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文檔簡介
2022~2023學(xué)年度石家莊市高二第一學(xué)期期中考試數(shù)學(xué)一?單項選擇題:本題共8小題,每小題5分,共40分,下列每小題所給選項只有一項符合題意.請將正確答案的序號填涂在答題卡上.1.已知空間向量,,則向量在向量上投影向量是()A.(4,0,3) B.(4,0,3} C.(2,2,-1) D.(2,2,-1)2.如圖,空間四邊形OABC中,,,,點M在線段OC上,且OM=3MC,點N為AB中點,則()A. B.C. D.3.已知點,,若直線與線段有交點,則直線斜率的取值范圍為()A B. C. D.4.唐代詩人李頎的詩《古從軍行》開頭兩句說:“白日登山望烽火,黃昏飲馬傍交河,“詩中隱含著一個有趣的數(shù)學(xué)問題——“將軍飲馬”問題,即將軍在觀望火之后從山腳下某處出發(fā),先到河邊飲馬后再回到軍營,怎樣走才能使總路最短?試求最小()A. B. C. D.5.1970年4月24日,我國發(fā)射了自己的第一顆人連地球衛(wèi)星“東方紅一號”,從此我國開向了人造衛(wèi)層的新篇章.人造地球衛(wèi)星繞地球運行遵循開普物行星運動定律;衛(wèi)星在以地球為焦點的橢圓軌道上繞地球運行時,其運行速度是變化的,速度的變化服從面積守恒規(guī)律,即衛(wèi)星的向徑(衛(wèi)星與地球的連線)在相同的時間內(nèi)掃過的面積相等,如圖建系,設(shè)橢圓道的長軸長,短軸長,焦距分別為2a,2b,2c,下列結(jié)論正確的是()A.衛(wèi)星向徑的最大值為2aB.衛(wèi)星向徑的最小值為2bC.衛(wèi)星繞行一周時在第三象阻內(nèi)運動的時間小于在第四象限內(nèi)運動的時間D.衛(wèi)星向徑的最小值與最大值的比值越大,橢圓軌道越圓6.在長方體ABCD-A1B1C1D1中,M為A1B1中點,下列說法正確的是()A.BC1平面D1MC B.C1D1平面ACM C.CM平面A1BD D.B1C平面D1MB7.已知橢圓的左右焦點分別為,過點且斜率為的直線l與C在x軸上方的交點為A.若,則C的離心率是()A. B. C. D.8.已知二面角C-AB-D的大小為120°,CA⊥AB,DB⊥AB,AB=BD=4,AC=2,M,N分別為直線BC,AD上兩個動點,則最小值為()A. B. C. D.二?多項選擇題:本題共4小題,每題5分,共20分,每題給出的選項中有多項符合要求,全部選對得5分,錯選得0分,部分選對得2分.9.已知圓M:,直線l:,下面四個命題,其中真命題是()A.存在實數(shù)k與θ,使得直線l與圓M相離B.圓心M在某個定圓上C.對任意實數(shù)k,必存在實數(shù)θ,使得直線l與圓M相切D.對任意實數(shù)θ,必存在實數(shù)k,使得直線l與圓M相切10.已知橢圓C:上一點P,F(xiàn)1?F2分別為左,右焦點,,△PF1F2的面積為S,則下列選項正確的是()A.若,則θ=60° B.若S=12,則滿足題意的點P有四個C.橢圓C內(nèi)接矩形周長的最大值為 D.若△PF1F2為鈍角三角形,則S∈(9,12]11.已知雙曲線C:的左,右焦點分別為F1?F2,且=4,A,P,B為雙曲線上不同的三點,且A,B兩點關(guān)于原點對稱,直線PA與PB斜率的乘積為,則下列正確的是()A.直線AB傾斜角的取值范圍為B.若,則三角形PF1F2的周長為C.的取值范圍為D.的最小值為12.在正方體中,,E,F(xiàn),M分別為,CD,的中點,則下列正確的是()A.B.C.若點P是正方體表面上一動點且滿足,則點P軌跡長度為D.已知平面過點C且,若,且,則Q點的軌跡長度為三?填空題(每題5分,共20分)13.已知向量,且,則____________.14.