(八)综合例题赏析
例9
设甲、乙、丙是三个命题,如果甲是乙的必要条件;丙是乙的充分条件但不是乙的必要条件,那么( )
A.丙是甲的充分条件,但不是必要条件
B.丙是甲的必要条件,但不是甲的充分条件
C.丙是甲的充要条件
D.丙不是甲的充分条件,也不是甲的必要条件
解
“甲是乙的必要条件”,即“甲
乙”,“丙是乙的充分不必要条件”,即“丙
乙, 且丙
乙”。
因
丙
乙
甲
即丙是甲的充分不必要条件
故
应选A.
例10
已知直线x=a(a>0)和圆(x-1)2+y2=4相切 ,那么a的值是( )
A.5 B.4 C.3 D.2
解:r=2,圆心(1,0),a>0,∴a=3
应选C.
例11
设圆满足:①截y轴所得的弦长为2;②被x轴分成 的两段弧,其弧长的比为3∶1在满足条件①、②的所有圆中,求圆心到直线l∶x-2y=0的距 离最小的圆的方程
解:设所求圆的圆心P(a,b)半径r
由题设知,P到x,y轴的距离分别为|b|,|a|,且圆P截x轴的弦所对圆心角为90°,故其弦 长为
r,有r2=2b2
由“圆P截y轴所得弦长为2”有r2=a2+1
∴2b2-a2=1
P(a,b)到直线x-2y=0的距离为
d=
,得
5d2=|a-2b|2=a2+4b2-4ab≥a2+4b2-2(a2+b2)
2b2-a2=1
当且仅当a=b时上式等号成立,此时5d2=1从而d取得最小值
由此有
解得
或
又由r2=2b2,得r2=2.
∴所求圆方程是(x-1)2+(y-1)2=2,或(x+1)2+(y+1)2=2
例12
已知圆满足:①截y轴所得弦长为2;②被x轴分成两段圆弧,其弧长的 比为3∶1;③圆心到直线l∶x-2y=0的距离为
,求该圆的方程
解
设已知圆的圆心P(a,b),半径为r,由题设已知圆P截x轴所得劣弧所对的圆心角是90°,从而圆P截x轴所得弦长为
r,又点P到x,y轴的距离分别为|b|,|a|圆P 截y轴所得弦长为2。
r2=a2+1
(1)
由已知有,点P到直线x-2y=0的距离为
,即
d=
(2)
由圆P截y轴的弦长为2,易知|b|=1 (3)
(2)、(3)联立,可得
或
代入(1)又得r=
于是所求圆的方程为(x+1)2+(y+1)2或(x-1)2+(y-1)2=2
例13
设椭圆
=1 (a>b>0) 的右焦点为F1,右准线为l1.若过F1且垂直于x轴的弦的长等于点F1到l1的距离, 则椭圆的离心率是
.
解:
例14
设直线2x-y-
=0与y轴的交点为P,点P把圆(x+1)2+y2 =25的直径分为两段,则其长度之比是( )
A.
或
B.
或
C.
或
D.
或
解:如下图

