【文档说明】河南省洛阳市2020-2021学年高一上学期期末考试数学试题 含解析.doc,共(23)页,2.259 MB,由小赞的店铺上传
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1洛阳市2020—2021学年第一学期期末考试高一数学试卷第Ⅰ卷(选择题,共60分)一、选择题:本大题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.1.已知集合*A2,nnxxN==,*2n,
nBxxN==,则()A.ABB.BAC.AB=D.AB=2.已知是Rk,直线3(2)ykx−=+总经过点()A.(2,3)−B.(2,3)−C.(2,0)−D.(0,3)3.已知2510ab==,则11ab+的值为()A.1B.2C.
7D.104.已知圆C经过原点(0,0)O,()4,3A,(1,3)B−三点,则圆C的方程为()A.22430xyxy+−−=B.2230xyxy+−+=C.22550xyx+−−=D.2270xyxy+−+=5.已知水平放置的平面四边形ABCD,用斜二测画法得到的直观图是
边长为1的正方形,如图所示,则ABCD的周长为()A.2B.6C.422+D.86.已知,ab为不同的直线,,为不同的平面,有下列四个命题:①////abab②abab⊥⊥③abba⊥=⊥⊥
④//aaa⊥⊥.2其中正确命题的个数是()A.1B.2C.3D.47.已知点(2,0)A与()0,4B关于直线0axyb++=对称,则,ab的值分别为()A1,3B.12−,32−C.-2,0D.12,52−8.已知函数2()2fxxxa=++在区
间(0,2)内有零点,则实数a的取值范围是()A.(,1)−B.(8,1]−C.(8,0)−D.[8,0]−9.如图网格中是某几何体的三视图(网格中每个小正方形的边长为1),则该几何体的体积为()A.2B.5C.4D.2510.已知函数2()(2)fxxmxn=+−+为偶函数,那么函数()1lo
gmgxx=−的定义域为()A.(,2]−B.(0,2]C.10,2D.1,2+11.已知圆221:64120Cxyxy+−++=,圆222:142340Cxyxy+−−+=,两圆公切线的条数为()A.1B.2C.3D.412.已知ABCD是边长为2的正方
形,点E,F在平面ABCD的同侧,AE⊥平面ABCD,DF⊥平面ABCD,且2AEDF==.点Q为DF的中点,点P是CE上的动点,则PQ长的最小值为()A.2B.2C.5D.23第Ⅱ卷(非选择题,共90分)二、填空题:本题共4个小题,每
小题5分,共20分.13.已知三角形的三个顶点是(0,0)O,(4,3)A,(2,1)B−,则此三角形AB边上的中线所在直线的方程为3______.14.四棱锥VABCD−中,底面ABCD是正方形,各条棱长均为2.
则异面直线VC与AB所成角的大小为______.15.已知定义在R上的函数()fx满足()(2)fxfx=−−,当1x时,2()logfxx=,则不等式()2fx的解集为______.16.在棱长为9的正方体AB
CDABCD−中,点E,F分别在棱AB,DD上,满足2AEDEDFBF==,点P是DD上一点,且//PB平面CEF,则四棱锥PABCD−外接球的表面积为______.三、解答题:本大题共6个小题,共70
分,解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.17.已知点()1,0A−,(3,2)B到直线:10laxy++=的距离相等.(1)求实数a的值;(2)已知2a−,试求l上点C的坐标,使得A,B,C构成以C为直角顶点的直角三角形.18.在棱长为2的正方体1111ABCDABCD−中,O是底面A
BCD的中心.(1)求证:1BO//平面11DAC;(2)求点O到平面11DAC的距离.19.已知函数2320()10xxxxfxex−+=+.(1)若()1fa=,求实数a的值;(2)若关于x的方程()0fxm−
=恰有三个解,求实数m的取值范围.20.如图.在三棱锥PABC−中,PA⊥平面ABC,90ACB=,AEPB⊥于E点,AFPC⊥于F点,2PAAB==,30BPC=.4(1)求PBAF⊥;(2
)求直线AE与平面PBC所成角的正弦值.21.已知奇函数()fx与偶函数()gx满足:1()()2xfxgx+−=.(1)求函数()fx与()gx的解析式;(2)若对任意实数x,都有()()0fxmgx+恒成立,
求实数m的取值范围.22.点(4,0)A,圆22:(4)16Bxy++=,动点P在圆B上,Q为PA的中点,直线:2lykx=+.(1)求点Q的轨迹E的方程;(2)若直线l与曲线E交于不同的两点S,T,坐标原点为O,当△OST的面积为3,∠SOT为锐角时,求斜率
