(名師導(dǎo)學(xué))2020版高考數(shù)學(xué)總復(fù)習(xí) 第十章 直線與圓、圓錐曲線 第69講 曲線與方程練習(xí) 理(含解析)新人教A版
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1、第69講 曲線與方程 夯實(shí)基礎(chǔ) 【p157】 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.了解方程的曲線與曲線的方程的對(duì)應(yīng)關(guān)系. 2.理解解析幾何的基本思想和利用坐標(biāo)法研究幾何問題的基本方法. 3.能熟練地運(yùn)用直接法、定義法、代數(shù)法、參數(shù)法等方法求曲線的軌跡方程. 【基礎(chǔ)檢測(cè)】 1.對(duì)?k∈R,則方程x2+ky2=1所表示的曲線不可能是( ) A.兩條直線B.圓 C.橢圓或雙曲線D.拋物線 【解析】由k=0,1時(shí)分別表示直線與圓; 及k>0且k≠1時(shí)表示橢圓; k<0時(shí)表示雙曲線, 所以方程x2+ky2=1不可能為拋物線. 【答案】D 2.當(dāng)點(diǎn)P在圓x2+y2=1上變動(dòng)時(shí),它與定點(diǎn)Q(3
2、,0)相連,線段PQ的中點(diǎn)M的軌跡方程是( ) A.(x+3)2+y2=4 B.(x-3)2+y2=1 C.(2x-3)2+4y2=1 D.(2x+3)2+4y2=1 【解析】設(shè)P(x1,y1),Q(3,0),設(shè)PQ的中點(diǎn)M的坐標(biāo)為(x,y), 則有?x1=2x-3,y1=2y, 又點(diǎn)P在圓x2+y2=1上,所以(2x-3)2+(2y)2=1. 即點(diǎn)M的軌跡方程為(2x-3)2+4y2=1. 【答案】C 3.已知圓O1和圓O2的半徑分別為2和4,且|O1O2|=8,若動(dòng)圓M與圓O1內(nèi)切,與圓O2外切,則動(dòng)圓圓心M的軌跡是( ) A.圓B.橢圓 C.雙曲線的一支D.拋
3、物線 【解析】設(shè)動(dòng)圓M的半徑為R,由題意得|MO1|=R-2,|MO2|=R+4, 所以|MO2|-|MO1|=6(常數(shù)),且6<8=|O1O2|, 所以動(dòng)圓圓心M的軌跡是以O(shè)1,O2為焦點(diǎn)的雙曲線的一支. 【答案】C 4.過圓x2+y2=4上一點(diǎn)P作x軸的垂線,垂足為H,則線段PH的中點(diǎn)M的軌跡方程為____________. 【解析】設(shè)點(diǎn)M(x,y),則點(diǎn)P(x,2y). ∵點(diǎn)P(x,2y)在圓x2+y2=4上, ∴x2+4y2=4. ∴線段PH的中點(diǎn)M的軌跡方程為x2+4y2=4. 【答案】x2+4y2=4 5.已知⊙O的方程是x2+y2-2=0,⊙O1的方程是x2
4、+y2-8x+10=0,由動(dòng)點(diǎn)P向⊙O和⊙O1所引的切線長(zhǎng)相等,則動(dòng)點(diǎn)P的軌跡方程是__________. 【解析】設(shè)P(x,y),分別切⊙O、⊙O1于A,B兩點(diǎn). 則|PA|==, |PB|==, 因?yàn)閨PA|=|PB|, 所以=, 化簡(jiǎn)得x=. 【答案】x= 【知識(shí)要點(diǎn)】 1.曲線的方程、方程的曲線的定義 如果曲線上的點(diǎn)與方程f(x,y)=0的實(shí)數(shù)解建立了如下關(guān)系: (1)曲線上的點(diǎn)的坐標(biāo)__都是這個(gè)方程的解__(稱曲線具備了純粹性); (2)以這個(gè)方程的解為坐標(biāo)的點(diǎn)__都在曲線上__(稱曲線具備了完備性). 那么,我們就稱曲線是方程的曲線,方程是曲線的方程.
