考查双曲线的定义,属于基础题.
    7.【答案】B
    【解析】解:∵圆C1:x2+y2−1=0与圆C2:x2+y2+3x+9y+2=0的公共弦所在的直线方程为:
    (x2+y2+3x+9y+2)−(x2+y2−1)=3x+9y=3=0,即x+3y+1=0,
    ∵圆C1:x2+y2=1的圆心C1 (0,0)到公共弦x+3y+1=0的距离:
    d=1 1+9=1 10,圆C1的半径r=1,
    ∴公共弦长|AB|=2 1−110=3 105.
    故选B.
    先求出圆C1:x2+y2−1=0与圆C2:x2+y2+3x+9y+2=0的公共弦所在的直线方程为x+3y+1=0,再由点到直线的距离公式能求出两圆的公共弦长.
    本题考查两圆的公共弦长的求法,是中档题,解题时要认真审题,注意点到直线的距离公式的求法.
    8.【答案】D
    【解析】【分析】
    本题考查直线与抛物线的位置关系,向量的数量积,考查计算能力,属于中档题.
    求出抛物线的焦点坐标,求出M、N的坐标,然后求解向量的数量积即可.
    【解答】
    解:抛物线C:y2=4x的焦点为F(1,0),
    过点(−2,0)且斜率为23的直线为:3y=2x+4,
    联立该直线与抛物线C:y2=4x,消去x可得:y2−6y+8=0,
    解得y1=2,y2=4,不妨设M(1,2),N(4,4),
    所以FM=(0,2),FN=(3,4).
    则FM⋅FN=8.
    故选D.
    9.【答案】ABC
    【解析】解,设正方体的棱长为1,
    ①,(A1A+A1D1+A1B1)2= A1C2=3=3A1B12,故正确.
    ②,∵ A1B1−A1A=AB1,∵AB1⊥面A1D1CB,∴AB1⊥A1C,故AB1⊥A1C,故正确
    ③, AD1=BC1,=1200,故正确;
    ④,∵ AB⋅AA1⋅AD=0,故错
    故选:ABC.
    利用正方体的性质,空间向量的线性、数量积运算判定.
    本题考查了空间向量的线性、数量积运算,考查了正方体的性质,属于中档题.
    10.【答案】ABD
    【解析】解:设{an}的首项为a1,公差为d,{bn}的首项为b1,公差为t,
    则an=a1+(n−1)d,bn=b1+(n−1)t,
    对于A:cn=an+bn=(a1+b1)+(n−1)(d+t),
    则{cn}是以a1+b1为首项,d+t为公差的等差数列,故A正确;
    对于B:cn=λan+μbn=(λa1+μb1)+(n−1)(λd+μt),(λ,μ为常数),
    则{cn}是以λa1+μb1为首项,λd+μt为公差的等差数列,故B正确;
    对于C:令an=n,bn=2n,则cn=an⋅bn=2n2,显然{cn}不是等差数列,故C错误;
    对于D:令an=2,bn=3,则cn=an⋅bn=6,则{cn}为等差数列也为等比数列,故D正确.
    故选:ABD.
    根据等差数列的定义判断A、B,利用特殊例子说明C、D.
    本题主要考查等差数列、等比数列的性质,属于基础题.
    11.【答案】CD
    【解析】解:实数x,y满足方程x2+y2−4x+1=0,即(x−2)2+y2=3,
    方程(x−2)2+y2=3表示以(2,0)为圆心,以 3为半径的圆;
    令y−x=a,y=kx,x+y=b,则三条直线都与该圆有公共点,
    所以|a+2| 2≤ 3,|2k| k2+1≤ 3,|2−b| 2≤ 3,
    解得− 6−2≤a≤ 6−2,− 3≤k≤ 3,2− 6≤b≤2+ 6,
    所以y−x的最大值为 6−2,yx=k的最大值为 3,x+y的最大值为2+ 6,
    所以选项A正确,CD错误;
    原点到圆心的距离为d=2,
    又因为x2+y2表示圆上的点与坐标原点距离的平方,
    所以圆上的点到原点的距离的范围为[2− 3,2+ 3],
    所以 x2+y2≤2+ 3,即x2+y2≤7+4 3,
    所以x2+y2的最大值为7+4 3,B项正确.
    故选:CD.
    令y−x=a,y=kx,x+y=b,得到直线与圆有公共点从而求得a,k,b的范围;x2+y2看成原点到圆上的距离的平方即可求解.
