已知函数
与
，其中
是偶函数．
（1）求实数
的值；
（2）求函数
的定义域；
（3）若函数与的图象有且只有一个公共点，求实数
的取值范围．
（本小题满分10分）选修
：几何证明选讲
如图，圆内接四边形
的边
与
的延长线交于点
，点
在
的延长线上．
（Ⅰ）若
，求
的值；
（Ⅱ）若
，证明：
．
（本小题满分12分）已知函数
（其中
），函数
在点
处的切线过点
．
（Ⅰ）求函数的单调区间；
（Ⅱ）若函数与函数
的图像在
有且只有一个交点，求实数
的取值范围．
（本小题满分12分）已知椭圆
的左右焦点分别是
，直线
的方程是
，点
是椭圆
上动点（不在
轴上），过点
作直线
的垂线交直线于点
，当
垂直轴时，点的坐标是
．
（Ⅰ）求椭圆的方程；
（Ⅱ）判断点运动时，直线
与椭圆的公共点个数，并证明你的结论．
（本小题满分12分）如图，已知在直三棱柱
中, 
，
，点D是线段
的中点．
（Ⅰ）求证：
∥平面
；
（Ⅱ）当三棱柱的体积最大时，求直线
与平面所成角
的正弦值．
（本小题满分12分）某校进行教工趣味运动会，其中一项目是投篮比赛，规则是：每位教师投二分球四次，投中三个可以再投三分球一次，投中四个可以再投三分球三次，投中球数小于3则没有机会投三分球，所有参加的老师都可以获得一个小奖品，每投中一个三分球可以再获得一个小奖品。某位教师二分球的命中率是
，三分球的命中率是
．
（Ⅰ）求该教师恰好投中四个球的概率；
（Ⅱ）记该教师获得奖品数为
，求随机变量的分布列和数学期望．