5、2.直接法求動(dòng)點(diǎn)軌跡方程的步驟 (1)建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo),用有序?qū)崝?shù)對(duì)(x,y)表示曲線上任意一點(diǎn)M的坐標(biāo); (2)寫出適合條件P的點(diǎn)M的集合P={M|P(M)}; (3)用坐標(biāo)表示條件P(M),列出方程f(x,y)=0; (4)化方程f(x,y)=0為最簡(jiǎn)形式; (5)說明方程的解為坐標(biāo)的點(diǎn)都在曲線上. 3.求軌跡方程的常用方法 (1)直接法:題目中的條件有明顯的等量關(guān)系,或者可以利用平面幾何知識(shí)推出等量關(guān)系,列出含動(dòng)點(diǎn)(x,y)的解析式. (2)定義法:分析題設(shè)幾何條件,根據(jù)圓錐曲線的定義,判斷軌跡是何種類型的曲線,直接求出該曲線的方程. (3)代入法:如果軌跡動(dòng)點(diǎn)P(x,y
6、)依賴于另一動(dòng)點(diǎn)Q(a,b),而Q(a,b)又在某已知曲線上,則可先列出關(guān)于x,y,a,b的方程組,利用x,y表示出a,b,把a(bǔ),b代入已知曲線方程便得動(dòng)點(diǎn)P的軌跡方程,這種求軌跡的方法也叫做轉(zhuǎn)移法. (4)參數(shù)法:如果軌跡動(dòng)點(diǎn)P(x,y)的坐標(biāo)之間的關(guān)系不易找到,也沒有相關(guān)點(diǎn)可用時(shí),可先考慮將x,y用一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)來表示,消去參數(shù)得軌跡方程.參數(shù)法中常選角、斜率等為參數(shù). 4.“軌跡”與“軌跡方程”的區(qū)別與聯(lián)系 一般說來,若是求“軌跡方程”,求得方程就可以了;若是求“軌跡”,求得方程還不夠,還應(yīng)指出方程所表示的曲線的類型,“軌跡”與“軌跡方程”是兩個(gè)有相關(guān)性的不同概念. 典例剖析 【
7、p157】 考點(diǎn)1 直接法求軌跡方程 (1)已知△ABC的頂點(diǎn)B(0,0),C(5,0),AB邊上的中線長(zhǎng)|CD|=3,則頂點(diǎn)A的軌跡方程為________. 【解析】設(shè)A(x,y),由題意可知D.又∵|CD|=3, ∴+=9,即(x-10)2+y2=36,由于A,B,C三點(diǎn)不共線,∴點(diǎn)A不能落在x軸上,即y≠0,∴點(diǎn)A的軌跡方程為(x-10)2+y2=36(y≠0). 【答案】(x-10)2+y2=36(y≠0) (2)與y軸相切并與圓C:x2+y2-6x=0也外切的圓的圓心的軌跡方程為________. 【解析】若動(dòng)圓在y軸右側(cè),設(shè)與y軸相切,且與圓x2+y2-6x=0外切的
8、圓的圓心為P(x,y)(x>0),則半徑長(zhǎng)為|x|,因?yàn)閳Ax2+y2-6x=0的圓心為(3,0),所以=|x|+3,則y2=12x(x>0),若動(dòng)圓在y軸左側(cè),則y=0,即圓心的軌跡方程為y2=12x(x>0)或y=0(x<0). 【答案】y2=12x(x>0)或y=0(x<0) 【點(diǎn)評(píng)】直接法求曲線方程的關(guān)鍵點(diǎn)和注意點(diǎn) (1)關(guān)鍵點(diǎn):直接法求曲線方程時(shí)最關(guān)鍵的就是把幾何條件或等量關(guān)系翻譯成代數(shù)方程,要注意翻譯的等價(jià)性,通常將步驟簡(jiǎn)記為建系、設(shè)點(diǎn)、列式、代換、化簡(jiǎn)、證明這幾個(gè)步驟,但最后的證明可以省略. (2)注意點(diǎn):求出曲線的方程后還需注意檢驗(yàn)方程的純粹性和完備性. 考點(diǎn)2 定義法
