选修4-4：坐标系与参数方程
已知极坐标系的极点在平面直角坐标系的原点
处，极轴与
轴的正半轴重合，且长度单位相同；曲线
的方程是
，直线
的参数方程为
（
为参数，
），设
， 直线
与曲线
交于 
两点．
（1）当
时，求
的长度；
（2）求
的取值范围．
选修4-1：几何证明选讲
如图，在
中，
，以
为直径的圆
交
于
，过点
作圆
的切线交
于
交圆
于点
．
（1）证明：
是
的中点；
（2）证明：
．
已知函数
，曲线
在
处的切线方程为
．
（1）求
的值；
（2）求函数
在
上的最大值；
（3）证明：当
时，
．
已知直线
被圆
截得的弦长恰与椭圆
的短轴长相等，椭圆
的离心率
．
（1）求椭圆
的方程；
（2）已知过点
的动直线
交椭圆
于
两点，试问：在
轴上是否存在一个定点
，使得无论
如何转动，以
为直径的圆恒过定点
？若存在，求出点
的坐标，若不存在，请说明理由．
2011年，国际数学协会正式宣布，将每年的3月14日设为国际数学节，来源是中国古代数学家祖冲之的圆周率．为庆祝该节日，某校举办的数学嘉年华活动中，设计了如下有奖闯关游戏：参赛选手按第一关、第二关、第三关顺序依次闯关，若闯关成功，分别获得5个、10个、20个学豆的奖励．游戏还规定，当选手闯过一关后，可以选择带走相应的学豆，结束游戏；也可能选择继续闯下一关，若有任何一关没有闯关成功，则全部学豆归零，游戏结束设选手甲能闯过第一关、第二关、第三关的概率分别为
，选手选择继续闯关的概率均为
，且各关之间闯关成功与否互不影响．
（1）求选手甲第一关闯关成功且所得学豆为零的概率；
（2）设该选手所得学豆总数为
，求
的分布列与数学期望．
如图，在三棱锥
中，
为
的中点．
（1）求证：
；
（2）设平面
平面
，
，求二面角
的正弦值．
