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文档简介
2022-2023学年福建省福州四十中高一(下)期末数学试卷
一、单选题(本大题共8小题,共40.0分。在每小题列出的选项中,选出符合题目的一项)
1.若落坂是两个单位向量,则下列结论中正确的是()
A.a=KB.a2=b2C.a//bD.a.K=1
2.已知复数(1—,37)z=「+i,其中i为虚数单位,则|z|=()
A.IB:C.1D.2
3.在AABC中,s讥4sinB:sinC=3:5:7,则cosC的值为()
A.-2B.0C.D.3
4.在空间中,下列说法正确的是()
A.垂直于同一直线的两条直线平行B.垂直于同一直线的两条直线垂直
C.平行于同一平面的两条直线平行D.垂直于同一平面的两条直线平行
5.如图①,普通蒙古包可近似看作是圆柱和圆锥的组合体;如图②,已知圆柱的底面直径
AB=16米,AD=4米,圆锥的高PQ=6米,则该蒙古包的侧面积约为()
D.144兀平方米
6.下列等式不正确的是()
1
1
2
A.cosl50sinl50=-4B.sin22°sin38°—cos220sin52°=
C_/■-DI_1—cos30°V~6-V~2
•l—tanl5°°«2—4
7.如图,在三棱锥A-BCD中,AB=AC=AD=2,AB1AC,A
AD,平面ABC,E为CD的中点,则直线BE与4D所成角的余弦值为
()
c.一
D-l
8.如图,在直角坐标系内,角a的终边与单位圆交于点
0P1逆时针旋转亨得。P2,。22逆时针旋转g得。23,…,OPn-1逆
时针旋转百得。匕,则点「2024的横坐标为()
A4+30
3+4口
B.
-io-
「4-3<3
*-10-
D.
10
二、多选题(本大题共4小题,共20.0分。在每小题有多项符合题目要求)
9.设Z「Z2是复数,则下列命题中正确的是()
A.若zi是纯虚数,则黄>0
B.若㈤叱㈤,贝3•Zi=Z2•Z2
C.若复数Z1满足㈤=1,则区+24的最大值为3
D.若z年+Z2=0,则Z1=z2=0
10.函数/'(%)=Asin{(i)x+<p)(X>0,3>0)的部分图象如
图所示,则下列说法中正确的是()
A./(x)的最小正周期是2兀
B.a的值为
C.f(x)在[-需,-软上单调递减
D.若fQ+t)为偶函数,则用最小值为弱
11.如图,已知正方体48CD—AiBiGDi的棱长为1,。为底面
4BCD的中心,4的交平面&BD于点E,点F为棱CD的中点,则
()
A.E,。三点共线
B.三棱锥4-BCD的外接球的表面积为3兀
C.直线41c与平面&BD所成的角为45。
D.过点4,B,F的平面截该正方体所得截面的面积为看
O
12.已知△中,内角4,B,C所对的边分别为a,b,c,且c=V10,bcosC+ccosB=2.
若点P是边BC上一点,Q是AC的中点,点。是△ABC所在平面内一点,瓦?+2OB+3OC=0,
则下列说法正确的是()
A.若(通+刀)•瓦:二。,贝ij|同+》|=6
B.若德在方方向上的投影向量为方,则两的最小值为挈
C.若点P为BC的中点,则2加+而=6
D.若(篇+^)-BC=0,则说.(AB+而)为定值18
三、填空题(本大题共4小题,共20.0分)
13.已知复数z=l-2i,其中i为虚数单位,若z,z2在夏平面上对应的点分别为M,N,则
线段MN长度为.
14.已知轮船4和轮船B同时离开C岛,4船沿北偏东30。的方
向航行,B船沿正北方向航行(如图).若4船的航行速度为
60nmile/h,1小时后,B船测得4船位于B船的北偏东45。的
方向上,则此时4B两船相距nmile.
15.已知向量五=(3sina,-2),b=(1,1-cosa)>若反]=一2,则tcm2a=
16.已知正四棱锥的侧棱长为小石,其顶点均在同一个球面上,若球的体积为36兀,则该正
四棱锥的体积为.
四、解答题(本大题共6小题,共70.0分。解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤)
17.(本小题10.0分)
已知/Q)=sin(兀-2x)+sin(2x-》
(1)化简/(%)并求函数/(%)图象的对称轴方程;
(2)当xe[上弱时,求函数/(%)的最大值、最小值及对应的工值.
