选修4—4：坐标系与参数方程
在平面直角坐标系中，直线
过点
且倾斜角为
，以坐标原点为极点，
轴的非负半轴为极轴，建立极坐标系，曲线
的极坐标方程为
，直线与曲线相交于
两点；
（1）若
，求直线的倾斜角的取值范围；
（2）求弦
最短时直线的参数方程。
（选修4—2：矩阵与变换）
若矩阵
属于特征值3的一个特征向量为
，求矩阵
的逆矩阵
．
（选修4—1：几何证明选讲）
在
中，已知
是
的平分线，
的外接圆交
于点
．若
，
，求
的长．
（本小题满分16分）设函数
（其中
），且存在无穷数列
，使得函数在其定义域内还可以表示为
．
（1）求
（用
表示）；
（2）当
时，令
，设数列
的前
项和为
，求证：
；
（3）若数列是公差不为零的等差数列，求的通项公式．
（本小题满分16分）设函数
，
．
（1）当
时，函数
与
在
处的切线互相垂直，求
的值；
（2）若函数
在定义域内不单调，求
的取值范围；
（3）是否存在实数
，使得
对任意正实数
恒成立？若存在，求出满足条件的实数；若不存在，请说明理由．
（本小题满分16分）如图，在平面直角坐标系
中，椭圆
的离心率为
，直线
与
轴交于点
，与椭圆
交于
、
两点．当直线垂直于轴且点为椭圆的右焦点时， 弦
的长为
．
（1）求椭圆的方程；
（2）若点的坐标为
，点在第一象限且横坐标为
，连结点与原点
的直线交椭圆于另一点
，求
的面积；
（3）是否存在点，使得
为定值？若存在，请指出点的坐标，并求出该定值；若不存在，请说明理由．