新高考数学二轮复习讲练技巧04 结构不良问题解题策略(5大核心考点)(讲义)(解析版)_第1页
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技巧04结构不良问题解题策略【目录】 1 1 2 13考点一:三角函数与解三角形 13考点二:数列 19考点三:立体几何 24考点四:函数与导数 35考点五:圆锥曲线 42结构不良问题是高考重点考查的内容之一,命题形式多种多样,主要以解答题为主,应适度关注.1、灵活选用条件,“牵手”解题经验对于试题中提供的选择条件,应该逐一分析条件考查的知识内容,并结合自身的知识体系,尽量选择比较有把握的知识内容,纳入自己熟悉的知识体系中.因此,条件的初始判断分析还是比较重要的,良好的开端是成功的一半嘛!2、正确辨析题设,开展合理验证对于条件组合类问题,初始状态更加的不确定,最关键的步骤在于对选项的条件进行组合后验证,应从多个角度,考虑多种可能性的组合,这个分析过程对思维的系统性、灵活性、深刻性和创造性的考查提出了新的要求,所以需要更加细致地完成这个验证过程.3、全面审视信息,“活”学结合“活”用数学必备知识是学科理论的基本内容,是考查学生能力与素养的有效途径和载体,更是今后生活和学习的基础.数学基础知识是数学核心素养的外显表现,是发展数学核心素养的有效载体.“活”的知识才是能力,“活”的能力才是素养.我们在学习中要重视对教材内容的理解与掌握,夯实必备知识,并在此基础上活学活用,提高思维的灵活性,才能更好地应对高考数学中考查的开放性、探究性问题.1.(2023•北京)已知函数,,.(Ⅰ)若,求的值;(Ⅱ)若在,上单调递增,且,再从条件①、条件②、条件③这三个条件中选择一个作为已知,求、的值.条件①:;条件②:;条件③:在,上单调递减.注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.【解析】(Ⅰ)因为函数,所以,又因为,所以.(Ⅱ)若选①:;因为,所以在和时取得最大值1,这与在,上单调递增矛盾,所以、的值不存在.若选②:;因为在,上单调递增,且,所以在时取得最小值,时取得最大值1,所以的最小正周期为,计算,又因为,所以,,解得,;又因为,所以;若选③:在,上单调递减,因为在,上单调递增,且,所以在时取得最小值,时取得最大值1,所以的最小正周期为,所以,又因为,所以,,解得,;又因为,所以.2.(2022•北京)如图,在三棱柱中,侧面为正方形,平面平面,,,分别为,的中点.(Ⅰ)求证:平面;(Ⅱ)再从条件①、条件②这两个条件中选择一个作为已知,求直线与平面所成角的正弦值.条件①:;条件②:.注:如果选择条件①和条件②分别解答,按第一个解答计分.【解析】证明:取中点,连接,,为的中点.,且,四边形是平行四边形,故,平面;平面,平面,是中点,是的点,,平面;平面,平面,又,平面平面,又平面,平面;侧面为正方形,平面平面,平面平面,平面,,又,,若选①:;又,平面,又平面,,又,,,,两两垂直,若选②:平面,,平面,平面,,又,,,,,,又,,,,两两垂直,以为坐标原点,,,为坐标轴建立如图所示的空间直角坐标系,则,0,,,1,,,1,,,2,,,1,,,1,,设平面的一个法向量为,,,则,令,则,,平面的一个法向量为,,,又,2,,设直线与平面所成角为,,.直线与平面所成角的正弦值为.3.(2022•新高考Ⅱ)已知双曲线的右焦点为,渐近线方程为.(1)求的方程;(2)过的直线与的两条渐近线分别交于,两点,点,,,在上,且,.过且斜率为的直线与过且斜率为的直线交于点.从下面①②③中选取两个作为条件,证明另外一个成立.①在上;②;③.注:若选择不同的组合分别解答,则按第一个解答计分.