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1、
第八節(jié) 曲線與方程
[全盤鞏固]
1.方程(x2-y2-1)=0表示的曲線的大致形狀是(圖中實線部分)( )
解析:選B 原方程等價于或x-y-1=0,前者表示等軸雙曲線x2-y2=1位于直線x-y-1=0下方的部分,后者為直線x-y-1=0,這兩部分合起來即為所求.
2.已知兩定點A(-2,0),B(1,0),如果動點P滿足|PA|=2|PB|,則動點P的軌跡是( )
A.直線 B.圓 C.橢圓 D.雙曲線
解析:選B 設(shè)P(x,y),則=2,整理得x2+y2-4x=0,
2、
又D2+E2-4F=16>0,所以動點P的軌跡是圓.
3.(2014長春模擬)設(shè)圓(x+1)2+y2=25的圓心為C,A(1,0)是圓內(nèi)一定點,Q為圓周上任一點.線段AQ的垂直平分線與CQ的連線交于點M,則M的軌跡方程為( )
A.-=1 B.+=1
C.-=1 D.+=1
解析:
選D ∵M(jìn)為AQ垂直平分線上一點,則|AM|=|MQ|,
∴|MC|+|MA|=|MC|+|MQ|=|CQ|=5,
故M的軌跡為橢圓.∴a=,c=1,則b2=a2-c2=,
∴橢圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為+=1.
4.已知點F,直線l:x=-,點B是l
3、上的動點.若過B作垂直于y軸的直線與線段BF的垂直平分線交于點M,則點M的軌跡是( )
A.雙曲線 B.橢圓 C.圓 D.拋物線
解析:選D 由已知得|MF|=|MB|.由拋物線定義知,點M的軌跡是以F為焦點,l為準(zhǔn)線的拋物線.
5.(2014嘉興模擬)若曲線C1:x2+y2-2x=0與曲線C2:x(y-mx-m)=0有三個不同的公共點
2 / 8
,則實數(shù)m的取值范圍是( )
A.(0,) B.(-,0)∪(0,)
C. D.∪
解析:選D 由x(y-mx-m)=0可知x=0,y=m(x+1),當(dāng)直線y=m(x+1)與圓x2+
4、y2-2x=0相切時,m=,當(dāng)m=0時,只有兩個公共點,因此m∈∪.
6.(2014洛陽模擬)設(shè)過點P(x,y)的直線分別與x軸的正半軸和y軸的正半軸交于A,B兩點,點Q與點P關(guān)于y軸對稱,O為坐標(biāo)原點.若=2 ,且=1,則點P的軌跡方程是( )
A.x2+3y2=1(x>0,y>0)
B.x2-3y2=1(x>0,y>0)
C.3x2-y2=1(x>0,y>0)
D.3x2+y2=1(x>0,y>0)
解析:選A 設(shè)A(a,0),B(0,b),a>0,b>0.由=2,得(x,y-b)=2(a-x,-y),即a=x>0,b=3y>0.點Q(-x,y),故由=1,得(-x,y)(-
5、a,b)=1,即ax+by=1.將a,b代入上式得所求的軌跡方程為x2+3y2=1(x>0,y>0).
7.設(shè)P是圓x2+y2=100上的動點,點A(8,0),線段AP的垂直平分線交半徑OP于M點,則點M的軌跡為________.
解析:
如圖,設(shè)M(x,y),由于l是AP的垂直平分線,于是|AM|=|PM|,又由于10=|OP|=|OM|+|PM|=|OM|+|AM|,即|OM|+|AM|=10,也就是說,動點M到O(0,0)及A(8,0)的距離之和是10,故動點M的軌跡是以O(shè)(0,0),A(8,0)為焦點,中心在(4,0),長半軸長是5的橢圓.
答案:橢圓
8.直線+=1與x
6、,y軸交點的中點的軌跡方程為________________.
解析:設(shè)直線+=1與x,y軸交點為A(a,0),B(0,2-a),A,B中點為M(x,y),則x=,y=1-,消去a,得x+y=1,∵a≠0, a≠2,∴x≠0,x≠1.