已知圓C:與直線l:交與A,B兩點,當(dāng)|AB|最小值時,直線l一般式方程是___________.15.已知圓M與圓C1:和圓C2:一個內(nèi)切一個外切,則點M的軌跡方程為___________.16.已知雙曲線的左頂點為A,左焦點為F,P為漸近線上一動點,且P在第二象限內(nèi),O為坐標(biāo)原點,當(dāng)∠APF最大時,,則雙曲線的離心率為___________.四?解答題(本大題有6個小題,共70分,其中第17題10分,其余每題12分,解答應(yīng)寫出文字說明?證明過程或演算步驟,寫在答題紙的相應(yīng)位置)17.設(shè)全體空間向量組成的集合為,為V中的一個單位向量,建立一個“自變量”為向量,“因變量”也是向量的“向量函數(shù)”;.(1)設(shè),,若,求向量;(2)對于V中的任意單位向量,求的最大值.18.數(shù)學(xué)家歐拉在1765年提出;三角形的外心,重心,垂心依次位于同一直線上,且重心到外心的距離是重心到垂心距離的一半,這條直線被后人稱之為三角形的歐拉線.若的頂點A(2,0),B(0,4),且的歐拉線的方程為,記外接圓圓心記為M.求:(1)圓M的方程;(2)已知圓N:,過圓M和圓N外一點P分別作兩圓的切線,與圓M切于點A,與圓N切于點B,且,求P點的軌跡方程.19.如圖,在三棱臺ABC-A1B1C1中,側(cè)面AA1C1C⊥底面ABC,三角形ABC是邊長為2的正三角形,側(cè)面ACC1A1為等腰梯形,且A1C1=AA1=1,D為A1C1的中點.(1)證明:AC⊥BD;(2)求直線AA1與平面BB1C1C所成角的正弦值.20.已知橢圓C:,左頂點分別為A,上頂點為B,左右焦點分別為F1,F(xiàn)2,P為橢圓上一點,最大值為3,△ABF2的面積為.(1)求橢圓方程;(2)已知直線過F1與橢圓C交與M,N兩點(M在N上方),且,若,求直線斜率的值范圍.21.如圖,四棱錐P-ABCD的底面為菱形,∠ABC=,AB=AP=2,PA⊥底面ABCD,E,F(xiàn)分別是線段PB,PD的中點,G是線段PC上的一點.(1)若G是直線PC與平面AEF的交點,試確定的值;(2)若直線AG與平面AEF所成角的正弦值為,求三棱錐C-EFG體積.22.已知雙曲線C:過點且右焦點.(1)求雙曲線的方程;(2)點M是雙曲線上位于第一象限內(nèi)一動點,直線與x軸交于點A,的平分線與直線交于點B,試問直線MB是否恒過定點,若過,則求出定點坐標(biāo),若不過,請說明理由.2022~2023學(xué)年度石家莊市高二第一學(xué)期期中考試數(shù)學(xué)一?單項選擇題:本題共8小題,每小題5分,共40分,下列每小題所給選項只有一項符合題意.請將正確答案的序號填涂在答題卡上.1.已知空間向量,,則向量在向量上的投影向量是()A.(4,0,3) B.(4,0,3} C.(2,2,-1) D.(2,2,-1)【答案】C【解析】【分析】根據(jù)向量在向量上的投影向量的概念求解即可.【詳解】向量在向量上的投影向量為,故選:C2.如圖,空間四邊形OABC中,,,,點M在線段OC上,且OM=3MC,點N為AB中點,則()A. B.C. D.【答案】D【解析】【分析】由題意結(jié)合圖形,直接利用,即可求解.【詳解】因為空間四邊形中,,,,點在線段上,且,點為中點,所以,,所以.故選:D3.已知點,,若直線與線段有交點,則直線斜率的取值范圍為()A. B. C. D.【答案】A【解析】【分析】先求出直線的定點,再結(jié)合圖象利用斜率公式計算求解即可.【詳解】由直線,變形可得,由,解得,可得直線恒過定點,則,,若直線與線段有交點,則直線斜率的取值范圍為.故選:A.4.