9、求軌跡方程 (1)已知點(diǎn)F,直線l:x=-,點(diǎn)B是l上的動(dòng)點(diǎn).若過B垂直于y軸的直線與線段BF的垂直平分線交于點(diǎn)M,則點(diǎn)M的軌跡是( ) A.雙曲線B.橢圓C.圓D.拋物線 【解析】由已知:|MF|=|MB|.由拋物線定義知,點(diǎn)M的軌跡是以F為焦點(diǎn),l為準(zhǔn)線的拋物線. 【答案】D (2)已知圓M:(x+1)2+y2=1,圓N:(x-1)2+y2=9,動(dòng)圓P與圓M外切并且與圓N內(nèi)切,圓心P的軌跡為曲線C.求C的方程. 【解析】由已知得圓M的圓心為M(-1,0),半徑r1=1;圓N的圓心為N(1,0),半徑r2=3.設(shè)圓P的圓心為P(x,y),半徑為R.因?yàn)閳AP與圓M外切并且與圓N內(nèi)
10、切, 所以|PM|+|PN|=(R+r1)+(r2-R)=r1+r2=4>2=|MN|. 由橢圓的定義可知,曲線C是以M,N為左、右焦點(diǎn),長(zhǎng)半軸長(zhǎng)為2,短半軸長(zhǎng)為的橢圓(左頂點(diǎn)除外),其方程為+=1(x≠-2). (3)在△ABC中,||=4,△ABC的內(nèi)切圓切BC于D點(diǎn),且||-||=2,求頂點(diǎn)A的軌跡方程. 【解析】以BC的中點(diǎn)為原點(diǎn),中垂線為y軸,建立如圖所 示的坐標(biāo)系,E、F分別為另兩個(gè)切點(diǎn). 則|BE|=|BD|,|CD|=|CF|, |AE|=|AF|,∴|AB|-|AC|=2<4=|BC|, ∴點(diǎn)A的軌跡為以B,C為焦點(diǎn)的雙曲線的右支(y≠0)且a=,c=2,
11、∴b=, ∴軌跡方程為-=1(x>). 【點(diǎn)評(píng)】應(yīng)用定義法求曲線方程的關(guān)鍵在于由已知條件推出關(guān)于動(dòng)點(diǎn)的等量關(guān)系式,由等量關(guān)系結(jié)合曲線定義判斷是何種曲線,再設(shè)出標(biāo)準(zhǔn)方程,用待定系數(shù)法求解. 考點(diǎn)3 代入法求軌跡方程 設(shè)直線x-y=4a與拋物線y2=4ax交于兩點(diǎn)A,B(a為定值),C為拋物線上任意一點(diǎn),求△ABC的重心的軌跡方程. 【解析】設(shè)△ABC的重心為G(x,y), 點(diǎn)C的坐標(biāo)為(x0,y0),A(x1,y1),B(x2,y2). 由方程組: 消去y并整理得:x2-12ax+16a2=0. ∴x1+x2=12a, y1+y2=(x1-4a)+(x2-4a)=(x1+
12、x2)-8a=4a. ∵G(x,y)為△ABC的重心, ∴∴ 又點(diǎn)C(x0,y0)在拋物線上, ∴將點(diǎn)C的坐標(biāo)代入拋物線的方程得: (3y-4a)2=4a(3x-12a),即=(x-4a). 又點(diǎn)C與A,B不重合,∴x0≠(6±2)a, ∴△ABC的重心的軌跡方程為 =(x-4a). 【點(diǎn)評(píng)】“相關(guān)點(diǎn)法”的基本步驟: (1)設(shè)點(diǎn):設(shè)被動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)為(x,y),主動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)為(x1,y1); (2)求關(guān)系式:求出兩個(gè)動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)之間的關(guān)系式 (3)代換:將上述關(guān)系式代入已知曲線方程,便可得到所求動(dòng)點(diǎn)的軌跡方程. 考點(diǎn)4 參數(shù)法求軌跡方程 如圖,在正方形OABC中,O為坐標(biāo)原點(diǎn),
