- 动点的轨迹方程
- 共573题
已知圆心为P的动圆与直线y=-2相切,且与定圆x2+(y-1)2=1内切,记点P的轨迹为曲线E.
(1)求曲线E的方程;
(2)设斜率为2的直线与曲线E相切,求此时直线到原点的距离.
正确答案
(1)设圆心P(x,y),∵圆P与直线y=-2相切,∴圆P的半径R=|y+2|.
又∵原P与定圆x2+(y-1)2=1内切,
∴|y+2|-1=}FP|,∴|y+1|=|FP|,
∴点P到定直线y=-1与到定点F(0,1)的距离相等,
∴点P的轨迹是抛物线x2=4y.即曲线E的方程为x2=4y.
(2)设斜率为2的直线与曲线E相切于点M(x0,y0).
由曲线E的方程为x2=4y,∴y′=,∴切线的斜率为
,
∴=2
,即x0=4
,∴y0=
=8,
∴切点为(4,8).
∴切线方程为y-8=2(x-4
),化为2
x-y-8=0.
∴原点到此切线的距离d==
.
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满足•
=4,点Q是点P关于直线y=2(x-4)的对称点.求
(I)求点A、B的坐标;
(II)求动点Q的轨迹方程.
正确答案
(Ⅰ)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).
(Ⅱ)设p(m,n),Q(x,y),•
=(-1-m,-n)•(1-m,4-n)=m2-1+n2-4n=4kPQ=-
,所以
=-
,又PQ的中点在y=2(x-4)上,
所以=2(
-4)
消去m,n得(x-8)2+(y+2)2=9
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满足,点Q是点P关于直线y=2(x﹣4)的对称点.求
(I)求点A、B的坐标;
(II)求动点Q的轨迹方程.
正确答案
解:(Ⅰ)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).
(Ⅱ)设p(m,n),Q(x,y),
,
所以 ,又PQ的中点在y=2(x﹣4)上,
所以 消去m,n 得(x﹣8)2+(y+2)2=9
已知直线l:y=kx+1与圆C:(x-2)2+(y-3)2=1相交于A,B两点.
(1)求弦AB的中点M的轨迹方程;
(2)若O为坐标原点,S(k)表示△OAB的面积,f(k)=[S(k)]2+,求f(k)的最大值.
正确答案
(1)直线l与y轴的交点为N(0,1),圆心C(2,3),设M(x,y),
∵MN与MC所在直线垂直,∴•
=-1,(x≠0且x≠2),
当x=0时不符合题意,当x=2时,y=3符合题意,
∴AB中点的轨迹方程为:x2+y2-2x-4y+3=0,<x<
.(6分)
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),
∵S△OAB=S△ONB-S△ONA,且|ON|=1,∴S△OAB=•|ON|•|x2-x1|
将y=kx+1代入方程(x-2)2+(y-3)2=1得(1+k2)x2-4(1+k)x+7=0,
∵x1+x2=,x1•x 2=
∴4S△OAB2=|x2-x1|2=(x1+x2)2-4x1•x2=,
∴f(k)=S2(k)+=
,(10分)
∵由f′(k)==0,∴k=±
,∵△>0得
<k<
,
∴k=时,f(k)的最大值为
.(14分)
动点P在x轴与直线l:y=3之间的区域(含边界)上运动,且到点F(0,1)和直线l的距离之和为4.
(1)求点P的轨迹C的方程;
(2)过点Q(0,-1)作曲线C的切线,求所作的切线与曲线C所围成区域的面积.
正确答案
(1)设P(x,y),根据题意,得+3-y=4,化简,得点P的轨迹C的方程y=
x2(y≤3).(4分)
(2)设过Q的直线方程为y=kx-1,代入抛物线方程,整理得x2-4kx+4=0.
由△=16k2-16=0.解得k=±1.
于是所求切线方程为y=±x-1.
切点的坐标为(2,1),(-2,1).
由对称性知所求的区域的面积为S=2[
x2-(x-1)]dx=
.(10分)
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