18.(本小题12.0分)
在AABC中,内角的对边分别为a,6,c,S为AABC的面积,且s=-^(a2+c2-b2).
(1)求角B的大小;
(2)若b=2/7,S=2,7,BD平分乙4BC,交XC于点D,求BD的长.
19.(本小题12.0分)
如图,是。。的直径,P4垂直于O。所在的平面,C是圆周上不同于4B的一点,E,F分
别是线段P8,PC的中点,AB=10,PC=12,"PC=30°.
(1)求证:BC〃平面AEF;
(2)求证:BC_L平面P4C;
⑶求点P到平面4EF的距离.
20.(本小题12.0分)
如图,在菱形48C0中,E是CD的中点,4E交BD于点F,设荏=洒AD=b.
(1)用向量区石表示荏和万昼
(2)若4。=2,/.BAD=60°,求COSNAFB.
E
21.(本小题12.0分)
...-1
如图,在四棱锥P—中,平面PAD1平面ABC。,BC//平面PAD,8c=^AD,^ABC=90°,
E是PD的中点.
(1)求证:BC//AD;
(2)求证:平面P4B_L平面PAD;
(3)若M是线段CE上任意一点,试判断线段4。上是否存在点N,使得MN〃平面P4B?请说明
理由.
22.(本小题12.0分)
△ABC中,AB=1,BC=C,。为AC上一点,AD=2DC,AB1BD.
(1)请画出大致图形,求8。的长度;
(2)四边形ABPD的四顶点共圆,求PB+2PD的取值范围.
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解:落石是单位向量,方向可能不同,・•・4CD都错误;
五2=1,b=1,,,,a2=b,B正确.
故选:B.
单位向量的长度为1,但五万的方向可能不同,从而判断4CD都错误,从而只能选B.
本题考查了单位向量的定义,向量数量积的计算公式,考查了计算能力,属于容易题.
2.【答案】C
【解析】解:(1—V3i)z=V-3+i>
则2=m=止浮=3
1—1—V5t
故|z|=1.
故选:C.
根据已知条件,结合复数的四则运算,以及复数模公式,即可求解.
本题主要考查复数的四则运算,以及复数模公式,属于基础题.
3.【答案】A
【解析】解:sinA:sinB:sinC=3:5:7,
二由正弦定理可得a:b:c=3:5:7,
3b7b
CL=—fC=—,
r9人2?49b2
由余弦定理可得cosC=四*=铝尹=-i.
2ab2x等xb2
故选:A.
由正弦定理可得a:b:c=3:5:7,进而可用b表示a,c,代入余弦定理化简可得.
本题考查正、余弦定理的应用,用b表示a,c是解决问题的关键,考查了转化思想,属于基础题.
4.【答案】D
【解析】解:垂直于同一直线的两条直线的位置关系有:平行、相交和异面,4、B不正确;
平行于同一平面的两条直线的位置关系有:平行、相交和异面,C不正确;
根据线面垂直的性质可知:D正确;
故选:D.
根据空间中线、面的位置关系理解判断4B、C,根据线面垂直的性质判断D.
本题考查线面平行或垂直的判断方法,属于基础题.
5.【答案】D
【解析】解:依题意得,
圆柱的侧面积Si=2兀x(|XB)x/ID=2?rx1x16x4=64兀,vDC=AB=16,QC=|DC=
^1X16=8,
在RMPQC中,PC=7PQ2+QC2=V62+82=10,
-1-1
圆锥的侧面积S2=-xPCx27TxQC=-x10x27Tx8=80TT,
二该蒙古包的侧面积S=Si+S2=64兀+80兀=144兀,
故选:D.
首先根据圆柱的侧面展开图为长方形求出圆柱的侧面积,再根据圆锥的侧面展开图为扇形求出圆
锥的侧面积,进而得到蒙古包的侧面积.
本题考查了圆柱和圆锥侧面积的计算,属于基础题.
