- 圆锥曲线与方程
- 共2626题
选修4-4:坐标系与参数方程
在极坐标系中,过点的直线
与极轴的夹角
(1)将的极坐标方程写成
的形式
(2)在极坐标系中,以极点为坐标原点,以极轴为轴的非负半轴建立平面直角坐标系。
若曲线:
(
为参数,
)与
有一个公共点在
轴上,求
的值
正确答案
见解析。
解析
(1)画图可知 ,即
(2)直线的直角坐标为
,与
轴的交点为
,所以
知识点
在直角坐标平面内,将每个点绕原点按逆时针方向旋转的变换
所对应的矩阵为
,将每个点横、纵坐标分别变为原来的
倍的变换
所对应的矩阵为
。
(1)求矩阵的逆矩阵
;
(2)求曲线先在变换
作用下,然后在变换
作用下得到的曲线方程。
正确答案
(1);(2)
解析
(1)在直角坐标平面内,将每个点绕原点按逆时针方向旋转的变换
所对应的矩阵为
.所以由旋转变换得到的公式即可求得矩阵M.再根据逆矩阵求出结论.
(2)将每个点横、纵坐标分别变为原来的倍的变换
所对应的矩阵为
,由于曲线
先在变换
作用下,然后在变换
作用下得到的曲线方程.所以
.所以在曲线
上任取一点,通过NM的变换即可得到结论.
(1),
,
。 4分
(2),
,
代入
中得:
。
故所求的曲线方程为:。 7分
知识点
在直角坐标平面内,以坐标原点为极点,
轴的非负半轴为极轴建立极坐标系,已知曲线
的极坐标方程为
,直线
的参数方程为
(
为参数)。
(1)分别求出曲线和直线
的直角坐标方程;
(2)若点在曲线
上,且
到直线
的距离为1,求满足这样条件的点
的个数。
正确答案
(1),
;(2)3
解析
(1)由曲线的极坐标方程为
,两边分别乘以
,再根据
,即可将极坐标方程转化为直角坐标方程.由直线
的参数方程为
(
为参数),消去参数t可得直角坐标系中的直线方程.
(2)由圆心(2,0)到直线的距离为1.所以恰为圆
半径的
,所以圆
上共有3个点到直线
的距离为1.
(1)由得
,故曲线
的直角坐标方程为:
,即
;由直线
的参数方程消去参数
得
,
即。 4分
(2)因为圆心到到直线
的距离为
,
恰为圆
半径的
,所以圆
上共有3个点到直线
的距离为1。 7分
知识点
选修4-4:坐标系与参数方程
已知曲线C1:(
为参数),曲线C2:
(t为参数)。
(1)指出C1,C2各是什么曲线,并说明C1与C2公共点的个数;
(2)若把C1,C2上各点的纵坐标都压缩为原来的一半,分别得到曲线,写出
的参数方程。
与
公共点的个数和C
公共点的个数是否相同?说明你的理由。
正确答案
见解析。
解析
(1)是圆,
是直线。
的普通方程为
,圆心
,半径
。
的普通方程为
。 ……………2分
因为圆心到直线
的距离为
,
所以与
只有一个公共点。 ……………4分
(2)压缩后的参数方程分别为
:
(
为参数);
:
(t为参数)。
化为普通方程为::
,
:
,……………6分
联立消元得,
其判别式,……………7分
所以压缩后的直线与椭圆
仍然只有一个公共点,和
与
公共点个数相同。
知识点
选修4—2:矩阵与变换
设矩阵。
(1)若,求矩阵M的逆矩阵
;
(2)若曲线C:在矩阵M的作用下变换成曲线
:
,
求的值。
正确答案
见解析。
解析
(1)当时,M的行列式det(M)=-5,故所求的逆矩阵
. …3分
(2)设曲线C上任意一点,它在矩阵M所对应的线性变换作用下得到点
,则
,即
又点在曲线
上,所以
,则
,
即为曲线C的方程,
又已知曲线C的方程为,
比较系数可得,解得
,∴
. …………7分
知识点
选修4—4:极坐标与参数方程
在直角坐标平面内,以坐标原点为极点,
轴的非负半轴为极轴建立极坐标系。已知曲线
的极坐标方程为
,直线
的参数方程为
(
为参数)。
(1)分别求出曲线和直线
的直角坐标方程;
(2)若点在曲线
上,且
到直线
的距离为1,求满足这样条件的点
的个数。
正确答案
见解析。
解析
(1)由得
,故曲线
的直角坐标方程为:
,即
;由直线
的参数方程消去参数
得
,
即,………………………………………………………………4分
(2)因为圆心到到直线
的距离为
,
恰为圆
半径的
,所以圆
上共有3个点到直线
的距离为1,………………………………7分
知识点
已知动点到定点(1,0)的距离比
到定直线
的距离小1.