13、點(diǎn)A的坐標(biāo)為(10,0),點(diǎn)C的坐標(biāo)為(0,10),分別將線段OA和AB十等分,分點(diǎn)分別記為A1,A2,…,A9和B1,B2,…,B9,連接OBi,過Ai作x軸的垂線與OBi交于點(diǎn)Pi(i∈N*,1≤i≤9). (1)求證:點(diǎn)Pi(i∈N*,1≤i≤9)都在同一條拋物線上,并求該拋物線E的方程; (2)過點(diǎn)C作直線l與拋物線E交于不同的兩點(diǎn)M,N,若△OCM與△OCN的面積比為4∶1,求直線l的方程. 【解析】法一:(1)依題意,過Ai(i∈N*,1≤i≤9)且與x軸垂直的直線方程為x=i,Bi的坐標(biāo)為(10,i), 所以直線OBi的方程為y=x. 設(shè)Pi的坐標(biāo)為(x,y),由
14、 得y=x2,即x2=10y. 所以點(diǎn)Pi(i∈N*,1≤i≤9)都在同一條拋物線上,且拋物線E的方程為x2=10y. (2)依題意知,直線l的斜率存在, 設(shè)直線l的方程為y=kx+10. 由得x2-10kx-100=0, 此時(shí)Δ=100k2+400>0,直線l與拋物線E恒有兩個(gè)不同的交點(diǎn)M,N. 設(shè)M(x1,y1),N(x2,y2),則 因?yàn)镾△OCM∶S△OCN=4∶1,所以S△OCM=4S△OCN, 所以|x1|=4|x2|. 又x1·x2<0,所以x1=-4x2,③ 把③代入①和②,得 解得k=±. 所以直線l的方程為y=±x+10,即3x-2y+20=0或3x
15、+2y-20=0. 法二:(1)點(diǎn)Pi(i∈N*,1≤i≤9)都在拋物線E:x2=10y上. 證明如下:過Ai(i∈N*,1≤i≤9)且與x軸垂直的直線方程為x=i,Bi的坐標(biāo)為(10,i), 所以直線OBi的方程為y=x. 由解得Pi的坐標(biāo)為, 因?yàn)辄c(diǎn)Pi的坐標(biāo)都滿足方程x2=10y, 所以點(diǎn)Pi(i∈N*,1≤i≤9)都在同一條拋物線上,且拋物線E的方程為x2=10y. (2)同法一. 【點(diǎn)評(píng)】參數(shù)法求軌跡方程的步驟: (1)選取參數(shù)k,用k表示動(dòng)點(diǎn)M的坐標(biāo). (2)得出動(dòng)點(diǎn)M的參數(shù)方程 (3)消去參數(shù)k,得M的軌跡方程. (4)由k的范圍確定x,y的范圍. 方法
16、總結(jié) 【p158】 1.求曲線的方程是解析幾何主要研究的兩類問題之一.要注意求軌跡與求軌跡方程的區(qū)別,求軌跡不僅要求方程,而且還需說明所求軌跡是什么樣的圖形,即圖形的形狀、位置. 2.求軌跡應(yīng)注意的問題. (1)直接法是求軌跡方程的基本方法;定義法求軌跡的關(guān)鍵是緊扣解析幾何中有關(guān)曲線的定義,靈活應(yīng)用定義;用代入法即相關(guān)點(diǎn)法求軌跡的關(guān)鍵是尋求關(guān)系式:x0=f(x,y),y0=g(x,y),然后代入已知曲線.而求對(duì)稱曲線(軸對(duì)稱、中心對(duì)稱等)方程實(shí)質(zhì)上也是用代入法(相關(guān)點(diǎn)法)解題. (2)無論用哪種方法求軌跡方程,都應(yīng)注意軌跡方程的完備性和純粹性.求出的軌跡方程中若有的解不符合軌跡條件,
17、從而使軌跡圖形上有不符合軌跡條件的點(diǎn)存在,則該方程及其曲線不滿足純粹性;求出的軌跡方程所表示的曲線若不是所有適合條件的點(diǎn)的集合,即曲線之外還有適合條件的點(diǎn)存在,則該方程及其曲線不滿足完備性.求解軌跡問題時(shí)要避免軌跡方程不滿足純粹性和完備性的錯(cuò)誤. (3)用幾何法求軌跡,常能減少大量的計(jì)算,事半功倍.挖掘圖形的幾何屬性,建立適當(dāng)?shù)牡攘筷P(guān)系,然后聯(lián)系有關(guān)的定義,發(fā)展有用的條件,從而簡(jiǎn)化計(jì)算,這是解題的關(guān)鍵. 走進(jìn)高考 【p158】 1.(2017·全國(guó)卷Ⅱ)設(shè)O為坐標(biāo)原點(diǎn),動(dòng)點(diǎn)M在橢圓C:+y2=1上,過M作x軸的垂線,垂足為N,點(diǎn)P滿足=. (1)求點(diǎn)P的軌跡方程. (2)設(shè)點(diǎn)Q在直
