题目内容

【题目】已知点P到圆(x+2)2+y2=1的切线长与到y轴的距离之比为t(t>0,t≠1);

(1)求动点P的轨迹C的方程;

(2)当时,将轨迹C的图形沿着x轴向左移动1个单位,得到曲线G,过曲线G上一点Q作两条渐近线的垂线,垂足分别是P1和P2,求的值;

(3)设曲线C的两焦点为F1,F2,求t的取值范围,使得曲线C上不存在点Q,使∠F1QF2=θ(0<θ<π).

【答案】(1)(1﹣t2)x2+y2+4x+3=0(2)(3)0<t<

【解析】

(1)设P(x,y),则P到圆的切线长为,利用勾股定理列方程化简即可得出动点P的轨迹C的方程;

(2)当t时,轨迹C的方程化为:.可得曲线G的方程为.可得曲线G的渐近线方程为yx,yx.设Q(x0,y0),P1(m,m),P2(n,n),,.可得m,n.又y02=2x02﹣5,利用数量积运算性质即可得出;

(3)对曲线C得类型进行讨论,得出∠F1QF2的最大值,利用三角恒等变换列不等式解出t的范围.

解:(1)圆(x+2)2+y2=1的圆心为M(﹣2,0),半径r=1,

设P(x,y),则P到圆的切线长为,

∴t|x|,

∴(x+2)2+y2﹣1=t2x2,

整理得(1﹣t2)x2+y2+4x+3=0.

则动点P的轨迹C的方程为:(1﹣t2)x2+y2+4x+3=0.

(2)当t时,轨迹C的方程为﹣2x2+4x+3+y2=0,即.

∴曲线G的方程为.

∴曲线G的渐近线方程为yx,yx.

设Q(x0,y0),P1(m,m),P2(n,n),

∴,.

∴m,n,

∵,∴y02=2x02﹣5,

∴(m﹣x0)(n﹣x0)+(m﹣y0)(n﹣y0)=(m﹣x0)(n﹣x0)(x0﹣m)(x0﹣n)

(m﹣x0)(n﹣x0),

.

(3)曲线C的方程可化为(1﹣t2)(x)2+y23,

当0<t<1时,曲线C为焦点在x轴上的椭圆,椭圆标准方程为1

∴当Q为短轴端点时,∠F1QF2取得最大值,设∠F1QF2的最大值为α,则tan2,

∴cosα1﹣2t2,

若曲线C上不存在点Q,使∠F1QF2=θ,则θ>α,

∴cosθ<1﹣2t2,解得0<t.

当t>1时,曲线C为焦点在x轴的双曲线,∴0<∠F1QF2≤π,

∴当0<θ<π时,曲线C上始终存在的Q使得∠F1QF2=θ.

综上,当0<t时,曲线C上不存在点Q,使∠F1QF2=θ.

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