【选修4-1：几何证明选讲】
如图，已知圆上的弧
，过点
的圆的切线
与
的延长线交于
点．
求证：（1）
；
（2）
．
（本小题满分12分）已知两直线
：
和
：
，
（I）若与交于点
，求
的值；
（Ⅱ）若
，试确定需要满足的条件。
（本小题满分15分）已知点
，一动圆过点
且与圆
内切．
（Ⅰ）求动圆圆心的轨迹
的方程；
（Ⅱ）设点
，点
为曲线上任一点，求点
到点距离的最大值
；
（Ⅲ）在
的条件下，设△
的面积为
（
是坐标原点，是曲线上横坐标为
的点），以为边长的正方形的面积为
．若正数
满足
，问是否存在最小值，若存在，请求出此最小值，若不存在，请说明理由．
（本小题满分14分）为研究我校高二年级的男生身高，随机抽取40名男生，实测身高数据（单位：厘米）如下：
171 173 163 169 166 167 168.5 160 170 165
175 169 167 156 165.5 168 170 184 168 174
165 170 174 161 177 175.5 173 164 175 171.5
176 159 172 181 175.5 165 163 173 170.5 171
（I）依据题目提示作出频率分布表；
（Ⅱ）在（I）的条件下画出频率分布直方图并且画出其频率分布折线图；
（Ⅲ）试利用频率分布的直方图估计样本的平均数。
【解】（I）最低身高156cm，最高身高184cm，确定组距为4，作频率分布表如下：
| 身高（cm） |
频数累计 |
频数 |
频率（％） |
 |
|||
 |
（Ⅱ）频率直方图如下：
（本小题满分12分）圆
的圆心在直线
上，经过点
,且与直线
相切,
（I）试求圆
的方程；
（Ⅱ）从点
发出的光线经直线
反射后可以照在圆上，试求发出光线所在直线的斜率取值范围。
（本小题满分12分）如图在边长为1正方体
中，以正方体的三条棱所在直线为轴建立空间直角坐标系
，
（I）若点
在线段
上，且满足
，试写出点的坐标并写出关于纵坐标轴
轴的对称点
的坐标；
（Ⅱ）在线段
上找一点
，使得点到点的距离最小，求出点的坐标。