- 圆锥曲线中的探索性问题
- 共76题
设P是圆x2+y2=4上的任意一点,过P作x轴的垂线段PD,D为垂足, M是线段PD上的点,且满足|DM|=m|PD|(0<m<1),当点P在圆上运动时,记M的轨迹为曲线C.
(1)求曲线C的方程;
(2)过曲线C的左焦点F作斜率为的直线l交曲线C于A、B两点,点Q满足
,是否存在实数m,使得点Q在曲线C上,若存在,求出m的值,若不存在,请说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)如图设M(x,y)、P(x0,y0),则由|DM|=m|PD|(0<m<1)得
x= x0,|y|=m| y0|,即
∵,∴
即为曲线C的方程。………6′
(2)设,则
由得:
………8′
设A(x1,y1)、B(x2,y2).
则,
.
∴,………9′
∵
即Q点坐标为,将Q点代入
,得
.
∴存在当时,Q点在曲线C上。………13′
知识点
已知椭圆的左右焦点分别是
,直线
与椭圆
交于两点
且当
时,M是椭圆
的上顶点,且△
的周长为6.
(1)求椭圆 的方程;
(2)设椭圆的左顶点为A,直线
与直线:
分别相交于点
,问当
变化时,以线段
为直径的圆被
轴截得的弦长是否为定值?若是,求出这个定值,若不是,说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)当时,直线的倾斜角为
,
所以:…………3分
解得:,……5分
所以椭圆方程是:;……6分
(2)当时,直线
的方程为:
,此时,M,N点的坐标分别是
,又
点坐标是(-2,0),由图可以得到P,Q两点坐标分别是(4,3),(4,-3),以PQ为直径的圆过右焦点,被
轴截得的弦长为6,猜测当
变化时,以PQ为直径的圆恒过焦点
,被
轴截得的弦长为定值6,……………………8分
证明如下:设点M,N点的坐标分别是,则直线
的方程是:
,
所以点的坐标是
,同理,点
的坐标是
,…………………9分
由方程组得到:
,
所以:,…………………11分
从而:
所以:以为直径的圆一定过右焦点
,被
轴截得的弦长为定值6。……………13分
知识点
如图6,已知点,
是点A关于直线
的对称点,P为
轴上的动点。
(1)求的最小值;
(2)已知抛物线C的顶点为原点O,焦点在轴,且过点B,⊙M的圆心M在抛物线C上运动,且过点A',D,E为⊙M与y轴的两个交点,试探究三角形A'DE的面积是否随圆心M的变化而变化?若没有变化,求出三角形A'DE的面积。
正确答案
见解析。
解析
(1)
设点关于x轴的对称点为A1,则A1的坐标为
于是
当且仅当A、P、B三点共线是取等号,
这时|PA|+|PB|取得最小值
(2)解法一:依题意知点
设抛物线C的方程为
由抛物线C过点B得
即抛物线C的方程为
过点M作y轴的垂线,垂足为G,则点G平分DE,
设圆心为M(m,n),
则
即当M运动时,弦DE的长不随圆心M的变化而变化,
又∵点A'到y轴的距离不变,∴三角形A'DE的面积不随圆心M的变化而变化,
解法二:依题意知点
设抛物线C的方程为
由抛物线C过点B得
即抛物线C的方程为
设圆的圆心为 ∵圆M过点
∴圆的方程为
令得,
∵点在抛物线
上,
设
则
,即
即当M运动时,弦DE的长不随圆心M的变化而变化,
又∵点A'到y轴的距离不变,∴三角形A'DE的面积不随圆心M的变化而变化;
解法三:依题意知点
设抛物线C的方程为
由抛物线C过点B得
即抛物线C的方程为
设圆的圆心为 ∵圆M过点
∴圆的方程为
令得:
∵点在抛物线
上,
设
由求根公式得
即
∴当M运动时,弦长|DE|为定值,
又∵点A'到y轴的距离不变,∴三角形A'DE的面积不随圆心M的变化而变化,
解法四:依题意知点
设抛物线C的方程为
由抛物线C过点B得
即抛物线C的方程为
设圆的圆心为 ∵圆M过点
∴圆的方程为
令得,
设
则,
又∵点在抛物线
上,
∴当M运动时,弦长|DE|为定值,又∵点A'到y轴的距离不变,
∴三角形A'DE的面积不随圆心M的变化而变化,
知识点
已知平面内一动点到椭圆
的右焦点
的距离与到直线
的距离相等。
(1)求动点的轨迹
的方程;
(2)过点(
)作倾斜角为
的直线与曲线
相交于
,
两点,若点
始终在以线段
为直径的圆内,求实数
的取值范围;
(3)过点(
)作直线与曲线
相交于
,
两点,问:是否存在一条垂直于
轴的直线与以线段
为直径的圆始终相切?若存在,求出所有
的值;若不存在,请说明理由﹒
正确答案
见解析
解析
(1)易知椭圆的右焦点坐标为。
由抛物线的定义,知P点的轨迹是以为焦点,直线
为准线的抛物线。
所以,动点P的轨迹C的方程为。 ……………………………………4分
(2)由题意知,直线AB的方程为。
代入,得
。
设,则
。
因为点始终在以线段
为直径的圆内,
为钝角。
又,
,
,
。
即,
。
因此,
。
综上,实数的取值范围是
。
(3)设过点的直线方程为
,代入
,得
,设
,则
,
。
于是。
的中点坐标为
又
。
设存在直线满足条件,则
。
化简,得。
所以,对任意的
恒成立,
所以
解得,
。
所以,当时,存在直线
与以线段
为直径的圆始终相切,…………13分
知识点
已知椭圆的左右焦点分别是
,直线
与椭圆
交于两点
且当
时,M是椭圆
的上顶点,且△
的周长为6.
(1)求椭圆 的方程;
(2)设椭圆的左顶点为A,直线
与直线:
分别相交于点
,问当
变化时,以线段
为直径的圆被
轴截得的弦长是否为定值?若是,求出这个定值,若不是,说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)当时,直线的倾斜角为
,所以:
…………3分
解得:,……5分 所以椭圆方程是:
;……6分
(2)当时,直线
的方程为:
,此时,M,N点的坐标分别是
,又
点坐标是(-2,0),由图可以得到P,Q两点坐标分别是(4,3),(4,-3),以PQ为直径的圆过右焦点,被
轴截得的弦长为6,猜测当
变化时,以PQ为直径的圆恒过焦点
,被
轴截得的弦长为定值6,……………………8分
证明如下:设点M,N点的坐标分别是,则直线
的方程是:
,
所以点的坐标是
,同理,点
的坐标是
,…………………9分
由方程组得到:
,
所以:,…………………11分
从而:
所以:以为直径的圆一定过右焦点
,被
轴截得的弦长为定值6。……………13分
知识点
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