- 动点的轨迹方程
- 共573题
在平面直角坐标系xOy中,点F与点E(-,0)关于原点O对称,M是动点,且直线EM与FM的斜率之积等于-
.设点M的轨迹为曲线C,经过点(0,
)且斜率为k的直线l与曲线C有两个不同的交点P和Q.
(Ⅰ)求曲线C的轨迹方程;
(Ⅱ)求k的取值范围;
(Ⅲ)设A(,0),曲线C与y轴正半轴的交点为B,是否存在常数k,使得向量
+
与
共线?如果存在,求k值;如果不存在,请说明理由.
正确答案
(Ⅰ)设点M(x,y),由题意得点F(,0),
•
= -1,化简可得 x2+y2=2,
故曲线C的方程为 x2+y2=2,表示以原点为圆心,以为半径的圆.
(Ⅱ)∵点(0,)是圆和y轴的交点,经过点(0,
)且斜率为k的直线l与曲线C有两个不同的交点P和Q,
∴线l与曲线C不能相切,∴k≠0.
(Ⅲ) 把直线l的方程 y-=k(x-0)代入曲线C的方程 x2+y2=2 得,(1+k2)x2+2
kx=0.
设P(x1,y1 ),Q(x2,y2),则 x1+x2=-,x1•x2=0.
∴+
=(x1+x2,kx1+
+kx2+
)=(-
,-
+2
).
由B(0,),A(
,0),∴
=(-
,
).∵向量
+
与
共线,
∴-•
-(-
)(-
+2
)=0,
=0,∴k=1.
即存在常数 k=1 满足题中的条件.
已知P为椭圆9x2+2y2=18上任意一点,由P向x轴作垂线段PQ,垂足为Q,点M在线段PQ上,且=2
,设点M的轨迹为曲线E.
(Ⅰ)求曲线E的方程;
(Ⅱ)若直线l:y=x+m与曲线E有两个不同的交点A、B,且•
>
,求实数m的取值范围.
正确答案
(I)设点P(x0,y0)是椭圆上一点,
则Q(x0,0),M(x,y),=(x-x0,y-y0),
=(x0-x,-y).
∵=2
,(1分)
∴
∴即点P的坐标为(x,3y).(3分)
点P在椭圆上,代入椭圆方程得:9x2+18y2=18.
即曲线E的方程为x2+2y2=2.(5分)
(II)设A(x1,y1),B(x2,y2),
将直线方程y=x+m与9x2+18y2=18联立
去y,得3x2+4mx+2m2-2=0.
由△=(4m)2-12(2m2-2)>0,解得0≤m2<3.
x1+x2=-,x1•x2=
.(7分)
由•
>
得x1•x2+y1•y2>
.
而x1x2+y1y2=x1x2+(x1+m)•(x2+m)
=2x1x2+m(x1+x2)+m2=2×+m(-
)+m2=m2-
(10分)
∴m2->
,即m2>2,又0≤m2<3,
∴2<m2<3.
∴实数m的取值范围是(-, -
)∪(
,
).(12分)
在直角坐标平面中,△ABC的两个顶点为A(0,-l),B(0,1),平面内两点G,M同时满足:①=3
(O为坐标原点);②|
|=|
|=|
|;③
∥
.
(1)求顶点C的轨迹E的方程;
(2)直线l:y=x+t与曲线E交于P,Q两点,求四边形PAQB面积的最大值.
正确答案
(1)设C(x,y),
由①知,G为△ABC的重心,
∴G(,
)
由②知M是△ABC的外心,∴M在x轴上.
由③知M(,0),
由||=|
得
=
化简整理得:+y2=1(x≠0);
(2)将y=x+t代入椭圆方程,可得4x2+6tx+3t2-3=0,
由△>0,可得t2<4
设P(x1,y1),Q(x2,y2)
则x1+x2=-t,x1•x2=
∴SPAQB=|AB||x1-x2|=
•
∴t=0时,四边形PAQB面积的最大值为.
已知点G是△ABC的重心,A(0,-1),B(0,1).在x轴上有一点M,满足||=|
|,
=λ
(λ∈R)(若△ABC的顶点坐标为A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3),则该三角形的重心坐标为G(
,
)).
(1)求点C的轨迹E的方程.
(2)设(1)中曲线E的左、右焦点分别为F1、F2,过点F2的直线l交曲线E于P、Q两点,求△F1PQ面积的最大值,并求出取最大值时直线l的方程.
正确答案
(1)设C(x,y),则G(,
).
∵=λ
(λ∈R),∴GM∥AB.又M是x轴上一点,则M(
,0).
又∵||=|
|,∴
=
.整理得
+y2=1(x≠0).
(2)由(1),知F1(-,0),F2(
,0).设直线l的方程为x=ty+
,
由(1),知x≠0,∴l不过点(0,±1),∴t≠±
设P(x1,y1),Q(x2,y2),将x=ty+代入x2+3y2=3,(t2+3)y2+2
ty-1=0.
∴△=8t2+4(t2+3)=12(t2+1)>0恒成立.∴y1+y2=,y1•y2=-
.
∴|y1-y2|==
=
.
∴S△F1PQ=|F1F2|•|y1-y2|=
|y1-y2|=2
(t≠±
).
∴S△F1PQ=≤
=
.
当且仅当t2+1=2,即t=±1时取“=”
所以△F1PQ的最大值为,此时直线l的方程为x±y-
=0.
已知与曲线C:x2+y2-2x-2y+1=0相切的直线l交x,y的正半轴与A、B两点,O为原点,|OA|=a,|OB|=b,(a>2,b>2).
(1)求线段AB中点的轨迹方程;
(2)求ab的最小值.
正确答案
(1)设AB的中点坐标为(x,y),
由题意可知a=2x,b=2y,直线l的方程为 +
=1,即bx+ay-ab=0.
曲线C的方程可化为(x-1)2+(y-1)2=1,
所以曲线C为圆.
圆心到直线l的距离 d=,
当d=1时,直线与圆相切,
即 =1,整理得(a-2)(b-2)=2,
线段AB中点的轨迹方程为:(x-1)(y-1)=1,x>1,y>1.
(2)由(1)得到(a-2)(b-2)=2且a>2,b>2,
所以ab=2(a+b)-2≥4 -2,当且仅当a=b时取等号,
所以当a=b时,ab最小即三角形的面积最小,则三角形AOB为等腰直角三角形
则ab=4+6,此时a=b=
=
+2,
所以ab的最小值为:4+6.
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