- 动点的轨迹方程
- 共573题
设过点P(x,y)的直线分别与x轴和y轴交于A,B两点,点Q与点P关于y轴对称,O为坐标原点,若=3
且
•
=4.
(1)求点P的轨迹M的方程;
(2)过F(2,0)的直线与轨迹M交于A,B两点,求•
的取值范围.
正确答案
(1)∵过点P(x,y)的直线分别与x轴和y轴交于A,B两点,点Q与点P关于y轴对称,
∴Q(-x,y),设A(a,0),B(0,b),
∵O为坐标原点,∴=(x,y-b),
=(a-x,-y),
=(-x,y),
=(-a,b),
∵=3
且
•
=4,
∴,
解得点P的轨迹M的方程为+y2=1.
(2)设过F(2,0)的直线方程为y=kx-2k,
联立,得(3k2+1)x2-12k2x+12k2-3=0,
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=,x1x2=
,
=(x1-2,y1),
=(x2-2,y2),
∴•
=(x1-2)(x2-2)+y1y2
=(1+k2)(x1-2)(x2-2)
=(1+k2)[x1x2-2(x1+x2)+4]
=(1+k2)(-
+4)
=
=+
,
∴当k2→∞•
的最小值→
;当k=0时,
•
的最大值为1.
∴•
的取值范围是(
,1].
已知圆M:(x+1)2+y2=1,圆N:(x-1)2+y2=9,动圆P与圆M外切并且与圆N内切,圆心P的轨迹为曲线C.
(1)求C的方程;
(2)若直线l:y=kx+m与曲线C相交于A,B两点(A,B不是左右顶点),且以AB为直径的圆过椭圆C的右顶点,求证:直线l过定点,并求出该定点的坐标.
正确答案
(1)圆M:(x+1)2+y2=1,圆N:(x-1)2+y2=9,
设动圆P半径为R.
∵M在N内,∴动圆只能在N内与N内切,不能是N在动圆内,即:R<3
动圆P与圆M外切,则PM=1+R,
动圆P与圆N内切,则PN=3-R,
∴PM+PN=4,即P到M和P到N的距离之和为定值.
∴P是以M、N为焦点的椭圆.
∵MN的中点为原点,故椭圆中心在原点,
∴2a=4,a=2,2c=MN=2,c=1,
∴b2=a2-c2=4-1=3,
∴C的方程为+
=1(x≠2);
(2)证明:联立,得(k2+3)x2+2kmx+m2-12=0.
设A(x1,y1),B(x2,y2),
x1+x2=-,x1x2=
,
y1y2=(kx1+m)(kx2+m)
=k2x1x2+km(x1+x2)+m2
=k2•+km•(-
)+m2
=.
设右顶点S(2,0),
则=(x1-2,y1),
=(x2-2,y2),
又以AB为直径的圆过椭圆C的右顶点,
∴•
=0,
即(x1-2)(x2-2)+y1y2=0,x1x2-2(x1+x2)+4+y1y2=0.
∴-2•(-
)+4+
=0,
整理得:(m-k)(m+2k)=0,
∴k=m或k=-.
当k=m时,直线l为y=mx+m=m(x+1),直线过定点(-1,0);
当k=-,直线l为y=-
x+m=m(-
+1),直线过定点(2,0),不合题意.
∴直线l过定点(-1,0).
已知与曲线C:x2+y2-2x-2y+1=0相切的直线l交x轴、y轴于A、B两点,O为原点,且|OA|=a,|OB|=b,(a>2,b>2).
(1)求证:曲线C与直线l相切的条件是(a-2)(b-2)=2;
(2)求线段AB中点的轨迹方程.
正确答案
(1)证明:由题意知,直线l的方程为+
=1,
即bx+ay-ab=0.
曲线C的方程配方得(x-1)2+(y-1)2=1,
∴直线l与圆C相切的充要条件是1=,
整理得ab-2a-2b+2=0,
即(a-2)(b-2)=2;
(2)设AB的中点为M(x,y),
则由中点坐标公式得:a=2x,b=2y,代入(a-2)(b-2)=2,得
(2x-2)(2y-2)=2,
即 (x-1)(y-1)=(其中x>1,y>1),
∴线段AB中点的轨迹方程为:(x-1)(y-1)=(其中x>1,y>1).
如图,P是抛物线C:y=x2上一点,直线l过点P且与抛物线C交于另一点Q.
(Ⅰ)若直线l与过点P的切线垂直,求线段PQ中点M的轨迹方程;
(Ⅱ)若直线l不过原点且与x轴交于点S,与y轴交于点T,试求+
的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)设P(x1,y1),Q(x2,y2),M(x0,y0),依题意x1≠0,y1>0,y2>0.
由y=x2,①
得y'=x.
∴过点P的切线的斜率k=x1,
∴直线l的斜率kl=-=-
,
∴直线l的方程为y-x12=-
(x-x1),②
联立①②消去y,得x2+x-x12-2=0.
∵M是PQ的中点
∴x0==-
,y0=
x12-
(x0-x1)
消去x1,得y0=x02++1(x0≠0),
∴PQ中点M的轨迹方程为y=x2++1(x≠0).
(Ⅱ)设直线l:y=kx+b,依题意k≠0,b≠0,则T(0,b).
分别过P、Q作PP'⊥x轴,QQ'⊥y轴,垂足分别为P'、Q',则+
=
+
=
+
.
由y=x2,y=kx+b消去x,得y2-2(k2+b)y+b2=0.③
则y1+y2=2(k2+b),y1y2=b2.
∴+
=|b|(
+
)≥2|b|
=2|b|
=2.
∵y1、y2可取一切不相等的正数,
∴+
的取值范围是(2,+∞).
(理科)圆C:x2+y2-24x-28y-36=0内有一点Q(4,2),过点Q作直角AQB交圆于A,B,求动弦AB中点的轨迹方程.
正确答案
设AB中点M(x,y),则∵Rt△ABQ∴MQ= 设AB到圆心的距离为d,r2-d2=[
]2=MQ2,即:r2=MQ2+d2
又r2=376,MQ2=(x-4)2+(y-2)2,d2=(x-12)2+(y-14)2,∴376=(x-4)2+(y-2)2+(x-12)2+(y-14)2
即162=(x-8)2+(y-8)2
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