18、線x=-3上,且·=1.證明:過點(diǎn)P且垂直于OQ的直線l過C的左焦點(diǎn)F. 【解析】(1)設(shè)P(x,y),M(x0,y0),則N(x0,0),=(x-x0,y),=(0,y0). 由=得x0=x,y0=y(tǒng). 因?yàn)镸(x0,y0)在C上,所以+=1. 因此點(diǎn)P的軌跡方程為x2+y2=2. (2)由題意知F(-1,0).設(shè)Q(-3,t),P(m,n),則 =(-3,t),=(-1-m,-n),·=3+3m-tn, =(m,n),=(-3-m,t-n). 由·=1得-3m-m2+tn-n2=1,又由(1)知m2+n2=2,故3+3m-tn=0. 所以·=0,即⊥.又過點(diǎn)P存在唯一直線
19、垂直于OQ,所以過點(diǎn)P且垂直于OQ的直線l過C的左焦點(diǎn)F. 考點(diǎn)集訓(xùn) 【p268】 A組題 1.已知橢圓+=1(n>0)與雙曲線-=1(m>0)有相同的焦點(diǎn),則動(dòng)點(diǎn)P(n,m)的軌跡是( ) A.橢圓的一部分B.雙曲線的一部分 C.拋物線的一部分D.圓的一部分 【解析】∵橢圓+=1與雙曲線-=1有相同的焦點(diǎn),∴9-n2=4+m2,即m2+n2=5(0<n<3)這是圓的一部分. 【答案】D 2.已知圓O:x2+y2=1,P是圓O上任意一點(diǎn),過點(diǎn)P向x軸作垂線,垂足為P′,點(diǎn)Q在線段PP′上,且=2,則點(diǎn)Q的軌跡方程是( ) A.9x2+y2=1B.x2+=1 C.x2+
20、9y2=1D.x2+=1 【解析】設(shè)點(diǎn)P(x,y),P′(x,0),Q(x0,y0),根據(jù)=2,因?yàn)槿c(diǎn)在同一條豎直的線上,故得到y(tǒng)=3y0,x=x0,P是圓O上任意一點(diǎn),將點(diǎn)坐標(biāo)代入得到x+9y=1. 【答案】C 3.已知點(diǎn)P是直線2x-y+3=0上的一個(gè)動(dòng)點(diǎn),定點(diǎn)M(-1,2),Q是線段PM延長(zhǎng)線上的一點(diǎn),且|PM|=|MQ|,則Q點(diǎn)的軌跡方程是( ) A.2x+y+1=0B.2x-y-5=0 C.2x-y-1=0D.2x-y+5=0 【解析】由題意知,M為PQ中點(diǎn),設(shè)Q(x,y),則P為(-2-x,4-y),代入2x-y+3=0,得2x-y+5=0. 【答案】D 4.若
21、動(dòng)點(diǎn)P(x,y)與兩定點(diǎn)M(-a,0),N(a,0)的連線的斜率之積為常數(shù)k(ka≠0),則點(diǎn)P的軌跡一定不可能是( ) A.除M,N兩點(diǎn)外的圓 B.除M,N兩點(diǎn)外的橢圓 C.除M,N兩點(diǎn)外的雙曲線 D.除M,N兩點(diǎn)外的拋物線 【解析】因?yàn)閯?dòng)點(diǎn)P(x,y)與兩定點(diǎn)M(-a,0),N(a,0)的連線的斜率之積為常數(shù)k, 所以·=k,整理得y2-kx2=-ka2, 當(dāng)k>0時(shí),方程的軌跡為雙曲線; 當(dāng)k<0,且k≠-1時(shí),方程的軌跡為橢圓; 當(dāng)k=-1時(shí),點(diǎn)P的軌跡為圓, ∴拋物線的標(biāo)準(zhǔn)方程中,x或y的指數(shù)必有一個(gè)是1, 故P點(diǎn)的軌跡一定不可能是拋物線. 【答案】D 5