k的值;(3)若k=1,当过直线l上的点C能作曲线E的两条切线时,设切点分别为M,N,直线MN是否过定点?若过定点,请求出该点坐标;若不过定点,请说明理由.洛阳市2020—2021学年第一学期期末考试高一数学试卷(解析)
第Ⅰ卷(选择题,共60分)一、选择题:本大题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.1.已知集合*A2,nnxxN==,*2n,nBxxN==,则()A.ABB
.BAC.AB=D.AB=5【答案】A【解析】【分析】可根据特殊元素与集合的关系作答.【详解】A.*n2,nN为偶数,故2nB,故ABB.6,6BA,故B错C.4,4BA,故AB=错D.6,6BA
,故D错故选:A2.已知是Rk,直线3(2)ykx−=+总经过点()A.(2,3)−B.(2,3)−C.(2,0)−D.(0,3)【答案】B【解析】【分析】把3(2)ykx−=+整理成()3(2)0yk
x−−+=,根据方程特点可得答案.【详解】由3(2)ykx−=+得()3(2)0ykx−−+=,对于Rk总成立,3020yx−=+=,所以32yx==−,即总经过点是()2,3−.故选:B.3.已知2510ab==,则1
1ab+的值为()A.1B.2C.7D.10【答案】A【解析】【分析】6由2510ab==求出a、b,表示出11ab、,进而求出11ab+的值.【详解】252510log10,log10abab====,,11lg2
,lg5ab==11lg2lg5lg101ab+=+==.故选:A【点睛】指对数混合运算技巧:(1)指数的运算一般把各个部分都化成幂的结构,利用幂的运算性质;(2)对数的运算一般把各个部分都化成幂的同底结构,利用对数的运算性质;.(3)有时会进行指、对数互
化.4.已知圆C经过原点(0,0)O,()4,3A,(1,3)B−三点,则圆C的方程为()A.22430xyxy+−−=B.2230xyxy+−+=C.22550xyx+−−=D.2270xyxy+−+=【答案】D【解析】【分析】设圆的方程为220xyDxEyF++++=()224
0DEF+−,解方程组16943019300DEFDEFF++++=++−+==即得解.【详解】设圆的方程为220xyDxEyF++++=()2240DEF+−,把点(0,0)O,(4,3)A,(1,3)B−代入
得16943019300DEFDEFF++++=++−+==,解得7D=−,1E=,0F=,所以圆的方程是2270xyxy+−+=.故选:D.7【点睛】方法点睛:求圆的方程,一般利用待定系数法,先定式(一般式和标准式),再定量.5.已知水平放置的平面四边形ABCD,用斜二
测画法得到的直观图是边长为1的正方形,如图所示,则ABCD的周长为()A.2B.6C.422+D.8【答案】D【解析】【分析】根据斜二测画法可换元原图形,根据原图形计算周长即可.【详解】由直观图可得原图形如图,根据斜二测画法
可知,1ABCD==,22AC=在RtABC中,2222(22)13BCACAB=+=+=,又ADBC=,所以四边形ABCD的周长为23218+=,故选:D6.已知,ab为不同的直线,,为不同的平面,有下列四个
命题:①////abab②abab⊥⊥③abba⊥=⊥⊥④//aaa⊥⊥.8其中正确命题的个数是()A.1B.2C.3D.4【答案】A【解析】【分析】
根据线面平行的判断定理判断①,根据线面垂直,面面垂直的性质定理判断②③④.【详解】①不成立,缺少a这个条件;②不成立,不满足线面垂直的判断定理;③不成立,缺少条件b;④正确,根据面面垂直的性质定理判断.故选:A7.已知点(2,0)A与()0,4B关于直线0axyb++=对称,
则,ab的值分别为()A.1,3B.12−,32−C.-2,0D.12,52−【答案】B【解析】【分析】点,AB关于直线0axyb++=对称,则利用垂直关系,以及线段AB的中点在直线0axyb++=上,列式求解.【详解】40202ABk−==−−,若点(2,0)A与()0,4B关于
直线0axyb++=对称,则直线AB与直线0axyb++=垂直,直线0axyb++=的斜率是a−,所以()()21a−−=−,得12a=−.线段AB的中点()1,2在直线0axyb++=上,则20ab++=,得32b=−故选:B8.已知函数2()2fxxxa=++在区间(0,2)
内有零点,则实数a的取值范围是()A.(,1)−B.(8,1]−C.(8,0)−D.[8,0]−【答案】C【解析】9【分析】由函数零点问题,转化为22axx=−−,()0,2x成立,求函数的值域.