唐代詩人李頎的詩《古從軍行》開頭兩句說:“白日登山望烽火,黃昏飲馬傍交河,“詩中隱含著一個有趣的數(shù)學(xué)問題——“將軍飲馬”問題,即將軍在觀望火之后從山腳下某處出發(fā),先到河邊飲馬后再回到軍營,怎樣走才能使總路最短?試求最小()A. B. C. D.【答案】B【解析】【分析】將已知變形設(shè)出,,則為點分別到點,的距離之和,則,即可根據(jù)兩點間距離計算得出答案.【詳解】,,設(shè),,,則為點分別到點,的距離之和,點關(guān)于軸的對稱點的坐標(biāo)為,連接,則,當(dāng)且僅當(dāng),,三點共線時取等號,故選:B.5.1970年4月24日,我國發(fā)射了自己的第一顆人連地球衛(wèi)星“東方紅一號”,從此我國開向了人造衛(wèi)層的新篇章.人造地球衛(wèi)星繞地球運行遵循開普物行星運動定律;衛(wèi)星在以地球為焦點的橢圓軌道上繞地球運行時,其運行速度是變化的,速度的變化服從面積守恒規(guī)律,即衛(wèi)星的向徑(衛(wèi)星與地球的連線)在相同的時間內(nèi)掃過的面積相等,如圖建系,設(shè)橢圓道的長軸長,短軸長,焦距分別為2a,2b,2c,下列結(jié)論正確的是()A.衛(wèi)星向徑的最大值為2aB.衛(wèi)星向徑的最小值為2bC.衛(wèi)星繞行一周時在第三象阻內(nèi)運動的時間小于在第四象限內(nèi)運動的時間D.衛(wèi)星向徑的最小值與最大值的比值越大,橢圓軌道越圓【答案】D【解析】【分析】選項AB,由衛(wèi)星向徑的最小值為a-c,最大值為a+c判斷;選項C,由開普勒行星運動定律衛(wèi)星的向徑在相同的時間內(nèi)掃過的面積相等判斷;選項D,由判斷.【詳解】解:由題意得:向徑為衛(wèi)星與地球的連線,即橢圓上的點與焦點的連線的距離,由橢圓的幾何性質(zhì)可知衛(wèi)星向徑的最小值為a-c,最大值為a+c,故AB錯誤;由開普勒行星運動定律衛(wèi)星的向徑在相同的時間內(nèi)掃過的面積相等,在第二象限運動時掃過的面積大于在第一象限運動時掃過的面積,故衛(wèi)星在第二象限內(nèi)運動的時間大于在第一象限運動時掃過的時間,由橢圓的對稱性可知,衛(wèi)星繞行一周時在第三象限內(nèi)運動的時間大于在第四象限運動的時間,故C錯誤;當(dāng)衛(wèi)星向徑的最小值與最大值的比值越大時,由,可得e越小,橢圓越圓,故D正確,故選:D6.在長方體ABCD-A1B1C1D1中,M為A1B1中點,下列說法正確的是()A.BC1平面D1MC B.C1D1平面ACM C.CM平面A1BD D.B1C平面D1MB【答案】D【解析】【分析】在長方體中,判斷選項中直線與各平面的平行關(guān)系,可以通過取正方體棱的中點,找到各平面與長方體的表面的交線,即找到長方體的截面,再判斷選項中直線與平面的位置關(guān)系.【詳解】選項A,如圖1,取的中點,連結(jié),,,又M為A1B1中點,則,根據(jù)長方體的對稱性可知,所以,四點共面,直線與相交,所以與平面相交,所以選項A錯誤;選項B,如圖2,取的中點,由選項A同理可證,,四點共面,在平面內(nèi),直線與相交,所以與平面相交,所以選項B錯誤;選項C,如圖3,在平面內(nèi),直線與相交,所以與平面相交,所以選項C錯誤;選項D,如圖4,取的中點,連結(jié),,,由長方體的對稱性,,四點共面,在平面內(nèi),直線,平面D1MB,平面D1MB,所以B1C平面D1MB,選項D正確.故選:D.7.已知橢圓的左右焦點分別為,過點且斜率為的直線l與C在x軸上方的交點為A.若,則C的離心率是()A. B. C. D.【答案】A【解析】【分析】根據(jù)的正切值,求出的余弦值,在用余弦定理求出用表示,再求解.【詳解】設(shè)則,又,在中,由余弦定理得:故選:A8.