【解析】(1)由题意可得,,解得,,因此的方程为,(2)解法一:设直线的方程为,,将直线的方程代入可得,△,,,,,设点的坐标为,,则,两式相减可得,,,解得,两式相加可得,,,解得,,其中为直线的斜率;若选择①②:设直线的方程为,并设的坐标为,,的坐标为,,则,解得,,同理可得,,,,此时点的坐标满足,解得,,为的中点,即;若选择①③:当直线的斜率不存在时,点即为点,此时不在直线上,矛盾,当直线的斜率存在时,设直线的方程为,并设的坐标为,,的坐标为,,则,解得,,同理可得,,此时,,由于点同时在直线上,故,解得,因此.若选择②③,设直线的方程为,并设的坐标为,,的坐标为,,则,解得,,同理可得,,设的中点,,则,,由于,故在的垂直平分线上,即点在直线上,将该直线联立,解得,,即点恰为中点,故点在直线上.(2)解法二:由已知得直线的斜率存在且不为零,直线的斜率不为零,若选由①②③,或选由②③①:由②成立可知直线的斜率存在且不为0.若选①③②,则为线段的中点,假设的斜率不存在,则由双曲线的对称性可知在轴上,即为焦点,此时由对称性可知、关于轴对称,从而,已知不符.综上,直线的斜率存在且不为0,直线的斜率为,直线的方程为.则条件①在直线上,等价于,两渐近线的方程合并为,联立方程组,消去并化简得:,设,,,,线段中点为,,则.,设,,则条件③等价于,移项并利用平方差公式整理得:,,,,,,由题意知直线的斜率为,直线的斜率为,由,,,直线的斜率,直线,即,代入双曲线的方程为,即中,得,解得的横坐标为,同理,,,,条件②等价于,综上所述:条件①在上等价于,条件②等价于,条件③等价于.选①②③:由①②解得,③成立;选①③②:由①③解得:,,,②成立;选②③①:由②③解得:,,,①成立.4.(2021•甲卷)已知数列的各项均为正数,记为的前项和,从下面①②③中选取两个作为条件,证明另外一个成立.①数列是等差数列;②数列是等差数列;③.注:若选择不同的组合分别解答,则按第一个解答计分.【解析】选择①③为条件,②结论.证明过程如下:由题意可得:,,数列的前项和:,故,据此可得数列是等差数列.选择①②为条件,③结论:设数列的公差为,则:,数列为等差数列,则:,即:,整理可得:,.选择③②为条件,①结论:由题意可得:,,则数列的公差为,通项公式为:,据此可得,当时,,当时上式也成立,故数列的通项公式为:,由,可知数列是等差数列.5.(2021•新高考Ⅱ)已知函数.(Ⅰ)讨论的单调性;(Ⅱ)从下面两个条件中选一个,证明:恰有一个零点.①,;②,.【解析】(Ⅰ),,①当时,当时,,当时,,在上单调递减,在上单调递增,②当时,令,可得或,当时,当或时,,当时,,在,,上单调递增,在,上单调递减,时,且等号不恒成立,在上单调递增,当时,当或时,,当时,,在,,上单调递增,在,上单调递减.综上所述:当时,在上单调递减;在上单调递增;当时,在,和上单调递增;在,上单调递减;当时,在上单调递增;当时,在和,上单调递增;在,上单调递减.(Ⅱ)证明:若选①,由(Ⅰ)知,在上单调递增,,单调递减,,上单调递增.注意到.在上有一个零点;,由得,,,当时,,此时无零点.综上:在上仅有一个零点.另当,时,有,,而,于是,所以在没有零点,当时,,于是,所以在,上存在一个零点,命题得证.若选②,则由(Ⅰ)知:在,上单调递增,在,上单调递减,在上单调递增.,,,,,当时,,此时无零点.当时,单调递增,注意到,取,,,又易证,,在上有唯一零点,即在上有唯一零点.综上:在上有唯一零点.6.(2021•北京)在中,,.(Ⅰ)求;(Ⅱ)在条件①、条件②、条件③这三个条件中选择一个作为已知,使存在且唯一确定,并求边上的中线的长.条件①;条件②的周长为;条件③的面积为.注:如果选择的条件不符合要求,第(Ⅱ)问得0分;如果选择多个符合要求的条件分别解答,按第一个解答计分.【解析】(Ⅰ),由正弦定理可得,即,,当时,,即,不符合题意,舍去,,,即.(Ⅱ)选①,由正弦定理可得,与已知条件矛盾,故不存在,选②周长为,,,,由正弦定理可得,即,,,,即,,,存在且唯一确定,设的中点为,,在中,运用余弦定理,,即,,边上的中线的长度.选③面积为,,,,解得,余弦定理可得,.考点一:三角函数与解三角形【典例1-1】在①;②向量;③

