1、(2002年新课程卷)平面直角坐标系中,
为坐标原点,已知
,若点
满足
,其中
,且
,则点
的轨迹方程为( )
A.
B. ![]()
C.
D. ![]()
例4、已知
,F椭圆
的两个焦点,过点F的直线BC交椭圆于B、C两点,
(1)
,求点M的轨迹方程.
[答案
]
(2)若相应于焦点F的准线
与x轴相交于点A,|OF|=2|FA|,过点A的直线与椭圆相交于P、Q两点.设
(
),过点P且平行于准线
的直线与椭圆相交于另一点M,证明:
.
解:(1)略
(2) 证明:
.由已知得方程组
![]()
注意
,解得![]()
因
,故
![]()
.
而
,所以
.
[结论发散]设P(
)为椭圆上一点,
(1)求
的Min
(2)求
的Max
(3)当
<0时,
的取值范围。
(4)若相应于焦点F的准线
与x轴相交于点A,
,求![]()
(5)已知点M的坐标为(2,3),求
的最值。
(6)已知点Q的坐标为(1,1),求
的最小值
(7)已知点Q的坐标为(1,1),求
的最值
[提示] ![]()
![]()
=![]()
=2a+![]()
2a+
=2a+![]()
例5.已知A、B为抛物线
(p>0)上两点,直线AB过焦点F,A、B在准线上的射影分别为C、D,
(1) 若
,求抛物线的方程。
(2) CD是否恒存在一点K,使得![]()
![]()
![]()
![]()
Y
![]()
![]()
A
F P
![]()
B
X
O
D K C
解:(1)提示:记A(
)、B (
)设直线AB方程为
代入抛物线方程得![]()
![]()
![]()
![]()
(2)设线段AB中点P在在准线上的射影为T,
则![]()
![]()
![]()
=![]()
-
=![]()
-![]()
=0
故存在点K即点T,使得![]()
[实质:以AB为直径的圆与准线相切]
[结论发散1] y轴上是否恒存在一点K,使得![]()
[实质:以AF为直径的圆与y轴相切]
[结论发散2]求证:
![]()
[结论发散3]求证:存在实数
使得 ![]()
[实质:证明A、O、D三点共线(2001年高考题)]
[结论发散4] 设线段AB中点P在在准线上的射影为T,证明:![]()
[题设变更1] 已知A、B为抛物线
(p>0)上两点,
,点C坐标为![]()
(1) 求证:
∥![]()
(2)若
=
(
)且
试求点M的轨迹方程。
[题设变更2](2004全国湖南文21)如图,过抛物线x2=4y的对称轴上任一点P(0,m)(m>0)作直线与抛物线交于A,B两点,点Q是点P关于原点的对称点.设点P分有向线段
所成的比为
,证明:![]()
;
![]()
解:依题意,可设直线AB的方程为
代入抛物线方程
得
①
设A、B两点的坐标分别是
、
、x2是方程①的两根.
所以
由点P(0,m)分有向线段
所成的比为
,
得![]()
又点Q是点P关于原点的对称点,
故点Q的坐标是(0,-m),从而
.
![]()
![]()
![]()
![]()
所以 ![]()
思维能力训练
例1.已知
是x,y轴正方向的单位向量,设
=
,
=
,且满足|
|+|
|=4.
(1)求点P(x,y)的轨迹C的方程.
(2)如果过点Q(0,m)且方向向量为
=(1,1) 的直线l与点P的轨迹交于A,B两点,当
AOB的面积取到最大值时,求m的值。
解:(1)
=
, |
|=
,且|
|+|
|=4.
点P(x,y)到点(
,0),(-
,0)的距离这和为4,故点P的轨迹方程为![]()
(2)设A(
),B(
)依题意直线AB的方程为y=x+m.代入椭圆方程,得
,则
+
=-
m, ![]()
![]()
=![]()
因此,![]()
当
时,即m=
时,![]()
[题设变式I.1] 已知
是x,y轴正方向的单位向量,设
=
,
=
,且满足||
|-|
||=2.求点P(x,y)的轨迹C的方程.(轨迹为双曲线)
[题设变式I.2] 已知
是x,y轴正方向的单位向量,设
=
,
=
,且满足![]()
![]()
=|
|.求点P(x,y)的轨迹C的方程.
[提示:设K(-
,0),F (
,0),则![]()
![]()
表示
在x轴上射影,即点P到x= -
的距离,所以点P到定点F的距离与到定直线x= -
的距离比为1,故点P的轨迹是以(
,0)为焦点以x= -
为准线抛物线]
[题设变式I.3] 已知
是x,y轴正方向的单位向量,设
=
,
=
,且满足![]()
![]()
=
|
|.求点P(x,y)的轨迹C的方程.
[提示:设K(-
,0),F (
,0),则![]()
![]()
表示
在x轴上射影,即点P到x= -
的距离,所以点P到定点F的距离与到定直线x= -
的距离比为
,当
时,点P的轨迹是以(
,0)为焦点,以x= -
为相应准线的椭圆;当
时,点P的轨迹是以(
,0)为焦点,以x= -
为相应准线的双曲线的右支;若想得到双曲线的双支
应满足什么条件?]
[题设变式I.4] 已知平面上两定点K、F,P为一动点,满足,![]()
.求点P(x,y)的轨迹C的方程.(以F焦点,过K且垂直于KF的直线为准线的抛物线)
[题设变式I.5] 已知平面上两定点K、F,P为一动点,满足,![]()
.求点P(x,y)的轨迹C的方程.(以F焦点,过K且垂直于KF的直线为准线的圆锥曲线。)
[考题] 已知点A(
,0),B(
,0)动点P满足![]()
(1)若动点P的轨迹记作曲线C1,求曲线C1的方程.