6.【答案】B
11
【解析】解:对于4sml5°cosl5°=-sin30°=故A正确;
对于B,sin22°sin380-cos22°sinE>2°=sin220cos520-cos220sin520=sin(22°-52°)=
—sin30°=-故2错误;
2工厂l+tanlS°tan45°+tanl5°以44r小/垓
对于C'1315。=1皿45在加15。=°即60。=「,故C正确;
对于D,1-笠30。=sin215o=s讥15。=sin(45°-30°),
=s讥45%OS30。-cos45°s讥30。=还产,故°正确.
故选:B.
根据二倍角的正弦公式即可判断a;根据两角差的正弦公式,即可判断B;根据两角和的正切公式
即可判断C;根据二倍角的余弦公式结合两角差的正弦公式即可判断D.
本题主要考查二倍角的三角函数,属于基础题.
7.【答案】A
【解析】解:因为力D1平面ABC,ABu平面ABC,ACu平面ABC,
所以401AB,ADLAC,
又AB1AC,
所以a。,AB,4c两两垂直,且A8=aC=aD=2,
所以BC=CD=BD=2C,
取AC的中点F,连结EF,BF,
因为E,F分别为CD,AC的中点,
所以E/7/4D,
所以直线BE与4。所成角为NBEF或其补角,
又BE=2cxy=V_6,BF=722+12=工,EF=1,
所以△BEF中,根据余弦定理cos/BEF=BE?+EF2-BF?==£6.
2BE・EF2XAT6X16
故选:A.
根据线面垂直的性质定理及异面直线所成角的定义,结合勾股定理及余弦定理即可求解.
本题考查了异面直线所成角的求法,重点考查了异面直线所成角的作法,属基础题.
8.【答案】D
【解析】解:由题意,P1(cosa,sina'),故P2()24(cos(a+型|型),sin(a+型|即)),
由诱导公式且a+型券=674兀+a+热有P2024(cos(a+款sin(a+金),
即点P2024的横坐标为cos(a+g)=cosacos^—sinasin^=|X||Xy=3
故选:D.
根据余弦值的定义,结合诱导公式和两角和的余弦公式,即可求解.
本题考查了三角函数的诱导公式,两角和的余弦公式,考查了计算能力,属于基础题.
9.【答案】BC
【解析】解:对于4因为zi是纯虚数,所以设Zi=bi(b€R,b40),
则/=—匕2<0,所以A错误,
对于B,设z1=a+bi,z2=c+di^a,b,c,dER),因为|z/=氏|,所以a2+炉=c2+d?,
2222
因为Z[•Z]=(a+bi)(a—bi)=a+b>z2-z2=(c+di)(c—di)=c+d>所以z1•z】=z2•z2,
所以B正确,
对于C,设Z]=a+bi(a,beR),由|z/=1,得。2+炉=1,则可得-iWaWL
所以|zi+2i|=Ja2+(b+2==Va2+b2+4b+4=V5+4/?<3,b=1时取等号,所以C
正确,
对于D,当Z]=1,Z2=i时,此时z£+z/=0,故。错误.
故选:BC.
A.设Zi=bi(beR,b40),利用复数的运算概念,即可判断;
■8.设Zi=a+bi,z2=c+di(a,b,c,dG/?),根据共轨复数,以及运算,即可判断;
C根据复数模的公式,即可参数发取值范围,即可判断;D举反例,即可判断选项.
本题主要考查复数的四则运算,以及复数的性质,属于中档题.
10.【答案】ACD
【解析】解:对于4由f(x)的部分图象知,4=2,最小正周期为7=与冶=2兀,所以4选项
正确;
由于3=y=1,则F(x)=2sin(x+平),由图知%)=偌),
71.57r
所以该函数图象的一条对称轴为X=11五=",
212
将虑,2)代入/(%)=2s皿%+0),得出得+0=与+2Mr(kEZ),解得9=一卷+2左兀(々eZ),
所以f(%)=2sin(x-"+2k兀)=2sin(x-"),
所以a=f②=2sin(^一患)=2s呜=V-2,所以B选项错误;
令2/OT+^<x-<2k兀+苧(keZ),解得2/C7T+<X<2/OT+(fcSZ).
当k=-1时,/(x)在[-箸,—言]上单调递减,所以C选项正确;
若/(%+t)为偶函数,贝疗。+t)=2sin(x+t-*)为偶函数,
所以t—工="+其kez),解得1.(kez),
则当k=—1时,田取最小值,最小值为招,所以。选项正确.
