2.如图,P是抛物线C:y=x2上一点,直线l过点P且与抛物线C交于另一点Q.

(Ⅰ)若直线l与过点P的切线垂直,求线段PQ中点M的轨迹方程;

(Ⅱ)若直线l不过原点且与x轴交于点S,与y轴交于点T,试求的取值范围.

本题主要考查直线、抛物线、不等式等基础知识,求轨迹方程的方法,解析几何的基本思想和综合解题能力.满分12分.

解:(Ⅰ)设P(x1,y1),Q(x2,y2),M(x0,y0),依题意x1≠0,y1>0,y2>0.

由y=x2, ①得y'=x.∴过点P的切线的斜率k= x1,∴直线l的斜率kl=-=-

∴直线l的方程为y-x12=- (x-x1),

方法一:联立①②消去y,得x2+x-x12-2=0.

∵M是PQ的中点∴x0==-,y0=x12(x0-x1).       

消去x1,得y0=x02++1(x0≠0),∴PQ中点M的轨迹方程为y=x2++1(x≠0). K^S*5U.C#O

方法二:由y1=x12,y2=x22,x0=,得y1-y2=x12x22=(x1+x2)(x1-x2)=x0(x1-x2),

则x0==kl=-,∴x1=-,将上式代入②并整理,得y0=x02++1(x0≠0),

∴PQ中点M的轨迹方程为y=x2++1(x≠0).

(Ⅱ)设直线l:y=kx+b,依题意k≠0,b≠0,则T(0,b).分别过P、Q作PP'⊥x轴,QQ'⊥y轴,垂足分别为P'、Q',则.由y=x2 及y=kx+b 消去x,得y2-2(k2+b)y+b2=0.   ③则y1+y2=2(k2+b),y1y2=b2.          

方法一:∴|b|()≥2|b|=2|b|=2.

∵y1、y2可取一切不相等的正数,∴的取值范围是(2,+).

方法二:∴=|b|=|b|.

当b>0时,=b==+2>2;

当b<0时,=-b=.

又由方程③有两个相异实根,得△=4(k2+b)2-4b2=4k2(k2+2b)>0,于是k2+2b>0,即k2>-2b.所以>=2.∵当b>0时,可取一切正数,

的取值范围是(2,+).方法三:由P、Q、T三点共线得kTQ=KTP

=.则x1y2-bx1=x2y1-bx2,即b(x2-x1)=(x2y1-x1y2).于是b==-x1x2.

2
 
2
 
==+=+≥2.

可取一切不等于1的正数,∴的取值范围是(2,+).

1.已知f(x)=(x∈R)在区间[-1,1]上是增函数.

(Ⅰ)求实数a的值组成的集合A;(Ⅱ)设关于x的方程f(x)=的两个非零实根为x1、x2.试问:是否存在实数m,使得不等式m2+tm+1≥|x1-x2|对任意a∈A及t∈[-1,1]恒成立?若存在,求m的取值范围;若不存在,请说明理由.

解:(Ⅰ)f'(x)==

∵f(x)在[-1,1]上是增函数,∴f'(x)≥0对x∈[-1,1]恒成立,

即x2-ax-2≤0对x∈[-1,1]恒成立.     ①

(x)=x2-ax-2,

方法一:

∵对x∈[-1,1],f(x)是连续函数,且只有当a=1时,f'(-1)=0以及当a=-1时,f'(1)=0

∴A={a|-1≤a≤1}.   

方法二:

0≤a≤1或-1≤a≤0-1≤a≤1.

∵对x∈[-1,1],f(x)是连续函数,且只有当a=1时,f'(-1)=0以及当a=-1时,f'(1)=0

∴A={a|-1≤a≤1}.

(Ⅱ)由=,得x2-ax-2=0,  ∵△=a2+8>0

∴x1,x2是方程x2-ax-2=0的两非零实根,  x1+x2=a,x1x2=-2,

∴ 从而|x1-x2|==.

∵-1≤a≤1,∴|x1-x2|=≤3. K^S*5U.C#O

要使不等式m2+tm+1≥|x1-x2|对任意a∈A及t∈[-1,1]恒成立,

当且仅当m2+tm+1≥3对任意t∈[-1,1]恒成立,即m2+tm-2≥0对任意t∈[-1,1]恒成立.   ②

设g(t)=m2+tm-2=mt+(m2-2),

方法一:

② g(-1)=m2-m-2≥0且g(1)=m2+m-2≥0m≥2或m≤-2. 所以,存在实数m,使不等式m2+tm+1≥|x1-x2|对任意a∈A及t∈[-1,1]恒成立,其取值范围是{m|m≥2,或m≤-2}.

方法二:当m=0时,②显然不成立;K^S*5U.C#O

当m≠0时,② m>0且 g(-1)=m2-m-2≥0或m<0且g(1)=m2+m-2≥0 m≥2或m≤-2.所以,存在实数m,使不等式m2+tm+1≥|x1-x2|对任意a∈A及t∈[-1,1]恒成立,其取值范围是{m|m≥2,或m≤-2}.

 0  54332  54340  54346  54350  54356  54358  54362  54368  54370  54376  54382  54386  54388  54392  54398  54400  54406  54410  54412  54416  54418  54422  54424  54426  54427  54428  54430  54431  54432  54434  54436  54440  54442  54446  54448  54452  54458  54460  54466  54470  54472  54476  54482  54488  54490  54496  54500  54502  54508  54512  54518  54526  447348 

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