(1)求点的轨迹曲线
的方程;
(2)大家知道,过圆上任意一点,任意作两条相互垂直的弦
,则弦
必过圆心(定点),受此启发,过曲线
上一点
,任意作两条相互垂直的弦
.
(ⅰ)若点恰好是曲线
的顶点,则弦
是否经过一个定点?若经过定点(设为
),请求出
点的坐标,否则说明理由;
(ⅱ)试探究:若改变曲线的开口,且点
不是曲线
的顶点,(ⅰ)中的结论是否仍然成立?若成立,请给出一个使(ⅰ)中的结论成立的命题,并加以证明,否则说明理由。
正确答案
见解析。
解析
(1)到定点
的距离等于到定直线
的距离
轨迹为抛物线………………………………2分
轨迹方程为………………………………3分
(2)(i)依题意得设, 此时
由 得
,………………………………5分
同理 ………………………………6分
因此方程为
即 ………………………………7分
令 得
………………………………8分
(ii)结论:过抛物线上顶点以外的定点
任作两条相互垂直的弦
,则弦
必过定点。
设点为
上一定点(非原点),则
过作互相垂直的弦
设,
,则
,
,
化简得即
(*)………… 10分
假设过定点
,则有
即化简得
(**)………………12分
比较(*)、(**)得,
过定点
………………13分
(如用其它方法,请对照给分)
知识点
已知圆C1的方程为,定直线l的方程为
,动圆C与圆C1外切,且与直线l相切。
(1)求动圆圆心C的轨迹M的方程;
(2)斜率为k的直线l与轨迹M相切于第一象限的点P,过点P作直线l的垂线恰好经过点A(0,6),并交轨迹M于异于点P的点Q,记为轨迹M与直线PQ围成的封闭图形的面积,求
的值。
正确答案
见解析
解析
解(1)设动圆圆心C的坐标为,动圆半径为R,则
,且
可得 。
由于圆C1在直线l的上方,所以动圆C的圆心C应该在直线l的上方,所以有,从而得
,整理得
,即为动圆圆心C的轨迹M的方程,
(2)如图示,设点P的坐标为,则切线的斜率为
,可得直线PQ的斜率为
,所以直线PQ的方程为
,由于该直线经过点A(0,6),所以有
,得
,因为点P在第一象限,所以
,点P坐标为(4,2),直线PQ的方程为
,
把直线PQ的方程与轨迹M的方程联立得,解得
或4,可得点Q的坐标为
,所以
,
知识点
选修4-2:矩阵与变换
若点在矩阵
对应变换的作用下得到的点为
,(1)求矩阵
的逆矩阵;
(2)求曲线C:x2+y2=1在矩阵N=所对应变换的作用下得到的新的曲线C'的方程。
正确答案
见解析。
解析
法一: ,即
,……………………1分所以
得
……………………3分
即M=
,由
得
. ………………4分
法二:同法一可求得M=
因为
=1
,
. ………4分
(2)
知识点
如图,在圆上任取一点
,过点
作
轴的垂线段
,
为垂足,设
为线段
的中点。
(1)当点在圆
上运动时,求点
的轨迹
的方程;
(2)若圆在点
处的切线与
轴交于点
,试判断直线
与轨迹
的位置关系。
正确答案
(1);(2)相切
解析
(1)由于点在圆
上运动,
为线段
的中点,根据两点坐标的关系,以及点P在圆上,即可得到结论.
