题目内容
【题目】一动圆与定圆外切,同时和圆内切,定点A(1,1).
(1)求动圆圆心P的轨迹E的方程,并说明是何种曲线;
(2)M为E上任意一点, F为E的左焦点,试求的最小值;
(3)试求的取值范围;
【答案】(1) ;(2)13;(3)
【解析】
(1)求出两个圆的圆心与半径,设出动圆的圆心与半径,判断动圆的圆心轨迹,推出结果即可;
(2)利用椭圆的第二定义则=e=将|AM|+2|MF|转化为|AM|+|MN|,当A,M,N同时在垂直于左准线的一条直线上时,|AM|+2|MF|取得最小值;
(3)椭圆右焦点设为F1,连接MF1.利用椭圆的定义以及在三角形中,两边之差总小于第三边,当A、M、F1成一直线时,|MA|﹣|MF1|最大,求解即可,利用|MA|+|MF2|=|MA|+12﹣|MF1|=12﹣(|MF1|﹣|MA|)≥12﹣|AF1|,即可得出其最小值.
(1)圆x2+y2+6x+5=0的圆心为A(﹣3,0),半径为2;
圆x2+y2﹣6x﹣91=0的圆心为B(3,0),半径为10;
设动圆圆心为M(x,y),半径为x;
则MA=2+r,MB=10﹣r;
于是MA+MB=12>AB=6
所以,动圆圆心M的轨迹是以A(﹣3,0),B(3,0)为焦点,长轴长为12的椭圆.
a=6,c=3,b2=a2﹣c2=27;
所以M的轨迹方程为
(2)显然椭圆的a=6,c=3,e=,记点M到左准线的距离为|MN|,
则=e=,|MN|=2|MF|,即|AM|+2|MF|=|AM|+|MN|,
当A,M,N同时在垂直于左准线的一条直线上时,|AM|+2|MF|取得最小值,
即A点到左准线的距离1+.
(3)椭圆右焦点设为F1(3,0),连接MF1.
|MA|+|MF|=|MA|+2a﹣|MF1|=12+|MA|﹣|MF1|.
即|MA|﹣|MF1|最大时,|MA|+|MF|最大.
在△AMF1中,两边之差总小于第三边,所以当A、M、F1成一直线时,|MA|﹣|MF1|最大,
|MA|﹣|MF1|=|AF1|=.
所以|MA|+|MF|的最大值是.
∵|AF1|==.
|MA|+|MF|=|MA|+10﹣|MF1|=12﹣(|MF1|﹣|MA|)≥12﹣|AF1|=12﹣,
其最小值为12﹣.
∴的取值范围