【详解】220xxa++=在区间(0,2)内有解,转化为22axx=−−,()0,2x成立,()22211axxx=−−=−++,()0,2x时,()8,0a−.故选:C9.如图网格中是某几何体的三视图(网格中每个小正方形的边长为1),则该几何体的体积为()A.2B.5C.4D.
25【答案】A【解析】【分析】根据三视图还原几何体,计算体积即可.【详解】还原几何体如图,为四棱柱,底面积为11,高为2故体积为:2故选:A1010.已知函数2()(2)fxxmxn=+−+为偶函数,那么函数()1logmgxx=−的定义域为()A.(,2]−B.(0,2]C.10,2
D.1,2+【答案】B【解析】【分析】根据是偶函数求出m,代入()1logmgxx=−中求解定义域即可【详解】2()(2)fxxmxn=+−+为偶函数,故对称轴为202mx−==,故2m=2()1loggxx=−则0
x且2log1x解之得02x故选:B11.已知圆221:64120Cxyxy+−++=,圆222:142340Cxyxy+−−+=,两圆公切线的条数为()A.1B.2C.3D.4【答案】C【解析】【分析】首先判
断两圆的位置关系,再判断公切线条数.【详解】圆()()221:321Cxy−++=,圆心()13,2C−,半径11r=,圆()()222:7116Cxy−+−=,圆心()27,1C,半径24r=,圆心距()()2237215d=−+−−=,12drr=+,
所以两圆相外切,公切线条数是3条.故选:C12.已知ABCD是边长为2的正方形,点E,F在平面ABCD的同侧,AE⊥平面ABCD,DF⊥平面ABCD,且2AEDF==.点Q为DF的中点,点P是CE上的动点,则PQ长的最小值为()11A.2B.2C.5
D.23【答案】A【解析】【分析】根据题意,以A为原点,AD为x轴正方向,AB为y轴正方向,AE为z轴正方向,建立空间直角坐标系,把PQ转化为2||365(02)PQxxx=−+,利用二次函数求最小
值.【详解】如图示,以A为原点,AD为x轴正方向,AB为y轴正方向,AE为z轴正方向,建立空间直角坐标系,则A(0,0,0)、D(2,0,0)、C(2,2,0)、E(0,0,2)、F(2,0,2)、Q(2
,0,1)、设P(x,y,z),由点P是CE上的动点,知(01)CPCE=,即(2,2,)(2,2,2)xyz−−=−−,故P(x,x,2-x),所以2222||(2)(0)(1)365(02)PQx
xxxxx=−+−+−=−+当1x=时min||3652PQ=−+=故PQ长的最小值为2.故选:A【点睛】向量法解决立体几何问题的关键:(1)建立合适的坐标系;(2)把要用到的向量正确表示;(3)利用向量法
证明或计算.第Ⅱ卷(非选择题,共90分)二、填空题:本题共4个小题,每小题5分,共20分.13.已知三角形的三个顶点是(0,0)O,(4,3)A,(2,1)B−,则此三角形AB边上的中线所在直线的方程为12___
___.【答案】30xy−=【解析】【分析】先求线段AB的中点D的坐标,再求直线OD的方程.【详解】()4,3A,()2,1B−,线段AB的中点是()3142,22D+−+,即()3,1D,13ODk=,所以三角形AB边上的中线所在直线的方程为13yx=,即30
xy−=.故答案为:30xy−=14.四棱锥VABCD−中,底面ABCD是正方形,各条棱长均为2.则异面直线VC与AB所成角的大小为______.【答案】60°【解析】【分析】根据AB∥CD,得到异面直线VC与
AB所成角即为∠VCD,由△VCD为等边三角形,即可求解.【详解】如图示,因为ABCD是正方形,所以AB∥CD,所以异面直线VC与AB所成角即为∠VCD.又各条棱长均为2,所以△VCD为等边三角形,所以∠VC
D=60°,异面直线VC与AB所成角的大小为60°.故答案为:60°【点睛】思路点睛:平移线段法是求异面直线所成角的常用方法,其基本思路是通过平移直线,把异面直线的问题化归为共面直线问题来解决,具体步骤如下:(1)平移:平移异面直线中的一条或两条,作出异面直线所成的角;(2)认定:证明作出的角就