(2)由(1)得到轨迹的方程为椭圆方程.切线PE的斜率有两种情况:斜率不存在则可得直线
与轨迹
的位置关系为相切.直线斜率存在则假设点P的坐标,写出切线方程,以及点N的坐标,再写出直线MN的方程.联立椭圆方程,根据判别式的值即可得到结论.
(1)设,则
。
点
在圆
上,
,
即点的轨迹
的方程为
。 4分
(2)解法一:
(i) 当直线的斜率不存在时,直线
的方程为
或
,显然与轨迹
相切;
(2)当直线的斜率存在时,设
的方程为
,
因为直线与圆
相切,所以
,即
。 7分
又直线的斜率等于
,点
的坐标为
。
所以直线的方程为
,即
. 9分
由得
。
,故直线
与轨迹
相切。
综上(i)(2)知,直线与轨迹
相切. 13分
解法二 :设(
),则
。 5分
(i)当时,直线
的方程为
或
,此时,直线
与轨迹
相切;
(2)当时,直线
的方程为
,即
。
令,则
。
,又点
,
所以直线的方程为
,即
。 9分
由得
即
。
,所以,直线
与轨迹
相切。
综上(i)(2)知,直线与轨迹
相切。 13分
知识点
11.已知曲线表示离心率为
的椭圆,则m的值为 .
正确答案
或
解析
分焦点在x轴和y轴上两种情况,
当焦点在x轴上时,,所以
;
当焦点在y轴上时,,所以
.
知识点
13.能够把圆:
的周长和面积同时分为相等的两部分的函数称为圆
的“和谐函数”,①
②
③
④
。
上述函数不是圆的“和谐函数”的是()
正确答案
③
解析
若为和谐函数,则该函数为过原点的奇函数,显然①②④都满足条件,而③不是奇函数,所以不是圆O的和谐函数,所以答案为③。
知识点
3.曲线与坐标轴的交点是( )
正确答案
解析
当时,
,而
,即
,得与
轴的交点为
;
当时,
,而
,即
,得与
轴的交点为
选B
知识点
已知,点B是
轴上的动点,过B作AB的垂线
交
轴于点Q,若
,
。
(1)求点P的轨迹方程;
(2)是否存在定直线,以PM为直径的圆与直线
的相交弦长为定值,若存在,求出定直线方程;若不存在,请说明理由。
正确答案
见解析。
解析
(1)设B(0,t),设Q(m,0),t2=|m|,
m
0,m=-4t2,
Q(-4t2,0),设P(x,y),则
=(x-
,y),
=(-4t2-
,0),2
=(-
,2 t),
+
=2
。
(x-
,y)+ (-4t2-
,0)= (-
,2 t),
x=4t2,y=2 t,
y2=x,此即点P的轨迹方程;
(2)由(1),点P的轨迹方程是y2=x;设P(y2,y),M (4,0) ,则以PM为直径的圆的圆心即PM的中点T(
,
), 以PM为直径的圆与直线x=a的相交弦长:
L=2
=2=2
若a为常数,则对于任意实数y,L为定值的条件是a-=0, 即a=
时,L=
存在定直线x=
,以PM为直径的圆与直线x=
的相交弦长为定值
。
知识点
20.已知动圆与圆
相切,且与圆
相内切,记圆心
的轨迹为曲线
;设
为曲线
上的一个不在
轴上的动点,
为坐标原点,过点
作
的平行线交曲线
于
2两个不同的点。
(1)求曲线的方程;
(2)试探究和
的比值能否为一个常数?若能,求出这个常数,若不能,请说明理由;
(3)记的面积为
,
的面积为
,令
,求
的最大值。
正确答案
见解析。
解析
(1)设圆心的坐标为
,半径为
由于动圆与圆
相切,且与圆
相内切,所以动
圆与圆
只能内切
圆心
的轨迹为以
为焦点的椭圆,其中
,
故圆心的轨迹
:
(2)设,直线
,则直线
由可得:
,
由可得:
和
的比值为一个常数,这个常数为
(3),
的面积
的面积,
到直线
的距离
令,则
(当且仅当
,即
,亦即
时取等号)
当
时,
取最大值
知识点
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