已知二面角C-AB-D的大小為120°,CA⊥AB,DB⊥AB,AB=BD=4,AC=2,M,N分別為直線BC,AD上兩個動點,則最小值為()A. B. C. D.【答案】D【解析】【分析】將二面角放到長方體中,根據(jù)二面角的定義得到,根據(jù)幾何知識得到最小值為異面直線,的距離,然后將異面直線,的距離轉(zhuǎn)化為直線到平面的距離,即點到平面的距離,最后利用等體積求點到平面的距離即可.【詳解】如圖,將二面角放到長方體中,取,過點作面交面于點,由題意可知,,所以為二面角的平面角,即,因為,分別為直線,上的兩個動點,所以最小值為異面直線,的距離,由題意知,,所以四邊形為平行四邊形,,因為平面,平面,所以∥平面,則異面直線,的距離可轉(zhuǎn)化為直線到平面的距離,即點到平面的距離,設(shè)點到平面的距離為,則,,在直角三角形中,,,所以,,,,直角梯形中,,,,因為,,所以,,,,.故選:D.【點睛】方法點睛:求異面直線距離的方法:(1)找出異面直線的公垂線,然后求距離;(2)轉(zhuǎn)化為過直線甲且與直線乙平行的平面與直線乙的距離.二?多項選擇題:本題共4小題,每題5分,共20分,每題給出的選項中有多項符合要求,全部選對得5分,錯選得0分,部分選對得2分.9.已知圓M:,直線l:,下面四個命題,其中真命題()A.存在實數(shù)k與θ,使得直線l與圓M相離B.圓心M在某個定圓上C.對任意實數(shù)k,必存實數(shù)θ,使得直線l與圓M相切D.對任意實數(shù)θ,必存在實數(shù)k,使得直線l與圓M相切【答案】BC【解析】【分析】先判斷在定圓上和動直線所過的定點,從而可判斷AB的正誤,根據(jù)特例可判斷D的正誤,根據(jù)圓心到直線的距離以及輔助角公式可判斷D的正誤.【詳解】由題設(shè)可得,故,故,故在圓運動變化,故B正確.直線過定點,而,故在圓上,故直線與圓不可能相離,故A錯誤.取,則圓:,則到直線的距離為,故此時直線與圓始終相交,故D錯誤.對于任意的,到直線的距離為:,設(shè),故到直線的距離為,當(dāng)時,有,故此時直線與圓相切,故C正確.故選:BC.10.已知橢圓C:上一點P,F(xiàn)1?F2分別為左,右焦點,,△PF1F2的面積為S,則下列選項正確的是()A.若,則θ=60° B.若S=12,則滿足題意的點P有四個C.橢圓C內(nèi)接矩形周長的最大值為 D.若△PF1F2為鈍角三角形,則S∈(9,12]【答案】AC【解析】【分析】由題可得,,設(shè),結(jié)合選項利用面積公式可判斷選項A、B、D;設(shè)橢圓內(nèi)接矩形的一個頂點為,利用輔助角公式可得周長的范圍可判斷選項C.【詳解】∵橢圓:,∴,∴,,.設(shè),則,,又若且,,在△中有,則,所以,選項A,由橢圓的焦點三角形面積公式,,,則,故A正確;選項B,若,則,故滿足題意的點有兩個,為橢圓的上下頂點,故B錯誤;選項C,設(shè)橢圓內(nèi)接矩形的一個頂點為,則橢圓內(nèi)接矩形周長為,其中,,為一個銳角,由得,當(dāng)時,,橢圓C內(nèi)接矩形周長的最大值為,故C正確;選項D,當(dāng)點為橢圓的上頂點時,,,,,,即,此時,△PF1F2的面積;當(dāng)時,,所以S∈(9,12];當(dāng)是鈍角時,先考慮臨界情況,當(dāng)為直角時,易得,此時,故D錯誤.故選:AC.11.已知雙曲線C:的左,右焦點分別為F1?F2,且=4,A,P,B為雙曲線上不同的三點,且A,B兩點關(guān)于原點對稱,直線PA與PB斜率的乘積為,則下列正確的是()A.直線AB傾斜角的取值范圍為B.若,則三角形PF1F2的周長為C.的取值范圍為D.的最小值為【答案】BCD【解析】【分析】設(shè),首先根據(jù)已知條件,確定雙曲線的方程,對于A,根據(jù)雙曲線的漸近線的斜率進(jìn)行判斷;對于B,設(shè),根據(jù)雙曲線定義和已知條件列出方程組,求解即可;對于C,令,則,轉(zhuǎn)化為直線與雙曲線有交點時,直線在軸上的截距的范圍求解即可;對于D,將原式化為:,,轉(zhuǎn)化為,設(shè),利用基本不等式即可求解.