    本题考查与圆有关的最值问题,考查直线与圆的位置关系,是中档题.
    12.【答案】ABC
    【解析】【分析】
    本题考查抛物线的简单性质,考查数学转化思想方法与数形结合的解题思想方法,属于基础题.
    由题意画出图形,写出直线方程,与抛物线方程联立,求得A的横坐标,再由焦半径公式求p,进一步求出|BF|,|BD|的值,逐一判断四个选项得答案.
    【解答】
    解:如图,
    F(p2,0),直线l的斜率为 3,则直线方程为y= 3(x−p2),联立y2=2pxy= 3(x−p2),得12x2−20px+3p2=0.解得:xA=32p,xB=16p,由|AF|=32p+p2=2p=8,得p=4,故A正确;
    ∴抛物线方程为y2=8x,xB=16p=23,则|BF|=23+2=83,|BD|=|BF|cs60∘,∴|BD|=2|BF|,故C正确,D错误;
    |BD|+|BF|=83+163=8,所以F为AD中点,则DF=FA,故B正确.
    故选:ABC.
    13.【答案】 2
    【解析】【分析】
    本题考查双曲线的几何性质,考查学生的计算能力,属于基础题.
    根据等轴双曲线的定义,可得a=b,从而可得离心率.
    【解答】
    解:∵等轴双曲线中a=b,
    ∴c= a2+b2= 2a,
    ∴e=ca= 2.
    故答案为: 2.
    14.【答案】4
    【解析】解:由题意可知a3+a5a2+a4=(a2+a4)qa2+a4=q=328=4.
    故答案为:4.
    利用等比数列的定义计算即可.
    本题主要考查等比数列的性质,考查计算能力,属于基础题.
    15.【答案】29
    【解析】解:设该等差数列为{an},
    可得其前2n+1项和S2n+1=(2n+1)(a1+a2n+1)2
    =(2n+1)×2an+12=(2n+1)an+1,
    代入已知数据可得290+261=(2n+1)an+1,①
    又奇数项和S=(n+1)(a1+a2n+1)2
    =(n+1)×2an+12=(n+1)an+1,
    代入数据可得290=(n+1)an+1,②
    由①②可得n=9,an+1=29
    故答案为:29
    设该等差数列为{an},可得290+261=(2n+1)an+1,①290=(n+1)an+1,②联合解之可得.
    本题考查等差数列的求和公式,涉及等差数列的性质,属中档题.
    16.【答案】413
    【解析】【分析】
    本题考查在正四面体中求异面直线所成角的余弦值,着重考查了正四面体的性质、向量的加减与数量积运算、异面直线所成角的定义及其求法等知识,属于中档题.
    设正四面体的棱长等于1,设向量DA=a,DB=b,DC=c,将向量DE、BF用向量a,b,c表示,cs=−413,即可得出直线DE和BF所成的角的余弦值.
    【解答】
    解:正四面体A−BCD中,设向量DA=a,DB=b,DC=c,
    则向量a,b,c两两夹角为60°,
    设正四面体的棱长等于1,
    则a⋅b=b⋅c=c⋅a=cs60°=12,
    ∵△ABD中,AE=14AB,
    ∴DE=DA+AE=DA+14AB=DA+14(DB−DA)
    =34DA+14DB=34a+14b,
    同理由CF=14CD,可得BF=DF−DB=−b+34c,
    ∴DE= (34a+14b)2
    = 916a2+38a⋅b+116b2
    = 916+316+116= 134,
    同理可得BF= (−b+34c)2= 134,
    ∵DE⋅BF=(34a+14b)⋅(−b+34c)
    =−34a⋅b+916a⋅c−14b2+316b⋅c
    =−14,
    ∴cs=DE⋅BFDE⋅BF
    =−14 134× 134=−413,
    故直线DE和BF所成的角的余弦值为413.
    故答案为413.
    17.【答案】解:(1)根据题意,直线l的斜率一定存在,设直线l的斜率为k(k<0),
    因为直线l过点P(3,4),则直线l的方程为y−4=k(x−3),
    令x=0,可得y=4−3k;令y=0,可得x=3−4k,
    则△AOB的面积为S=12|OA||OB|=12|4−3k|⋅|3−44|=12⋅[24+(−9k)+(−16k)]≥12⋅[24+ (−9k)⋅(−16k)]=≥12⋅[24+2 (−9k)⋅(−16k)]=24,当且仅当−9k=−16k时,即k=43时,等号成立,
    所以△AOB的面积最小值为24.
