- 动点的轨迹方程
- 共573题
设Q是圆O′:(x+1)2+y2=8上的动点,F是抛物线y2=4x的焦点,线段FQ的垂直平分线l交半径O′Q于点P.
(1)求点P的轨迹C的方程;
(2)斜率为k的直线l过点(0,)且与轨迹C交于不同的两点A,B,记△AB0的面积为S=f(k),若
•
=m(
≤m≤
),求f(k)的最大值和最小值.
正确答案
(1)O′(-1,0),半径R=2,因为线段FQ的垂直平分线l交半径O′Q于点O,连结PF,
所以|PQ|=|PF|,|PO′|+|PQ|=R,故|PO′|+|PF|=2(2
>2=|O′F|),
由椭圆的定义,点P的轨迹是以O′,F为焦点的椭圆,设其方程为+
=1(a>b>0),
则a=,c=1,b2=a2-c2=1.
故点P的轨迹C的方程是+y2=1;
(2)设斜率为k的直线的方程为y=kx+t,其中t=.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则
由,消去y得(2k2+1)x2+4ktx+2t2-2=0.
又△=8k2>0(k≠0),所以x1+x2=-,x1x2=
.
则•
=x1x2+y1y2=x1x2+(kx1+t)(kx2+t)
=(1+k2)x1x2+tk(x1+x2)+t2
=.
故=m.因为
≤m≤
,所以
≤
≤
,
所以≤k2≤2,
由弦长公式得:|AB|=•
=•
.
原点O到直线y=kx+t的距离d==
=1.
所以f(k)=S=|AB|•d=
•
==
.
在[,2]上是k2的增函数,故当k2=
时,f(k)min=
;当k2=2时,f(x)max=
.
已知点(x,y)在椭圆C:+
=1(a>b>0)的第一象限上运动.
(Ⅰ)求点(,xy)的轨迹C1的方程;
(Ⅱ)若把轨迹C1的方程表达式记为y=f(x),且在(0,)内y=f(x)有最大值,试求椭圆C的离心率的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)设点(x0,y0)是轨迹C1上的动点,∴(2分)
∴x0y0=y2,=x2.
∵点(x,y)在椭圆C:+
=1(a>b>0)的第一象限上运动,则x0>0,y0>0.
∴+
=1.
故所求的轨迹C1方程是+
=1(x>0,y>0).(6分)
(Ⅱ)由轨迹C1方程是+
=1(x>0,y>0),得y=
(x>0).
∴f(x)==
≤
=
.
所以,当且仅当=a2x,即x=
时,f(x)有最大值.(10分)
如果在开区间(0,)内y=f(x)有最大值,只有
<
.(12分)
此时,<
⇒
<
,解得
<e<1.
∴椭圆C的离心率的取值范围是(, 1).(14分)
点P是圆C:(x+2)2+y2=4上的动点,定点F(2,0),线段PF的垂直平分线与直线CP的交点为Q,则点Q的轨迹方程是______.
正确答案
由已知,得|QP|=|QF|,所以|QF|-|QC|=|QP|-|QC|=|CP|=2
又|CF|=4,2<4,
根据双曲线的定义,点Q的轨迹是C,F为焦点,以4为实轴长的双曲线,
所以2a=2,2c=4,
所以a=1,c=2,
所以b=,
所以点Q的轨迹方程是x2-=1.
故答案为:x2-=1.
平面内动点P到点F(1,0)的距离等于它到直线x=-1的距离,记点P的轨迹为曲线Γ.
(Ⅰ)求曲线Γ的方程;
(Ⅱ)若点A,B,C是Γ上的不同三点,且满足+
+
=0.证明:△ABC不可能为直角三角形.
正确答案
(Ⅰ)由条件可知,点P到点F(1,0)的距离与到直线x=-1的距离相等,
所以点P的轨迹是以F(1,0)为焦点,x=-1为准线的抛物线,其方程为y2=4x.…(4分)
(Ⅱ)解法一:假设△ABC是直角三角形,不失一般性,设∠A=90°,A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),
则由•
=0,
=(x2-x1,y2-y1),
=(x3-x1,y3-y1),
可得(x2-x1)(x3-x1)+(y2-y1)(y3-y1)=0.…(6分)
因为xi=(i=1,2,3),y1≠y2,y1≠y3,
所以(y1+y2)(y1+y3)+16=0.…(8分)
又因为+
+
=
,所以x1+x2+x3=3,y1+y2+y3=0,
所以y2y3=-16. ①
又y12+y22+y32=4(x1+x2+x3)=12,
所以(-y2-y3)2+y22+y32=12,即y22+y32+y2y3=6. ②…(10分)
由①,②得y22+(-)2-16=6,所以y24-22y22+256=0. ③
因为△=(-22)2-4×256=-540<0.
所以方程③无解,从而△ABC不可能是直角三角形.…(12分)
解法二:设A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),由+
+
=
,
得x1+x2+x3=3,y1+y2+y3=0.…(6分)
由条件的对称性,欲证△ABC不是直角三角形,只需证明∠A≠90°.
(1)当AB⊥x轴时,x1=x2,y1=-y2,从而x3=3-2x1,y3=0,即点C的坐标为(3-2x1,0).
由于点C在y2=4x上,所以3-2x1=0,即x1=,
此时A(,
),B(
,-
),C(0,0),则∠A≠90°.…(8分)
(2)当AB与x轴不垂直时,设直线AB的方程为:x=ty+m(t≠0),代入y2=4x,
整理得:y2-4ty-4m=0,则y1+y2=4t.
若∠A=90°,则直线AC的斜率为-t,同理可得:y1+y3=-.
由y1+y2+y3=0,得y1=4t-,y2=
,y3=-4t.
由x1+x2+x3=3,可得y12+y22+y32=4(x1+x2+x3)=12.
从而(4t-)2+(
)2+(-4t)2=12,
整理得:t2+=
,即8t4-11t2+8=0,①
△=(-11)2-4×8×8=-135<0,所以方程①无解,从而∠A≠90°.…(11分)
综合(1),(2),△ABC不可能是直角三角形.…(12分)
已知动点C(x,y)到点A(-1,0)的距离是它到点B(1,0)的距离的倍.
(Ⅰ) 试求点C的轨迹方程;
(Ⅱ) 试用你探究到的结果求△ABC面积的最大值.
正确答案
(Ⅰ)由题意,CA=CB,即
=
,∴(x-3)2+y2=8….(8分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,轨迹为圆心为(3,0)半径为的圆,而三角形ABC的AB边长为2,现在要使面积最大,即点C的Y坐标的绝对值最大,很容易求出C的Y坐标的绝对值最大为
(即为半径),∴|y|max=2
….(10分)
∴(S△ABC)max=×AB×2
=2
….(15分)
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