9.(2003上海)如下图,某隧道设计为双向四车道,车道总宽22 m,要求通行车辆限高4.5 m,隧道全长2.5 km,隧道的拱线近似地看成半个椭圆形状.

(1)若最大拱高h为6 m,则隧道设计的拱宽l是多少?

(2)若最大拱高h不小于6 m,则应如何设计拱高h和拱宽l,才能使半个椭圆形隧道的土方工程量最小?

(半个椭圆的面积公式为S=lh,柱体体积为底面积乘以高.本题结果均精确到0.1 m)

(1)解:如下图建立直角坐标系,则点P(11,4.5),

椭圆方程为+=1.将b=h=6与点P坐标代入椭圆方程,得a=,此时l=2a=≈33.3.因此隧道的拱宽约为33.3 m

(2)解法一:由椭圆方程+=1,得+=1.

因为+,即ab≥99,且l=2ah=b,所以S=lh=

S取最小值时,有==

a=11b=

此时l=2a=22≈31.1,h=b≈6.4.

故当拱高约为6.4 m、拱宽约为31.1 m时,土方工程量最小.

解法二:由椭圆方程+=1,

+=1.

于是b2=·

a2b2=(a2-121++242)≥(2+242)=81×121,

ab≥99,当S取最小值时,

a2-121=

a=11b=,以下同解法一.

10 (2006四川)已知两定点满足条件的点P的轨迹是曲线E,直线ykx-1与曲线E交于AB两点  如果且曲线E上存在点C,使 

解:由双曲线的定义可知,曲线是以为焦点的双曲线的左支,

,易知

    故曲线的方程为

  设,由题意建立方程组

 消去,得

又已知直线与双曲线左支交于两点,有

    解得

又∵

依题意得   整理后得

  但  ∴

故直线的方程为

,由已知,得

∴点

将点的坐标代入曲线的方程,得

,但当时,所得的点在双曲线的右支上,不合题意

点的坐标为

的距离为  

的面积

[探索题](2002春全国)已知某椭圆的焦点是F1(-4,0)、F2(4,0),过点F2,并垂直于x轴的直线与椭圆的一个交点为B,且|F1B|+|F2B|=10.椭圆上不同的两点A(x1y1)、C(x2y2)满足条件:|F2A|、|F2B|、|F2C|成等差数列.

(1)求该椭圆的方程;

(2)求弦AC中点的横坐标;

(3)设弦AC的垂直平分线的方程为ykx+m,求m的取值范围.

 

(1)解:由椭圆定义及条件知

2a=|F1B|+|F2B|=10,得a=5.又c=4,

所以b=3.

故椭圆方程为+=1.

(2)解:由点B(4,yB)在椭圆上,得|F2B|=|yB|=

方法一:因为椭圆右准线方程为x,离心率为

根据椭圆定义,有|F2A|=(x1),|F2C|=(x2).

由|F2A|、|F2B|、|F2C|成等差数列,得

(x1)+(x2)=2×

由此得出x1+x2=8.

设弦AC的中点为P(x0y0),

x0=4.

方法二:由|F2A|、|F2B|、|F2C|成等差数列,得+=2×,                   ①

A(x1y1)在椭圆+=1上,得

y12(25-x12),

所以

=

(25-4x1)             ②

同理可得(25-4x2)     ③

将②③代入①式,得

(25-4x1)+(25-4x2)=

所以x1+x2=8.

设弦AC的中点为P(x0y0),

x0=4.

(3)解法一:由A(x1y1),C(x2y2)在椭圆上,得

9x12+25y12=9×25,                         ④

9x22+25y22=9×25.                         ⑤

由④-⑤得9(x12x22)+25(y12y22)=0,

即9()+25()()=0(x1x2).

x0=4,y0=-(k≠0)代入上式,得

9×4+25y0(-)=0(k≠0).

由上式得ky0(当k=0时也成立).

由点P(4,y0)在弦AC的垂直平分线上,得

y0=4k+m

所以my0-4ky0y0=-y0

P(4,y0)在线段BB′(B′与B关于x轴对称)的内部,得-y0

所以-m

评述:在推导过程中,未写明“x1x2”“k≠0”“k=0时也成立”及把结论写为“-m”也可以.

解法二:因为弦AC的中点为P(4,y0),

所以直线AC的方程为

yy0=-(x-4)(k≠0).   ⑥

将⑥代入椭圆方程+=1,得

(9k2+25)x2-50(ky0+4)x+25(ky0+4)2-25×9k2=0.

所以x1+x2=8.

解得ky0(当k=0时也成立).

以下步骤同解法一.

 0  403649  403657  403663  403667  403673  403675  403679  403685  403687  403693  403699  403703  403705  403709  403715  403717  403723  403727  403729  403733  403735  403739  403741  403743  403744  403745  403747  403748  403749  403751  403753  403757  403759  403763  403765  403769  403775  403777  403783  403787  403789  403793  403799  403805  403807  403813  403817  403819  403825  403829  403835  403843  447090 

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