    (2)由(1)知,直线l在x轴和y轴上的截距分别为x=3−4k和y=4−3k,且k<0,
    则x+y=3−4k+4−3k=7+(−3k)+(−4k)≥7+2 (−3k)⋅(−4k)=7+4 3,
    当且仅当−3k=−4k时,即k=−2 33时,等号成立,
    所以横截距与纵截距之和的最小值为7+4 3.
    【解析】(1)设直线l的斜率为k(k<0),得到直线l的方程为y−4=k(x−3),求得在坐标轴的截距,得到△AOB的面积为S=12|OA||OB|=12⋅[24+(−9k)+(−16k)],结合基本不等式,即可求解;
    (2)由(1)知,直线l在x轴和y轴上的截距为x=3−4k和y=4−3k,且k<0,得到x+y=3−4k+4−3k=7+(−3k)+(−4k),结合基本不等式,即可求解.
    本题主要考查直线方程的性质以及基本不等式的应用,考查计算能力,属于基础题.
    18.【答案】解:(1)根据题意可得四棱锥S−ABCD的体积为:
    VS−ABCD=13×S直角梯形ABCD×SA
    =13×12×(1+0.5)×1×1=14;
    (2)根据题意可建系如图:

    则D(12,0,0),C(1,1,0),S(0,0,1),
    ∴DC=(12,1,0),SC=(1,1,−1),
    设平面SCD的法向量为m=(x,y,z),
    则m⋅DC=12x+y=0m⋅SC=x+y−z=0,取m=(2,−1,1),
    又易知平面SAB的法向量为n=(1,0,0),
    ∴平面SCD与平面SAB的夹角的余弦值为:
    |cs|=|m⋅n||m||n|=2 6×1= 63.
    【解析】(1)根据锥体的体积公式计算,即可求解;
    (2)建系,根据向量法,向量夹角公式,即可求解.
    本题考查四棱锥的体积的求解,向量法求解面面角问题,属中档题.
    19.【答案】证明:(1)等差数列{an}的首项为a1,公差为d,
    所以Snn=a1+an2,Sn−1n−1=a1+an−12,故Snn−Sn−1n−1=a1+an2−a1+an−12=an−an−12=d2(常数);
    故{Snn}是等差数列.
    (2)由于S4=12,S8=40,
    故4a1+4×32d=12 8a1+8×72d=40 ,解得a1=32 d=1 ;
    故Sn=32n+n(n−1)2=12n2+n;
    所以Snn=12n+1,
    数列{Snn}是以32为首项,12为公差的等差数列;
    所以Tn=32n+12×n(n−1)2=14n2+54n.
    【解析】(1)直接利用等差数列的定义求出结果;
    (2)利用等差数列的求和公式求出结果.
    本题考查的知识要点:等差数列的定义,数列的求和,主要考查学生的理解能力和计算能力,属于中档题.
    20.【答案】解:(1)设等差数列{an}的公差为d,
    由题意知,S4=4S2,a2=2a1+1,
    即4a1+6d=4(2a1+d)a2=a1+d=2a1+1,化简得a1=1d=2.
    所以数列{an}的通项公式an=1+2(n−1)=2n−1.
    (2)令cn=anbn=(2n−1)⋅3n−1,
    则 Tn=1×30+3×31+5×32+...+(2n−1)×3n−1,
    ∴3Tn=1×31+3×22+...+(2n−3)×3n−1+(2n−1)×3n,
    ∴−2Tn=1+2(31+32+...+3n−1)−(2n−1)×3n
    =1+23(1−3n−1)1−3−(2n−1)×3n.
    ∴Tn=(n−1)⋅3n+1.
    【解析】(1)设等差数列{an}的公差为d,结合条件求出a1,d,从而得到其通项公式.
    (2)利用错位相减,化简解可得出答案.
    本题考查了数列递推式、数列求和,考查了计算能力,属于中档题.
    21.【答案】解:(1)抛物线方程为y2=4x,所以其准线方程为x=−1,
    点P是抛物线C1的准线上点,且纵坐标为1,所以过P(−1,1)作抛物线切线,
    由题知斜率存在且不为0,设其斜率为k,则切线方程为y=k(x+1)+1⇒x=y−1k−1,
    联立y2=4xx=y−1k−1⇒y2−4yk+4k+4=0,
    Δ=(−4k)2−4(4k+4)=0⇒k2+k−1=0,其两根为k1,k2,
    所以k1⋅k2=−1.
