希望杯经典100例题31-40(4)

2019-01-19 18:15

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解 设生产甲、乙两种产品的吨数分别为x、y.则根据题

yX=30意可知求函数z?2x?3y的最大值,限制条件为?x?y?80,?2x?4y?80,?? ?2x?60,?7x?y?70,???x?0,y?0.7x+y=70x+y=80MR2x+4y=80ON2x+3y=kx如图,上述不等式组约束区域即图中的阴影部分.区域的顶点坐标为M(0,20),N(10,0),R??100?1312,2210?,O(0,0),直线的斜率.直线2x?4y?80的斜k??2x?3y?k?1313?率k2??.

10013?3?21013?83013由图可知,2x?3y在点R处取得最大值,最大值为2?元). 故填

10013;83013(百万

.

评析 可用若干不等式表示的限制条件下某二元一次函数的最大(小)值的应用题,

通常可用线性规划知识求解,其步骤如下:

1、设变量(如x,y),建立目标函数z?f?x,y?(如z?2x?3y). 2、根据约束条件列出不等式组. 3、画出不等式组表示的平面区域.

4、作出直线f?x,y??0,并将其向上或向下平移确定最优解. 5、将最优解代入z?f?x,y?便得所求最值.

222题37 点M?x0,y0?是圆x?y?r?r?0?内圆心以外的一点,则直线

x0x?y0y?r2与该圆的位置关系是

( )

(A)相切 (B)相交 (C)相离 (D)相切或相交

(第七届高二第一试第5题)

2222解法1 圆x?y?r的圆心是O?0,0?,它到直线x0x?y0y?r的距离

d?x0?0?y0?0?rx0?y0222?r222,?点M?x0,y0?在圆x?y?r的内部且不在圆

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心,?0?C.

x0?y022?r,?d?r.可知直线x0x?y0y?r2与圆x2?y2?r2相离.故选

解法2 令r?2,x0?y0?1,满足题设.此时,直线x?y?4与圆x2?y2?4相离.由正确选择支的唯一性,选C.

评析 解析几何中,判断直线与圆的位置关系就看圆心到直线的距离d与圆的半径r的大小关系:

d?r?直线与圆相离; d?r?直线与圆相切;d?r?直线与圆相交.

对于二次曲线C:f?x,y??0与点M?x0,y0?的位置关系,有下面的结论: 点M 在曲线C上?f?x0,y0??0; 点M在曲线C内?f?x0,y0??0; 点M在曲线C外?f?x0,y0??0.

所谓二次曲线内是指曲线把平面分成的两(或三)部分中含有焦点(或圆心)的部分. 以上这些就是解法1的依据.

由于是选择题,解法2运用特殊化思想求解,显得更简捷.应当指出,特殊值法(包括适当选取特殊点、特殊角、特殊函数、特殊曲线、特殊位置等)通常应是解选择题时首先考虑的方法,一旦用上,简单快捷,可以大量节省时间.

此题来源于课本上的一道习题:“已知圆的方程是x2?y2?r2,求经过圆上一点

2M?x0,y0?的切线方程.”答案是x0x?y0y?r.

拓展 给定圆C:x?y?r与定点M?x0,y0?,(x0?y0?0),则直线

22222l:x0x?y0y?r就是存在且确定的,它与定圆到底是什么样的位置关系呢?经研究,有

2下面的结论.

结论1 若点M?C,则l与C切于点M.(这是显然的,证明略)

2结论2 若点M在圆外,过点M引圆C的两条切线MT1与MT2,则x0x?y0y?r为

过两切点的直线方程,因而l与C相交.

证明 设T1?x1,y1?和T2?x2,y2?是两个切点,由结论1,直线MT1与MT2的方程分别

222是x1x?y1y?r与x2x?y2y?r.因为它们相交于点M?x0,y0?,于是x1x0?y1y0?r22与x2x0?y2y0?r同时成立.于是得x0x?y0y?r表示直线T1T2的方程.l与C显然相交.

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结论3 若点M在圆C内且不是圆心,以M为中点的圆的弦为AB,过A、B的两条切线相交于点N,则x0x?y0y?r2表示过点N且平行于AB的直线方程,因而l与C相离.

证明 令N?m,n?,由结论2,直线AB的方程一定是mx?ny?r2.因为M是AB的中点,所以mx0?ny0?r2,这说明点N在直线l:x0x?y0y?r2上.下面证明AB∥l.①当x0y0?0时,由于O、M、N三点共线,可知mn?0,过M、N引同一坐标轴的垂线,由点的坐标定义及直角三角形的相似关系,易知

mx0?ny0?1??r?r22,故AB∥l.②当

x0y0?0时,由于x0?y0?0,则有x0?0,m?0或y0?0,n?0.无论哪种情况,两

22直线都同时垂直于同一坐标轴,并且在该坐标轴上截距不等.故AB∥l.此时l与C显然相离.

题38 过圆x2?y2?2x?6y?1?0与圆x2?y2?6x?6y?17?0的交点的直线方程是 .