22、.已知圓的方程為x2+y2=4,若拋物線過點(diǎn)A(-1,0)、B(1,0)且以圓的切線為準(zhǔn)線,則拋物線的焦點(diǎn)軌跡方程是________. 【解析】設(shè)拋物線焦點(diǎn)為F,過A、B、O作準(zhǔn)線的垂線AA1、BB1、OO1,則|AA1|+|BB1|=2|OO1|=4,由拋物線定義得|AA1|+|BB1|=|FA|+|FB|,∴|FA|+|FB|=4,故F點(diǎn)的軌跡是以A、B為焦點(diǎn),長(zhǎng)軸長(zhǎng)為4的橢圓(去掉長(zhǎng)軸兩端點(diǎn)). 【答案】+=1(y≠0) 6.如圖,點(diǎn)F(a,0)(a>0),點(diǎn)P在y軸上運(yùn)動(dòng),M在x軸上運(yùn)動(dòng),N為動(dòng)點(diǎn),且·=0,+=0,則點(diǎn)N的軌跡方程為________. 【解析】由題意,知P
23、M⊥PF且P為線段MN的中點(diǎn),連接FN,延長(zhǎng)FP至點(diǎn)Q使P恰為QF之中點(diǎn);連接QM,QN,則四邊形FNQM為菱形,且點(diǎn)Q恒在直線l:x=-a上,故點(diǎn)N的軌跡是以點(diǎn)F為焦點(diǎn),直線l為準(zhǔn)線的拋物線,其方程為:y2=4ax. 【答案】y2=4ax 7.已知點(diǎn)P(2,2),圓C:x2+y2-8y=0,過點(diǎn)P的動(dòng)直線l與圓C交于A,B兩點(diǎn),線段AB的中點(diǎn)為M,O為坐標(biāo)原點(diǎn). (1)求M的軌跡方程; (2)當(dāng)|OP|=|OM|時(shí),求l的方程. 【解析】(1)圓C的方程可化為x2+(y-4)2=16, 所以圓心為C(0,4),半徑為4. 設(shè)M(x,y),則=(x,y-4),=(2-x,2-y)
24、.
由題設(shè)知·=0,故x(2-x)+(y-4)(2-y)=0,即(x-1)2+(y-3)2=2.
由于點(diǎn)P在圓C的內(nèi)部,所以M的軌跡方程是(x-1)2+(y-3)2=2.
(2)由(1)可知M的軌跡是以點(diǎn)N(1,3)為圓心,為半徑的圓.
由于|OP|=|OM|,故O在線段PM的垂直平分線上,又P在圓N上,從而ON⊥PM.
因?yàn)镺N的斜率為3,所以l的斜率為-,故l的方程為x+3y-8=0.
8.如圖,動(dòng)圓C1:x2+y2=t2,1 25、橢圓C2:+y2=1,知A1(-3,0),A2(3,0).
設(shè)點(diǎn)A的坐標(biāo)為(x0,y0),由曲線的對(duì)稱性,
得B(x0,-y0),
設(shè)點(diǎn)M的坐標(biāo)為(x,y),
直線AA1的方程為y=(x+3).①
直線A2B的方程為y=(x-3).②
由①②得y2=(x2-9).③
又點(diǎn)A(x0,y0)在橢圓C2上,故y=1-.④
將④代入③得-y2=1(x<-3,y<0).
因此點(diǎn)M的軌跡方程為-y2=1(x<-3,y<0).
B組題
1.已知二面角α-l-β的平面角為θ,點(diǎn)P在二面角內(nèi),PA⊥α,PB⊥β,A,B為垂足,且PA=4,PB=5,設(shè)A,B到棱l的距離分別為x,y,當(dāng)θ變化 26、時(shí),點(diǎn)(x,y)的軌跡方程是( )
A.x2-y2=9(x≥0)
B.x2-y2=9(x≥0,y≥0)
C.y2-x2=9(y≥0)
D.y2-x2=9(x≥0,y≥0)
【解析】實(shí)際上就是求x,y所滿足的一個(gè)等式,設(shè)平面PAB與二面角的棱的交點(diǎn)是C,則AC=x,BC=y(tǒng),在兩個(gè)直角三角形Rt△PAC,Rt△PBC中其斜邊相等,根據(jù)勾股定理即可得到x,y所滿足的關(guān)系式.如圖,x2+42=y(tǒng)2+52,即x2-y2=9(x≥0,y≥0).
