- 直接法求轨迹方程
- 共25题
经过点且与直线相切的动圆的圆心轨迹为,点、在轨迹上,且关于轴对称,过线段(两端点除外)上的任意一点作直线,使直线与轨迹在点处的切线平行,设直线与轨迹交于点、。
(1)求轨迹的方程;
(2)证明:;
(3)若点到直线的距离等于,且△的面积为20,求直线的方程。
正确答案
见解析。
解析
(1)方法1:设动圆圆心为,依题意得,,
整理,得,所以轨迹的方程为。
方法2:设动圆圆心为,依题意得点到定点的距离和点到定直线的距离相等,
根据抛物线的定义可知,动点的轨迹是抛物线。
且其中定点为焦点,定直线为准线。
所以动圆圆心的轨迹的方程为
(2)由(1)得,即,则。
设点,由导数的几何意义知,直线的斜率为。
由题意知点,设点,,
则,
即。
因为,,
由于,即。
所以,
(3)方法1:由点到的距离等于,可知。
不妨设点在上方(如图),即,直线的方程为:。
由
解得点的坐标为,
所以。
由(2)知,同理可得。
所以△的面积,
解得,
当时,点的坐标为,,
直线的方程为,即,
当时,点的坐标为,,
直线的方程为,即,
方法2:由点到的距离等于,可知。
由(2)知,所以,即。
由(2)知,。
所以。
即, ①
由(2)知, ②
不妨设点在上方(如图),即,由①、②解得
因为,
同理,
以下同方法1。
知识点
在平面直角坐标系中,已知动点,点点与点关于直线对称,且.直线是过点的任意一条直线。
(1)求动点所在曲线的轨迹方程;
(2)设直线与曲线交于两点,且,求直线的方程;
(3)设直线与曲线交于两点,求以的长为直径且经过坐标原点的圆的方程。
正确答案
(1)(2)(3)
解析
(1)依据题意,可得点.
,
又,
.
所求动点的轨迹方程为.
(2) 若直线轴,则可求得,这与已知矛盾,因此满足题意的直线不平行于轴。
设直线的斜率为,则。
由 得。
设点,有 且恒成立(因点在椭圆内部)。
又,
于是,,即,
解得。
所以,所求直线
(3) 当直线轴时,,点到圆心的距离为1.即点在圆外,不满足题意.
满足题意的直线的斜率存在,设为,则.
设点,由(2)知,进一步可求得
依据题意,有,
,
即,解得.
所求圆的半径,
圆心为.
所求圆的方程为:
知识点
已知点,点在轴上,点在轴的正半轴上,点在直线上,且满足.
(1)当点在轴上移动时,求点的轨迹的方程;
(2)设、为轨迹上两点,且>1, >0,,求实数,使,且
正确答案
见解析。
解析
(1)设点,由得.
由,得,即.
又点在轴的正半轴上,∴.故点的轨迹的方程是
.
(2)由题意可知为抛物线:的焦点,且、为过焦点的直线与抛物
线的两个交点,所以直线的斜率不为.
当直线斜率不存在时,得,不合题意;
当直线斜率存在且不为时,设,代入得
,
则,解得.
代入原方程得,由于,所以,由,
得,∴.
知识点
已知.
(1)当时,求曲线在点处的切线方程;
(2)若在处有极值,求的单调递增区间;
(3)是否存在实数,使在区间的最小值是3,若存在,求出的值;若不存在,说明理由.
