题目内容

【题目】如图,圆与直线相切于点,与正半轴交于点,与直线在第一象限的交点为. 点为圆上任一点,且满足,以为坐标的动点的轨迹记为曲线.

(1)求圆的方程及曲线的方程;

(2)若两条直线和分别交曲线于点和,求四边形面积的最大值,并求此时的的值.

(3)已知曲线的轨迹为椭圆,研究曲线的对称性,并求椭圆的焦点坐标.

【答案】(1),(2)时,四边形的面积最大值为.(3)

【解析】

(1)由圆半径为圆心到切线距离得圆半径,从而得圆方程,由表示出点坐标代入圆方程可得曲线的方程.

(2)把方程代入曲线的方程求得的坐标,得,同理可得,由得,应用整体换元法结合基本不等式可求得最值(也可变形为,求最值);

(3)由曲线的方程可得对称性:关于直线对称,关于原点对称,求出它与对称轴的交点即顶点坐标,得出,求出,从而可得焦点坐标.

解:(1)由题意圆的半径,

故圆的方程为.

由得,,将代入

得为曲线的方程.

(2)由

得,,

所以,同理.

由题意知 ,所以四边形的面积.

∵ ,∴ .

当且仅当时等号成立,此时.

∴ 当时,四边形的面积最大值为.

(3) 曲线的方程为,它关于直线、和原点对称,

下面证明:

设曲线上任一点的坐标为,则,点关于直线的对称点为,显然,所以点在曲线上,故曲线关于直线对称,

同理曲线关于直线和原点对称.

证明:求得和直线的交点坐标为,

和直线的交点坐标为,

,,,.

在上取点 .

设为曲线上任一点,则

(因为)

.

即曲线上任一点到两定点的距离之和为定值.

若点到两定点的距离之和为定值,可以求得点的轨迹方程为(过程略).

故曲线是椭圆,其焦点坐标为.

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