答案:x+y=1(x≠0,x≠1)
9.點P是圓C:(x+2)2+y2=4上的動點,定點F(2,0),線段PF的垂直平分線與直線CP的交點為Q,則點Q的軌跡方程是________________.
解析:依題意有|QP|=|QF|,∴||QC|-|QF||=|CP|=2,
又|CF|=4>2,故點Q的軌跡是以C、F為焦點的雙曲線,a=1,c=2
7、,
∴b2=3,所求軌跡方程為x2-=1.
答案:x2-=1
10.(2014北京模擬)在Rt△ABC中,∠CAB=90,AB=2,AC=,一曲線E過點C,動點P在曲線E上運動,且保持|PA|+|PB|的值不變.
(1)建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系,求曲線E的方程;
(2)直線l:y=x+t與曲線E交于M,N兩點,求四邊形MANB的面積的最大值.
解:(1)以AB為x軸,以AB中點為原點O建立直角坐標(biāo)系,
∵|PA|+|PB|=|CA|+|CB|=+ =2,
∴動點P的軌跡為橢圓,且a=,c=1,從而b=1.∴曲線E的方程為+y2=1.
(2)將y=x+t代入+y2=1,得3x2+4tx
8、+2t2-2=0.
設(shè)M(x1,y1),N(x2,y2),∴
由①得0≤t2<3,∴S四邊形MANB=|AB||y1-y2|=|y1-y2|=|x1-x2|= ,
故當(dāng)t=0時,S四邊形MANB取得最大值,最大值為.
11.設(shè)橢圓方程為x2+=1,過點M(0,1)的直線l交橢圓于點A、B,O是坐標(biāo)原點,l上的動點P滿足=(+),點N的坐標(biāo)為.當(dāng)l繞點M旋轉(zhuǎn)時,求:
(1)動點P的軌跡方程;
(2)||的最小值與最大值.
解:(1)直線l過點M(0,1),當(dāng)直線l的斜率存在時,設(shè)其斜率為k,則l的方程為y=kx+1.設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),由題設(shè)可得點A、B的坐標(biāo)(x
9、1,y1)、(x2,y2)是方程組的解.將①代入②并化簡得,(4+k2)x2+2kx-3=0,所以
于是=(+)==.
設(shè)點P的坐標(biāo)為(x,y),則消去參數(shù)k得4x2+y2-y=0.③
當(dāng)直線l的斜率不存在時,AB的中點坐標(biāo)為原點(0,0),也滿足方程③,
所以動點P的軌跡方程為4x2+y2-y=0.
(2)由點P的軌跡方程得x2=,知x2≤,即-≤x≤.
所以||2=2+2=2+-4x2=-32+.
故當(dāng)x=時,||取得最小值,最小值為;
當(dāng)x=-時,||取得最大值,最大值為.
12.(2014麗水模擬)如圖,已知點A(0,1),點P在圓C:x2+(y+1)2=8上,點M在
10、AP上,點N在CP上,且滿足AM=MP,NM⊥AP,設(shè)點N的軌跡為曲線E.
(1)求曲線E的方程;
(2)過原點且斜率為k(k>0)的直線交曲線E于G,F(xiàn)兩點,其中G在第一象限,它在y軸上的射影為點Q,直線FQ交曲線E于另一點H,證明:GH⊥GF.
解:(1)連接NA,由題意知NM為AP的垂直平分線,
∴|NA|=|NP|,
又∵|CN|+|NP|=2,
∴|CN|+|NA|=2>2.
∴動點N的軌跡是以點C(0,-1),A(0,1)為焦點的橢圓,
且長軸長2a=2,焦距2c=2,
∴a=,c=1,b2=1,
∴曲線E的方程為x2+=1.
