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- 2021-07-01 发布
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课后限时集训57
曲线与方程
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一、选择题
1.若方程x2+=1(a是常数),则下列结论正确的是( )
A.任意实数a方程表示椭圆
B.存在实数a方程表示椭圆
C.任意实数a方程表示双曲线
D.存在实数a方程表示抛物线
B [当a>0且a≠1时,该方程表示椭圆;当a<0时,该方程表示双曲线;当a=1时,该方程表示圆.故选B.]
2.(2019·深圳调研)已知点F(0,1),直线l:y=-1,P为平面上的动点,过点P作直线l的垂线,垂足为Q,且·=·,则动点P的轨迹C的方程为
( )
A.x2=4y B.y2=3x
C.x2=2y D.y2=4x
A [设点P(x,y),则Q(x,-1).
∵·=·,∴(0,y+1)·(-x,2)=(x,y-1)·(x,-2),即2(y+1)=x2-2(y-1),整理得x2=4y,∴动点P的轨迹C的方程为x2=4y.]
3.已知圆M:(x+)2+y2=36,定点N(,0),点P为圆M上的动点,点Q在NP上,点G在线段MP上,且满足=2,·=0,则点G的轨迹方程是
( )
A.+=1 B.+=1
C.-=1 D.-=1
A [由=2,·=0知GQ所在直线是线段NP的垂直平分线,连接GN,∴|GN|=|GP|,∴|GM|+|GN|=|MP|=6>2,∴点G的轨迹是以M,N为焦点的椭圆,其中2a=6,2c=2,∴b2=4,∴点G的轨迹方程为+=1,故选A.]
4.在△ABC中,B(-2,0),C(2,0),A(x,y),给出△ABC满足的条件,就能得到动点A
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的轨迹方程.
下表给出了一些条件及方程:
条件
方程
①△ABC周长为10
C1:y2=25
②△ABC面积为10
C2:x2+y2=4(y≠0)
③△ABC中,∠A=90°
C3:+=1(y≠0)
则满足条件①,②,③的轨迹方程依次为( )
A.C3,C1,C2 B.C1,C2,C3
C.C3,C2,C1 D.C1,C3,C2
A [①△ABC的周长为10,即|AB|+|AC|+|BC|=10,又|BC|=4,所以|AB|+|AC|=6>|BC|,此时动点A的轨迹为椭圆,与C3对应;②ABC的面积为10,所以|BC|·|y|=10,即|y|=5,与C1对应;③因为∠A=90°,所以·=(-2-x,-y)·(2-x,-y)=x2+y2-4=0,与C2对应.故选A.]
5.设线段AB的两个端点A,B分别在x轴、y轴上滑动,且|AB|=5,=+,则点M的轨迹方程为( )
A.+=1 B.+=1
C.+=1 D.+=1
A [设M(x,y),A(x0,0),B(0,y0),
由=+,得(x,y)=(x0,0)+(0,y0),
则 解得
由|AB|=5,得2+2=25,
化简得+=1.]
二、填空题
6.已知△ABC的顶点B(0,0),C(5,0),AB边上的中线长|CD|=3,则顶点A的轨迹方程为__________.
(x-10)2+y2=36(y≠0) [设A(x,y),
则D.
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∴|CD|==3,
化简得(x-10)2+y2=36,由于A,B,C三点构成三角形,
∴A不能落在x轴上,
即y≠0.]
7.一条线段的长等于6,两端点A,B分别在x轴和y轴的正半轴上滑动,P在线段AB上且=2,则点P的轨迹方程是________.
4x2+y2=16 [设P(x,y),A(a,0),B(0,b),
则a2+b2=36.因为=2,
所以(x-a,y)=2(-x,b-y),
所以即代入a2+b2=36,得9x2+y2=36,即4x2+y2=16.]
8.已知圆的方程为x2+y2=4,若抛物线过点A(-1,0),B(1,0)且以圆的切线为准线,则抛物线的焦点轨迹方程是________.
+=1(y≠0) [设抛物线焦点为F,过A,B,O作准线的垂线AA1,BB1,OO1,则|AA1|+|BB1|=2|OO1|=4,由抛物线定义得|AA1|+|BB1|=|FA|+|FB|,所以|FA|+|FB|=4,故F点的轨迹是以A,B为焦点,长轴长为4的椭圆(去掉长轴两端点).所以抛物线的焦点轨迹方程为+=1(y≠0).]
三、解答题
9.已知动点M到定点F1(-2,0)和F2(2,0)的距离之和为4.