故选:ACD.
A中,看函数的图象求周期即可;
B中,求出/■(%)的解析式,再求a;
C中,求出f(x)的减区间,再作出判断即可;
。中,求出/(x+t)为偶函数时t的取值,再求出用的最小值.
本题考查了函数y=4s讥(3X+0)的图象与性质应用问题,也考查了推理与判断能力,是中档题.
11.【答案】ABD
【解析】解:。为底面48CD的中心,;。为BD和4C的中点,则。eBD,
0GAC,
BDu平面4/D,ACu平面4"出,
二。6平面4遇£),。€平面ACC14,
则点。是平面4BD与平面4CC14的公共点,
4是平面&BD与平面4CC1&的公共点;
,•TC1交平面于点E,AQu平面"前4,
E也是平面4BD与平面4CC1&的公共点,
.•AltE,。三点都在平面&BD与平面4CG4的交线上,
即41,E,。三点共线,故A正确;
三棱锥&-BCD的外接球和正方体是同一个外接球,棱长为1,2R=
VI2+I2+I2=A/-3,
得/?=?,则外接球的表面积S=4TTR2=3兀,故3正确;
C]C_L平面4BCD,BDu平面BD1QC,
y,BD1AC,acnCiC=C,AC,u平面ACCIA,
BD1•平面而BDu平面力1BD,可得平面4BD1平面ACC14,
又平面C平面ACCiA=A10,&C在平面&BD的射影为40,
即直线&C与平面&BD所成的角为NC&O,
22
VArC=C,OC=?,Ar0=7ArB-BO=J2-g=?,
.•.c°s“4°=唱骑>=学力殍,故C错误;
ZX/1]UXZ11tlJz
取。1。的中点G,连FG,GAr,BF,ArB,
•••尸6〃。5〃4/,.•.等腰梯形&BFG就是过点&,B,F的平面截该正方体所得截面,
---A^B—A/~2,FG——^―>A-^G=BF=>
.・.等腰梯形&BFG的高为h=J&G2—=亨,
二等腰梯形&BFG的面积为/(4/+FG)-h=J(6+¥)x手=2,
LL248
即过点4,B,F的平面截该正方体所得截面的面积为]故。正确.
O
故选:ABD.
由题意可证得&,E,。三点都在平面4BD与平面4CC14的交线上,可判断4;由题意可证得BD1
平面4CC14,从而BD14C1,可判断B;由题意可证得BD_L平面4CC14,则直线&C与平面4/。
所成的角为NC&O,根据余弦定理,求解可判断C;取的中点G,因为FG“CD、〃A\B,所以
等腰梯形48FG就是过点B,F的平面截该正方体所得截面,求出面积可判断D.
本题考查命题的真假判断与应用,考查空间中直线与平面的位置关系,训练了多面体外接球表面
积的求法,考查运算求解能力,是中档题.
12.【答案】ACD
【解析】解:如图,设BC的中点为E,连接QE,
bcosC+ccosB=2,由余弦定理可得:
,a2+b2—c2a2+c2—b2
b-^^+c-^^=n2'
2a2_?.„_2
-------4,,,LC—乙,
2a
又市+2而+3历=0,.-.OA+OC=-2(OB+OC),
••2~0Q=-2x(2两,0Q=-20E,
对4选项,(AB+IC)-BC=0.2AE-BC=0.
•••AE1BC,
[1
又E为中点,・,・BE=-BC=-a=1,又AB=c=N10,
・•.AE=VAB2-BE2=V10-1=3,
:.\AB+AC\=\2AE\=6,故A选项正确;
对B选项,•.•德在方方向上的投影向量为通,
.■.ABLBC,又Q是4C的中点,P在BC上,
.•.当PQLBC时,PQ最小,
此时PQ=:4B=^,故B选项错误;
对C选项,若点P为BC的中点,即P与E点重合,
■■-0Q=-2OF,■■~0Q=-2OP,2OP+OQ=0,故C选项正确;
•••AABC是以BC为底边的等腰三角形,
•••AE1BC,又由4选项分析知4E=3,
・•・根据向量数量积的几何意义知布•荏=\AE\2=9.
AP■(AB+AC)=AP-(2AE)=2AP-AE=2x9=18,故D选项正确.
故选:ACD.