圆(x+1)2+y2=25的圆心坐标是(-1,0),半径r=5。
直线l:2x-3-
=0与y轴的交点P的坐标是(0,-
)。
设点P在直径AB上,所求即
|PA|∶|PB|。
由于|O′P|=
|=2
则
|PA|∶|PB|=(r+2)∶(r-2)=7∶3或
|PA|∶|PB|=(r-2)∶(r+2)=3∶7或
故
应选A。
例15
设双曲线
=1(0<a<b)的半焦距为C,直线1过(a,0),(0,b)两点,已知原点到直线1的距离为
c,则双曲线的离心率为( )
A.2. B.
C.
D.
解:∵直线1过(a,0),(0,b),
∴1的方程为
=1,
即bx+ay-ab=0
∵原点(0,0)到1的距离为
c,由点到直线的距离公式 ,得
c=
又0<a<b,双曲线中c2=a2+b2,
∴
整理得
a2-4ab+
b2=0,b=
a.
∴c2=a2+b2=4a2,c=2a,e=
=2.
应选A.
例16
设F1和F2为双曲线
-y2 =1的两个焦点,点P在双曲线上且满足∠F1PF2=90°.则△F1PF2的面积是( )
A.1 B.
C.2
D.
解:由已知可得,F1(-
,0),F2(
,0)
∴|F1F2|=2
,|F1F2|2=20
由∠F1PF2=90°,
得20=|F1F2|2=|PF1|2+|PF2|2
①
由双曲线定义得︳PF1︳-︳PF2︳=2a=4,平方得
|PF1|2+|PF2|2-2|PF1|·︳PF1|=16
②
①-②得2|PF1|·|PF2|=4
∴S△F1PF2=
|PF1|·|PF2|
应选A.
例17
双曲线
-x2=1的两个焦点坐标是
.
解:(0,
),(0,-
)
例18 如果双曲线的实半轴长为2,焦距为6,那么该 双曲线的离心率是( )
A.
B.
C.
D.2
解:由题设知a=2,c=3.
∴e=
.
应选C.
例19
已知点(-2,3)与抛物线y2=2px(p>0)的焦点 的距离是5,则p=
.
解:y2=2px的焦点坐标是(
,0),
∴5=
解出p=4.
例20
直线l过抛物线y2=a(x+1)(a>0)的焦点,并 且与x轴垂直,若l被抛物线截得的线段长为4,则a=
.
解:设抛物线焦参数为p,则a=2p(p>0).
l是过焦点的直线且垂直于x轴即垂直于抛物线y2=a(x+1)的对称轴.
∴l被抛物线截得的线段即正焦弦长.
∴4=2p=a,即a=4.
例21
如果三角形的顶点分别是O(0,0),A(0,15),B(-8 ,0),那么它的内切圆方程是
。
解:设内切圆心为O′,则O′到x、y轴等距,其距离即内切圆半径r,又O′在第四象限木, 所以O′(r,-r)。
直线AB的方程是
=1
8x-15y-120=0
即±17r=23r-120,解得r=3(已舍负值)。
例22
焦点在(-1,0),顶点在(1,0)的抛物线方程是 ( )
A.y2=8(x+1)
B.y2=-8(x+1)
C.y2=8(x-1)
D.y2=-8(x-1)
解:设抛物线焦参数为p,则焦点和顶点的距离是
,即
=
=2,得p=4.
又抛物线顶点坐标为(1,0),焦点是(-1,0),
∴y2=-8(x-1)为所求.
应选D.
例23
圆x2+y2-2x=0和圆x2+y2-4x=0的位置关系是( )
A.相离 B.外切
C.相交 D.内切
解
C1∶(x-1)2+y2=1,O1(1,0),r1=1
C2∶x2+(y-2)2=4,O2(0,2),r2=2
因
|O1O2|=
<r1+r2=3,且
>|r1-r2|=1,
则
两圆相交
应选C。
例24
设曲线C的方程是y=x3-x,将C沿x轴、y轴正 向分别平行移动t、s单位长度后得曲线C1.
(1)写出曲线C1的方程;
(2)证明曲线C与C1关于点A(
,
)对称;
(3)如果曲线C与C1有且仅有一个公共点,证明S=
-t且t≠0.
解:(1)曲线C1的方程为
y=(x-t)3-(x-t)+s
(2)在曲线C上任取点B1(x1,y1),设B2(x2,y2)是B1关于点A的对称点,则有
,
,
∴x1=t-x2,y1=s-y2
代入曲线C的方程,得x2和y2满足方程:
S-y2=(t-t2)3-(t-x2),
即y2=(x2-t)2-(x2-t)+s,
可知点B(x2-y2)在曲线C1上
反过来,同样可以证明,在曲线C1上的点关于点A的对称点在曲线C上,
∴曲线C与C1关于点A对称.
(3)∵曲线C与C1有且仅有一个公共点,
∴方程组
,有且仅有一组解.
消去y,整理得
3tx2-3t2x+(t3-t-S)=0,
这个关于x的一元二次方程有且仅有一个根
∴t≠0,并且其根的判别式
Δ=9t4-12t(t3-t-S)=0.
即
∴S=
-t且t≠0
例25
已知椭圆
=1,直线L∶
=1,P是L上
一点,射线OP交椭圆于R,又点Q在OP上且满足│OQ│·│OP│=│OR│2,当点P在L上移动
时,求点Q的轨迹方程,并说明轨迹是什么曲线.
解:如图.