是所求异面直线所成的角;13(3)计算:求该角的值,常利用解三角形;(4)取舍:由异面直线所成的角的取值范围是0,2,当所作的角为钝角时,应取它的补角作为两条异面直线所成的角.15.已知定义在R上的函数()fx满足()(2)fxfx=−−,当1x时,2()lo
gfxx=,则不等式()2fx的解集为______.【答案】(,4]−【解析】【分析】可求出分段函数在1x时的解析式,分两种情况解不等式,求并集.【详解】当1x时,2()logfxx=,2log2x,则14x
当1x时,21x−,故()2()(2)log2fxfxx=−−=−−,()2log22x−−,则()2log22x−−,则124x−,则74x,则此时1x综上有4x故答案为:(,4]−【点睛】利用给定性质求函数在某一段的解析式,此类问题的一般做法是:
①“求谁设谁”,即在哪个区间求解析式,x就设定在哪个区间.②利用给定的性质,将要求的区间转化到给定解析式的区间上.③利用已知区间的解析式进行代入,解出()fx16.在棱长为9的正方体ABCDABCD−中,点E,F分别在棱AB,DD上,满
足2AEDEDFBF==,点P是DD上一点,且//PB平面CEF,则四棱锥PABCD−外接球的表面积为______.【答案】178【解析】【分析】以D为原点,DA,DC,DD分别为,,xyz轴建立空间直角坐标系,设(0,0,)Pt,由//PB平面CEF可得P点的坐标,根据
四棱锥PABCD−的特点可得外接球的直径可得答案.【详解】以D为原点,DA,DC,DD分别为,,xyz轴建立空间直角坐标系,14(0,0,0)D,由2AEDEDFBF==,则(9,6,0),(0,9,0)EC,(0,0,
3)F,(9,9,0)B,设(0,0,)Pt,()9,3,0EC=−,()0,9,3CF=−,()9,9,PBt=−设平面FEC的法向量为(),,nxyz=,则·0·0nECnCF==,即930930xyyz−+=−+=,不妨令3z=,则11,3y
x==,得1,1,33n=,因为//PB平面CEF,所以0PBn=,即1919303t+−=,解得4t=,所以(0,0,4)P,由PD⊥平面ABCD,且底面是正方形,所以四棱锥PAB
CD−外接球的直径就是PB,由()9,9,4PB=−,得229916178PB=++=,所以外接球的表面积241782PBS==.故答案为:178.【点睛】本题考查了四棱锥外接球的表面积的求法,关键点是建立空间直角
坐标系,确定球的半径,考查了学生的空间想象力和计算能力.三、解答题:本大题共6个小题,共70分,解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤.17.已知点()1,0A−,(3,2)B到直线:10laxy++=的距离相等.(1)求实数a的值;(2)已知
2a−,试求l上点C的坐标,使得A,B,C构成以C为直角顶点的直角三角形.15【答案】(1)12a=−或2a=−;(2)C点的坐标为(0,1)−或163,55.【解析】【分析】(1)由点到直线的距离公式建立等式求解a的值;(2)可求出以AB
为直径的圆的方程,与直线的方程联立即得C点的坐标.【详解】(1)由点到直线的距离公式知:22|1||33|11aaaa−+=++,即133aa−=+,133aa−=+或1(33)aa−=−+,12a=−或2a=−.(2)()1
,0A−,(3,2)B的中点为(1,1)M()221115MA=++=,以AB为直径的圆的方程为22(1)(1)5xy−+−=,直角三角形ABC的直角顶点C是以AB为直径的圆与直线l的交点.设(),Cxy,故满足22(1)(1)5
xy−+−=由2a−知,12a=−,直线:220lxy−−=,又(),Cxy在:220lxy−−=上联立方程22220,(1)(1)5.xyxy−−=−+−=消去x得:25230yy+−=,1y\=-或35y=.0,1.xy=
