- 动点的轨迹方程
- 共573题
已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,E,F,G分别是AB,BC,B1C1的中点.下列命题正确的是______(写出所有正确命题的编号).
①以正方体的顶点为顶点的三棱锥的四个面最多只有三个面是直角三角形;
②P在直线FG上运动时,AP⊥DE;
③Q在直线BC1上运动时,三棱锥A-D1QC的体积不变;
④M是正方体的面A1B1C1D1内到点D和 C1距离相等的点,则M点的轨迹是一条线段.
正确答案
画出图形,如图(1)四个面都是直角三角形,①不正确.
②P在直线FG上运动时,AP⊥DE;如图(2)DE⊥平面FGP,可得结论;正确.
③Q在直线BC1上运动时,三棱锥A-D1QC的体积不变;如图(2)三角形AD1Q面积不变,
C到平面距离不变,体积为定值.
④M是正方体的面A1B1C1D1内到点D和 C1距离相等的点,则M点的轨迹是一条线段.线段A1D1满足题意.
故答案为:②③④.
已知M(-3,0)﹑N(3,0),P为坐标平面上的动点,且直线PM与直线PN的斜率之积为常数m(m≥-1,m≠0).
(1)求P点的轨迹方程并讨论轨迹是什么曲线?
(2)若m=-,P点的轨迹为曲线C,过点Q(2,0)斜率为k1的直线ℓ1与曲线C交于不同的两点A﹑B,AB中点为R,直线OR(O为坐标原点)的斜率为k2,求证k1k2为定值;
(3)在(2)的条件下,设=λ
,且λ∈[2,3],求ℓ1在y轴上的截距的变化范围.
正确答案
(1)设p(x,y)
由•
=m,得y2=m(x2-9),
若m=-1,则方程为x2+y2=9,轨迹为圆(除A B点);
若-1<m<0,方程为+
=1,轨迹为椭圆(除A B点);
若m>0,方程为-
=1,轨迹为双曲线(除A B点).
(2)m=-时,曲线C方程为
+
=1,设ℓ1的方程为:x=ty+2
与曲线C方程联立得:(5t2+9)y2+20ty-25=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则y1+y2=①,y1y2=
②,
可得R(,
),k1k2=
•(-
)=-
.
(3)由=λ
得y2=-λy1代入①②得:(1-λ)y1=
③,λ
=
④,
③式平方除以④式得:-2+λ=
,
而-2+λ在λ∈[2,3]上单调递增,
≤
-2+λ≤
,
≤
≤2,ℓ1在y轴上的截距为b,b2=(-
)2=
∈[
,12],b∈[-2
,-
]∪[
,2
].
已知动点P(x,y)到点F(0,1)与到直线y=-1的距离相等,
(1)求点P的轨迹L的方程;
(2) 若正方形ABCD的三个顶点A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3)(x1<0≤x2<x3)在(1)中的曲线L上,设BC的斜率为k,l=|BC|,求l关于k的函数解析式l=f(k);
(3)求(2)中正方形ABCD面积S的最小值.
正确答案
(1)由题设可得动点P的轨迹方程为x2=4y.(4分)
(2)由(1),可设直线BC的方程为:y=k(x-x2)+(k>0),
,
易知x2、x3为该方程的两个根,故有x2+x3=4k,得x3=4k-x2,
从而得|BC|=(x3-x2)=2
(2k-x2)(6分)
类似地,可设直线AB的方程为:y=-(x-x2)+
,
从而得|AB|=(2+kx2),(8分)
由|AB|=|BC|,得k2•(2k-x2)=(2+kx2),
解得x2=,l=f(k)=
(k>0).(10分)
(3)因为l=f(k)=≥
=4
,(12分)
所以S=l2≥32,即S的最小值为32,
当且仅当k=1时取得最小值.(14分)
为研究“原函数图象与其反函数图象的交点是否在直线y=x上”这个课题,我们可以分三步进行研究:
(I)首先选取如下函数:y=2x+1,y=,y=-
求出以上函数图象与其反函数图象的交点坐标:y=2x+1与其反函数y=的交点坐标为(-1,-1)y=
与其反函数y=
的交点坐标为(0,0),(1,1)y=-
与其反函数y=x2-1,(x≤0)的交点坐标为(
,
),(-1,0),(0,-1)
(II)观察分析上述结果得到研究结论;
(III)对得到的结论进行证明.现在,请你完成(II)和(III).
正确答案
(II)原函数的图象与反函数的图象的交点不一定在直线y=x上.
(III)证明:设(a,b)是f(x)的图象与其反函数的图象的任一点,
由于原函数与反函数的图象关于直线y=x对称,
则(b,a)也是f(x)的图象与反函数的图象的交点,
且b=f(a),a=f(a),
若a>b时,交点显然在y=x上.
若a<b,且f(x)是增函数时,有f(b)<f(a),从而b<a.矛盾;
若b<a,且f(x)是增函数时,有f(a)<f(b),从而a<b.矛盾;
若a<b,且f(x)是减函数时,有f(b)<f(a),从而a<b.此时交点不在y=x上;
若b<a,且f(x)是减函数时,有f(a)<f(b),从而b<a.此时交点不在y=x上.
综上所述,f(x)单调递增,且f(x)的图解与其反函数的图象有交点时,交点在y=x上;f(x)单调递减,且f(x)的图解与其反函数的图象有交点时,交点不在y=x上.
设函数f(x)=-x3+3x+2分别在x1、x2处取得极小值、极大值.xOy平面上点A、B的坐标分别为(x1,f(x1))、(x2,f(x2)),该平面上动点P(x,y),Q(mx,2y),=
+m
满足
•
=1-m.
(1)求点A、B的坐标;
(2)求动点P的轨迹方程,并判断轨迹的形状.
正确答案
(1)令f'(x)=(-x3+3x+2)'=-3x2+3=0解得x=1或x=-1
当x<-1时,f'(x)<0;当-1<x<1时,f'(x)>0;当x>1时,f'(x)<0
所以,函数在x=-1处取得极小值,在x=1取得极大值,
故x1=-1,x2=1,f(-1)=0,f(1)=4
所以点A、B的坐标为A(-1,0),B(1,4);
(2)由题意,=(1+x,y),
=(mx-m,2y)
∵•
=1-m
∴(1+x)(mx-m)+2y2=1-m
∴mx2+2y2=1
①m=0时,y=±,表示两条平行直线;
②m=2时,x2+y2=,表示原点为圆心,半径为
的圆;
③m<0时,-
=1,表示焦点在y轴上的双曲线;
④m>0时,+
=1,若0<m<2,表示焦点在x轴上的椭圆;若m>2,表示焦点在y轴上的椭圆.
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