(2)證明:設(shè)G(x
11、1,kx1),H(x2,y2),
則F(-x1,-kx1),Q(0,kx1),
直線FQ的方程為y=2kx+kx1,
將其代入橢圓E的方程并整理可得
(2+4k2)x2+4k2x1x+k2x-2=0.
依題意可知此方程的兩根為-x1,x2,
于是由韋達(dá)定理可得-x1+x2=-,即x2=.
因為點H在直線FQ上,
所以y2-kx1=2kx2=.
于是GF―→=(-2x1,-2kx1),GH―→=(x2-x1,y2-kx1)=,
則GF―→GH―→==0,所以GH⊥GF.
[沖擊名校]
(2013四川高考)已知橢圓C:+=1(a>b>0)的兩個焦點分別為F1(-1,0
12、),F(xiàn)2
(1,0),且橢圓C經(jīng)過點P.
(1)求橢圓C的離心率;
(2)設(shè)過點A(0,2)的直線l與橢圓C交于M,N兩點,點Q是線段MN上的點,且=+,求點Q的軌跡方程.
解:(1)由橢圓定義知,
2a=|PF1|+|PF2|= + =2,
所以a=.又由已知c=1,
所以橢圓C的離心率e===.
(2)由(1)知,橢圓C的方程為+y2=1.設(shè)點Q的坐標(biāo)為(x,y).
①當(dāng)直線l與x軸垂直時,直線l與橢圓C交于(0,1),(0,-1)兩點,
此時點Q的坐標(biāo)為.
②當(dāng)直線l與x軸不垂直時,設(shè)直線l的方程為y=kx+2.
因為M,N在直線l上,可設(shè)點M,N的坐標(biāo)分
13、別為(x1,kx1+2),(x2,kx2+2),
則|AM|2=(1+k2)x,|AN|2=(1+k2)x.
又|AQ|2=x2+(y-2)2=(1+k2)x2.由=+,得=+,即=+=.①將y=kx+2代入+y2=1中,得
(2k2+1)x2+8kx+6=0.②由Δ=(8k)2-4(2k2+1)6>0,得k2>.
由②可知,x1+x2=,x1x2=,
代入①中并化簡,得x2=.③
因為點Q在直線y=kx+2上,所以k=,代入③中并化簡,得10(y-2)2-3x2=18.
由③及k2>,可知0<x2<,即x∈∪.
又滿足10(y-2)2-3x2=18,故x∈.
由題意,Q(x
14、,y)在橢圓C內(nèi),所以-1≤y≤1,
又由10(y-2)2=18+3x2,有(y-2)2∈,且-1≤y≤1,則y∈.
所以點Q的軌跡方程為10(y-2)2-3x2=18,其中x∈,y∈.
[高頻滾動]
已知圓C:(x-4)2+(y-m)2=16(m∈N*),直線4x-3y-16=0過橢圓E:+=1(a>b>0)的右焦點,且被圓C所截得的弦長為,點A(3,1)在橢圓E上.
(1)求m的值及橢圓E的方程;
(2)設(shè)Q為橢圓E上的一個動點,求的取值范圍.
解:(1)因為直線4x-3y-16=0被圓C所截得的弦長為,
所以圓心C(4,m)到直線4x-3y-16=0的距離為=,即
15、=,解得m=4或m=-4(舍去).
又直線4x-3y-16=0過橢圓E的右焦點,所以橢圓E的右焦點F2的坐標(biāo)為(4,0),則其左焦點F1的坐標(biāo)為(-4,0).
因為橢圓E過A點,所以|AF1|+|AF2|=2a,所以2a=5+=6,
所以a=3,a2=18,b2=2,故橢圓E的方程為+=1.
(2)由(1)知C(4,4),又A(3,1),所以=(1,3),
設(shè)Q(x,y),則=(x-3,y-1),
則=x+3y-6.令x+3y=n,則
消去x得18y2-6ny+n2-18=0.
因為直線x+3y=n與橢圓E有公共點,
所以Δ=(-6n)2-418(n2-18)≥0,解得-6≤n≤6,
故=x+3y-6的取值范圍為[-12,0].
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