设BC的中点为E,先根据余弦定理化简已知条件得a=2,再由61+2福+3云=0得的=
-2OE,接着再根据向量的线性运算,向量垂直的性质,投影向量的定义,向量数量积的几何意
义即可求解.
本题考查余弦定理,向量的线性运算,向量垂直的性质,投影向量的定义,向量数量积的几何意
义,属中档题.
13.[答案]2-x/-5
【解析】解:z=l-2i,则“(1,一2),z2=(l-2i)2=-3-4i,则N(—3,-4),
所以线段MN的长度J(1+3尸+(—2+4产=2AT5.
故答案为:2,石.
根据复数的几何意义,写出点M,N,再根据两点间距离公式,即可求解.
本题主要考查复数的几何意义,属于基础题.
14.【答案】30,至
【解析】解:由题设,CA=60nmile,且乙4BC=135。,
由正弦定理有•可得48=30yT~2nmile-
sinz.BCAsinz.ABCsin30°sinl35
故答案为:30c..
由题意,△ABC中,AC=30nmile,zC=30°,NB=135。,由正弦定理可得48.
本题考查利用数学知识解决实际问题,考查正弦定理的运用,比较基础.
15.【答案】一当
【解析】解:a-b=3sina—2(1—cosa)=—2,得tcma=—|,
八2tana
tanza=----厂=——12.
1—tana5
故答案为:-茅
根据数量积公式求得tcma=-|,再根据二倍角的正切公式,即可求解.
本题主要考查二倍角的三角函数,属于基础题.
16.【答案】y
【解析】解:如图,ACHBD=H,连结PH,贝1JPH,平面4BCD,
四棱锥外接球的球心在P"上,设为点。,连结。B,
因为球的体积P=^nR3=36兀,所以R=3,
设四棱锥的底面边长为a,则=贝16-包,
△OB“中,O"2+BH2=OB2,即(J6—^_3)2+曰=9,
解得:a=CU,则P"=l,
则四棱锥的体积U=|xa2xPW=y.
故答案为:-y.
首先根据正四棱锥的性质,确定球心的位置,再根据几何关系建立方程,即可求解.
本题考查正四棱锥的体积的求解,化归转化思想,属中档题.
17.【答案】解:(1)/(%)=sin(7r—2%)+sin(2x—^)=sin2x-cos2x=V~^sin(2%—7),
L4
令2万一.=k兀+](keZ),得比=?+胡(keZ),
所以函数f(x)图象的对称轴方程为:X=y+^(fcGZ).
(2)由(1)得/(%)=sin(2x-今,
因为xe冷手,故2%_江百争,
所以,当2x-;=宏即无=等时,函数/(%)取最大值,攵;
当2%—R季即%=牛时,函数;'(X)取最小值—L
【解析】(1)利用诱导公式及辅助角公式即可化简/(乃,利用三角函数的性质即可求解对称轴方程;
(2)根据角的范围,利用三角函数的性质即可求得答案.
本题主要考查三角恒等变换,正弦函数的图象与性质,考查运算求解能力,属于中档题.
18.【答案】解:(1)由余弦定理得小+c2-b2=2accosB,
又S=—华(a2+c2—h2)=acsinB,
4L
・•.x(2accosB)=gacsinB,整理得tcmB=—V~3,
4L
217"
又B6(0,7T),AB=y.
(2)•・•△ABC的面积为S=2「,且8=与,
—CLCSITIB=-—CLC—2A/_3,***ac=8,
Z4
又由余弦定理得/=a2+c2—laccosB,即28=a2+c2+ac,
则(a+c)2=28+ac=36,即a+c=6,
7T
abd
S=S〉ABD+S"CD,^=乙CBD=
27-3=3BDxcsin^+Xasin^f
2yl3=BDX(c+a)=BD,
4L
4
BD=土
【解析】(1)根据题意,由余弦定理及三角形面积公式可得出tanB,从而可求出8;
(2)根据S=2/豆及余弦定理可得出a+c=6,然后由S=SMBD+SABCD,结合三角形面积公式
求解.
本题考查了解三角形问题,涉及到正余弦定理的应用,考查了学生的运算能力,属于中档题.