    (2)证明:设点A(x1,y1)、B(x2,y2),
    下面证明抛物线C2在其上一点A处的切线方程为y1y=2x+2x1,
    联立y2=4xy1y=2x+2x1可得y2−2y1y+4x1=0,
    即y2−2y1y+y12=0,即(y−y1)2=0,
    解得y=y1,所以抛物线C2在其上一点A处的切线方程为y1y=2x+2x1,
    同理可知,抛物线C2在其上一点B处的切线方程为y2y=2x+2x2,
    将点P的坐标代入切线PA、PB的方程可得ty1=2x1−2ty2=2x2−2,即2x1−ty1−2=02x2−ty2−2=0,
    所以,点A、B的坐标满足方程2x−ty−2=0,所以,直线AB的方程为2x−ty−2=0,
    由2x−2=0y=0,可得x=1y=0,所以直线AB过定点(1,0).
    【解析】(1)先得到点P的坐标,易知切线的斜率存在,设出切线方程,将切线方程与抛物线方程联立,利用根的判别式再进行求解即可;
    (2)先证明抛物线上点A的切线方程,同理得到点B的切线方程,设出点P的坐标,将点P的坐标代入切线方程中,得到直线AB的方程,进而即可求解.
    本题考查抛物线的性质以及直线与圆锥曲线的综合问题,考查了逻辑推理和运算能力,属中档题.
    22.【答案】解:(1)∵离心率e=ca= 22,
    ∴a= 2c,
    又a2=b2+c2,
    ∴b=c,a= 2b,
    把点A(2,1)代入椭圆方程得,42b2+1b2=1,解得b2=3,
    故椭圆C的方程为x26+y23=1.
    (2)①当直线MN的斜率存在时,设其方程为y=kx+m,
    联立y=kx+mx26+y23=1,得(2k2+1)x2+4kmx+2m2−6=0,
    由△=(4km)2−4(2k2+1)(2m2−6)>0,知m2<6k2+3,
    设M(x1,y1),N(x2,y2),则x1+x2=−4km2k2+1,x1x2=2m2−62k2+1,
    ∵AM⊥AN,∴AM⋅AN=(x1−2,y1−1)⋅(x2−2,y2−1)=0,即(k2+1)x1x2+(km−k−2)(x1+x2)+m2−2m+5=0,
    ∴(k2+1)⋅2m2−62k2+1+(km−k−2)(−4km2k2+1)+m2−2m+5=0,化简整理得,4k2+8km+3m2−2m−1=(2k+m−1)(2k+3m+1)=0,
    ∴m=1−2k或m=−2k+13,
    当m=1−2k时,y=kx−2k+1,过定点A(2,1),不符合题意,舍去;
    当m=−2k+13时,y=kx−2k+13,过定点B(23,−13).
    ∵AD⊥MN,∴点D在以AB为直径的圆上,
    故当点Q为AB的中点,即Q(43,13)时,|DQ|=2 23,为定值;
    ②当直线MN的斜率不存在时,设其方程为x=t,M(t,s),N(t,−s),且t26+s23=1,
    ∵AM⊥AN,∴AM⋅AN=(t−2,s−1)⋅(t−2,−s−1)=t2−4t−s2+5=32t2−4t+2=0,解得t=23或2(舍2),
    ∴D(23,1),此时|DQ|= (43−23)2+(13−1)2=2 23,为定值.
    综上所述,存在定点Q(43,13),使得|DQ|为定值,且该定值为2 23.
    【解析】(1)由题可知,ca= 224a2+1b2=1a2=b2+c2,解出a2和b2的值即可;
    (2)分两大类进行讨论:①当直线MN的斜率存在时,设其方程为y=kx+m,与椭圆方程联立,消去y,写出韦达定理,结合AM⋅AN=0可得m=1−2k或m=−2k+13,分别找出两种情形下直线MN所过的定点,并利用圆的几何性质可得点Q的坐标;②当直线MN的斜率不存在时,此时D为(23,1),验证Q(43,13)是否符合题意即可.
    本题考查椭圆方程的求法、直线与椭圆的位置关系中的定值问题,涉及分类讨论的思想和先猜后证的方法,有一定的计算量,考查学生的逻辑推理能力、转化与化归能力和运算能力,属于难题.
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