(第二届高二第二试第15题)

22??x?2?x?y?2x?6y?1?0解 解方程组? ,得?,故两圆相切于点(2,3),

22y?3???x?y?6x?6y?17?0所以所求直线方程是??x?2????y?3??0,其中?,?为参数.

评析 先通过解方程组求出两圆的交点坐标,如果交点有两个:?x1,y1?,?x2,y2?,则所求直线方程为?x2?x1??y?y1???y2?y1??x?x1?.但此题中的两圆只有一个交点?2,3?,过点?2,3?的所有直线该如何表达呢?有人表述为y?3?k?x?2?(k为参数),这就错了,因为方程y?3?k?x?2?表示的所有直线中并不包括直线x?2(即过点?2,3?且垂直于x轴,亦即过点?2,3?且斜率不存在的那一条).而??x?2????y?3??0(?,?为参数)才能表示过点?2,3?的所有直线.当??0且??0时,该直线方程就是x?2.一般地,过点

?x0,y0?的所有直线组成的直线系方程为??x?拓展 我们先看下面的问题:

x0????y?y0??0(其中?,?为参数).

求过两圆x?y?4x?4y?7?0与x?y?12x?6y?36?0的交点的直线方程.

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分析:按上面评析中的思路,先解方程组得两交点坐标,再求出过这两点的直线方程为

8x?2y?29?0.

如果将两圆方程相减,也得8x?2y?29?0,恰好就是过两圆交点的直线方程.这是否是一种巧合呢?非也.设两圆交于A、B两点,则A、B的坐标既是方程组?x2?y2?4x?4y?7?0?x2?y2?12x?6y?36?0的 解,也是方程组?的解,即A、?8x?2y?29?08x?2y?29?0??B的坐标都适合方程8x?2y?29?0,故8x?2y?29?0就是直线AB的方程.

那么,当两圆外切时,两圆方程相减所得方程又表示什么样的直线呢?就拿此赛题为例,

2222得x?2.由图形,可知x?y?2x?6y?1?0与x?y?6x?6y?17?0两边相减,

直线x?2恰好是过两圆切点的公切线.这也不是偶然的,道理与两圆相交时一样.当两圆内切时,此结论也成立.

于是,我们有下面的

定理 已知两圆

C1:x?y?D1x?E1y?F1?0,C2:x?y?D2x?E2y?F2?0,则

2222⑴当两圆相切时,过切点的公切线方程是?D1?D2?x??E1?E2?y?F1?F2?0; ⑵当两圆相交时,公共弦所在的直线方程是?D1?D2?x??E1?E2?y?F1?F2?0. 题39 若实数x、y适合方程x2?y2?2x?4y?1?0,那么代数式围是——.

(第九届高二第一试第17题)

解法1 已知方程就是?x?1???y?2??4,

22yx?2的取值范

y N M A -2 2yx?2?y?0x???2?,所以题意就是求圆?x?1???y?2??422上的点?x,y?与定点A??2,0?的连线的斜率的取值范围.如图,,只

求2?1??(O 1 x 切0?线AN的斜率k.易知2kAM1?k2AMkAM?2.?kAN?t2)3a?NnAx?tan?2?MAx???3?12.

451?92?网站地址:南京市湖南路1号B座808室 联系电话:025-83657815

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??12???0,. 注:切线AN的斜率k的另一种求法:设AN的方程是?x?2?5?yy?0?k?x?2?,即kx?y?2k?0,则圆心M到切线AN的距离等于圆M的半径,即k?1?2?2kk?1222?2,解得k?0(舍去),k?125.

解法2 已知方程就是?x?1???y?2??4,故设x?1?2cos?,y?2?2sin?,即x?1?2cos?,y?2?2sin?,则

yx?22?2?2sin?3?2cos?.令

2?2sin?3?2cos??k,得

2si?n?2kco?s?3k?2,即

4?4ksin??????3k?2,sin??????3k?24?4k2.

?sin??????1,?3k?24?4ky2?1,解得0?k?125,即

?12??0,x?2?52y? ?.?解法3 设

x?2?k,则y?kx?2k,代入x?y?2x?4y?1?0并整理,得

2?1?k?x22?4k2?2?4k?2x?4k?2?8k?1?0.由???4k?4k?2?

22?4?1?k2??4k?8k?1??0,2得0?k?125.由x?y?2x?4y?1?0,12522即时,

?x?1?2??y?2??4可知?2?x?1?2,即?1?x?3.经验证,当0?k?f(?1)?0,f(3?)且对称轴x??0,4k?4k?22?1?k22????1,3?.故

?12??0,x?2?522y? ?.?评析 解法1将

yx?2看作

y?0x???2?,进而看作圆?x?1???y?2??4上的动点

?x,y?与定点??2,0?的连线的斜率,将问题转化为求此斜率的范围;解法

内有解的条件求出所求范围.都体现了化归转换的思想.

由于椭圆

xa222 通过换元,将

问题转化为求三角函数的值域;解法3 通过整体换元并消去y后,利用二次方程在某区间

?yb22?1?a?b?0?有性质x?y?a?b22(请读者自证),故本赛

题又有如下解法:

yx?2?t,则tx?y?2t?0.已知方程就是

?x?1?2??y?2??1,则

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