4. (山东 文22)(本小题满分14分)

设,在平面直角坐标系中,已知向量,向量,,动点的轨迹为E。

(1)求轨迹E的方程,并说明该方程所表示曲线的形状;

(2)已知,证明:存在圆心在原点的圆,使得该圆的任意一条切线与轨迹E恒有两个交点A,B,且(O为坐标原点),并求出该圆的方程;

(3)已知,设直线与圆C:(1<R<2)相切于A1,且与轨迹E只有一个公共点B1,当R为何值时,|A1B1|取得最大值?并求最大值.

解:(1)因为,,,

所以,   即。

当=0时,方程表示两直线,方程为;

当时, 方程表示的是圆

当且时,方程表示的是椭圆;

当时,方程表示的是双曲线.

(2)当时, 轨迹E的方程为,设圆心在原点的圆的一条切线为,解方程组得,即,

要使切线与轨迹E恒有两个交点A,B,

则使△=,

即,即,   且

,

要使,  需使,即,

所以,  即且,  即恒成立。

所以又因为直线为圆心在原点的圆的一条切线,

所以圆的半径为,, 所求的圆为。

当切线的斜率不存在时,切线为,与交于点或也满足.

综上, 存在圆心在原点的圆,使得该圆的任意一条切线与椭圆E恒有两个交点A,B,且。

(3)当时,轨迹E的方程为,设直线的方程为,因为直线与圆C:(1<R<2)相切于A1, 由(2)知,即   ①,

因为与轨迹E只有一个公共点B1,

由(2)知得,

即有唯一解

则△=,   即,   ②

由①②得,  此时A,B重合为B1(x1,y1)点,

由 中,所以,,

B1(x1,y1)点在椭圆上,所以,所以,

在直角三角形OA1B1中,因为当且仅当时取等号,所以,即

当时|A1B1|取得最大值,最大值为1.

 0  310521  310529  310535  310539  310545  310547  310551  310557  310559  310565  310571  310575  310577  310581  310587  310589  310595  310599  310601  310605  310607  310611  310613  310615  310616  310617  310619  310620  310621  310623  310625  310629  310631  310635  310637  310641  310647  310649  310655  310659  310661  310665  310671  310677  310679  310685  310689  310691  310697  310701  310707  310715  447090 

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