由题设知Q不在原点,设P、R、Q的坐标分别为(xP,yP)、(xR,yR)、(x,y)其中x ,y不同时为零.
当点P不在y轴上时,由于点R在椭圆上及点O、Q、R共线,得方程组;
解得
由于点P在直线l上及点O、Q、P共线,得方程组:
③,解得
④
当点P在y轴上时,经检验①-④也成立.
∵│OQ│·│OP│=│OR│2
∴
·
,
将(1)-(4)代入上式,化简整理得
.
因x与xP同号或y与yP同号,以及③、④知2x+3y>0,
∴点Q的轨迹方程为
=1.其中(x,y不同时为零)
点Q的轨迹是以(1,1)为中心,长短半轴分别为
和
且长轴平行于x轴的椭圆.
解法二:由题设知点Q不在原点.
设P、R、Q的坐标分别为(xP,yP),(xR,yR),(x,y)其中x,y不同时为零.
设OP写x轴正方向的夹角为α,则有
xP=│OP│cosα,yP=│OP│sinα;
xR=│OR│cosα,yR=│OR│sinα;
x=│OQ│cosα,y=│OQ│sinα;
又│OP│·│OQ│=│OR│2,可得
①
②
∵点P在直线l上,点R在椭圆上,
∴
,将(1)、(2)代
入,得
=1.(其中x,y不同时为零).
∴Q点的轨迹是以(1,1)为中心,长短半轴分别为
和
且长轴平行于x轴的椭圆(去掉坐标原点).
例26
已知直线L过坐标原点,抛物线C的顶点在原点、焦
点在x轴正半轴上,若点A(-1,0)和点B(0,8)关于L的对称点都在C上,求直线L和抛物线的
方程.
解法一:如图.

由题意可设抛物线C的方程为y2=2px (p>0),且x轴和y轴不是所求直线,又l过原点,所
以可设l的方程y=kx (k≠0)①
设A′、B′分别是A、B关于l的对称点,则有,
A′A⊥l,直线AA′的方程为
y=-
(x+1).②
由①、②联立得AA′与l的交点M的坐标为(-
,-
).
由M为AA′的中点,得点A′的坐标为,
xA′=2(-
)+1=
,
yA′=2(
)+0=-
③
同理可得点B的坐标为(
,
).
∵A′、B′均在抛物线y2=2px (R>0)上,
∴(-
)2=2p·
,知k≠±1 ,p=
.
同理(
)2=2p·
,得p=
.
∴
,
整理得k2-k-1=0.
解得k1=
,k2=
.
但当k=
时,
=-
<0,与A′在抛物线y2=2px上矛盾,故舍去.
把k=
代入p=
.
∴直线方程为y=
x,抛物线方程为y2=
x.
解法二:设点A、B关于直线l的对称点A′(x1,y1)、B′(x2,y2),则有
│OA′│=│OA│=1,│OB′│=│OB│=8
设x轴正向到OB′的转角为α,则有
x2=8cosα,y2=8sinα ①
∵A′,B′是A,B关于直线l的对称点,
又∠BOA是直角,
∴∠B′OA′为直角,得
x1=cos(α-
)=sin α,y1=sin(α-
)=-cosα
②
由题意知,x1>0,x2>0,故α为第一象限角.
∵A′,B′都在抛物线y2=2px上,
∴cos2α=2p·sinα,64sin2α=2p· cosα
∴8sin3α=cos3α,得2sinα=c osα
解得sinα=
,cosα=
.
代入cos2α=2psinα,得p=
.
∴抛物线方程为y2=
x.
∵直线l平分∠BOB′,
∴l的斜率k=tg(α+
(
-α))=tg(
+
)
=
.
∴
直线l的方程为y=
x.
例27
在面积为1的△PMN中,tgM=
,tgN=-2,建立适当的坐标系,求出M、N为焦点且过点P的椭圆方
程.
解:如图

以MN所在直线为x轴,以线段MN的垂直平分线为y轴建立坐标系.
设以M、N为焦点且过P点的椭圆的方程为
=1 (a>b>0)
点M、N的坐标分别为(-c,0)、(c,0).
由tgM=
,tg∠PNx=tg(π-∠MNP)=2,得
直线PM和直线PN的方程分别为
y=
(x+c),y=2(x-c).
将两方程联立得
,即P(
c,
c).
已知△MNP的面积为1,
∴1=
|MN|·yP=
·2c·
c=
c2,
得c=
,P(
,
).
∵|PM|=
=
,
|PN|=
=
,
∴2a=|PM|+|PN|=
,a=
,
b2=a2-c2=(
)2-(
)2=3 .
∴
=1为所求椭圆方程.
例28
自点A(-3,3)发出的光线L射到x轴上,被x轴反射,其反射光线所在直
线与圆x2+y2-4x-4y+7=0相切,求光线L所在的直线方程。
解
设反射光线为L′
由于 L和L′关于x轴对称,L过点A(-3,3),点A关于x轴的对称点A′(-3,-3),
于是 L′过A(-3,-3)。
设L′的斜率为k,则L′的方程为
y-(-3)=k[x-(-3)],即kx-y+3k-3=0,
已知圆方程即(x-2)2+(y-2)2=1,圆心O的坐标为(2,2),半径r=1
因L′和已知圆相切,则O到L′的距离等于半径r=1
即
整理得12k2-25k+12=0
解得k=
或k=
L′的方程为y+3=
(x+3);或y+3=
(x+3)。
即4x-3y+3=0或3x-4y-3=0
因L和L′关于x轴对称
故L的方程为4x+3y+3=0或3x+4y-3=0。
例29
已知椭圆的中心在坐标原点O,焦点在坐标轴上,直线y=x+1
与该椭圆相交于P和Q,且OP⊥OQ,|PQ|=
,求椭圆的方程.
解:设所求椭圆的方程为
=1.
依题意知,点P、Q的坐标满足方程组:

将②代入①,整理得
(a2+b2)x2+2a2x+a2(1-b2)=0,
③
设方程③的两个根分别为x1、x2,则直线y=x+1和椭圆的交点为,
P(x1,x1+1),Q(x2,x2+1)
由题设OP⊥OQ,|OP|=
,可得

整理得

解这个方程组,得
或
根据根与系数的关系,由(3)式得
(Ⅰ)
或 (Ⅱ)
解方程组(Ⅰ)、(Ⅱ)得
或
故所求椭圆方程为
=1,或
=1.
例30
如图所示,给出定点A(a,0)(a>0)和直线l∶x=-1,B是直线l上的动 点,∠BOA的角平分线交AB于C,求点C的轨迹方程,并讨论方程表示曲线类型与a值的关系。

本小题主要考查曲线与方程,直线和圆锥曲线等基础知识以及求动点轨迹的基本技能和综合 运用数学知识解决问题的能力。
解法一 依题意,记B(-1,b)(b∈R),则直线OA和OB的方程分别为y=0和y=-bx。
设点C(x,y),则有0≤x<a,则OC平分∠AOB,知点C到OA、OB距离相等,根据点到直线的距 离公式得
|y|=
①
依题设,点C在直线AB上,故有
y=-
(x-a)
由x-a≠0得b=-
②
将②式代入①式得
y2[1+
]=[y-
]2
整理得 y2[(1-a)x2-2ax+(1+a)y2]=0
若y≠0,则(1-a)x2-2ax+(1+a)y2=0(0<x<a=;
若y=0,则b=0,∠AOB=π,点C的坐标为(0,0),满足上式,
综上得点C的轨迹方程为
(1-a)x2-2ax+(1+a)y2=0(0≤x<a)。
(Ⅰ)当a=1时,轨迹方程化为y=x(0≤x<1);
③
此时,方程③表示抛物线孤段;
(Ⅱ)当a≠1时,轨迹方程化为
=1(0≤x<a)。
④
所以,当0<a<1时,方程④表示椭圆弧段。
当a>1时,方程④表示双曲线一支的弧段。
解法二 如图所示,设D是I与x轴的交点,过点C作CE⊥x轴,E是垂足。

(Ⅰ)当|BD|≠0时,设点C(x,y),则0<x<a,y≠0。
由CE∥BD得
|BD|=
(1+a)
因
∠COA=∠COB=∠COD-∠BOD
则
2∠COA=π-∠BOD,
tg(2∠COA)=
,tg(π-∠BOD)=-tg∠BOD
又因 tg∠COA=
,tg∠BOD=
(1+a)。
故
(1+a)。
整理得 (1-a)x2-2ax+(1+a)y2=0 (0≤x<a)。
(Ⅱ)当|BD|=0时,∠BOA=π,则点C的坐标为(0,0),满足上式。
综合(Ⅰ),(Ⅱ),得点C的轨迹方程为
(1-a)x2-2ax+(1+a)y2=0(0≤x<a=。
例31
已知点P在直线x=2上移动,直线l通过原点且OP垂直 ,过点A(1,0)和点P的直线m和直线l交于点Q,求点Q的轨迹方程,并指出该轨迹的名称和它
的焦点坐标.
解:设点P的坐标为(2,y1),则直线OP的斜率
kOP=
.
∵l⊥直线OP.
∴直线l的斜率k1满足kOP·k1=-1,即
·k1=-1,得k 1=-
.
又直线l过原点,所以l的方程为y=-
x.
∵直线m过点A(1,0),P(2,y1).
∴m的方程为y1x-y-y1=0
由l的方程得y1=-
代入m的方程得-
-y+
=0,即2x2+y2-2x=0.
显然点Q与点A(1,0)不重合,故x≠1.
又2x2+y2-2x=0可化为
=1 (x≠1),
∴Q点的轨迹是挖去点(1,0)的椭圆,该椭圆的焦点坐标是(
,
)和(
,-
).

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