- 抛物线的标准方程及图象
- 共391题
已知圆的方程为
+(y﹣2)2=1,定直线l的方程为y=﹣1.动圆C与圆
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m与轨迹M相切于第一象限的点P,过点P作直线m的垂线恰好经过点A(0,6),并交轨迹M与另一点Q,记S为轨迹M与直线PQ围成的封闭图形的面积,求S的值.
正确答案
解:(1)设动圆圆心C的坐标为(x,y),
依题意知点C到(0,2)点的距离与到直线y=﹣2的距离相等,
由抛物线的定义知,动点的C的轨迹方程为=8y.
(2)设点P的坐标为,则以P点为切点的斜率为
,
∴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6﹣=﹣4,得
.
∵点P在第一象限,所以x0=4,点P坐标为(4,2),
直线PQ的方程为x+y﹣6=0,
联立.解得x=﹣12或4,
∴点Q坐标为(﹣12,18),
∴
=(﹣)|
=(﹣8+24﹣)﹣(﹣72﹣72+72)
=.
已知平面内一动点 P到定点F(0,)的距离等于它到定直线y=-
的距离,又已知点 O(0,0),M(0,1).
(1)求动点 P的轨迹C的方程;
(2)当点 P(x0,y0)(x0≠0)在(1)中的轨迹C上运动时,以 M P为直径作圆,求该圆截直线y=所得的弦长;
(3)当点 P(x0,y0)(x0≠0)在(1)中的轨迹C上运动时,过点 P作x轴的垂线交x轴于点 A,过点 P作(1)中的轨迹C的切线l交x轴于点 B,问:是否总有 P B平分∠A PF?如果有,请给予证明;如果没有,请举出反例.
正确答案
(1)根据题意,动点 P是以F(0,)为焦点以y=-
为准线的抛物线,
所以p=1开口向上,
所以动点 P的轨迹C的方程为x2=2y
(2)以 M P为直径的圆的圆心(,
),|MP|=
=
=
所以圆的半径r=,圆心到直线y=
的距离d=|
-
|=|
y0|,
故截得的弦长l=2=2
1
4
y02+
1
4
-
1
4
y02
=1
(3)总有 P B平分∠A PF.
证明:因为y=
所以,y′=x,kl|x=x0=x0.
所以切线l的方程为y=x0x-,
令y=0得x=,
所以B(,0)
所以B到PA的距离为d1=|x0-|=
下面求直线PF的方程,
因为F(0,)
所以直线PF的方程为y-=
(x-0)整理得(x02-1)x-2x0y+x0=0
所以点B到直线PF的距离d2==
=d1
所以 PB平分∠APF.
某地政府为科技兴市,欲在如图所示的矩形ABCD的非农业用地中规划出一个高科技工业园区(如图中阴影部分),形状为直角梯形QPRE(线段EQ和RP为两个底边),已知AB=2km,BC=6km,AE=BF=4km其中曲线段AF是以A为顶点、AD为对称轴的抛物线的一部分.分别以直线AB,AD为x轴和y轴建立平面直角坐标系.
(1)求曲线段AF所在抛物线的方程;
(2)设点P的横坐标为x,高科技工业园区的面积为S.试求S关于x的函数表达式,并求出工业园区面积S的最大值.
正确答案
解:(1)设抛物线方程:y=ax2(a>0),
由F(2,4)代入得a=1,
所以抛物线方程为y=x2(2)设P(x,x2),Q(0,x2)
直线CE方程:y=x+4,
所以R(x,x+4)PQ=x,QE=4﹣x2,PR=x+4﹣x2面积,
定义域:x∈(0,2),
求导S'=﹣3x2+x+4=﹣(3x﹣4)(x+1),
又x∈(0,2),
由S'=0得:
S'先正后负,S先增后减,
所以,时,
S取最大值.
已知点P(1,3),圆C:(x-m)2+y2=过点A(1,-
),F点为抛物线y2=2px(p>0)的焦点,直线PF与圆相切.
(1)求m的值与抛物线的方程;
(2)设点B(2,5),点 Q为抛物线上的一个动点,求•
的取值范围.
正确答案
(1)点A代入圆C方程,得(1-m)2+(-)2=
,解之得m=1.
∴圆C方程为:(x-1)2+y2=.
①当直线PF的斜率不存在时,不合题意.
②当直线PF的斜率存在时,设为k,则PF:y=k(x-1)+3,即kx-y-k+3=0.
∵直线PF与圆C相切,∴C到PF的距离为=
,解之得k=1或-1.
当k=1时,直线PF与x轴的交点横坐标为-2,不合题意舍去;
当k=-1时,直线PF与x轴的交点横坐标为4,
∴=4,可得抛物线方程为y2=16x
(2)∵P(1,3),B(2,5),∴=(-1,-2),
设Q(x,y),得=(x-2,y-5)
∴•
=-(x-2)+(-2)(y-5)=-x-2y+12.
=-y2-2y+12=-
(y+16)2+28
∵y∈R,得y=-16时•
的最大值等于28
因此,•
的取值范围为(-∞,28].
过抛物线E:x2=2py(p>0)的焦点F作斜率率分别为k1,k2的两条不同直线l1,l2,且k1+k2=2.l1与E交于点A,B,l2与E交于C,D,以AB,CD为直径的圆M,圆N(M,N为圆心)的公共弦所在直线记为l.
(I)若k1>0,k2>0,证明:•
<2p2;
(II)若点M到直线l的距离的最小值为,求抛物线E的方程.
正确答案
(I) 由题意,抛物线E的焦点为F(0,),直线l1的方程为y=k1x+
.
由,得x2-2pk1x-p2=0.
设A,B两点的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),则x1,x2是上述方程的两个实数根.
从而x1+x2=2pk1,y1+y2=k1(x1+x2)+p=2pk12+p.
所以点M的坐标为(pk1,pk12+),
=(pk1,pk12).
同理可得点N的坐标为(pk2,pk22+),
=(pk2,pk22).
于是•
=p2(k1k2+k12k22).
由题设k1+k2=2,k1>0,k2>0,k1≠k2,所以0<k1k2<()2=1.
故•
<p2(1+12)=2p2.
(Ⅱ)由抛物线的定义得|FA|=y1+,|FB|=y2+
,
所以|AB|=y1+y2+p=2pk12+2p,从而圆M的半径r1=pk12+p.
故圆M的方程为(x-pk1)2+(y-pk12-)2=(pk12+p)2,
化简得x2+y2-2pk1x-p(2k12+1)y-p2=0.
同理可得圆N的方程为x2+y2-2pk2x-p(2k22+1)y-p2=0
于是圆M,圆N的公共弦所在的直线l的方程为(k2-k1)x+(k22-k12)y=0.
又k2-k1≠0,k1+k2=2,则l的方程为x+2y=0.
因为p>0,所以点M到直线l的距离为
d==
=
.
故当k1=-时,d取最小值
.由题设
=
,解得p=8.
故所求抛物线E的方程为x2=16y.
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