【詳解】設(shè)焦距為,則,設(shè),作差得,即,則,故,又,所以,則雙曲線方程為,對于A,雙曲線的漸近線方程為,直線過原點,由題可知直線與有兩個不同的交點,所以直線傾斜角的取值范圍為,故A錯誤.對于B,設(shè),因為,則,所以,解得,則三角形PF1F2的周長為,故B正確.對于C,令,則,轉(zhuǎn)化為直線與雙曲線有交點時,直線在軸上的截距的范圍,當(dāng)直線與雙曲線相切時,聯(lián)立,得,,解得,所以的取值范圍為,故C正確.對于D,(*),令,則(*)式化為,設(shè),則,所以,因為,當(dāng)且僅當(dāng)時等號成立,所以,即的最小值為,故D正確.故選:BCD.12.在正方體中,,E,F(xiàn),M分別為,CD,的中點,則下列正確的是()A.B.C.若點P是正方體表面上一動點且滿足,則點P的軌跡長度為D.已知平面過點C且,若,且,則Q點的軌跡長度為【答案】ABD【解析】【分析】以點D為原點,DA,DC,為坐標(biāo)軸建立空間直角坐標(biāo)系,利用空間向量的數(shù)量積可判斷A;求出點E到平面的距離再求體積可判斷B;求出點P的軌跡長度可判斷C;求出點Q的軌跡方程,進(jìn)而求得截面圓的半徑可求Q點的軌跡長度判斷D.【詳解】在正方體中,以點D為原點,DA,DC,為坐標(biāo)軸建立如圖所示空間直角坐標(biāo)系,則,,,,,,,對于A:棱DC中點,棱中點,則,,則,則,即,故A正確;對于B:平面,,,,設(shè)平面的一個法向量,則,令,得,則點E到平面的距離為:,而,,,,故B正確;對于C:連接BM,取的中點G,取的中點H,連接GH,平面,平面,,由平面幾何知識可得,,平面,,同理可得,,平面,點P是正方體表面上一動點且滿足,的軌跡是CG,CH,HG,易得,,的軌跡長度為,故C錯誤;對于D:設(shè),,,,,,的軌跡是以為球心,2為半徑的球面,由選項C知是平面的一個法向量,又,球心O到平面的距離,平面截球面的截面圓的半徑為,點的軌跡長度為,故D正確;故選:ABD.三?填空題(每題5分,共20分)13.已知向量,且,則____________.【答案】3【解析】【分析】利用向量的坐標(biāo)運算求得求出,根據(jù)空間向量模的公式列方程求解即可.【詳解】因為,所以,可得,因為,解得,故答案為3.14.已知圓C:與直線l:交與A,B兩點,當(dāng)|AB|最小值時,直線l的一般式方程是___________.【答案】【解析】【分析】根據(jù)直線的方程得到直線過定點,根據(jù)幾何知識得到當(dāng)垂直直線時,最小,然后根據(jù)垂直列方程,解方程得到即可得到直線的方程.【詳解】由圓的方程可得圓心為,直線的方程可整理為,令,解得,所以直線過定點,當(dāng)垂直直線時,最小,所以,解得,所以直線的方程為,即.故答案為:.15.已知圓M與圓C1:和圓C2:一個內(nèi)切一個外切,則點M的軌跡方程為___________.【答案】【解析】【分析】根據(jù)內(nèi)切和外切的性質(zhì)及雙曲線的定義得到點的軌跡為雙曲線,然后求方程即可.【詳解】當(dāng)圓與圓內(nèi)切,與圓外切時,,,當(dāng)圓與圓外切,與圓內(nèi)切時,,,所以,點的軌跡為雙曲線,設(shè)軌跡方程為,,,則,所以軌跡方程為.故答案為:.16.已知雙曲線的左頂點為A,左焦點為F,P為漸近線上一動點,且P在第二象限內(nèi),O為坐標(biāo)原點,當(dāng)∠APF最大時,,則雙曲線的離心率為___________.