- 动点的轨迹方程
- 共573题
已知动圆P过点F(0,)且与直线y=-
相切.
(Ⅰ)求点P的轨迹C的方程;
(Ⅱ)过点F作一条直线交轨迹C于A,B两点,轨迹C在A,B两点处的切线相交于点N,M为线段AB的中点,求证:MN⊥x轴.
正确答案
(Ⅰ)根据抛物线的定义,
可得动圆圆心P的轨迹C的方程为x2=y(4分)
(Ⅱ)证明:设A(x1,x12),B(x2,x22),∵y=x2,
∴y′=2x,∴AN,BN的斜率分别
为2x1,2x2,故AN的方程为y-x12=2x1(x-x1),
BN的方程为y-x22=2x2(x-x2)(7分)
即,两式相减,得x=
,
∴M,N的横坐标相等,于是MN⊥x轴(10分)
已知动点P(x,y)与两个定点M(-1,0),N(1,0)的连线的斜率之积等于常数λ(λ≠0)
(1)求动点P的轨迹C的方程;
(2)试根据λ的取值情况讨论轨迹C的形状;
(3)当λ=2时,对于平面上的定点E(-,0),F(
,0),试探究轨迹C上是否存在点P,使得∠EPF=120°,若存在,求出点P的坐标;若不存在,说明理由.
正确答案
解、(1)由题设可知;PM,PN的斜率存在且不为0,
则由kPM•kPN=λ得:•
=λ,即x2-
=1 (y≠0).
所以动点P的轨迹C的方程为x2-=1 (y≠0);
(2)讨论如下:
①当λ>0时,轨迹C为中心在原点,焦点在x 轴上的双曲线(除去顶点)
②当-1<λ<0时,轨迹C为中心在原点,焦点在x 轴上的椭圆(除去长轴两个端点)
③当λ=-1时,轨迹C为以原点为圆心,1为半径的圆(除去点(-1,0),(1,0))
④当λ<-1时,轨迹C为中心在原点,焦点在y轴上的椭圆(除去短轴两个端点);
(3)当λ=2时,轨迹C的方程为x2-=1 (y≠0),显然定点E、F为其左右焦点.
假设存在这样的点P,使得∠EPF=120°,记∠EPF=θ,
设PE=m,PF=n,EF=2,
那么在△EPF中:由|m-n|=2,得m2+n2-2mn=4,
(2)2=m2+n2-2mncosθ,
两式联立得:2mn(1-cosθ)=8,所以mn==
=
.
S△EPF=mnsin120°=
×
×
=
再设P(xP,yP)
又因为S△EPF=|EF||yP|=
×2
|yP|=
所以|yP|=故yP=±
代入椭圆的方程可得:xP2-
=1
所以xP=±,所以满足题意的点P有四个,坐标分别为:(
,
),(-
,
),(
,-
),(-
,-
).
已知F1(-1,0),F2(1,0),A(,0),动点P满足3
•
+
•
=0.
(1)求动点P的轨迹方程.
(2)是否存在点P,使PA成为∠F1PF2的平分线?若存在,求出P点坐标;若不存在,请说明理由.
正确答案
(1)设P(x,y),则=(-1-x,-y),
=(1-x,-y),
=(
-x,-y).
∴•
=(-1-x)(
-x)+(-y)2=(x+1)(x-
)2+y2,
•
=(1-x)•(
-x)+(-y)2=(x-1)(x-
)+y2.
∴3[(x+1)(x-)+y2]+(x-1)(x-
)+y2=0.
∴x2+y2=即为P点的轨迹方程.
(2)设存在,则cos∠F1PA=cos∠APF2.
∴=
.
将条件3•
=-
•
代入上式不成立.∴不存在.
已知点A(-2,0),B(2,0),动点P满足:∠APB=2θ,且|PA||PB|sin2θ=2.
(1)求动点P的轨迹Q的方程;
(2)过点B的直线l与轨迹Q交于两点M,N.试问在x轴上是否存在定点C,使得•
为常数.若存在,求出点C的坐标;若不存在,说明理由.
正确答案
(1)△APB中,由余弦定理得:AB|2=|PA|2+|PB|2-2|PA|•|PB|•cos2θ=
|PA|2+|PB|2-2|PA|•|PB|•(1-2sin2θ)=|PA|2+|PB|2-2|PA|•|PB|+4|PA|•|PB|sin2θ
=(|PA|-|PB|)2+8=16,∴||PA|-|PB||=2,故点P的轨迹是以A、B为焦点的双曲线,
且 c=2,a=,∴b=
,故双曲线方程为 x2-y2=2.
(2)假设存在定点C(m,0),使得•
为常数,当直线l斜率存在时,设直线l的方程为 y=k(x-2),
代入双曲线方程得 (1-k2) x2+4k2x-(4k2+2)=0,由题意知 k≠±1.
∴x1+x2=,x1•x2=
.
∵•
=(x1-m)(x2-m)+k2(x1-2 )(x2-2)
=(1+k2)x1•x2-(2k2+m)(x1+x2)+4k2+m2=+ m2+ 2(1-2m) 为常数,与k无关,
∴m=1,此时,•
=-1.
当当直线l斜率不存在时,M(2,2),N (2,-2
),
•
=-1.
综上,存在定点C(1,0),使得•
为常数.
(1)求直线y=x+1被双曲线x2-=1截得的弦长;
(2)求过定点(0,1)的直线被双曲线x2-=1截得的弦中点轨迹方程.
正确答案
(1)由得4x2-(x+1)2-4=0,即3x2-2x-5=0(*)
设方程(*)的解为x1,x2,则有x1+x2=,x1x2=-
得,d=
|x1-x2|=
=
=
(2)方法一:若该直线的斜率不存在时与双曲线无交点,则设直线的方程为y=kx+1,它被双曲线截得的弦为AB对应的中点为P(x,y),
由得(4-k2)x2-2kx-5=0(*)
设方程(*)的解为x1,x2,则△=4k2+20(4-k2)>0,
∴16k2<80,|k|<,且x1+x2=
,x1x2=-
,
∴x=(x1+x2)=
,y=
(y1+y2)=
(x1+x2)+1=
,
即,消去k得4x2-y2+y=0(y<-4或y>0).
方法二:设弦的两个端点坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),弦中点为P(x,y),则
,两式相减得:4(x1+x2)(x1-x2)=(y1+y2)(y1-y2),
∴=
,即
=
,即4x2-y2+y=0(y<-4或y>0).
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