- 平面与圆锥面的截线
- 共736题
设矩阵,若曲线C:x2+4xy+2y2=1在矩阵M的作用下变换成曲线C‘:x2-2y2=1,则矩阵Mn=______.(n∈N*)
正确答案
解析
解:设曲线C上任意一点P(x,y),它在矩阵M所对应的线性变换作用下得到点P‘(x',y'),则
又点P'(x',y')在曲线C'上,所以x'2-2y'2=1,则(x+ay)2-2(bx+y)2=1,
即(1-2b2)x2+(2a-4b)xy+(a2-2)y2=1为曲线C的方程,…(5分)
又已知曲线C的方程为x2+4xy+2y2=1,
比较系数可得,解得b=0,a=2,∴a+b=2.
∴Mn=.
故答案为:.
已知矩阵M=,N=
(Ⅰ)求矩阵MN;
(Ⅱ)若点P(0,1)在矩阵MN对应的线性变换作用下得到点P′,求P′的坐标?
正确答案
解:(Ⅰ)∵M=,N=
∴矩阵MN==
;
(Ⅱ)设P′(x,y),则=
=
,
∴P′(0,-1).
解析
解:(Ⅰ)∵M=,N=
∴矩阵MN==
;
(Ⅱ)设P′(x,y),则=
=
,
∴P′(0,-1).
已知在一个二阶矩阵M的变换作用下,点A(2,-1)变成了点A′(3,-4),点B(-1,2)变成了点B(0,5),求矩阵M.
正确答案
解:设该二阶矩阵为M=,
由题意得=
,
=
,
所以,
解得,a=2,b=1,c=-1,d=2.
即 .
解析
解:设该二阶矩阵为M=,
由题意得=
,
=
,
所以,
解得,a=2,b=1,c=-1,d=2.
即 .
若矩阵满足下列条件:①每行中的四个数所构成的集合均为{1,2,3,4};②四列中有且只有两列的上下两数是相同的.则这样的不同矩阵的个数为( )
正确答案
解析
解:按以下步骤进行排列
①从集合{1,2,3,4}中选取2个数,总共有C42=6种方法;
②将选取的两个数插在第一列、第二列、第三列或第四列的2个位置,
因为上下对应的数字相同,所以总共有A42=12种方法;
③将剩余的两个数插在余下的2个位置,共2种方法
综上,可得满足条件的不同排列共有C42A42×2=144个
因此,满足条件的不同矩阵的个数为144个
故选:C
本小题设有(1)(2)(3)三个选考题,每题7分,请考生任选两题作答,满分14分,如果多做,则按所做的前两题计分.
(1)选修4-2:矩阵与变换
已知是矩阵
属于特征值λ1=2的一个特征向量.
(I)求矩阵M;
(Ⅱ)若,求M10a.
(2)选修4-4:坐标系与参数方程
在平面直角坐标系xOy中,A(l,0),B(2,0)是两个定点,曲线C的参数方程为为参数).
(I)将曲线C的参数方程化为普通方程;
(Ⅱ)以A(l,0为极点,||为长度单位,射线AB为极轴建立极坐标系,求曲线C的极坐标方程.
(3)选修4-5:不等式选讲
(I)试证明柯西不等式:(a2+b2)(x2+y2)≥(ax+by)2(a,b,x,y∈R);
(Ⅱ)若x2+y2=2,且|x|≠|y|,求的最小值.
正确答案
(1)解:(I)由题意,,∴
,∴a=1,b=2
∴矩阵M=;
(Ⅱ)由(I)知,矩阵M的特征多项式为f(λ)=(λ-1)(λ-2)
∴矩阵M的另一个特征值为λ2=1
设是矩阵M属于特征值1的特征向量,则
∴,取x=1,则
∴
∴=
(2)(I)由消去θ可得(x-2)2+y2=1;
(Ⅱ)将原点移至A(1,0),则相应曲线C的方程为(x-1)2+y2=1,即x2+y2-2x=0
∴曲线C的极坐标方程为ρ-2cosθ=0
(3)(I)证明:左边-右边=a2y2+b2x2-2abxy=(ay-bx)2≥0,∴左边≥右边
即
(Ⅱ)令u=x+y,v=x-y,则
∵,∴(u+v)2+(u-v)2=8,∴u2+v2=4
由柯西不等式得:,当且仅当
,即
或
时,
的最小值是1.
