题目内容
2.已知两点M(-1,0),N(1,0),且点P使$\overrightarrow{MP}•\overrightarrow{MN}$,$\overrightarrow{PM}•\overrightarrow{PN}$,$\overrightarrow{NM}•\overrightarrow{NP}$成公差小于零的等差数列.(1)求证:x2+y2=3(x>0)
(2)若点P坐标为(x0,y0),记θ为$\overrightarrow{PM}$与$\overrightarrow{PN}$的夹角,求tanθ.
分析 (1)设出要求轨迹的点的坐标,根据所给的两个点的坐标写出要用的向量,做出向量的数量积,根据$\overrightarrow{MP}•\overrightarrow{MN}$,$\overrightarrow{PM}•\overrightarrow{PN}$,$\overrightarrow{NM}•\overrightarrow{NP}$成公差小于零的等差数列,列出不等式和等式,整理整式得到结果.
(2)求两个向量的夹角,根据球向量夹角的公式,先用求出数量积和模的乘积,求出角的余弦值,根据同角的三角函数的关系,用已知条件表示出tanθ
解答 解:(1)记P(x,y),由M(-1,0),N(1,0)得$\overrightarrow{PM}$=(-1-x,-y),
$\overrightarrow{PN}$=(1-x,-y),$\overrightarrow{MN}$=(2,0),$\overrightarrow{MP}•\overrightarrow{MN}$=2(x+1)
∴$\overrightarrow{PM}•\overrightarrow{PN}$=x2+y2-1,$\overrightarrow{NM}•\overrightarrow{NP}$=2(1-x),
∵$\overrightarrow{MP}•\overrightarrow{MN}$,$\overrightarrow{PM}•\overrightarrow{PN}$,$\overrightarrow{NM}•\overrightarrow{NP}$是公差小于零的等差数列
∴$\left\{\begin{array}{l}{{x}^{2}2+{y}^{2}-1=\frac{1}{2}[2(1+x)+2(1-x)]}\\{2(1-x)-2(1+x)<0}\end{array}\right.$
即x2+y2=3(x>0),
∴点P的轨迹是以原点为圆心,$\sqrt{3}$为半径的右半圆.
(2)点P的坐标为(x0,y0),则x02+y02=3,$\overrightarrow{PM}•\overrightarrow{PN}$=x02+y02-1=2,
∵|$\overrightarrow{PM}$|•|$\overrightarrow{PN}$|=$\sqrt{(1+{x}_{0})^{2}{{+y}_{0}}^{2}}•\sqrt{(1-{x}_{0})^{2}+{{y}_{0}}^{2}}$
=$\sqrt{(4+2{x}_{0})(4-2{x}_{0})}$=2$\sqrt{4-{{x}_{0}}^{2}}$,
∴cosθ=$\frac{\overrightarrow{PM}•\overrightarrow{PN}}{|\overrightarrow{PM}||\overrightarrow{PN}|}$=$\frac{1}{\sqrt{4-{{x}_{0}}^{2}}}$,
∵0<x0≤$\sqrt{3}$,
∴$\frac{1}{2}$<cosθ≤1,0≤θ<$\frac{π}{3}$,
sinθ=$\sqrt{1-co{s}^{2}θ}$=$\sqrt{1-\frac{1}{4-{{x}_{0}}^{2}}}$,
tanθ=$\frac{sinθ}{cosθ}$
=$\sqrt{3-{{x}_{0}}^{2}}$=|y0|.
点评 这是一个求轨迹的问题,考查利用向量的数量积求向量的夹角、等差数列的定义,同角的三角函数关系,综合性较强.
| A. | {x|x<5} | B. | {x|x>1} | C. | {x|0<x<5} | D. | {x|1<x<4} |
| A. | $\sqrt{2}$ | B. | 2$\sqrt{2}$ | C. | $\sqrt{3}$ | D. | 2$\sqrt{6}$ |
| A. | -2014 | B. | 0 | C. | -1 | D. | 2 |