(1)求动点M的轨迹C的方程;
(2)设N(0,2),过点P(-1,-2)作直线l,交曲线C于不同于N的两点A,B,直线NA,NB的斜率分别为k1,k2,求k1+k2的值.
[解] (1)由椭圆的定义,可知点M的轨迹是以F1,F2为焦点,4为长轴长的椭圆.
由c=2,a=2,得b=2.
故动点M的轨迹C的方程为+=1.
(2)当直线l的斜率存在时,设其方程为y+2=k(x+1),
由得(1+2k2)x2+4k(k-2)x+2k2-8k=0.
Δ=[4k(k-2)]2-4(1+2k2)(2k2-8k)>0,
则k>0或k<-.
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设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=-,x1x2=.
从而k1+k2=+
=
=2k-(k-4)=4.
当直线l的斜率不存在时,得A,
B,所以k1+k2=4.
综上,恒有k1+k2=4.
10.如图,P是圆x2+y2=4上的动点,点P在x轴上的射影是点D,点M满足=.
(1)求动点M的轨迹C的方程,并说明轨迹是什么图形;
(2)过点N(3,0)的直线l与动点M的轨迹C交于不同的两点A,B,求以OA,OB为邻边的平行四边形OAEB的顶点E的轨迹方程.
[解] (1)设M(x,y),则D(x,0),
由=知,P(x,2y),
∵点P在圆x2+y2=4上,∴x2+4y2=4,
故动点M的轨迹C的方程为+y2=1,且轨迹C为椭圆.
(2)设E(x,y),由题意知l的斜率存在,
设l:y=k(x-3),代入+y2=1,
得(1+4k2)x2-24k2x+36k2-4=0,(*)
设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=,
∴y1+y2=k(x1-3)+k(x2-3)
=k(x1+x2)-6k=-6k=-.
∵四边形OAEB为平行四边形,
∴=+=(x1+x2,y1+y2)
=,
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又=(x,y),∴
消去k,得x2+4y2-6x=0,
由(*)中Δ=(-24k2)2-4(1+4k2)(36k2-4)>0,
得k2<,∴04,
且||QA|-|QM||=|PM|=4<|MA|,
所以Q点的轨迹是以M,A为焦点的双曲线,见图(1).
②当A在圆M内,且与M不重合时,|MA|<4,且|QA|+|QM|=|MP|=4>|MA|,
所以Q点的轨迹是以M,A为焦点的椭圆,见图(2).
③当A在圆M上时,l过定点M,l与PM的交点Q就是点M,所以点Q的轨迹就是一个点,见图(3).
④当A与M重合时,l与PM的交点Q就是PM的中点,所以点Q的轨迹就是圆,见图(4).
综上所述,Q点的轨迹可能是①②④⑥四种.
(2)因为A(5,0)在圆M内,
由(1)知,点Q的轨迹是以M,A为焦点的椭圆,
且|MA|=2=2c,|MP|=4=2a,所以b=,
由椭圆的几何性质可知,Q为短轴端点时,S△MQA最大,
所以S△MQA的最大值为·2c·b=.
1.(2019·安庆模拟)如图,斜线段AB与平面α所成的角为60°,B为斜足,平面α上的动点P满足∠PAB=30°,则点P的轨迹是( )
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A.直线 B.抛物线
C.椭圆 D.双曲线的一支
C [可构造如图所示的圆锥.母线与中轴线夹角为30°,然后用平面α去截,使直线AB与平面α的夹角为60°,则截口为P的轨迹图形,由圆锥曲线的定义可知,P的轨迹为椭圆.故选C.]
2.(2019·济南模拟)曲线C是平面内与两个定点F1(-2,0)和F2(2,0)的距离的积等于常数a2(a2>4)的点的轨迹.给出下列三个结论:
①曲线C过坐标原点;
②曲线C关于坐标原点对称;
③若点P在曲线C上,则△F1PF2的面积不大于a2.
其中,所有正确结论的序号是________.
②③ [因为原点O到两个定点F1(-2,0),F2(2,0)的距离的积是4,又a2>4,所以曲线C不过原点,即①错误;设动点P在曲线C上,因为F1(-2,0),F2(2,0)关于原点对称,所以|PF1|·|PF2|=a2对应的轨迹关于原点对称,即②正确;
因为S△F1PF2=|PF1||PF2|sin∠F1PF2≤|PF1||PF2|=a2,
即△F1PF2的面积不大于a2,即③正确.]
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