【答案】B
2.如圖,已知橢圓+=1的左、右頂點(diǎn)分別為A,B,C為圓x2+y2=4上非x軸上的一動(dòng)點(diǎn),線段CA,CB與橢圓分別交于點(diǎn)D,E, 27、線段EA與DB相交于點(diǎn)F.
(1)當(dāng)點(diǎn)C在y軸的正半軸上時(shí),求△ADF與△BEF的面積和;
(2)求證:直線AF與BF的斜率之積為定值,并求點(diǎn)F的軌跡方程.
【解析】(1)當(dāng)C在y軸上時(shí),C(0,2),直線AC的方程為y=x+2,
由消去x得3y2-4y=0,得D,
同理得E,
∴直線BD的方程:y=(x-2),∴F(0,1),
∴S△ADF=S△ABD-S△ABF=·4·-·4·1=,
由對(duì)稱性知:∴S△ADF+S△BEF=2S△ADF=.
(2)設(shè)D(x1,y1),E(x2,y2),F(xiàn)(x,y),+=1?y=,
∴kADkBD=·==-,
同理∴kEAkEB=-, 28、
而kACkBC=-1,∴kFAkFB==-為定值.
即·=-?+y2=1.
點(diǎn)F的軌跡方程為+y2=1(y≠0).
3.已知常數(shù)m>0,向量a=(0,1),b=(m,0),經(jīng)過點(diǎn)A(m,0),以λa+b為方向向量的直線與經(jīng)過點(diǎn)B(-m,0),以λb-4a為方向向量的直線交于點(diǎn)P,其中λ∈R.
(1)求點(diǎn)P的軌跡方程,并指出軌跡E.
(2)若點(diǎn)C(1,0),當(dāng)m=2時(shí),M為軌跡E上任意一點(diǎn),求|MC|的最小值.
【解析】(1)由題意得λa+b=(m,λ),
∴直線AP的方程為y=-(x-m),①
又λb-4a=(λm,-4),
∴直線BP的方程為y=(x+m),②
由①, 29、②消去參數(shù)λ,得y2=-(x2-m2),
整理得+=1,
故點(diǎn)P的軌跡方程為+=1(m>0).
當(dāng)m=2時(shí),軌跡E是以(0,0)為圓心、半徑為2的圓;
當(dāng)m>2時(shí),軌跡E是以(±,0)為焦點(diǎn)、長(zhǎng)軸長(zhǎng)為2m的橢圓;
當(dāng)0 30、不重合,l交圓A于C,D兩點(diǎn),過B作AC的平行線交AD于點(diǎn)E.
(1)證明+為定值,并寫出點(diǎn)E的軌跡方程;
(2)設(shè)點(diǎn)E的軌跡為曲線C1,直線l交C1于M,N兩點(diǎn),過B且與l垂直的直線與圓A交于P,Q兩點(diǎn),求四邊形MPNQ面積的取值范圍.
【解析】(1)因?yàn)閨AD|=|AC|,EB∥AC,故∠EBD=∠ACD=∠ADC,
所以|EB|=|ED|,故|EA|+|EB|=|EA|+|ED|=|AD|.
又圓A的標(biāo)準(zhǔn)方程為(x+1)2+y2=16,從而|AD|=4,
所以|EA|+|EB|=4.
由題設(shè)得A(-1,0),B(1,0),|AB|=2,由橢圓定義可得點(diǎn)E的軌跡方程為+=1( 31、y≠0).
(2)當(dāng)l與x軸不垂直時(shí),設(shè)l的方程為y=k(x-1)(k≠0),M(x1,y1),N(x2,y2).
由得(4k2+3)x2-8k2x+4k2-12=0.
則x1+x2=,x1x2=.
所以|MN|=|x1-x2|=.
過點(diǎn)B(1,0)且與l垂直的直線m:y=-(x-1),A到m的距離為,
所以|PQ|=2=4.
故四邊形MPNQ的面積
S=|MN||PQ|=12.
可得當(dāng)l與x軸不垂直時(shí),四邊形MPNQ面積的取值范圍是[12,8).
當(dāng)l與x軸垂直時(shí),其方程為x=1,|MN|=3,|PQ|=8,四邊形MPNQ的面積為12.
綜上,四邊形MPNQ面積的取值范圍是[12,8).
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