(2)已知曲线C1交y轴正半轴于点Q,过点D(0,
)作斜率为k的直线交曲线
C1于M、N点,求证:无论k如何变化,以MN为直径的圆过点Q.(解答见附页)
[题设变式II.1] 已知
是x,y轴正方向的单位向量,设
=
,
=
,且满足|
+
|=4..求点P(x,y)的轨迹C的方程. (
,点P轨迹为圆,其中A(
,0),B(-
,0))
[题设变式II.2] 已知
是x,y轴正方向的单位向量,设
=
,
=
,且满足![]()
![]()
=6.求点P(x,y)的轨迹C的方程. (轨迹为圆)
例2、已知两点M(-2,0),N(2,0),动点P在y轴上的射影是H,如果
分别是公比q=2的等比数列的第三、第四项.
(1)求动点P的轨迹C的方程;
(2)已知过点N的直线l交曲线C于x轴下方两个不同的点,A、B,设R为AB的中点,若过点R与定点Q(0,-2)的直线交x轴于点D(x0,0),求x0的取值范围.
导析 (1)设P(x,y),则H(0,y),
![]()
![]()
![]()
又因为
所以有![]()
所以点P的轨迹方程为y2-x2=4(x≠0).
(2)设AB:y=k(x-2),A(x1y1),B(x2y2),R(x3y3).
化简得(k2-1)x2-4k2x=4(k2-1)=0.
所以![]()
所以DQ的方程为
令y=0,得![]()
又由
可得k2>
,由题意可知
<k<1,
所以1<
<
,所以
<-(
)2+
<1, 所以2<x0<2+
.
故所求的x0的取值范围为(2,2+
).
[题后反思]若改变q 的值能否构造出椭圆来呢?
[当0<q<1时,点P的轨迹为椭圆]
例3、如图所示,点F (a,0)(a>0),点P在y轴上运动,M在x轴上,N为动
点,且
(1)求点N的轨迹C的方程;
(2)过点F(a,0)的直线l(不与x轴垂直)与曲线C交于A、B两点,设点K(-a,0),
与
的夹角为
,求证:0<
<
.
[答案提示] (1)点N的轨迹C的方程为![]()
[变化]点F (a,0)(a>0),点P在y轴上运动,M在x轴上,N为动点,
且
(
为常数)求点N的轨迹仍为抛物线吗?;
10. 设a、b、c均为实数,求证:
+
+
≥
+
+
.
证明:∵a、b、c均为实数,
∴
(
+
)≥
≥
,当a=b时等号成立;
(
+
)≥
≥
,当b=c时等号成立;
(
+
)≥
≥
.
三个不等式相加即得
+
+
≥
+
+
,当且仅当a=b=c时等号成立.
[探索题](1).已知a3+b3=1,求a+b的取值范围.
(2) 已知a>0,b>0,a+b=4,求
的最小值.
解(1) 易知
,否则a=-b代入a3+b3=0与已知矛盾.
令a+b=t≠0,由1=(a+b)3-3ab(a+b),得
,视a,b为方程
的根,
由
,得
①
![]()
∴①为![]()
![]()
∴
(2) 由4=a+b
得ab≤4.
∴![]()
当且仅当a=b时取“=”,所求最小值为
.
易错解:原式
,最小值为8.
9.某种生产设备购买时费用10万元,每年的设备管理费共计9千元,这种生产设备的维修费各年为:第一年2千元,第二年4千元,第三年6千元,依每年2千元的增量逐年递增,问这种生产设备最多使用多少年报废最合算?(即年平均费用最少)
解:设使用x年的年平均费用为y(万元),则
y=
≥1+2
=3,
当且仅当x=10时,等号成立.
8.(1)若x>0,y>0,x+y=1,
求证:(1+
)(1+
)≥9
(2)设实数x,y满足y+x2=0,0<a<1,求证:
≤
。
证明:(1)法一: 左边=(1+
)(1+
)=1+
+
+
=1+
+![]()
=1+
≥1+
=9=右边 (当且仅当x=y=
时取“=”号)
法二: 令x=
y=
, 0<
<![]()
左边=(1+
)(1+
)=(1+
)(1+
)
=1+
+
+
·
=1+![]()
=1+
≥1+8=9=右边
0<2
<
=
时,x=y=
时取等号![]()
法三:∵x+y=1
∴左边=(1+
)(1+
)=(1+
)(1+
)=(2+
)(2+
)
=5+2(
+
)≥5+4=9=右边 (当且仅当x=y=
时取“=”号)
(2)∵
≥
,
≤
,0<a<1
∴
≥
∴
≥![]()
∴
≤![]()
7. 设x≥0, y≥0, x2+
=1,求
的最大值.
解法一: ∵x≥0, y≥0, x2+
=1
∴
=
=![]()
≤![]()
=![]()
=![]()
当且仅当x=
,y=
(即x2=
)时,
取得最大值![]()
解法二: 令
(0≤
≤
)
则
=cos![]()
=![]()
≤
=![]()
当
=
,
即
=
时,x=
,y=
时,
取得最大值![]()
6.若x,y是正数,则
的最小值是_______
简答.提示:1-4.BBBB; 5. ②③; 6.原式=![]()
[解答题]
5. 下列不等式中恒成立的是_________
①ctgθ+tgθ≥2
②x+
-1≥2
③
≥2 ④xyz≤
(x+y+z=1)
4.(2004全国I)
的最小值为( )
A.
-
B.
-
C.-
-
D.
+![]()
[填空题]
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