解析几何难题——教师版,附解答
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解析几何
【例01】点,A B 的坐标分别是(0,1)-,(0,1),直线,AM BM 相交于点M ,且它们的斜率之积为12
-
. (1)求点M 轨迹C 的方程.
(2)若过点()2,0D 的直线l 与(1)中的轨迹C 交于不同的两点E 、F (E 在D 、F 之间),试求
ODE ∆与ODF ∆面积之比的取值围(O 为坐标原点).
解(1)设点M 的坐标为(,)x y ,∵12AM BM k k ⋅=-
0x ≠),这就是动点M 的轨迹方程.
(2)方法一 由题意知直线l 的斜率存在,设l 的方程为()2y k x =-(1
2
k ≠±
) ① 将①代入12
22
=+y x ,得0)28(8)12(2222=-+⋅-+k x k x k ,
由0∆>,解得2102k <<.设()11,E x y ,()22,F x y ,则⎪⎪⎩
⎪⎪⎨⎧+-=+=+.
1228,12822
212221k k x x k k x x ②
令OBE OBF S S λ∆∆=
,则||
||
BE BF λ=,即BE BF λ=⋅,即()1222x x λ-=-,且0 1.λ<< 由②得,1221212122
4(2)(2),2122)(2)2()4.21x x k x x x x x x k -⎧-+-=⎪⎪+⎨⎪-⋅-=-++=⎪+⎩(即()()()22222412,2122.21x k x k λλ-⎧+-=⎪⎪+⎨⎪-=⎪+⎩
22
22
2141,(1)8(1)2
k k λλλλ+∴==-++即. 21
02
k <<
且214k ≠24110(1)22λλ∴<-<+且2
411(1)24λλ-≠+.
解得33λ-<<+1
3
λ≠
01λ<<,1223<<-∴λ且1
3λ≠.
∴△OBE 与△OBF
面积之比的取值围是113,133⎛⎫⎛⎫
- ⎪
⎪⎝
⎭⎝⎭
. 方法二 由题意知直线l 的斜率存在,设l 的方程为2x sy =+(2)s ≠± ①
将①代入12
22
=+y x ,整理,得22(2)420s y sy +++=, 由0∆>,解得22s >.
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设()11,E x y ,()22,F x y ,则1221224,22.2s y y s y y s ⎧+=-⎪⎪+⎨⎪=⎪+⎩② 令112
2
1212OBE OBF OB y S y S y OB y λ∆∆⋅===⋅,且01λ<< .
将12y y λ=代入②,得()2222241,22.
2s y s y s λλ⎧+=-⎪⎪+⎨⎪=⎪+⎩
∴()222
182s s λλ+=+.即()2222161s λλλ+=--. ∵22s >且24s ≠,∴()2221261λλλ+>--且()2
2214
61
λλλ+≠--.即2
610λλ-+<且13λ≠.
解得33λ-<<+13λ≠. 01λ<<,1223<<-∴λ且1
3
λ≠.
故△OBE 与△OBF
面积之比的取值围是113,133⎛
⎫⎛⎫
- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
.
【例02】在△ABC 中,A 点的坐标为(3,0),BC 边长为2,且BC 在y 轴上的区间[-3,3]上滑动.
(1)求△ABC 外心的轨迹方程.
(2)设直线l ∶y =3x +b 与(1)的轨迹交于E 、F 两点,原点到直线l 的距离为d ,求d
EF |
|的最大 值并求出此时b 的值.
解 (1)设B 点的坐标为(0,0y ),则C 点坐标为(0,0y +2)(-3≤0y ≤1), 则BC 边的垂直平分线为y =0y +1 ①)2
3
(3200-=+
x y y y ②由①②消去0y ,得862-=x y .∵130≤≤-y ,∴2120≤+=≤-y y .故所求的△ABC 外心的轨迹方程为:)22(862≤≤--=y x y .
(2)将b x y +=3代入862
-=x y 得08)1(692
2
=++-+b x b x .由862
-=x y 及22≤≤-y ,得
234≤≤x .所以方程①在区间34[,2]有两个实根.设8)1(69)(22++-+=b x b x x f ,则方程③在3
4
[,2]上有两个不等实根的充要条件是: ⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪
⎨⎧≤--≤
≥++-+=≥++-+=>+--=∆⋅⋅⋅⋅⋅⋅.,,,
292)
1(63
4082)1(629)2(0834
)1(6)34(9)34(0)8(94)]1(6[2
22222b b b f b b f b b 得34-≤≤-b
∵723
2984)]1(32[||2
22
1--=+--=-⋅b b b x x ∴72103
2
||1||212--=
-+=⋅b x x k EF 又原点到直线l 的距离为10
|
|b d =,∴7
1)711(73202732072320
||222++-=--=--=b b b b b d EF ∵34-≤≤-b ,
∴41131-≤≤-b .∴当411-=b ,即4-=b 时,3
5
||max =d EF .