线l与x 轴的交点,点M在直线l上,且满足|DM|?m|DA|(m?0,且m?1). 当点A在圆上运动时,记点M的轨迹为曲线C.
(Ⅰ)求曲线C的方程,判断曲线C为何种圆锥曲线,并求其焦点坐标; (Ⅱ)过原点且斜率为k的直线交曲线C于P,Q两点,其中P在第一象限,
它在y轴上的射影为点N,直线QN交曲线C于另一点H. 是否存在m,使得对任意的k?0,都有PQ?PH?若存在,求m的值;若不存在,请说明理由.
解析:
(Ⅰ)如图1,设M(x,y),A(x0,y0),则由|DM|?m|DA|(m?0,且m?1),
可得x?x0,|y|?m|y0|,所以x0?x,|y0|?1|y|. ① m因为A点在单位圆上运动,所以x02?y02?1. ②
y2将①式代入②式即得所求曲线C的方程为x?2?1 (m?0,且m?1).
m2因为m?(0,1)?(1,??),所以
当0?m?1时,曲线C是焦点在x轴上的椭圆, 两焦点坐标分别为(?1?m2,0),(1?m2,0); 当m?1时,曲线C是焦点在y轴上的椭圆, 两焦点坐标分别为(0,?m2?1),(0,m2?1).
(Ⅱ)解法1:如图2、3,?k?0,设P(x1,kx1),H(x2,y2),则Q(?x1,?kx1),N(0,kx1),
直线QN的方程为y?2kx?kx1,将其代入椭圆C的方程并整理可得
(m2?4k2)x2?4k2x1x?k2x12?m2?0.
依题意可知此方程的两根为?x1,x2,于是由韦达定理可得
4k2x1m2x1,即x2?2. ?x1?x2??2m?4k2m?4k22km2x1因为点H在直线QN上,所以y2?kx1?2kx2?2.
m?4k2????????4k2x12km2x1,). 于是PQ?(?2x1,?2kx1),PH?(x2?x1,y2?kx1)?(?2m?4k2m2?4k2????????4(2?m2)k2x12?0, 而PQ?PH等价于PQ?PH?m2?4k2
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即2?m2?0,又m?0,得m?2,
y2故存在m?2,使得在其对应的椭圆x??1上,对任意的k?0,都有
22PQ?PH.
y A y y
H M H N P x
Q N O P x
O D x Q O 图1 图2 (0?m?1) 第21题解答图
图3 (m?1)
?x1?(0,1),H(x2,y2),N(0,y1),解法2:如图2、3,设P(x1,y1),则Q(?x1,?y1),
?m2x12?y12?m2,?因为P,H两点在椭圆C上,所以?22 两式相减可得 22mx?y?m,??22m2(x12?x22)?(y12?y22)?0. ③
依题意,由点P在第一象限可知,点H也在第一象限,且P,H不重合, 故(x1?x2)(x1?x2)?0. 于是由③式可得
(y1?y2)(y1?y2)??m2. ④
(x1?x2)(x1?x2)又Q,N,H三点共线,所以kQN?kQH,即于是由④式可得kPQ?kPH2y1y1?y2. ?x1x1?x2y1y1?y21(y1?y2)(y1?y2)m2??????. x1x1?x22(x1?x2)(x1?x2)2而PQ?PH等价于kPQ?kPHm2??1,即???1,又m?0,得m?2,
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y2故存在m?2,使得在其对应的椭圆x??1上,对任意的k?0,
22都有PQ?PH.
?x?t?113.(2012湖南理)在直角坐标系xOy 中,已知曲线C1:? (t为参
?y?1?2t?x?asin?数)与曲线C2:?
y?3cos?? (?为参数,a?0 ) 有一个公共点在x轴上,则a= .
x2y2?1, 解:化为普通方程得C1:2x?y?3、C2:2?a9393将其交点(,0)代入曲线C2得a2?,∴a?.
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14.(2012湖南理)(本小题满分13分)
在直角坐标系xOy中,曲线C1的点均在圆C2:(x-5)2+y2=9外,且对C1上任意一点M,M到直线x??2的距离等于该点与圆C2上点的距离的最小值.
(Ⅰ)求曲线C1的方程;
(Ⅱ)设P(x0,y0)(y0??3)为圆C2外一点,过P作圆C2的两条切线,分
别与曲线C1相交于点A,B和C,D.证明:当P在直线x??4上运动时,四点A,B,C,D的纵坐标之积为定值.
解:(Ⅰ)解法1 设M的坐标为(x,y),由已知得x?2?(x?5)2?y2?3. 易知圆C2上的点位于直线x??2的右侧,于是x?2?0,所以
(x?5)2?y2?x?5.
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化简得曲线C1的方程为y2?20x.
解法2 由题设知,曲线C1上任意一点M到圆心C2(5,0)的距离等于 它到直线x??5的距离.因此,曲线C1是以(5,0)为焦点, 直线x??5为准线的抛物线.故其方程为y2?20x.
(Ⅱ)当点P在直线x??4上运动时,P的坐标为(?4,y0),又y0??3, 则过P且与圆C2相切得直线的斜率k存在且不为0,
每条切线都与抛物线有两个交点,切线方程为y?y0?k(x?4),
即kx?y?y0?4k=0.于是5k?y0?4kk?12?3.
2整理得72k2?18y0k?y0?9?0. ①
设过P所作的两条切线PA,PC的斜率分别为k1,k2, 则k1,k2是方程①的两个实根.故k1?k2??18y0y??0. ② 724?kx?y?y0?4k1?0,由?1得k1y2?20y?20(y0?4k1)?0. ③ 2y?20x,?设四点A,B,C,D的纵坐标分别为y1,y2,y3,y4, 则y1,y2是方程③的两个实根,所以y1?y2?20(y0?4k2). ⑤
k220(y0?4k1). ④ k1同理可得y3?y4?于是由②,④,⑤三式得
2y0?4(k1?k2)y0?16k1k2?400(y0?4k1)(y0?4k2)400??? ?y1y2y3y4?k1k2k1k222400?y?y?16k1k2?00???k1k26400.
所以,当P在直线x??4上运动时,四点A,B,C,D的纵坐标之积为定值6400.
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15.(2012江苏卷)如图,在平面直角坐标系xOy中,
x2y2椭圆2?2?1(a?b?0)的左、右焦点分别为F1(?c,0),F2(c,0),
ab已知点(1,e)和(e,率.
3)都在椭圆上,其中2e为椭圆的离心
(1)求椭圆的方程;
(2)设A, B是椭圆上位于x轴上方的两点,且直线AF1
与直线BF2平行,AF2与BF1交于点P, (i)若AF?BF12?62,求直线AF的斜率;
1 (ii)求证:PF?PF是定值
122y A P F1 O F2 B x 解(1)由题设知a?b2?c2,e?c. a由点(1,e)在椭圆上,
1c2得2?22?1 aab解得b2?1,于是c2?a2?1,
e23a2?133又点在椭圆上,所以2?2?1,即4??1,解(e,)42a4ba 10