=−或16,53.5xy==C点的坐标为(0,1)−或163,55.16【点睛】①A,B,C构成以C为直角顶点的直角三角形,等价于以AB为直径的圆过点C,且A,B,C三点不共线.②处理
圆与直线交点问题时,可由圆心到直线的距离与半径作比较,得出位置关系.联立两者方程,可求出交点坐标.18.在棱长为2的正方体1111ABCDABCD−中,O是底面ABCD的中心.(1)求证:1BO//平面11
DAC;(2)求点O到平面11DAC的距离.【答案】(1)证明见解析;(2)233.【解析】【分析】(1)连接11BD,设11111BDACO=,连接1DO,证明11BODO是平行四边形,再利用线面平行的判定定
理即可证明.(2)由题意可得平面11DAC⊥平面11BDDB,过点O作1OHDO⊥于H,在矩形11BDDB中,连接1OO,可得1OODOHD∽△△,由三角形相似,对应边成比例即可求解.【详解】(1)证明:连接11BD,设11111BDACO=,连接1DO.1711//OBD
O且11OBDO=,11BODO是平行四边形.11//BODO.又1DO平面11DAC,1BO平面11DAC,1//BO平面11DAC.(2)1111ACBD⊥,111ACBB⊥,且1111BBBDB=,11AC⊥平面11BDDB.
平面11DAC⊥平面11BDDB,且交线为1DO.在平面11BDDB内,过点O作1OHDO⊥于H,则OH⊥平面11DAC,即OH的长就是点O到平面11DAC的距离.在矩形11BDDB中,连接1OO,1OODOHD∽△△,则11OD
ODOOOH=,222336OH==.即点O到平面11DAC的距离为233.【点睛】关键点点睛:本题考查了线面平行的判定定理,点到面的距离,解题的关键是过点O作1OHDO⊥于H,得出OH的长就是点O到平面11DA
C的距离,考查了计算能力.1819.已知函数2320()10xxxxfxex−+=+.(1)若()1fa=,求实数a的值;(2)若关于x的方程()0fxm−=恰有三个解,求实数m的取值范围.【答案】(1)352a=;(2)()1,2.【
解析】【分析】(1)令()1fa=,分0a和0a两种情况解方程,求出a的值;(2)在同一坐标系内分别作出1()=yfx和2ym=的图像,观察交点的个数求出m的取值范围.【详解】(1)当0a,()1fa=即2321aa−+=,解得
352a=,均满足条件.当0a时,0ae,11ae+,()1fa=无解.故352a=.(2)如图示,在同一坐标系内分别作出1()=yfx和2ym=的图像,当0x时,()fx单调递增,()12fx;当0x时,()fx在30,2
上递减,19在3,2+上递增,3124f=−.故当12m时,方程()0fxm−=恰有三个解,即实数的取值范围是()1,2.【点睛】分离参数法求参数的范围:数形结合求零点个数的问题是转化为()fxk=,
分别做出1()=yfx和2yk=的图像,观察交点的个数即为零点的个数,根据交点个数求出m的取值范围.20.如图.在三棱锥PABC−中,PA⊥平面ABC,90ACB=,AEPB⊥于E点,AFPC⊥于F点,2PAAB==,30BPC=.(1)求PBAF⊥;(2)求直线AE与平面
PBC所成角的正弦值.【答案】(1)证明见解析;(2)63.【解析】【分析】(1)利用线面垂直的判定可证得BC⊥平面PAC,则平面PBC⊥平面PAC,由AFPC⊥,进而可得AF⊥平面PBC,即可证得结论.(2)由AF⊥平面PBC,则EF就是AE在平面PBC内的射影,AEF即为AE与平面PBC所成
的角,计算即可求得结果.【详解】(1)证明:PA⊥平面ABC,BC平面ABC.BCPA⊥.又BCAC⊥,PAACA=,BC⊥平面PAC.平面PBC⊥平面PAC.20又平面PBC平面PACPC=,AF平面PAC,AFPC⊥,AF⊥平