解析
(1)解:(I)由题意,,∴
,∴a=1,b=2
∴矩阵M=;
(Ⅱ)由(I)知,矩阵M的特征多项式为f(λ)=(λ-1)(λ-2)
∴矩阵M的另一个特征值为λ2=1
设是矩阵M属于特征值1的特征向量,则
∴,取x=1,则
∴
∴=
(2)(I)由消去θ可得(x-2)2+y2=1;
(Ⅱ)将原点移至A(1,0),则相应曲线C的方程为(x-1)2+y2=1,即x2+y2-2x=0
∴曲线C的极坐标方程为ρ-2cosθ=0
(3)(I)证明:左边-右边=a2y2+b2x2-2abxy=(ay-bx)2≥0,∴左边≥右边
即
(Ⅱ)令u=x+y,v=x-y,则
∵,∴(u+v)2+(u-v)2=8,∴u2+v2=4
由柯西不等式得:,当且仅当
,即
或
时,
的最小值是1.
把实数a,b,c,d排成如的形式,称之为二行二列矩阵,定义矩阵的一种运算
,该运算的几何意义为平面上的点(x,y)在矩阵
的作用下变换成点(ax+by,cx+dy),则点(2,3)在矩阵
的作用下变换成点______.
正确答案
(3,2)
解析
解:∵
∴
故答案为(3,2)
在极坐标系中,直线l:ρcosθ=与曲线C:ρ=2cosθ相交于A、B两点,O为极点.
(1)求∠AOB的大小.
(2)设把曲线C向左平移一个单位再经过伸缩变换得到曲线C′,设M(x,y)为曲线C′上任一点,求x2-
xy+2y2的最小值,并求相应点M的坐标.
正确答案
解:(1)直线ρcosθ=即x=
,曲线ρ=2cosθ 即ρ2=2ρcosθ,即(x-1)2+y2=1,
表示以C(1,0)为圆心,以1为半径的圆.如图.
Rt△ADC中,∵cos∠ACO==
,∴∠ACO=
,
在△AOC中,AC=OC,∴∠AOC=,∴∠AOB=2∠AOC=
…(5分)
(2)曲线C:(x-1)2+y2=1,向左平移一个单位再经过伸缩变换得到曲线C′的直角坐标方程为
,
设M(2cosα,sinα),所以x2-xy+2y2=3+2cos(2α+
)
∴时,x2-
xy+2y2的最小值为1
此时点M的坐标为(1,)或(-1,-
)…(10分)
解析
解:(1)直线ρcosθ=即x=
,曲线ρ=2cosθ 即ρ2=2ρcosθ,即(x-1)2+y2=1,
表示以C(1,0)为圆心,以1为半径的圆.如图.
Rt△ADC中,∵cos∠ACO==
,∴∠ACO=
,
在△AOC中,AC=OC,∴∠AOC=,∴∠AOB=2∠AOC=
…(5分)
(2)曲线C:(x-1)2+y2=1,向左平移一个单位再经过伸缩变换得到曲线C′的直角坐标方程为
,
设M(2cosα,sinα),所以x2-xy+2y2=3+2cos(2α+
)
∴时,x2-
xy+2y2的最小值为1
此时点M的坐标为(1,)或(-1,-
)…(10分)
(1)选修4-2:矩阵与变换
已知向量在矩阵M=
变换下得到的向量是
.
(Ⅰ)求m的值;
(Ⅱ)求曲线y2-x+y=0在矩阵M-1对应的线性变换作用下得到的曲线方程.
(2)选修4-4:极坐标与参数方程
在直角坐标平面内,以坐标原点O为极点,x轴的非负半轴为极轴建立极坐标系.已知点M的极坐标为(4,
),曲线C的参数方程为
(α为参数).
(Ⅰ)求直线OM的直角坐标方程;
(Ⅱ)求点M到曲线C上的点的距离的最小值.
(3)选修4-5:不等式选讲
设实数a、b满足2a+b=9.
(Ⅰ)若|9-b|+|a|<3,求a的取值范围;
(Ⅱ)若a,b>0,且z=a2b,求z的最大值.
