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和平面解析幾何的觀點相同，在空間中，空間曲面可以看作是適合某種條件的動點的軌跡．一般來說，在空間直角坐標系O-xyz中，空間曲面的方程是一個三元方程F（x，y，z）=0．
（Ⅰ）在直角坐標系O-xyz中，求到定點M（0，2，-1）的距離為3的動點P的軌跡（球面）方程；
（Ⅱ）如圖，設空間有一定點F到一定平面α的距離為常數p＞0，即|FM|=2，定義曲面C為到定點F與到定平面α的距離相等（|PF|=|PN|）的動點P的軌跡，試建立適當的空間直角坐標系O-xyz，求曲面C的方程；  
（Ⅲ）請類比平面解析幾何中對二次曲線的研究，討論曲面C的幾何性質．并在圖中通過畫出曲面C與各坐標平面的交線（如果存在）或與坐標平面平行的平面的交線（如果必要）表示曲面C的大致圖形．畫交線時，請用虛線表示被曲面C自身遮擋部分．

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（2009•閘北區二模）和平面解析幾何的觀點相同，在空間中，空間曲面可以看作是適合某種條件的動點的軌跡．一般來說，在空間直角坐標系O-xyz中，空間曲面的方程是一個三元方程F（x，y，z）=0．
（Ⅰ）在直角坐標系O-xyz中，求到定點M₀（0，2，-1）的距離為3的動點P的軌跡（球面）方程；
（Ⅱ）如圖，設空間有一定點F到一定平面α的距離為常數p＞0，即|FM|=2，定義曲面C為到定點F與到定平面α的距離相等（|PF|=|PN|）的動點P的軌跡，試建立適當的空間直角坐標系O-xyz，求曲面C的方程；  
（Ⅲ）請類比平面解析幾何中對二次曲線的研究，討論曲面C的幾何性質．并在圖中通過畫出曲面C與各坐標平面的交線（如果存在）或與坐標平面平行的平面的交線（如果必要）表示曲面C的大致圖形．畫交線時，請用虛線表示被曲面C自身遮擋部分．

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一．填空題：

1．；    2．；                 3．       4．2；           5．；

6. ；   7．；  8．3；          9．；     10．．

二．選擇題：11．B ；     12．C；     13．C．

三．解答題：

14．[解]（Ⅰ）方法一（綜合法）設線段的中點為，連接，

則為異面直線OC與所成的角（或其補角）  ………………………………..1分

       由已知，可得，

為直角三角形       ……………………………………………………………….1分

，  ……………………………………………………………….4分

．

所以，異面直線OC與MD所成角的大小．   …………………………..1分

方法二(向量法)

以AB,AD,AO所在直線為軸建立坐標系，

則, ……………………………………………………2分

，， ………………………………………………………………………………..1分

 設異面直線OC與MD所成角為，

．……………………………….. …………………………2分

 OC與MD所成角的大小為．…………………………………………………1分

（Ⅱ）方法一（綜合法）

作于， ……………………………………………………………………………1分

且，平面

平面 ………………………………………………………………………………4分

所以，點到平面的距離 …………………………………………………2分

方法二(向量法)

設平面的一個法向量，

…………………………………………………………………2分

．

……………………………………………………………………………………….2分

設到平面的距離為

則．……………………………………………………………………3分

15．[解]（Ⅰ）設“小明中一等獎”為事件 ，“小輝中一等獎”為事件 ，事件與事件相互獨立，他們倆都中一等獎，則

所以，購買兩張這種彩票都中一等獎的概率為． ………………………………..4分

（Ⅱ）事件的含義是“買這種彩票中獎”，或“買這種彩票中一等獎或中二等獎”…1分

顯然，事件A與事件B互斥，

所以， ………………………………..3分

故購買一張這種彩票能中獎的概率為．……………………………………………………..1分

（Ⅲ）對應不中獎、中二等獎、中一等獎，的分布列如下：

…………………………………………..………………………………………………….3分

購買一張這種彩票的期望收益為損失元．…………………………………………………..3分

16．[解] （Ⅰ）由于恒成立，所以函數的定義域為………………..2分

，

（1）當時，函數，函數的值域為…………………………1分

（2）當時，因為，所以，

，從而，………………………………………………..3分

所以函數的值域為．   ……………………………………………………….1分

（Ⅱ）假設函數是奇函數，則，對于任意的，有成立，

即

當時，函數是奇函數．  …………………………………………………….2分

當時，函數是偶函數．  ………………………………………………..2分

當，且時，函數是非奇非偶函數．  ………………………………….1分

對于任意的，且，

………………………………………..3分

所以，當時，函數是常函數   ………………………………………..1分

當時，函數是遞減函數．   ………………………………………..1分

17．[解]（Ⅰ）由題意，……………………………6分

（Ⅱ）解法1：由且知

，，

，，

因此，可猜測（）     ………………………………………………………4分

將，代入原式左端得

左端

即原式成立，故為數列的通項．……………………………………………………….3分

用數學歸納法證明得3分

解法2：由 ，

令得，且

即，……… ……………………………………………………………..4分

所以

因此，，．．．，

將各式相乘得………………………………………………………………………………3分

（Ⅲ）設上表中每行的公比都為，且．因為，

所以表中第1行至第9行共含有數列的前63項，故在表中第10行第三列，………2分

因此．又，所以． …………………………………..3分

則．…………………………………………2分

18．[解]（Ⅰ）動點的軌跡是以為原點，以3為半徑的球面 ……………………………1分

并設動點的坐標為，動點滿足．

則球面的方程為． …………………………………………………4分

（Ⅱ）設動點，則

所以  ……………………………………………………………5分

整理得曲面的方程：      （*）   …………………………………………2分

若坐標系原點建在平面上的點處，可得曲面的方程：同樣得分．

（Ⅲ）（1）對稱性：由于點關于平面的對稱點、關于平面的對稱點均滿足方程（*），所以曲面關于平面與平面對稱．  …………………2分

又由于點關于軸的對稱點滿足方程（*），所以曲面關于軸對稱．

（2）范圍：由于，所以，，即曲面在平面上方．  ………………2分

（3）頂點：令，得，即坐標原點在曲面上，點是曲面的頂點．  …2分

…………………………2分