这三个条件中任选一个,补充在下面问题中,并进行求解.问题:在

中,

分别是内角

的对边,已知

为AC

边的中点,若________,求BD

的长度.注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.【解析】若选①因为,由正弦定理得,因为,所以,整理得,因为A,B是三角形内角,所以,即,所以,所以,在中,由余弦定理,所以若选②因为,所以,即,整理得,所以,因为,所以,在中,由正弦定理,得,因为,所以,所以,由勾股定理,又D为斜边AC中点,所以若选③由已知可得,,所以,又,所以,所以,在中,由正弦定理,得,因为,所以,所以,故,在中,由余弦定理,所以

【典例1-2】在①,②,③三个条件中选一个,补充在下面的横线处,然后解答问题.在中,角A,B,C所对的边分别是a,b,c,设的面积为S,已知______.求角C的值;若,点D在边AB上,CD为的平分线,的面积为,求边长a的值.【解析】如选①:由正弦定理得:,,,,整理得:,又,,,,如选②:,,,,如选③:,,,,即,,,,,解得:在中,,…①又…②由①②得:,解得:或舍边长a的值为【变式1-1】设函数若,求的值.已知在区间上单调递增,,再从条件①、条件②、条件③这三个条件中选择一个作为已知,使函数存在,求的值.条件①:;条件②:;条件③:在区间上单调递减.注:如果选择的条件不符合要求,第问得0分;如果选择多个符合要求的条件分别解答,按第一个解答计分.【解析】因为所以,因为,所以因为,所以,所以的最大值为1,最小值为若选条件①:因为的最大值为1,最小值为,所以无解,故条件①不能使函数存在;若选条件②:因为在上单调递增,且,所以,所以,,所以,又因为,所以,所以,所以,因为,所以所以,;若选条件③:因为在上单调递增,在上单调递减,所以在处取得最小值,即以下与条件②相同.【变式1-2】已知函数求函数的单调递增区间;在中,分别是角的对边,,若D为BC上一点,且满足____________,求的面积请从①;②AD为的中线,且;③AD为的角平分线,且这三个条件中任意选一个补充到横线处并作答注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分【解析】,令,,,,函数的单调递增区间为,由题意可得:,即,,,,若选①,由知,,,故,所以,则,故;若选②为的中线,且,在中,,,则有,在中,,在中,,又,则则,又知,故;故;若选③:AD为的角平分线,且由题意知,,即,整理得,又在中,,,则有,故解之得,,故

考点二:数列【典例2-1】已知数列的前n项和为,,求数列的通项公式;令①②③从上面三个条件中任选一个,求数列的前n项和【解析】,,两式相减得,,,,,,,数列是以2为首项,2为公比的等比数列,由可知,若选①,两式相减得:,所以若选②若选③当n为偶数时,当n为奇数时,综上得:

【典例2-2】已知数列的前n项和为,,且证明:数列为等比数列,并求其通项公式;若____________,求数列的前n项和从①;②;③,这三个条件中任选一个补充在上面的横线上并解答问题.【解析】由,得,且,所以当时,,,得,所以当时,,即,又,所以,所以,所以数列是以3为首项,3为公比的等比数列,所以若选①,则,所以,所以,所以若选②,则若选③因为,所以,所以数列是以27为首项,为公比的等比数列,所以

【变式2-1】已知等差数列的前n项和为,是各项均为正数的等比数列,,________,,,是否存在正整数k,使得数列的前k项和,若存在,求出k的最小值;若不存在,说明理由.从①,②,③这三个条件中任选一个,补充到上面问题中并作答.【解析】设等比数列的公比为,则,,于是,即,解得,舍去故若选①:则,,解得,所以,,于是