正确答案
见解析
解析
(1)由已知得的定义域为,
因为,所以
当时,,所以,
因为,所以……………………………………………………………2分
所以曲线在点处的切线方程为
.……………………………………………………………………4分
(2)因为处有极值,所以,
由(1)知所以
经检验,处有极值. ………………………………………………………………6分
所以解得;
因为的定义哉为,所以的解集为,
即的单调递增区间为.…………………………………………………………………8分
(3)假设存在实数a,使有最小值3,
①当时,因为,
所以在上单调递减,
,解得(舍去)…………………………………………………10分
②当上单调递减,在上单调递增,
,满足条件。 ………………………………………………12分
③当,
所以 上单调递减,,
解得,舍去。
综上,存在实数,使得当有最小值3. …………………………………14
知识点
已知函数。
(1)若直线恰好为曲线的切线,求a的值;
(2)若不等式在(0,+)上恒成立,求k的最小值;
(3)当a>0时,若函数在区间[,1]上不单调,求a的取值范围;
正确答案
见解析。
解析
知识点
如图,动点与两定点、构成,且直线的斜率之积为4,设动点的轨迹为。
(1)求轨迹的方程;
(2)设直线与轴交于点,与轨迹相交于点,且,求的取值范围。
正确答案
(1)C的方程为4x2-y2-4=0(x≠1且x≠-1)
(2)
解析
(1)设M的坐标为(x,y),当x=-1时,直线MA的斜率不存在;当x=1时,直线MB的斜率不存在。
于是x≠1且x≠-1.此时,MA的斜率为,MB的斜率为.
由题意,有·=4
化简可得,4x2-y2-4=0
故动点M的轨迹C的方程为4x2-y2-4=0(x≠1且x≠-1)
(2)由消去y,可得3x2-2mx-m2-4=0. (﹡)
对于方程(﹡),其判别式=(-2m)2-4×3(-m2-4)=16m2+48>0
而当1或-1为方程(*)的根时,m的值为-1或1.
结合题设(m>0)可知,m>0,且m≠1
设Q、R的坐标分别为(XQ,YQ),(XR,YR),则为方程(*)的两根.
因为,所以,
所以。
此时
所以
所以
综上所述,
知识点
已知动点P,Q都在曲线C:(t为参数)上,对应参数分别为t=α与t=2α(0<α<2π),M为PQ的中点。
(1)求M的轨迹的参数方程;
(2)将M到坐标原点的距离d表示为α的函数,并判断M的轨迹是否过坐标原点。
正确答案
见解析
解析
(1)依题意有P(2cos α,2sin α),Q(2cos 2α,2sin 2α),
因此M(cos α+cos 2α,sin α+sin 2α)。
M的轨迹的参数方程为(α为参数,0<α<2π)。
(2)M点到坐标原点的距离
d=(0<α<2π)。
当α=π时,d=0,故M的轨迹过坐标原点。
知识点
如图,已知平面内一动点到两个定点、的距离之和为,线段的长为
(1)求动点的轨迹的方程;
(2)过点作直线与轨迹交于、两点,且点在线段的上方,
线段的垂直平分线为
①求的面积的最大值;
②轨迹上是否存在除、外的两点、关于直线对称,请说明理由。
正确答案
见解析
解析
(1)因为,轨迹是以、为焦点的椭圆,
(2)以线段的中点为坐标原点,以所在直线为轴建立平面直角坐标系,
可得轨迹的方程为
最大值为
②结论:当时,显然存在除、外的两点、关于直线对称
下证当与不垂直时,不存在除、外的两点、关于直线对称
证法1:假设存在这样的两个不同的点
设线段的中点为 直线
由于在上,故 ①
又在椭圆上,所以有
两式相减,得
将该式写为,
并将直线的斜率和线段的中点,表示代入该表达式中,
得 ②
①、②得,由(1)代入
得
即的中点为点,而这是不可能的.
此时不存在满足题设条件的点和.
证法2:假设存在这样的两个不同的点
,
则,故直线经过原点。
直线的斜率为,则假设不成立,
故此时椭圆上不存在两点(除了点、点外)关于直线对称
知识点
在同一直角坐标系中,方程与方程表示的曲线可能是()
正确答案
解析
略
知识点
设为抛物线上的两个动点,过分别作抛物线的切线,与分别交于两点,且,
(1)若,求点的轨迹方程
(2)当所在直线满足什么条件时,P的轨迹为一条直线?(请千万不要证明你的结论)
(3)在满足(1)的条件下,求证:的面积为一个定值,并求出这个定值
正确答案
见解析。
解析
(1)设 ,,
即 ......①
同理, ......②
令 可求出 ,
所以
由①,②,得
,
∴
(2)当所在直线过的焦点时
(3)设 又由 得
所以
∴P到MN的距离为
∴
∴为定值
知识点
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