题目内容
【题目】已知两点M和N分别在直线y=mx和y=﹣mx(m>0)上运动,且|MN|=2,动点p满足: (O为坐标原点),点P的轨迹记为曲线C. (I)求曲线C的方程,并讨论曲线C的类型;
(Ⅱ)过点(0,1)作直线l与曲线C交于不同的两点A、B,若对于任意m>1,都有∠AOB为锐角,求直线l的斜率k的取值范围.
【答案】解:(I)由 ,得P是MN的中点. 设P(x,y),M(x1 , mx1),N(x2 , ﹣mx2)依题意得:
消去x1 , x2 , 整理得 .
当m>1时,方程表示焦点在y轴上的椭圆;
当o<m<1时,方程表示焦点在x轴上的椭圆;
当m=1时,方程表示圆.
(II)由m>1,焦点在y轴上的椭圆,直线l与曲线c恒有两交点,
因为直线斜率不存在时不符合题意,
可设直线l的方程为y=kx+1,直线与椭圆的交点为A(x1 , y1),B(x2 , y2).
(m4+k2)x2+2kx+1﹣m2=0
,
要使∠AOB为锐角,则有
∴x1x2+y1y2=
即m4﹣(k2+1)m2+1>0,
可得 ,对于任意m>1恒成立.
而 ,∴K2+1≤2,﹣1≤k≤1
所以满足条件的k的取值范围是[﹣1.1]
【解析】(I)根据题意可判断出P是MN的中点.设出P,M,N的坐标,根据题意联立方程求得 ,然后对m>1,o<m<1和m=1对方程表示出曲线进行分类讨论.(II)设出直线l的方程,与椭圆的方程联立消去y,利用韦达定理表示出x1+x2和x1x2 , 利用直线方程表示出y1y2 , 要使∠AOB为锐角,需 ,利用向量的基本运算整理得 ,利用基本不等式求得 进而求得k的范围.
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