令,解得,因为k为正整数,所以k的最小值为若选②:则,,解得下同①.若选③:则,,解得于是,,于是,令,得,注意到k为正整数,解得,所以k的最小值为

【变式2-2】设数列的前n项和为,已知,__________.求数列的通项公式;设,数列的前n项和为,证明:从下列两个条件中任选一个作为已知,补充在上面问题的横线中进行求解若两个都选,则按所写的第1个评分:①数列是以为公差的等差数列;②【解析】若选择①数列是以为公差的等差数列,显然其首项为1,故,故;当时,,当时,,满足故的通项公式为;若选择②,即,整理得:,故,即数列是首项为1,公差为的等差数列,与选择①相同,故的通项公式为根据中所求可得:,则,故又,故可得考点三:立体几何【典例3-1】如图,在四棱锥中,侧棱平面BCDE,底面四边形BCDE是矩形,,点P,M分别为棱AE,AC的中点,点F在棱BE上.若,求证:直线平面若,从下面①②两个条件中选取一个作为已知,证明另外一个成立.①平面ADE与平面ABC的交线为直线l,l与直线CF成角的余弦值为②二面角的余弦值为【解析】证明:法一:如图,取AP的中点N,连结BN,MN,因为M,N分别为AC,AP的中点,所以,又平面PCF,PC在平面PCF内,所以直线平面PCF,又因为,,所以,平面PCF,PF在平面PCF内,所以直线平面PCF,,BN、MN在平面BMN内,所以平面平面PCF,又平面BMN,所以平面PCF;法二:以B为坐标原点,,,的方向分别为x轴、y轴、z轴的正方向建立空间直角坐标系则,,,,,,,设平面PCF的法向量为,,即,不妨令得,,,平面PCF,所以平面PCF;若选择①作为已知条件平面ADE与平面ABC的交线为直线l,作出直线l如图,由于,平面ADE,平面ADE,平面ADE,又平面ABC,平面平面,可知,异面直线l与CF成角即为,,所以,,以B为坐标原点,,,的方向分别为x轴、y轴、z轴的正方向建立空间直角坐标系:,,,,,,设平面PCF的法向量为,,即,不妨令,得,平面BCD的一个法向量为,,,由题意知二面角的平面角为锐角,即二面角的余弦值为选择②作为已知条件以B为坐标原点,,,的方向分别为x轴、y轴、z轴为正方向建立空间直角坐标系:设,,,,,,设平面PCF的法向量为,,即,不妨令,得,平面BCD的法向量为,二面角的余弦值为,即,,解得,平面ADE与平面ABC的交线为直线l,作出直线l如图,由于,平面ADE,平面ADE,平面ADE,又平面ABC,平面平面,可知,异面直线l与CF成角即为,

【典例3-2】如图,在四棱锥中,底面ABCD为矩形,平面平面ABCD,,,M,N分别是BC,PD的中点.求证:平面PAB;再从条件①,条件②两个中选择一个作为已知,求平面AMN与平面ABCD夹角的余弦值.条件①:;条件②:注:如果选择条件①和条件②分别解答,按第一个解答计分.【解析】取

AP

中点

E

,连接

EN

BE

,因为

N

PD

中点,所以有

,因为

,所以

,所以四边形

BMNE

为平行四边形,所以

,又因为

平面

PAB

平面

PAB

,所以

平面

PAB

.选择条件①:

因为平面

平面

ABCD

ABCD

为矩形,

,平面

平面

平面

ABCD

,所以

平面

PAD

平面

PAD

,所以

,又因为

,由可知

平面

PAB

,所以

,又因为

平面

PAB

,所以

平面

PAB

平面

PAB

,所以

平面

ABCD

,故

平面

ABCD

,以A为原点,以

AB

AD

AP

分别为

x

轴、

y

轴、

z

轴建立坐标系,则

,则

,设平面

AMN

的法向量

,则

,令

,则

,因为

平面

ABCD

,故

可作为平面

ABCD

的法向量,则平面

AMN

与平面

ABCD

夹角的余弦值

⟨⟩

.选择条件②:

.因为平面

平面

PAD

ABCD

为矩形,

平面

平面

平面

ABCD

,所以

平面

PAD

,而PA在平面PAD中,所以

,又因为

,取

AD

中点为

G

,连接

MG

NG

,则有

,所以

,所以

,则

,所以

平面

ABCD

,故

平面

ABCD

,以A为原点,以

AB

AD

AP

分别为

x

轴、

y

轴、

z

轴建立空间直角坐标系,则

,则

,设平面

AMN

的法向量

,则

,令

,则

,因为

平面

ABCD

,故

可作为平面

ABCD

的法向量,则平面

AMN

与平面

ABCD

夹角的余弦值

.【变式3-1】如图,在三棱柱中,四边形是边长为4的正方形,再从条件①、条件②、条件③中选择两个能解决下面问题的条件作为已知,并作答.条件①条件②条件③平面平面求证:平面求直线BC与平面所成角的正弦值.【解析】选择①②:因为,,,所以又因为,,平面所以平面选择①③:因为,,,所以又因为平面平面,平面平面,平面ABC所以平面由知,因为四边形是正方形,所以如图,以A为原点建立空间直角坐标系,则,,,,,,,设平面的一个法向量,则即令,则,,所以设直线BC与平面所成角为,则所以直线BC与平面所成角的正弦值为【变式3-2】如图在三棱柱中,D为AC的中点,,证明:;若,且满足:______,______待选条件从下面给出的①②③中选择两个填入待选条件,求二面角的正弦值.①三棱柱的体积为;②直线与平面所成的角的正弦值为;③二面角的大小为;注:若选择不同的组合分别解答,则按第一个解答计分.【解析】在三棱柱

中,由题意可得

,又

同时在

中,

平面

,又

平面

平面

ABC方案一:选择①③

平面

ABC

为二面角

的平面角,过点

A

于点

O

,又三棱柱

的体积为

,取

的中点为

E

,连接

ED

,过

E

于点

F

,连接

平面

平面

,所以又

,,,所以,可得

为二面角

的平面角.在中,由等面积性可知,又,,所以,从而由

,则

由于二面角

的平面角与二面角

的平面角互补,故二面角

的正弦值为

方案二:选择①②;过点

A

于点

O

平面

平面

由易得且交于BC,

,又平面ABC,

平面

,故直线

与平面

所成角为

,且

,则

,即

的中点为

E

,连接

ED

,过

E

于点

F

,连接

平面

平面

,又

,由,可得

为二面角

的平面角其中

,则

由于二面角

的平面角与二面角

的平面角互补,故二面角

的正弦值为

方案三:选择②③;

平面

ABC

为二面角

的平面角,即

平面

平面

平面

,故直线

与平面

所成角为

,且

,则

,即

的中点为

E

,连接

ED

,过

E

于点

F

,连接

平面

平面

,又

,由,可得

为二面角

的平面角其中

,则

由于二面角

的平面角与二面角

的平面角互补,故二面角

的正弦值为

考点四:函数与导数【典例4-1】已知函数,求函数的极值;请在下列①②中选择一个作答注意:若选两个分别作答则按选①给分①若恒成立,求实数a的取值范围;②若关于x的方程有两个实根,求实数a的取值范围.【解析】函数

的定义域为

,解得

,当

时,

单调递增;当

时,

单调递减;所以

,无极小值.若选①:由

恒成立,即

恒成立,整理得:

,即

,设函数

,则上式为

,因为

恒成立,所以

单调递增,所以

,即

,令

,则

,当

时,

单调递增

;当

时,

单调递减;所以

处取得极大值,

即为

的最大值,为

,故

,即

.故当

时,

恒成立.若选择②:由关于

x

的方程

有两个实根,得

有两个实根,整理得

,即

,设函数

,则上式为

,因为

恒成立,所以

单调递增,所以

,即

,令

,则

,当

时,

单调递增;当

时,

单调递减;所以

处取得极大值,即为

的最大值,为

,且当时,,时,,要使

有两个根,只需要

,即

,所以

a

的取值范围为

.【典例4-2】已知函数Ⅰ讨论的单调性;Ⅱ从下面两个条件中选一个,证明:有一个零点.①,;②,【解析】Ⅰ,,①当时,当时,,当时,,在上单调递减,在上单调递增,②当时,令,可得或,当时,当或时,,当时,,在,上单调递增,在上单调递减,时,且等号不恒成立,在R上单调递增,当时,当或时,,当时,,在,上单调递增,在上单调递减.综上所述:当时,在上单调递减;在上单调递增;当时,在和上单调递增;在上单调递减;当时,在R上单调递增;当时,在和上单调递增;在上单调递减.Ⅱ证明:若选①,由Ⅰ知,在上单调递增,单调递减,上单调递增.注意到在上有一个零点;,由得,,,当时,,此时无零点.综上:在R上仅有一个零点.若选②,则由Ⅰ知:在上单调递增,在上单调递减,在上单调递增.,,,,,当时,,此时无零点.当时,单调递增,注意到,取,,,又易证,,在上有唯一零点,即在上有唯一零点.综上:在R上有唯一零点.【变式4-1】已知函数讨论的单调性;从下面两个条件中选一个,证明:有一个零点.①;②【解析】由函数的解析式可得:,当时,若,则单调递减,若,则单调递增;当时,若,则单调递增,若,则单调递减,若,则单调递增;当时,在R上单调递增;当时,若,则单调递增,若,则单调递减,若,则单调递增;若选择条件①:由于,故,则,又,由可知函数在区间上单调递增,故函数在区间上有一个零点.,由于,故,结合函数的单调性可知函数在区间上没有零点.综上可得,有一个零点.若选择条件②:由于,故,则,当时,,,而函数在区间上单调递增,故函数在区间上有一个零点.当时,构造函数,则,当时,单调递减,当时,单调递增,注意到,故恒成立,从而有:,此时:,当时,,取,则,即:,而函数在区间上单调递增,故函数在区间上有一个零点.,由于,,故,结合函数的单调性可知函数在区间上没有零点.综上可得,有一个零点.

35.已知函数若函数,讨论的单调性.从下面①②两个问题中任意选择一个证明,若两个都证明,则按第一个证明计分.①若函数,,且,证明:②若函数,证明:【解析】因为,所以,的定义域为,当时,,在上单调递增.当时,若,,单调递减;若,,单调递增.选①因为,所以,的定义域为,且当时,,单调递减;当时,,单调递增.不妨设,则,由,可知,当时,显然成立.当时,,由,且,可知,则,设,,,所以,所以成立.综上所述,选②设,则当时,,单调递减;当时,,单调递增.所以,,因此,当且仅当时,等号成立.设,,则当时,,单调递减;当时,,单调递增.因此,从而,则,因为,所以中的等号不成立,故

考点五:圆锥曲线【典例5-1】已知双曲线的实轴长为,右焦点F到双曲线C的渐近线距离为求双曲线C的方程;点P在第一象限,在直线上,点均在双曲线C上,且轴,M在直线AQ上,三点共线.从下面①②中选取一个作为条件,证明另外一个成立:①Q是AM的中点;②直线AB过定点【解析】由已知可得

,即

,双曲线右焦点为

,结合对称性不妨取一条渐近线为

,即

,则

,即

,故双曲线C的方程为

.联立

,解得

,故

在第一象限,若①作为条件,证明②,设

,由题意可知直线

AB

斜率一定存在,设直线

,由于双曲线渐近线斜率为

,故

,Q

在直线

上,Q是

AM

的中点,则

,则

,因为

三点共线,故有

,联立

,则

,需满足

,则

,故由

,可得

,即

,将

代入可得

,即

,若

,则

,此时直线

过点

,与已知条件不符,故舍去,故只能是

,即直线

AB

过定点

.若②作为条件,证明①,由题意可知直线

AB

斜率一定存在,设直线

,设

,则

,联立

,则

,需满足

,则

,由

得直线

PB

的方程为

,令

得点

,要证Q是

AM

的中点,即证:

,即

,即证

,即

,即

,即证

,而

,故Q是

AM

的中点.【典例5-2】已知双曲线C:,点M为双曲线C右支上一点,A、B为双曲线C的左、右顶点,直线AM与y轴交于点D,点Q在x轴正半轴上,点E在y轴上.若点,,过点Q作BM的垂线l交该双曲线C于S,T两点,求的面积.若点M不与B重合,从下面①②③中选取两个作为条件,证明另外一个成立.①;②;③【解析】因为点,,直线BM的斜率,所以,垂线l的方程为,设点,,联立,得,则,,即,原点O到直线l的距离为,所以,的面积为①②作为条件,③作为结论令点,,由题意得,,,D,M三点共线,,又,点E的坐标为,直线BM的斜率,,设点,直线EQ的斜率,,①③作为条件,②作为结论令点,,由已知点B的坐标为,,,D,M三点共线,,又,点E的坐标为,又,点Q在x轴正半轴上,,,又,,②③作为条件,①作为结论令点,,,不妨设,,D,M三点共线,,且,点Q在

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