【答案】【解析】【分析】設(shè)出點的坐標(biāo),然后表示出的斜率,利用到角公式表示出,最后結(jié)合基本不等式求出取得最大值時的條件,結(jié)合此時,即可求出離心率.【詳解】由已知得,漸近線方程為,設(shè),則所以,當(dāng)且僅當(dāng)即時等號成立,此時,即,即解得或(舍去).故答案為:四?解答題(本大題有6個小題,共70分,其中第17題10分,其余每題12分,解答應(yīng)寫出文字說明?證明過程或演算步驟,寫在答題紙的相應(yīng)位置)17.設(shè)全體空間向量組成的集合為,為V中的一個單位向量,建立一個“自變量”為向量,“因變量”也是向量的“向量函數(shù)”;.(1)設(shè),,若,求向量;(2)對于V中的任意單位向量,求的最大值.【答案】(1)或(2)【解析】分析】(1)設(shè),根據(jù)題意列方程,解方程即可得到;(2)設(shè)與的夾角為,根據(jù)數(shù)量積的運算律得到,即可得到最大值.【小問1詳解】依題意得:,設(shè),則,或;【小問2詳解】設(shè)與的夾角為,則,則,故最大值為.18.數(shù)學(xué)家歐拉在1765年提出;三角形的外心,重心,垂心依次位于同一直線上,且重心到外心的距離是重心到垂心距離的一半,這條直線被后人稱之為三角形的歐拉線.若的頂點A(2,0),B(0,4),且的歐拉線的方程為,記外接圓圓心記為M.求:(1)圓M的方程;(2)已知圓N:,過圓M和圓N外一點P分別作兩圓的切線,與圓M切于點A,與圓N切于點B,且,求P點的軌跡方程.【答案】(1)(2)【解析】【分析】(1)由A(2,0),B(0,4),可知AB的中垂線方程為,將其與歐拉線聯(lián)立,可得外心坐標(biāo),后可得外接圓M的方程;(2)設(shè),由題有,,后可得答案.【小問1詳解】因,則AB的中點為,又,則AB的中垂線方程為,將其與歐拉線方程聯(lián)立有,解得,故的外心為,則外接圓半徑為,故圓M的方程為.【小問2詳解】設(shè),由題有,.因,則.化簡得:所以點的軌跡方程為:.19.如圖,在三棱臺ABC-A1B1C1中,側(cè)面AA1C1C⊥底面ABC,三角形ABC是邊長為2的正三角形,側(cè)面ACC1A1為等腰梯形,且A1C1=AA1=1,D為A1C1的中點.(1)證明:AC⊥BD;(2)求直線AA1與平面BB1C1C所成角的正弦值.【答案】(1)證明見解析(2)【解析】【分析】(1)根據(jù)線面垂直即可求證線線垂直,(2)根據(jù)空間向量的夾角即可求解線面角.【小問1詳解】證明:如圖,作AC的中點M,連接DM,BM,在等腰梯形ACC1A1中,D,M為A1C1,AC的中點,∴AC⊥DM,在正三角形ABC中,M為AC的中點,∴AC⊥BM,∵AC⊥DM,AC⊥BM,,DM,BM平面,∴AC⊥平面,又BD平面,∴AC⊥BD.【小問2詳解】∵AC⊥平面BDM,以M為坐標(biāo)原點,以,,,分別為,,,軸正向,如圖建立空間直角坐標(biāo)系,,,,D,C1,,設(shè)平面的法向量為,,=,則有,即,則可取,又設(shè)直線與平面所成角為,則∴直線與平面所成角正弦值為,20.已知橢圓C:,左頂點分別為A,上頂點為B,左右焦點分別為F1,F(xiàn)2,P為橢圓上一點,最大值為3,△ABF2的面積為.(1)求橢圓方程;(2)已知直線過F1與橢圓C交與M,N兩點(M在N上方),且,若,求直線斜率的值范圍.【答案】(1)(2)【解析】【分析】(1)根據(jù)最大值和△ABF2的面積,求出的值,即可求出橢圓方程.(2)分類討論直線斜率是否存在時的兩種情況,讓直線的解析式與橢圓方程聯(lián)立,消去,得到的表達(dá)式,代入韋達(dá)定理,即可得到直線斜率的取值范圍.【小問1詳
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