19.【答案】解:(1)证明:因为E,F分别是线段PB,PC的中点,所以BC〃EF,
又EFu平面4EF,XCB\cancelc^-^AEF,所以BC//平面AEF;
(2)证明:因为P4垂直于O。所在的平面,BC包含于。。所在的平面,
所以PA1BC,
因为C是圆周上不同于4B的一点,所以AC1BC,
又PACAC=4PA,"u平面PAC,所以BC_L平面PAC;
(3)又BC〃EF,所以EF_L平面P4C,所以EFJ.AF,
PC=12,ZXPC=30°,所以AC=PCs讥30°=6,PA=PCcos30°=6AT3,
BC=VAB2—AC2=8,EF==4,
又因为zpac=90。,尸是线段PC的中点,所以aF=gpc=6,
1
所以S-IEF=/X4X6=12,
设点P到平面/EF的距离为历
所以4-4EF=5sMEF,h=4/l,
^E-APF=§SAAPF•EF=gx;SAAPC.EF=12AT3,
又VETPF=Vp-AEF^所以点p到平面4EF的距离为3,?.
【解析】(1)利用中位线,得到线线平行,即可证明.
(2)根据线面垂直的判断定理,转化为线线垂直,即可证明;
(3)利用等体积法,/TPF=/YEF,即可求点面距离.
本题考查了空间点线面位置关系,考查了等体积法求距离,属于中档题.
20.【答案】解:⑴在菱形4BCD中,E是CD的中点,AB//CD,则黑=喘=〈,
br/\DZ
所以亦=2前,砺=2希,
则荏=AD+DE=AD+g荏=^a+b,
DF=1(AB-XD)=1a-1b;
(2)因为在菱形4BCD中,E是CD的中点,且2。=2,/.BAD=60°,
所以而=2DF=_|历+|前,
则需=而+函=-|AD+|AB+B!=-|AD-|AB,
所以襦•丽=(-|^D•(-|X5+|^4B)-|^B2-|X\AD\\AB\COS60°
4c2c24
=^X22-^X22-^X2X2cos60。=氤
且|而|=J(-|x5+|lB)2=J+^ZB2-1|ZD||XB|cos60°=
|FB|=J(-|ID-|AB)2=J^AD2+ilB2+^|AD||XB|cos600=宇
所以cosNAFB=上空.==工.
7/1八|F?1||FB|'亨14
【解析】⑴在菱形48CD中,根据E是CD的中点,DC//AB,器=器=9,结合向量的线性运算
可得答案;
(2)用血,荏表示向量而,刀,然后分别求得A5-FB,\FB\,\~FA\,再由平面向量的夹角公式求解.
本题考查了平面向量基本定理的应用,考查了学生的运算能力,属于中档题.
21.【答案】解:(1)证明:・•・BC/mPAD,BCu平面ABC。,
平面PADC平面2BCD=AD,
所以BC〃4D.
(2)证明:因为平面24。,平面48CD,平面PADC平面4BCD=
AD,
因为乙4BC=90°,BC//AD,则B41AD,所以BA1平面PAD,
又因为BAu平面P2B,
所以平面PAB_L平面PAD.
(3)当N为2D中点时,MN〃平面P4B.
证明:取4。的中点N,连接CN,EN,E,N分别为PD,2。的中点,所以EN//PA,ENC平面24B,
PAu平面P4B,所以EN〃平面PAB,
又因为BC=2A“,BC//AD,所以四边形4BCN为平行四边形,
所以CN〃4B,CNC平面PAB,ABu平面P48,所以CN〃平面P2B,CNnNE,所以平面CNE//
平面PAB,又因为MNu平面CNE,所以MN〃平面P4B.
线段4。上存在点N,使得MN〃平面P48.
【解析】(1)由线面平行的性质定理即可证明.
(2)由面面垂直的性质定理证得BA1平面PAD,又因为BAu平面所以平面PAB1平面P2D.
(3)取AD的中点N,连接CMEN,由线面平行的判定定理证明EN〃平面PAB,CN〃平面P4B,
所以平面CN£7/平面248,再由面面平行的性质定理可证得MN〃平面P2B.
本题考查直线与平面的位置关系,涉及直线与平面平行的判断和性质的应用,属于基础题.
22.【答案】解:(1)设4D=2x,DC=x,则BD=-4/一i,
因为cos乙4DB+cosZ-BDC=0,
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