面PBC.又PB平面PBCAFPB⊥.(2)由(1)知AF⊥平面PBC,连结EF,则EF就是AE在平面PBC内的射影.AEF就是AE与平面PBC所成的角.22PB=,2BC=,2AC=,222336AF==.2AE=.在RtAFE中,6sin3AFAEFAE==.AE与
平面PBC所成角的正弦值为63.21.已知奇函数()fx与偶函数()gx满足:1()()2xfxgx+−=.(1)求函数()fx与()gx的解析式;(2)若对任意实数x,都有()()0fxmgx+恒成立,
求实数m的取值范围.【答案】(1)()22xxfx−=−,()()22xxgx−=−+;(2)(,1]−.【解析】【分析】(1)用x−代替x代入1()()2xfxgx+−=中,得到另外一个式子,用方程思想求解()fx与()gx的解
析式21即可.(2)化简不等式,分离参数,转化为22()121xhx=−+求值域的问题.【详解】(1)用x−代替x代入1()()2xfxgx+−=中,得1()()2xfxgx−−−−=,()fx是奇函数,(
)gx是偶函数,1()()2xfxgx−−−=,上式与1()()2xfxgx+−=联立,可得()22xxfx−=−,()()22xxgx−=−+.(2)()()0fxmgx−即()2222xxxxm−−−+,222121xxm−+.令2221()21xxhx−=
+,则22()121xhx=−+.xR,2211x+,210121x+,222021−−+x,2211121x−−+.1m−,即实数m的取值范围是(,1]−.【点睛】对于恒成立问题,常用到以下两
个结论:(1)a≥f(x)恒成立⇔a≥f(x)max;(2)a≤f(x)恒成立⇔a≤f(x)min.22.点(4,0)A,圆22:(4)16Bxy++=,动点P在圆B上,Q为PA的中点,直线:2lykx=+.(1)求点Q的轨迹E的方程;(2)若
直线l与曲线E交于不同的两点S,T,坐标原点为O,当△OST的面积为3,∠SOT为锐角时,求斜率k的值;(3)若k=1,当过直线l上的点C能作曲线E的两条切线时,设切点分别为M,N,直线MN是否过定点?若过定点,请求出该点坐标;若不过定点,请说明理由.【答案】(1)224xy+=;
(2)33k=;(3)直线MN过定点(2,2)−.【解析】【分析】(1)由Q为PA的中点,得122OQPB==,点Q的轨迹是以O为圆心,2为半径的圆,直接写出圆的方程;(2)利用垂径定理,把△OST的面积表示出来,求出斜率k;22(3)先表示出MN的方程,在整理成点斜式002(2)2xyx
x−−=++,证明过定点(-2,2).【详解】(1)由题意知122OQPB==,则点Q的轨迹E是以O为圆心,2为半径的圆,其方程为224xy+=.(2)设O到直线l的距离为d,则224STd=−由△OST的面积为3,得212432dd−=,解得3d=或1.当1d=时,SOT为钝角,舍去,故
3d=.2231k=+,解得33k=.(3)当1k=时,:2lyx=+.CMOM⊥,CNON⊥,C,M,O,N四点在以OC为直径的圆上.设()00,2Cxx+,则以OC为直径的圆的方程为()2220002022224xxxxxy+++−+−=即()220
020xyxxxy+−−+=.()()2200002220,2404.xyxxxyxxxyxy+−−+=++−=+=.设()11,Mxy,()22,Nxy,则()0101240xxxy++−=,()0202240xxxy++−=.M,N的坐标都适合方程()00240xxxy
++−=,即直线MN的方程为()00240xxxy++−=,可整理为002(2)2xyxx−−=++,直线MN过定点(2,2)−.【点睛】(1)待定系数法、定义法是求二次曲线标准方程的常用方法;(2)解析几何问题解题的关键:解析几何归根结底还是几何,根
据题意画出图形,借助于图形寻找几何关系可以简化运算(3)证明直线过定点,通常有两类:①直线方程整理为斜截式y=kx+b,过定点(0,b);②直线方程整理为点斜式y-yo=k(x-x0),过定点(x0,
y0).23