函数
的定义域为
．
（本题满分16分）已知在棱长为
的正方体
中，
为棱
的中点，
为正方形
的中心，点
分别在直线
和
上．
（1）若分别为棱，的中点，求直线
与
所成角的余弦值；
（2）若直线与直线垂直相交，求此时线段的长；
（3）在（2）的条件下，求直线与所确定的平面与平面
所成的锐二面角的余弦值．
（本题满分16分）袋中装有黑球和白球共7个，从中任取2个球都是白球的概率为
，现有甲、乙两人从袋中轮流摸取1球，甲先取，乙后取，然后甲再取……，取后不放回，直到两人中有一人取到白球时即终止，每个球在每一次被取出的机会是等可能的，用
表示取球终止所需要的取球次数．
（1）求袋中原有白球的个数；
（2）求随机变量的概率分布；
（3）求甲取到白球的概率．
（本题满分15分）杨辉是中国南宋末年的一位杰出的数学家、数学教育家，杨辉三角是杨辉的一大重要研究成果，它的许多性质与组合数的性质有关，杨辉三角中蕴藏了许多优美的规律．下图是一个11阶杨辉三角：
（1）求第20行中从左到右的第3个数；
（2）若第
行中从左到右第13与第14个数的比为
，求的值；
（3）写出第
行所有数的和，写出阶（包括
阶）杨辉三角中的所有数的和；
（4）在第3斜列中，前5个数依次为1，3，6，10，15；第4斜列中，第5个数为35，我们发现
，事实上，一般地有这样的结论：第
斜列中（从右上到左下）前
个数之和，一定等于第
斜列中第个数．
试用含有，
的数学式子表示上述结论，并证明．
（本题满分15分）甲、乙两人在罚球线投球命中的概率分别为
，且各次投球相互之间没有影响．
（1）甲、乙两人在罚球线各投球一次，求这二次投球中恰好命中一次的概率；
（2）甲、乙两人在罚球线各投球二次，求这四次投球中至少有一次命中的概率．
（本题满分14分）已知直线
的参数方程为
，
曲线
的极坐标方程为
．
（1）将直线的参数方程化为普通方程；以极点为直角坐标系的原点，极轴为
轴正半轴，建立直角坐标系，且在两种坐标系中取相同的长度单位，将曲线的极坐标方程化为直角坐标方程；
（2）若
为直线上任一点，
是曲线上任一点，求
的最小值．