正确答案
(1)解:(Ⅰ)因为
=
,
所以,=
,即 m=1.…(3分)
(Ⅱ)因为M=,所以 M-1=
.…(4分)
设曲线 y2-x+y=0上任意一点(x,y)在矩阵M-1所对应的线性变换作用下的像是(x′,y′),
由 =
=
,…(5分)
所以 得
代入曲线 y2-x+y=0得 y′2=x′.…(6分)
由 (x,y)的任意性可知,
曲线 y2-x+y=0在矩阵 M-1对应的线性变换作用下的曲线方程为 y2=x.…(7分)
(2)解:(Ⅰ)由点M的极坐标为(4,
)得点M的直角坐标为(4,4),
所以直线OM的直角坐标方程为y=x.…(3分)
(Ⅱ)由曲线C的参数方程 (α为参数)
化为普通方程为 (x-1)2+y2=2,…(5分)
圆心为A(1,0),半径为r=.
由于点M在曲线C外,故点M到曲线C上的点的距离最小值为MA-r=5-.…(7分)
(3)解:(Ⅰ)由2a+b=9得9-b=2a,即|6-b|=2|a|.
所以|9-b|+|a|<3可化为3|a|<3,即|a|<1,解得-1<a<1.
所以a的取值范围(-1,1).…(4分)
(Ⅱ)因为a,b>0,所以 z=a2 b=a•a•b≤=33=27,…(6分)
当且仅当a=b=3时,等号成立. 故z的最大值为27.…(7分)
解析
(1)解:(Ⅰ)因为
=
,
所以,=
,即 m=1.…(3分)
(Ⅱ)因为M=,所以 M-1=
.…(4分)
设曲线 y2-x+y=0上任意一点(x,y)在矩阵M-1所对应的线性变换作用下的像是(x′,y′),
由 =
=
,…(5分)
所以 得
代入曲线 y2-x+y=0得 y′2=x′.…(6分)
由 (x,y)的任意性可知,
曲线 y2-x+y=0在矩阵 M-1对应的线性变换作用下的曲线方程为 y2=x.…(7分)
(2)解:(Ⅰ)由点M的极坐标为(4,
)得点M的直角坐标为(4,4),
所以直线OM的直角坐标方程为y=x.…(3分)
(Ⅱ)由曲线C的参数方程 (α为参数)
化为普通方程为 (x-1)2+y2=2,…(5分)
圆心为A(1,0),半径为r=.
由于点M在曲线C外,故点M到曲线C上的点的距离最小值为MA-r=5-.…(7分)
(3)解:(Ⅰ)由2a+b=9得9-b=2a,即|6-b|=2|a|.
所以|9-b|+|a|<3可化为3|a|<3,即|a|<1,解得-1<a<1.
所以a的取值范围(-1,1).…(4分)
(Ⅱ)因为a,b>0,所以 z=a2 b=a•a•b≤=33=27,…(6分)
当且仅当a=b=3时,等号成立. 故z的最大值为27.…(7分)
已知关于x,y的二元一次方程组为=
﹒
(Ⅰ)若该方程组有唯一解,求实数a的取值范围;
(Ⅱ)若a=2,且该方程组存在非零解满足
=λ
,求λ的值﹒
正确答案
解:(Ⅰ)该方程组有唯一解,即=-a-4≠0,解得a≠-4.…(3分)
(Ⅱ)由题意可知当a=2时,λ即为矩阵的特征值.
由=λ2-λ-6=0,…(5分)
解得λ=3,λ=-2.…(7分)
解析
解:(Ⅰ)该方程组有唯一解,即=-a-4≠0,解得a≠-4.…(3分)
(Ⅱ)由题意可知当a=2时,λ即为矩阵的特征值.
由=λ2-λ-6=0,…(5分)
解得λ=3,λ=-2.…(7分)
选修4-2 矩阵与变换
T是将平面上每个点M(x,y)的横坐标乘2,纵坐标乘4,变到点M(2x,4y).圆C:x2+y2=1在变换T的作用下变成了什么图形?
正确答案
解:设P(x,y)为圆C:x2+y2=1上的任意一点,在变换T的作用下变成了P′(x′,y′),
则x′=2x,y′=4y,于是,
,代入圆C的方程:x2+y2=1得
,即为所求的方程,是焦点在y轴的椭圆.
解析
解:设P(x,y)为圆C:x2+y2=1上的任意一点,在变换T的作用下变成了P′(x′,y′),
则x′=2x,y′=4y,于是,
,代入圆C的方程:x2+y2=1得
,即为所求的方程,是焦点在y轴的椭圆.
扫码查看完整答案与解析